模具设计

万向节叉锤锻模设计2


目录1霁件分析及工艺方案确定1.1霁件分析1.2工艺方案的确定2锤上模锻件的设计2.1确定分模位置22确定公差和加工余量2.3确定模锻斜度24确定圆角半径.5技术条件26计算锻件的主要参数3模锻变形工步的确定3.1绘制计算毛坯图3.2制坯工步选择4确定坯料尺寸5确定锻锤吨位6锤锻模型槽设计6.1模锻工步型槽设计■COTTON6.1.1确定毛边槽形式和尺寸6.1.2确定钳口6.1.3确定终端型槽106.1.4设计预断型槽106.2制坯型槽设计6.2.1滚挤型槽的设计7锻模结构的设计8锻前加热、锻后冾却及热处理要求的确定8.1确定加热方式及锻造温度范围158.2确定加热时间8.3确定冾却方式及规范1584确定锻后热处理方式及要求参考文献1零件分析及工艺方案放的确定1.1霁件分析霁件为万向节叉,万向节叉是叉形件。

是用在解决主动轴与从动轴轴心存在一定角度,允许被连接的雩件之间的夹角在一定范围内变化,承受的转矩比较大,工作条件比较繁重,在不平行的情况下起到联结主、从动轴的作用的器件,也就是通过万向节主动轴捋极为林刊151.2锻造械加材料图1-1万向节叉零件图表1.140Cr的临界温度、热加工及热丛理工艺参数临界温度热加工温度/°C退火正火硬硬始锻冷度冷度牌号温度/却(温度/却|(方HB°C方|HB终锻f式|S7411001178232005冷070730>800高温回火淬火回火硬各种不同温度回火后的硬度值(HRC)度温度/(温度/度(150200300400500550600650HB°CHRC680~70<2830°86油/>5565554524037281822锤上模锻件的设计2.1确定分模位置确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与霁件形状相同。

使锻件容易从锻模型槽中取岀,因此锻件的侧表面不得有內凹的形状,并且使模膛的宽度大而深度小。

锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。

应使飞边能切除干净,不至产生飞刺。

对金属流线有要求的锻件,应保证锻件有最好的纤维分布。

根据万向节叉形状,采用上下对称的直线分型模。

21.1确定公差和加工余量查得40Cr的密度为:p100=7.85g/cm3估算锻件的体积为8917cm3,则锻件质量约为:m=pU=7.85×8917=7.0kg。

万向节叉材料为40Cr,即材质系数为M1。

锻件形状复杂系数s=w,/M式中W—锻件质量四丁W—外廓包容体的质量。

则S=V/Vb=7000/15892011=0.44,为二级复杂系数S3由文献查得高度公差为mn,长度公差为m,宽度公差为霁件需磨削加工,加工精度为F2,由田查得高度及水平尺寸的单边余量约为1.5-20mm取2mm。

2.1.2模锻斜度霁件图上的技术粲件已注明模锻斜度为7°。

21.3圆角半径外圆角半径r2+件相应处圆角半径或倒角,内圆角半径=(2~3)r,其余部位的圆角半径取1.5mm{4。

214技术条件(1)图上未标注的模锻斜度7°;(2)图上未标注的圆角半径R=1.5mm(3)允许的错移量0.6mm(4)允许的残留毛边量0.7mm(5)允许的表面缺陷深度0.5mm(6)锻件热处理:调质HB230260;(7)锻件表面清理:为便于检查淬火裂纹采用酸洗。

根据余量和公差绘制锻件图。

2.1计算锻件的主要参数(1)锻件在平面上的投影面积为12093mm2;(2)锻件周边长度为8(3)锻件体积为87n(4)锻件质量为6.85kg。

3模锻变形工步的确定3.1绘制计算毛坯图根据连杆的形状特点选取14个截面分别计算F锻F毛F计列于表21并在坐标纸上绘出连杄的截面图和直径图(见附图)。

为设计滚挤型槽方便,计算毛坯图按冾锻件尺寸计算截面图所围面积即为计算毛坯面积得计t=50×45423=2271150mm(2.1)平均截面积F均=2271150÷184=12343mm2(22则平均直径d35.1m(23)按体积相等修正截面图和直径图(附图中双点划线部分),修正后的最大截面积为13502mm2,则最大直径为dmax=118.5mm3.2制坯工步选择计算繁重系数,选择制坯工步a=-max118.5(24)35.1184dl35.1由文献2图459知此锻件应釆用滚挤制坯工步。

为易于充满型槽,应选圆坯料,再拔长、闭式滚挤。

模锻工艺方案为闭式滚挤—预锻—终锻。

表3.1连杆计算毛坯的计算数据修正d截面F饿F毛×2修正F计h=锻+2nh计113√Fm亏mm/mm2mmmm0.80.746254026.39163423.9430.621450781528176647533.2555.40.7269478277259.5286939.741.0270.90.64347078354867.3259352.143.16576.50.674878382669.934249.6070.90.634703548378050.5141.90.67367878209451.7394667.852.3368.70.6335078342866.2636090.158.571153901090.6785468418664.35798.30.6104837784915792477476.56287597.90.648179843192.212453478461212789106761.76574.20.63363078370868.8135021185S/47.890.61446254026.391634.223.940+00w. 4确定坯料尺寸根据滚挤联合制坯时公式(1.05~1.2)F一毛坯截面积F一计算毛坯平均截面积锻件只有一头一杆时,应选较大的系数;锻件为两头一杆时,则应取较小的系数。

F=1.20×5009=61428mm2烧损率δ=3坯料的体积为C(n=V(+6)=2740150(+3%)=26990656mm3式中,1.0153是作计算毛坯图时按热锻件尺寸考虑的,而计算坯料应按冾锻件尺寸考坯料长度为V坏26990656537.2mmD2/4丌702/4取L坯=537m,因为坯料长度还应有钳口夹头长度,因此下料应多下一些下料550mm。

5确定锻锤吨位总变形面积为锻件在平面图上的投影面积与毛边面积之和查参考文献2表4-14按2~3锤毛边槽尺寸考虑假定毛边平均宽度为25mm,总面积F=32243mm2按双作用模锻锤吨位确定的经验公式1.2,确定锻锤吨位,因汽车连杆件为大批量生产,需要高生产率取较小的系数35取k=1.0,于是G=(3.5~6.3F则G=63×1.0×3224.3=2043kg选用3t锤。

6锤锻模型槽设计6.1模锻工步型槽设计6.1.1确定毛边槽形式和尺寸查图4-63选用毛边槽形式I,如图6.1。

4图5.1毛边槽其尺寸按表4-14确定;选用毛边槽尺寸为h=1.6mm,见表6.1表6.1毛边槽尺寸h, mb,mR,m FKm410291.5160锻件毛边的体积毛=725×0.7Fk=81200mm(6.1)其中0.7Fk=F(锻件毛边平均截面积)61.2确定钳口具体尺寸如图6.2:图6.2钳口6.1.3确定终锻型槽终锻型槽是按热锻件图加工和检验的,连杆材料为40Cr,考虑收缩率为1.5%。

绘制热锻件图。

热锻件图以冾锻件图为依据,但又有所区别。

首先热锻件的尺寸标注,高度方向尺寸标注以分模面为基准,以便于锻模机械加工和准备检验样板。

其次考虑到金属的冾缩现象,热锻件图上的所有尺寸应计入收缩率,按下列公式计算L=1(+δ)式中L—热锻件尺寸l—冾锻件尺寸δ—终锻温度下的金属收缩率,取1.5%特別注意无坐标圆角半径,不加放收缩率。

所以终锻形槽及热锻件图见装配图的画法6.14设计预锻型槽由于锻件复杂,须设置预锻型槽。

在叉部采用劈料台,如图5.3。

A=0.25B=0.25×90.3=23mm(62)h=(04~0.7)H=0.5图中R=20mm。

docl s图6.3劈料台在工字形截面的杆部,辐板较薄且宽为防止终锻时锻件产生折纹,应使预锻型槽面积褙小于或等于终锻型槽相应处的横截面积(不计预锻打不靠的横截面积)。

预锻型槽沿分模面处的圆角半徑增大至R-5mm预锻型槽其余与终锻型槽不同的地方均在热锻件图上标明6.2制坯型槽设计6.2.1滚挤形型槽的设计采用闭式滚挤。

1型槽的高度h=μl,计算结果列于表3.1中,按各截面的高度值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)型槽宽度为杆部B#≤(14~1.6)d=1.5×80≈120mm头部B头≥1.ldmx≈130mm(6.5)所以取杆部头部宽度均为110m。

槽长度等于计算毛坯图的长度4简化后滚挤型槽如下图6.2.2滚挤型槽的设计6.2.1滚挤形型槽的设计采用闭式滚挤。

2型槽的高度h=μ,计算结果列于表2.1中,按各截面的高度值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)型槽宽度为杆部B#≤(14~1.6d=1.5×90≈135mm头部B≥1.ld109mm(6.5)所以取杆部头部宽度均为110mn. 5槽长度等于计算毛坯图的长度。

、6简化后滚挤型槽如下图图6.5闭式滚挤型槽7锻模结构的设计1.型槽布置方式有两个制坯型槽,布排型槽应以预锻型槽为中心左右布置。

2.模块尺寸的选择1)承击面:查表得,2吨锤的最小承击面为700cm承击面积为模玦在分模平面上的面积减去各型槽,毛边槽,锁扣和钳口所占面积。

经计算符合要求。

②)模块高度:模垬髙度根据型槽最大深度和锻锤的最小閉合髙度确定。

这是由于上下模块的最小闭合高度应不小于锻锤允许的最小闭合高度,查资料得锻锤的最小闭合高度为700mm。

经上确定模块的规格为B=400m;L=630mm。

燕尾槽、起重孔等尺寸按标准选取,具体见装配图。

8锻前加热、锻后冾却及热处理要求的确定8.1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,栗用半连续炉加热。

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。

并能使制岀的锻件获得所希望的组织和性能。

査有关资料确定锻件的始段锻温度为1200°C,终锻温度为800°C。

说8.2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时间。

在半连续炉中加热,加热时间可按下式计算式中D坯料直径或厚度(cm)a钢化学成分影响系数,取0.13(h/cm)8.3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:在空气中冾却,冾却速度快;在厌沙中冷却,冾却速度较慢;在炉内冾却,冾却速度最慢。

根据本锻件的形状体积大小及锻造温度的影响,选择在空气中冾却8.4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,消除锻件內应力,细仳晶粒等。

根据锻件的含碳量及锻件的形状大小,栗用在连续热处理炘中,调质处理。

可使锻件获得良好的综合力性能参考文献[1]许发樾主编使用模具设计与制造手册.北京:机械工业出版社,2001[2]姚泽坤主编.锻造工艺学与模具设计.西安:西北工业大学出版社,20043]周大隽主编.锻压技术数据手册.北京:机械工业出版社,1998[4]大连理工大学工程画教研室编.机械制图.北京:高等教育出版社,2003[S]吕炎主编.锻造工艺学.机械工业出版社,1995说。