锻造工艺学及模具设计.docx

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锻造工艺学及模具设计

《锻造工艺学及模具设计》

题目双联动齿轮自由锻工艺分析

专业班级材料11002班8号（序号）

学生姓名董斌

指导教师杨雄

日期2013年12月28日

设计目录

一、概述………………………………………………………

二、锻件工艺性分析…………………………………………

三、制定锻件图………………………………………………

四、设计冲孔连皮……………………………………………

五计算坯料质量及尺寸………………………………………

六、确定锻造工序……………………………………………

七、选择锻造设备及吨位……………………………………

八、锻造温度范围、加热冷却及热处理规范………………

九、工艺卡片…………………………………………………

十、总结………………………………………………………

十一、主要参考文献…………………………………………

1概述

1.1研究目的和意义

制造技术是使原材料成为产品的一系列技术的总称。

自从人类社会进入工业化社会以后，制造业一直是国民经济的支柱产业，制造技术水平的高低已成为衡量一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志之一。

本次设计是要求解决实际的机械工程问题，前提要求是我们掌握相当的专业知识，而通过本次设计提高自己综合运用所掌握知识，查阅相关设计资料的能力，熟悉相关的国家标准和国际标准，进一步熟练手工绘图和操作绘图软件绘制工程图，锻炼我们独立解决一定的实际工程问题的能力，使我们的设计更具实用性。

本次设计还能让我们更多的接触社会，了解社会的发展态势和国内外的现状，为将来走上工作岗位作一个铺垫，增加自己的就业信心，明确今后的发展方向。

1.2本课题研究的主要内容

所谓工艺，就是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程；机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。

机械制造工艺的内容极其广泛，它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。

但是研究的工艺问题则可归纳为质量、生产率和经济性三类。

1）保证和提高产品的质量：

产品质量包括整台机械的装配精度、使用性能、使用寿命和可靠性，以及零件的加工精度和加工表面质量。

2）提高劳动生产率：

提高劳动生产率的方法：

一是提高切削用量，采用高速切削、高速磨削和重磨削；二是改进工艺方法、创造新工艺；三是提高自动化程度，实现高度自动化。

3）降低成本：

要节省和合理选择原材料，研究新材料；合理使用和改进现有装备，研制新的高效设备等。

 对上述三类问题要辨证地全面地进行分析。

要在满足质量要求的前提下，不断提高劳动生产率和降低成本。

以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配，这样的工艺才是合理的和先进的工艺。

1.3齿轮的功用与结构特点

齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛，其功用是按规定的速比传递运动和动力。

齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。

按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等；按照轮体的结构特点，齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等，如图1.1所示

在上述各种齿轮中，以盘形齿轮应用最广。

盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。

其轮缘具有一个或几个齿圈。

单齿圈齿轮的结构工艺性最好，可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿；双联或三联等多齿圈齿轮（图1b、c）。

当其轮缘间的轴向距离较小时，小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制，通常只能选用插齿。

如果小齿圈精度要求高，需要精滚或磨齿加工，而轴向距离在设计上又不允许加大时，可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构，以改善加工的工艺性。

齿轮的结构形式好多在此我设计的是双联齿轮，双联齿轮就是两个齿轮连成一体.这种双联齿轮在轮系中（变速器）被称为滑移齿轮,它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度。

2锻件工艺性分析

由图可知，该零件为锤上模锻件，中级精度，该零件材料为45钢，齿轮零件的最大厚度为40mm，最小厚度14mm，该零件属于圆盘类零件，锻锤打击时，金属沿长宽高方向同时流动。

由图可知，该齿轮零件中心有一个直径为35的花键通孔。

而模锻不能直接锻出通孔，只能锻出不通孔，对于内孔大于25mm的锻件模锻时，在分模面上留有一层金属连皮，在随后的冲孔工序中再将其冲掉，若连皮太薄，锻中容易出现锻不足，和要求过大的打击力，从而导致模膛内凹凸部分磨损加大。

制件的技术要求

1．未标注外圆角半径半径r=3，未标注内圆角半径R=5

2． 未标注外模锻斜度α=5°，未注内模锻斜度β=7°

3．允许残留飞边公差为1

3制定锻件图

1、确定分型面 

锻模的分模面是指上下锻模的分接面。

分模轮廓线是指模膛分模面与锻件轮廓交线，分模面的选择应按一下原则进行：

要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并保证金属容易充满膛模。

分模面应为一个平面，上下模膛轮廓相同。

按上述原则分析，选用如图分模面最合理 

2、加工余量及公差 

根据教材中锤上模锻件的余量和公差表格，可得到该加工余量为2mm，公差为±1.4 

3 、模锻斜度 

取外模锻斜度α=7°，内模锻斜度为10°

4、圆角半径

去外圆角半径r=3mm，内圆角半径R=5mm

4设计冲孔连皮

由于锤上模锻时不能靠上，下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能锻出通孔，终锻后，孔内留有金属薄层，称为冲孔连皮，锻后利用压力机上的切边模将其去除。

孔径d<25mm或冲孔深度大于冲头直径的3倍时，只在冲孔处压出凹穴。

S=5mm 

5计算坯料质量及尺寸

6确定锻造工序

模锻工艺流程：

1. 下料：

3200KN型剪机热剪切下料； 

2. 加热：

始锻温度1150~1200℃，终锻温度750~800℃；

3. 模锻：

1t模锻锤，镦粗--模锻--切断

4. 热切边：

切边压力机；

5. 磨毛刺：

砂轮机；

6. 热处理：

正火 

7. 酸洗：

酸洗槽，去氧化皮。

8. 冷精压：

精压机

9. 表面清理：

抛丸

10. 锻件品质检验

工艺后续工序：

切边冲孔、校正、热处理、清理、精压

变形工步：

原始坯料-------墩粗----------终锻

7选择锻造设备及吨位

选定锻造设备的依据是锻件的材料，尺寸和质量。

该制造工艺选择水压机，吨位为0.56t

8锻造温度范围、加热冷却及热处理规范

1、加热温度 查表3-1得 

始锻温度：

1200℃

终锻温度：

800℃

9工艺卡片

10总结

双联齿轮就是两个齿轮连成一体.这种双联齿轮在轮系中（变速器）被称为滑移齿轮,双联齿轮本身的制造精度，对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。

根据其使用条件，双联齿轮传动应满足以下几个方面的要求。

传递运动准确性、传递运动平稳性、载荷分布均匀性，要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。

接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。

传动侧隙的合理性，要求齿轮工作时，非工作齿面间留有一定的间隙，以贮存润滑油，补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。

它的作用就是改变输出轴的转速或速度.齿轮箱里,有滑移齿轮就可以有多种转速或速度,没有滑移齿轮就只有一种转速或速度. 

这次的设计是在我们学完大学的全部基础课程及部分专业课后进行的，对我们踏入社会是一次很好的锻炼，使我们充分认识到了机械基础及机电一体化的重要性。

机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。

机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。

看往我们专业的前景，深刻的认识到了学好一门专业的重要性，激发了我们的斗志，用我们自己学到的知识为国家做贡献，使我们伟大的中华人民共和国更加繁荣昌盛。

11主要参考文献

1.《切削用量简明手册》,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 

2.《机械制造工艺设计简明手册》，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 

3.《机床夹具设计》，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年 

4.《机床夹具设计手册》，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年 

5.《金属机械加工工艺人员手册》，上海科学技术出版社，1981年10月 

6.《机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年 

7.《金属工艺学》，邓文英、郭小鹏主编，高等教育出版社 

8.《材料成型及控制》，刘立君主编，北京大学出版社 

9.《互换性与质量控制基础》，林景凡、王世刚主编，哈尔滨工程大学出版社