轻卡转向节外半轴锤上模锻造工艺设计及模具设计说明书Word格式.docx
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查锻件形状复杂程度等级表[1]得该锻件形状复杂程度级别为S2级，形状复杂程度为一般。
2.2.2锻件的质量
锻件的质量可以根据锻件图的名义尺寸进行计算，即：
（2.2）
其中ρ——材料密度，取7.85g/cm3
V——锻件体积，取1863640mm3
经计算，
2.2.3锻件的材质系数
材质系数按锻压的难易程度划分两个等级，材质系数不同，公差不同。
该锻件的材料为18CrMnTi，属于M1。
2.2.4模锻件的精度等级
模锻件的公差一般为三级，普通级、半精度级和精度级，此锻件采用普通级。
2.2.5确定锻件公差和余量
根据锻件的名义尺寸、质量、精度等级、形状复杂系数以及锻件材质诸因素查找锻压手册确定长、宽和高度方向的尺寸公差。
查手册[1]得厚度方向公差3.2
，长度公差按各段长度分别查表，宽度公差3.2
。
查手册[1]得高度方向单边余量为2.0～2.5mm,取2.5mm，长度方向上余量为2.0~2.7，取2.5mm.宽度方向上余量为2.0～2.5mm,取2.5mm。
2.2.6模锻斜度
便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做成一定的斜度，即模锻斜度。
它可以是锻件侧壁附加的斜度，也可以是侧壁的自然斜度。
模锻斜度有内斜度β和外斜度α。
当锻件冷缩时，锻件外侧趋向离开模壁，而内侧抱住模具型槽中凸出部分不易取出。
本设计中内外斜度均采用7°
2.2.7锻件技术要求
1.图上未标注的模锻外斜度7°
；
2.图上未标注的圆角半径R=2mm；
3.允许的错移量1.4mm；
4.残留的毛边量1.4mm；
5.允许的表面缺陷深度0.5mm；
6.热处理表面渗碳0.9~1.3mm.
7.热处理后喷丸或抛丸。
2.3计算锻件基本数据
1.锻件在平面上的投影面积32371mm2；
2.锻件的周边长度1007mm；
3.锻件体积1863640mm3；
4.锻件质量14.63kg。
3确定锻锤的吨位
模锻锤吨位选择恰当，既能获得优质锻件，又能节省能量，保证正常生产，并能保证模具有一定的寿命。
模锻过程是一个短暂的动态变化过程，受到诸多因素的制约，要获得准确的理论解是很困难的。
因此，生产中，为方便起见，多用经验公式或近似解的理论公式确定设备吨位。
有时，甚至采用更为简易的办法，即参照类似锻件的生产经验，通过类似来选择设备吨位。
经验公式法
（1）按锻件在分模面上的投影面积、锻件的复杂程度和变形抗力确定模锻锤的吨位：
（3.1）
式中α——合金变形抗力系数；
β——锻件复杂程度系数；
——不包括毛边的模锻件在分模面上的投影面积（钛合金包括毛边桥部在内）mm2。
锻锤的选用一般用经验公式进行计算：
经查表[1]：
α=1.2~1.5，取1.5
β=0.07
F件=32371mm2
由计算结果可知，选用5吨锻锤。
（2）按锻件在分模面上的投影面积和材料性质确定模锻锤吨位：
双动模锻锤
G=（3.5~6.3）kF（3.2）
式中G,G1——锻落下部分质量（kg）；
E——无毡座锤的打击能量（J）；
F——锻件本体和毛边（按仓部的50%计算）在水平面上的投影面积（cm2）；
K——材料系数，查表4-10。
[2]
按毛边槽尺寸考虑，假定毛边桥宽度为35mm,总面积=663.56cm2，因大批量生产，取系数为5，k=1.0。
G=5×
1.0×
663..56=3318.25kg≈3.4t
综合考虑，安全起见选用5吨锤。
4确定飞边槽及尺寸
毛边槽的形式和尺寸对锻件质量影响很大，有六种形式。
1.飞边槽的作用：
1）增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛。
2）容纳多余金属。
3）锻造时飞边起缓冲作用，减弱上下模的直接撞击，防止模具的压塌与开裂。
2.飞边槽尺寸的确定：
计算法计算法是采用经验公式计算毛边槽桥部高度，即
式中F件——锻件在分模面上的投影面积32371mm2
=2.7mm
然后根据计算得到的h值确定毛边槽其他尺寸。
h
h1
圆角R1
b
b1
Fmax
2.7
5
2.5
14
36
268
图3.1飞边槽的形状
5确定终锻型槽
终锻形槽及热锻件图见装配图的画法。
转向节材料为18CrMnTi;
考虑收缩率取1.5%,绘制的锻件图如锻件图。
6设计预锻型槽
由于锻件较复杂，需要设置预锻型槽。
在头部开设坯料台（见锻模图）
7绘制计算毛坯图
根据转向节的形状特点，选取14个截面，分别计算
，
列于表3，并在坐标纸上绘出连杆的截面图和直径图。
为设计滚挤型槽方便，计算毛坯图按热锻件尺寸计算。
截面图所得面积即为计算毛坯体积，得
平均截面积为
平均直径为
截面号
F锻
/mm2
F毛×
2
F计=F锻+2F毛
修正F计/mm
修正a计/mm
K
/mm
1
3879
375
4254
65.2
0.8
52.2
2
3
4
5
2814
3189
56.4
46.6
6
4794
5169
71.9
4283
65.4
52.3
7
8087
8462
92
6439
80.2
1.13
90.6
8
6343
6718
82
7821
88.4
100
9
7085
7460
86.4
8900
94.3
106.5
10
9369
9744
98.7
9394
97
109.6
11
10025
10400
102
9662
98.3
111
12
9019
96.9
8796
94
106.2
13
8572
8947
94.6
7387
85.9
96.1
14
3040
3415
58
58.4
46.7
表7.1转向节外半轴计算毛坯的计算数据
8制坯工步的选择
计算毛坯为一头一杆，则计算繁重系数如下
为计算毛坯杆部长度，β越大则轴向流动越困难。
查制坯工步应用范围表，制坯工艺方案为拔长-闭式滚挤。
9确定坯料尺寸
拔长加滚挤联合制坯，F坯=（0.75-0.9）Fmax
式中Fmax为冷锻件图计算毛坯最大截面积
取系数为0.85，则
F坯=
选择坯料直径为Φ100的圆柱坯。
坯料体积：
，取244。
考虑到钳口夹头长度取坯料长度244+100=344mm。
10制坯型槽设计
10.1滚挤型槽设计
（1）采用闭式滚挤，型槽高度，计算结果列于表1中，坯料的截面积为8659.8和锻件的截面积相比需要增加的部分K取1.13，需要减小的部分K取0.8，其余截面不变化。
按各截面的高度绘出滚挤型槽纵剖面外形，然后用圆弧或直线光滑连接，并适当简化。
（2）型槽宽度为：
坯料经过拔长
取B=160mm。
（3）滚挤模腔的尾部与钳口
钳口形状可见图
图3修正后的闭式滚挤型槽外形设计
尺寸按下式确定
查参考文献[1]表4-26，尾部小槽的尺寸为
10.2拔长型槽设计
（1）拔长坎高度
取52mm；
（2）拔长坎长度
（3）圆角半径
（4）型槽宽度B=K4d坯=1.4X100=140mm；
（5）拔长膛深度
，取123mm；
（6）拔长型槽长度
11锤用锻模设计
11.1钳口尺寸确定
终锻形槽前端留下的凹腔叫钳口。
钳口主要用来夹持坯料的夹钳和便于从形槽中取出锻件。
根据本课设选用圆形钳口，其具体形状尺寸如装配图中所示。
夹钳口尺寸主要依据夹钳料头的直径而定。
应保证夹料钳子能被自由的操作，在调头锻造时能防止下锻件的相邻端部。
有表查得钳口的尺寸值：
钳口的长度值可按模膛排布而定。
钳口颈尺寸的确定：
选取其参数值尺寸：
D取为0.2G+10，取14mm。
10.2模块尺寸
模块尺寸的选择：
B=706mm;
L=600mm;
H=350mm.
燕尾槽、起重孔等尺寸按标准选取，具体装配图。
锁扣的设计：
（根据有关手册按标准选取平衡锁扣）
锁扣高度 h=锻件分模面的落差高度=56mm
锁扣的厚度
锁扣的斜度
锁扣间隙
锁扣非导向侧面间隙
锁扣沿分模面非打击面上的间隙
锁扣内圆角
锁扣的外圆角
12锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定
12.1确定加热方式，及锻造温度范围
在锻造生产中，金属坯料锻前加热的目的：
提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可塑性，从而使金属易于流动成型，并使锻件获得良好的组织和力学性能。
金属坯料的加热方法，按所采用的加热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。
根据锻件的形状，材质和体积，采用半连续炉加热。
金属的锻造温度范围是指开始锻造温度（始锻温度）和金属锻造温度（终锻温度）之间的一段温度区间。
确定锻造温度的原则是，应能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力。
并能使制出的锻件获得所希望的组织和性能。
[3]查有关资料确定锻件的始段锻温度为1180℃，终锻温度为800℃。
12.2确定加热时间
加热时间是坯料装炉后从开始加热到出炉所需的时间，包括加热个阶段的升温时间和保温时间。
在半连续炉中加热，加热时间可按下式计算：
=0.13×
10.2=1.33（h）（12.1）
式中D—坯料直径或厚度，10.2cm；
—钢化学成分影响系数，取0.13（h/cm）;
12.3确定冷却方式及规范
按照冷却速度的不同，锻件的冷却方法有3种：
在空气中冷却，冷却速度快；
在灰沙中冷却，冷却速度较慢；
在炉内冷却，冷却速度最慢。
根据本锻件的形状体积大小及锻造温度的影响，选择在空气中冷却。
12.4确定锻后热处理方式及要求
锻件在机加工前后均进行热处理，其目的是调整锻件的硬度，以利锻件进行切削加工，消除锻件内应力，细化晶粒等。
根据锻件的含碳量及锻件的形状大小，采用在连续热处理炉中，调质处理。
可使锻件获得良好的综合力性能。
参考文献
[1]吕炎《锻模设计手册》，机械工业出版社，2006，P104-188
[2]姚泽坤，《锻造工艺学与模具设计》，西北工业大学出版社，2001，P63-123
[3]张志文，《锻造工艺学》，机械工业出版社，1983，P102-360
热成型模具课程设计任务书
学院
材料科学与工程学院
专业
材料成型及控制工程（模具方向）
学生姓名
王德保
学号
0705010717
设计题目
连杆锤锻模设计
生产任务要求：
1.设计批量：
大批量；
2.设计精度：
普通级；
3.供选设备：
模锻锤；
4.设计原图：
转向节外半轴零件图
课程设计工作量要求：
1.分析转向节外半轴，进行相关的工艺计算，制定最佳的工艺方案；
2.绘制零件图（A2）,、冷锻图一张（A2）、热锻件图一张（A2）、计算毛坯图（A3）、锤锻模装配图一张（A0）；
3.完成设计计算说明书一份，填写工艺卡片一张；
4.所有图形用AutoCAD软件输出，说明书用Word输出。
进度安排：
10.12.6-12.9工艺过程设计、计算
12-11.装配图、零件图设计
12-14撰写说明书一份
12-17答辩
指导老师（签字）：
年月日
学院院长（签字）：
年月日
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