阶梯轴锻压模具设计.doc

锻造工艺及模具（CAD/CAE）设计姓 名：你的名字课 程 名 称：锻造工艺与模具设计 指 导 教 师：XXX 2012年7月说 明 1.因没有前人经验，本报告仅供本学校锻压专业学习交流之用。仅供同专业后来的同学参考。 2.燕山大学，版权所有，仅供参考，严禁抄袭。 3.能不能早点回家看你们的速度了，你懂得！前言 本次课程设计的研究项目是锻造工艺与模具设计学习的一个重要组成部分。在设计的过程中首先通过查找有关资料确定设计的主题方向，通过课本的案例进行逐步实际计算。由于没有实际的设计经验，这也使我再设计的过程中走了不少弯路。在整个设计过程中，从开始的计算，画冷热锻件图到确定加工工艺过程，再到最后的画锻模模具，每个过程都让我有很深的的感触。由于个人能力有限，本次的设计如存在错误之处，敬希望老师能够给予批评改正。 XXX于燕山大学 2012年7月目 录1阶梯轴锻件图·················································1 1.1分模位置·····················································1 1.2公差和余量···················································1 1.3机械加工余量··················································1 1.4段模斜度·····················································2 1.5圆角半径·····················································2 1.6技术条件·····················································22计算锻件的主要参数············································33锻锤吨位的确定·················································3 3.1.经验公式一···················································3 3.2.经验公式二···················································3 3.3.经验公式三（双作用锤）···········································44确定飞边槽的形式和尺寸········································45终锻模膛设计··················································4 5.1冷锻件图······················································5 5.2热锻件图······················································66绘制计算毛坯图················································7 6.1计算毛坯的用途·················································8 6.2相关参数的计算·················································8 6.3绘制·························································87确定皮料尺寸··················································98其他模膛设计··················································9 8.1滚压模膛设计··················································9 8.2切断模膛设计··················································10 9锻模机构设计··················································10 9.1模膛排布·····················································10 9.2模膛紧固方法··················································10 9.3确定模膛壁厚··················································10 9.4模块尺寸确定··················································1010模锻工艺流程·················································1111模具工程图··················································12总结···························································13致谢···························································13参考文献·······················································14 前言 本次课程设计的研究项目是锻造工艺与模具设计学习的一个重要组成部分。在设计的过程中首先通过查找有关资料确定设计的主题方向，通过课本的案例进行逐步实际计算。由于没有实际的设计经验，这也使我再设计的过程中走了不少弯路。在整个设计过程中，从开始的计算，画冷热锻件图到确定加工工艺过程，再到最后的画锻模模具，每个过程都让我有很深的的感触。由于个人能力有限，本次的设计如存在错误之处，敬希望老师能够给予批评改正。 XXX于燕山大学 2012年7月阶梯轴锻压模具设计你的名字 （燕山大学 里仁学院）1 阶梯轴锻件图 1.1 分模位置 确定分模面位置基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模模膛取出。锻件分模位置一般都选择在具有最大轮廓线的地方。 1.2公差和余量 估算锻件质量约为2.28kg。阶梯轴材料为45钢，即材质系数为M1。（锻件体积：289.8cm 密度：7.85g/cm）锻件形状复杂系数S=V/V=289.8/500.284=0.579，S在0.32-0.63范围内，所以复杂系数为S级。 查锻压手册表3-1-3GB12362-1990【普通级】基本尺寸： 公差： 2.2 2.5 2.8 3.2错位公差：0.8残留飞边公差：0.8 1.3机械加工余量 该零件的表面粗糙度为Ra=3.2m，即加工精度为F，查锻压手册表3-1-1GB12362-1990锻件内表面的加工余量查得：厚度方向:mm水平方向:mm 1.4模锻斜度 选择模锻斜度为7°。 1.5圆角半径 为保证锻件凸角处的最小余量，按下式计算： =余量+零件的圆角半径 取余量为：2mm =2+0=2mm=2.5r+0.5=5.5mm 1.6技术条件 未注模锻斜度7°。 未注圆角半径5mm。 允许的错差量0.8mm。 允许的残留飞边量0.8mm。 允许的表面缺陷深度0.5mm。 锻件调质热处理。图1 零件图2计算锻件的主要参数 锻件的水平面上的投影面积为6700mm 锻件的周边长度为400mm 锻件的体积为289.8cm 锻件质量为2.28kg3锻锤吨位的确定 3.1经验公式一 双作用锤 G=(3.5-6.3)KA 总变形面积为锻件在水平面上的投影面积与飞边水平投影面积之和，按锤飞边槽尺寸（见表7-7）考虑，假定飞边平均宽度为25mm。总的变形面积: S=（6700+400×25）mm=16700mm。取钢种系数K=1，锻件和飞边（按飞边的50%容积计算）在水平的投影面积为A（单位cm） G=6.3KA=6.3×1×167=1052.1kg 3.2经验公式二 G=KA K：钢种系数； A：包括连皮的锻件投影面积（单位cm） 查中国模具设计大典表24.2-23 得K=4 A=S G=4×167=668kg 3.3经验公式三（双作用锤） G=(1-0.005D)(1.1+2/D)(0.75+0.001D)D=897.67kg G:锻锤落下部分的质量（kg） D：锻件外径（cm） ：终端材料的变形抗力（MPa） 查得=60MPa综上三种方法选1t双作用模锻锤。4确定飞边槽的形式和尺寸选用图7-20中型飞边槽，其尺寸按表7-7确定。选定飞边槽的尺寸为h=1.6mm，h=4mm，b=8mm，b=25mm,r=1.5mm,F=126mm飞边体积：V=400×0.7×126=35280mm5终锻模膛设计 终锻模膛是按照热锻件图来制造和检验的，热锻件图尺寸一般是在冷锻件图尺寸的基础上考虑15%的冷缩率。根据生产实践经验，应考虑锻模使用后承击面下陷，模膛深度减小的因素，可适当调整尺寸。 5.1冷锻图图2 冷锻件图 5.2热锻件图图3 热锻件图图4 热锻件CAD图6绘制计算毛坯图 根据阶梯轴的形状特点，共选取4个截面，分别计算S,S,d。计算结果列于下表6-1：表1-6断面号1234S/mm1963.43848.32827.4706.81.4S/mm176176176176S=s+1.4S/mm2139.44024.33003.4882.8d=1.13S/mm25.371.761.933.6修正S/mm-d/mm-K1111H=Kdmm25.371.761.933.6图3 6.1计算毛坯图的用途 长轴类锻件选择制坯工步的依据； 确定坯料尺寸的依据 设计制坯模膛的依据。 6.2相关参数计算 V=V+V=289803 +35280=325083mm 平均截面积： S=V/L=325083/130=2500.63mm 均直径 d=56.44mm 6.3绘制 S=S+2S S-计算毛坯的断面积； S-模锻件的断面积； -飞边充满系数； S-飞边槽的断面积。7确定坯料尺寸 由于此锻件只有滚压制坯工步，所以可根据公式S=S=（）S确定坯料截面尺寸，取系数为1.1，则S=1.1S=1.1×2500.63=2750.7mmd=1.13=1.13×=59.2mm 实际取d=60mm 坯料的体积 V=V（1+）=325083×（1+3%） =334835.5 式中-烧损率。 坯料长度为 L=V/S=334835.5/（60×/4）=118mm 由于此锻件质量小，仅为2.28kg，所以采用一火三件，料长可取3L+L=（3×118+1.2×60）=426mm，考虑的实际锻造和切断情况，可适当加长到430mm。 试锻后再根据实际生产情况适当调整。8其他模膛设计 8.1滚压模膛设计 具体设计如下： 模膛高度：h=K,计算结果如上表6-1，按各断面的高度值绘出滚压模膛纵剖面外形。参见下图阶梯轴的截面图各计算毛坯图中计算毛坯直径图的虚线，然后用圆弧和直线光滑连接并进行适当简化，最终尺寸见图。 模膛宽度：1.7dB1.1，根据实际生产情况，模膛宽度取B=102mm。 模膛长度L等于计算毛坯的长度。 8.2切断模膛设计 由于采用一火三锻，需要设计切断模膛，切刀倾斜角度取15°，切刀宽度为6mm，切断模膛的宽度，根据坯料的直径和带有飞边锻件的尺寸，结合生产实际经验，确定为70mm。9锻模结构设计 9.1模膛排布 模锻此阶梯轴锻件的1t模锻锤机组，加热炉在锤的左方，故滚压模膛放在左边，终锻模膛向右布置。 9.2锻模紧固方法 由于锻件具有15mm的落差，故采用平衡锁扣，锁扣高度为15mm，宽度为50mm，将两模膛中心线下移3mm。 9.3确定模膛壁厚 模膛的最小外壁厚度 查表2-19得k=1.5 S=kh=1.5×37=55.5mm 用实测方法找出终锻模膛中心离阶梯轴后端80mm，结合模块长度及钳口长度定出键槽中心线的位置为140mm。 选择钳口尺寸，B=110mm，h=50mm，R=15mm。 钳口颈尺寸，a=1.5mm，b=10mm，l=20mm。 9.4模块尺寸的确定 （1）由模膛尺寸，镦粗台尺寸，模膛壁厚等 查表 取L=350mm B=300mm 此时承击面积 根据设备吨位 1t 查得 最小承击面积A=300 A>> 要求 （2）检验角尺寸 查表2-23 高度 b=5mm 高度 h=100mm （3）模块高度 查手册得 上模 =200mm 下模 =180mm 由根据设备吨位 1t 查模块最小闭合高度分别为 =270mm 在和范围之间 故合理 (4)燕尾设计 查锻压手册表2-54得 燕尾 b=200mm h=50.5mm 键槽 b1=50mm l=60mm 起重孔 ds=2660mm10模锻工艺流程 下料：5000kN型剪切机冷剪切下料。 加热：半连续式炉，。 模锻：10kN模锻锤，闭式滚压、预锻、终锻、切断。 热切边：1600kN切边压力机。 磨毛刺：砂轮机。硬度=mm 热处理：连续热处理炉，调质。 冷精压：10 000kN精压机。 阶梯轴淬火，硬度为HRC。 检验。11 模具工程图 图4图5 总结 在大学的学习过程中，课程设计是一个重要的环节。是我们进一步把课堂上学习的只是融入到实际工作的一次极好的演示，我十分有幸提早把课程设计和实际工作有机的结合起来。此次的课程设计计是我们从大学毕业走向未来工作的重要一步，从最初的拿到题目的不知所措到计算、绘图直到完成设计，期间查找资料、老师们的指导与同学的交流，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。不但使我更进一步理解和懂得了以前学到的知识而且还把以前课本上学到的知识连接在了一起。使我能更好的融会贯通。 此次课程设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，毕业设计收获很多，提高自己的绘图能力。但是毕业设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处，比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解。 这次实践是对自己大学所学知识的一次大的检阅，使我明白了自己知识还很浅薄。认识到自己的求学之路还很长，以后更应努力学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。 致谢 首先感谢燕山大学里仁学院，给我提供这么好的学习生活环境，这是我能够好好学习，完成课程设计的前提保障。 本次课程设计是在XXX老师的精心指导和大力支持下完成的。两位老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！