制造加工工艺

万向节零件分析-工艺方案设计


目录l霁件分析及工艺方案的确定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.2模锻斜度23圆角半径33324技术粲件25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44474确定坯料尺寸cocoa5确定锻锤吨位6锤锻模型槽设计.6.模锻工步型槽设计6.1.1确定毛边槽形式和尺寸u116.2确定钳口6.1.3确定终锻型槽.6.1.4设计预锻型槽6,2制坯型槽设62.1拔长型槽设计62,2滚挤型槽的设计7锻模结构设计158锻前加热、锻后冾却及热处理要求的确定.168.1确定加热方式,及锻造温度范围162确定加热时间8.3确定冾却方式及规范.1684确定锻后处理方式及要求16零件分析及工艺方案的确定1零件分析雩件为万向节叉,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,允许被连接的霁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力矩传给从动轴。

除了汽车的传动装置,在其他工业甚至民用传动领域的应用范围极为广泛,基本上,只要有以下情况均可使用①轴-轴不同心(两轴轴心线有俑角,理论使用:min0max45度)的场合轴一-轴空间平行不相交或空间平行相交的场合③3)轴一轴空间夹角运行中变化的场合。

12工艺方案的确定对霁件的整体(见图1.1)形状尺寸,表面粗糙度进行分析:头部构造比较复杂,只能锻造岀其霁件基本外形,其它孔部、球形滑槽及花键槽部分均以余块填充,之后再以机械加工做岀具体形状,达到要求的客件形状;霁件的机械加工精度应低于Ra1.6;雩件的材料为40Cr,材料性能稳定。

该材料的临界温度、热加工及热丛理工艺参数可见下表1.16图1-1万向节叉零件图表1140Cr的临界温度、热加工及热处理工艺参数临界温度热加工温度/退火正火M硬硬Arl始锻冾度冷度牌号加温度/却(温度/却(M|热°C方HB℃方HBAr 3终锻式式351100117825<15082584炯s2|850°87空≤240Cr692005冷070冷50>800高温回火淬火回火硬硬各种不同温度回火后的硬度值(HRC)温度/度温度冷度(却150200300400500550600650°CHB剂°C「°C°c「°°C|°|°C6807083086油565554524037281852锤上模锻件的设计2.1确定分模位置确定分模面位萱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2.2确定公差和加工余量查得40Cr的密度为=785g/cm3估算锻件的体积为872.6cm,则锻件质量约为:m=pυ=7.85×8726≈6.85kg。

万向节叉材料为40Cr,即材质系数为M1。

锻件形状复杂系数s=va/va式中V—锻件体积V一外廓包容体的体积。

则S=V4/V6=8726/22326.8≈0.31,为二级复杂系数S3由叫查得:高度公差为m,长度公差为+10m,宽度公差为0m。

霁件需磨削加工,加工精度为F2,由叫查得高度及水平尺寸的单边余量约为1.7~2.2mm取21mm2.3模锻斜度雩件图上的技术粲件已注明模锻斜度为7°。

24圆角半径外圆角半径r=2+零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1.5mm4。

25技术条件(1)图上未标注的模锻斜度7°(2)图上未表注的圆角半径R=1.5mmi(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HB230(7)锻件表面清理:为便于检查淬火裂纹采用酸洗。

25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890mm(3)锻件体积为872611mm3;(4)锻件质量为6.85kg3模锻变形工步的确定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31,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=80×13607=1088560mm(3.1)平均截面积F=1088560÷229=5942m1则平均值径dn=113Fh≈7694mm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21942mm2,则最大直径为dmax=16274mm3.2制坯工步选择计算繁重系数,选择制坯工步d7694229均0.9298(3.5)由图459知此锻件应栗用拔长、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:拔长—一闭式滚挤—预锻—终锻。

表31连杆计算毛坯的计算数据F计=F修正d截面F锻F毛×2d=113修正F计ldif+2F h号/mmmmF:/mm/mm2mmmm17.90.814.324382524605824.254626.80.821413.90.7859252111137.7135439.729.830.90.72218252247056.2259352.139.140.9053018252327064.6342544.363292252354467.3378064.467.673550252380269.7394667871.21.083278252353067.1418671.675.270.3102886252313863.3843121627425221942167.412789106.7112187125218964155.6350211851.0124.417432211.017690150.313330117.7123.613295213548131.512460110.7116.24518.9151257150943.9583070.774.218.90.7161257252150991449.236922.20.771520252177247.639429.62521790.814.3doc4确定坯料尺寸由计算毛坯截面图和直径图知,dm=26.8m,=279340mm4128m,)此可得拐点必怪小613m杆都维度OK=3g-d66.13-26.8=0.28142.8所需坯料截面积:0○F还=F拔一K(F我一F滚1头(42)Ll126821307.2mm86.2cIn. 1.1×5942=6536.2mm因此,F=13072-028×(307.2-6536.2)=2771,34mmd=1.13=52.64mm根据原材料规格,实际取do=53mm。

烧损率δ=3%。

坯料的体积为1088560=V(8Y1015×(+3%)=1047224mm式中,1015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(4.5)=160mm5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23mm,.总面积F=21673mm2,按双作用模锻锤吨位确定的经验公式1.2,确定锻锤吨位,因汽车连杄件为大批量生产,需要高生产率取较小的系数63取k=10,于是G=(3.5~63从F(5.1)则G=6.3×1.0×425.52=2960kg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。

R41图6.1毛边槽其尺寸按表4-14确定;选用毛边槽尺寸为h=3mm,见表6表6.1毛边槽尺寸h15mm 12mm 35mm 1. 5m锻件毛边的体积680×0.7Fk=63070m1其中0.7Fk=F(锻件毛边平均截面积)6.1.2确定钳口具体尺寸如图6.2图62针口6.1.3确定终锻型槽锻型槽是按热锻件图加工和检验的,连杄材料为40Cr,考虑收缩率为1.5%。

绘制热锻件图6.1.4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2,如图6.3。

A=0.25B=0.25×90.3=23mm(62)h=(0.4~0.7)H=0.5×92=46mm(63)图中R=20mm图6.3劈料台在工字形截面的杄部,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増大至Rˉ-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拔长型槽设计拔长型槽结构形式的确定采用开式直排式拔长型槽,其结构形式如图5.4所示doc图64拔长型槽结构尺寸22.拔长型槽尺寸设计(1)拔长坎高度h=kyLH式中:—计算毛坯杆部体积(m)L样计算毛坯杆部长度(mk2系数,查得取k2=0.85。

代入得h=0.8521137≈45mm(2)拔长坎长cC=K3d坏(62式中:d—毛坯直径(m);k3—系数,取为k3=1.3代入得C=1.3×90≈117mm(3)型腔宽度BB=K4d16+(0~20)代如得B=1.2×90+12=120mm(4)半径R和R0.25×C=40mm豆(6.4)R1=2.5×C=400mm(6.5)(5)仓部深度ee=2a=2×45=901m(6.6)(6)型槽长度LoocIn. L=L+10=142.8+10=152.8mm(6.7)62,2滚挤型槽的设计采用闭式滚挤型槽的高度λ=,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BH≤(14~1.6d=1.5×53≈80mm(6.8)头部:B1≥1.1dmx≈140mm(6.9)所以取杆部头部宽度均为110mm槽长度等于计算毛坯图的长度。

钳口与毛刺槽尺寸见装配图7锻模结构设计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,3吨锤的最小承击面为700cm2承击面积为模抉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)模玦高度:模玦高度根据型槽最大深度和锻锤的最小闭合髙度确定。

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=380mm;L=776mm3.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、锻后冷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82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I=aD式中D坯料值径或厚度(cm)a钢化学成分影响系数,取0.13(h/cm)83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,选择在空气中冷却84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,栗用在连续丛理炣中,调质处理。

可使锻件获得良好的综合力性能。

参考文献[]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,铸造工艺学与模具设计西安:西北工业大学出版社,2004[3]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,199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)姓名宋晓莹学号0705010706「题目万向节叉生产任务要求:1、设计批量:大批量。

2、设计精度:普通级。

3、供冼设备:模锻锤。

4、设计原图:万向节叉课程设计工作量要求:1、锤锻模装配图一张。

2、冾锻件图一张3、计算毛坯图一张(只对长轴类锻件需要4、模锻工艺卡片一张。

5、设计说明书一份cIn. 6、所有图形用 AutoCaD软件输出任务书用Word输出指导老师(签字)学院院长(签字。