1、河北工程大學畢業設計說明書轉向搖臂軸的鍛造工藝及模具設計目錄1. 鍛件圖的設計2. 確定鍛錘噸位3. 確定毛邊槽形式和尺寸4. 繪制計算毛坯圖5. 制坯工步選擇6. 確定坯料尺寸7. 制坯型槽尺寸8. 鍛模型槽設計9. 鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求10. 參考文獻第一章 綜述鍛造的根本目的是活的所欲形狀和尺寸的鍛件， 同時其性能和組織要符合一定的技術要求。 它是在一定的溫度條件下， 用工具或模具對坯料施加外力， 是金屬發生塑性流動，從而使坯料發生提及的轉移和形狀的變化，獲得所需要的鍛件。鍛件可分為自由鍛， 模鍛和特殊成型方法三大類： 自由鍛是在鍛錘或壓力 機上使用簡單或通用的模具是坯料變形獲

2、得所需形狀和性能的鍛件。 它適用于單 件或小批量生產。模鍛事在鍛錘壓力機上使用專門的模具是坯料在模膛中成型獲 得所需形狀和尺寸的鍛件。它適用于成批或大批量生產，按照變形情況的不同， 有區分為開式模鍛， 閉式模鍛， 擠壓和體積精壓等， 特殊成形的方法通常用專用 設備，使用專門的工具或模具使坯料成形， 獲得所需的形狀和尺寸的鍛件， 它適 用于產品的專業化生產。目前，生產中采用的特殊成型方法有電墩，輥軋，旋轉 鍛造，擺動碾壓，多向模鍛和超塑性鍛造等。平鍛機屬于曲柄壓力機類設備， 所以它具有熱模鍛壓力機模鍛的一切特點， 如行程固定，滑塊工作速度與位移保持嚴格的運動學關系，鍛件高度方向尺寸穩定 性好；震

3、動小，不需要龐大的設備基礎；可用組合式、鑲塊式鍛模。平鍛機上模鍛的工藝特點1、平鍛機上模鍛的優缺點模鍛錘的錘頭、熱模鍛壓力機的滑塊都是上、下往復運動的，但它們的裝模 空間高度有限，因此，不能鍛造很長的鍛件。如果長鍛件僅局部鐓粗，而其較長 的桿部不須變形，則可將棒料水平放置在平鍛機上，以局部變形的方式鍛出粗大 部分。平鍛機有兩個工作部分，即主滑塊和夾緊滑塊。其中，主滑塊作水平運動， 而夾緊滑塊的運動方向隨平鍛機種類而變。垂直分模平鍛機的夾緊滑塊作水平運 動，水平分模平鍛機的夾緊滑塊作上、下運動。裝于平鍛機主滑塊上的模具稱為凸模（或沖頭），裝于夾緊滑塊上的模具稱 為活動凹模，另一半凹模固定在機身上

4、，因此稱為固定凹模。所以，平鍛模有兩 個分模面，一個在沖頭和凹模之間，另一個在兩塊凹模之間。平鍛工藝的實質就是用可分的凹模將坯料的一部分夾緊，而用沖頭將坯料的另一部分鐓粗、成形和沖孔，最后鍛出鍛件。在平鍛機上不僅能鍛出局部粗大的長桿件， 而且可以鍛出帶盲孔的短軸類鍛 件，還可以對坯料進行卡細、切斷、彎曲與壓扁等工序，同時還能用管坯模鍛。 因此，在平鍛機上可以模鍛形狀復雜的鍛件。（1）平鍛機上模鍛的優點在平鍛機上模鍛與其它設備上模鍛相比具有以下優點：1）能鍛造熱模鍛壓力機和模鍛錘所不能鍛造的具有通孔或長桿類鍛件2）因為大部分采用閉式模鍛沒有飛邊，在凹模中成形的鍛件外壁不需要模11.1所示。（a）

5、錘模鍛件（b）平鍛件 平鍛機模鍛時節約金屬的實例鍛斜度，并能直接鍛出通孔，因此能節約大量金屬，如圖3）對于形狀簡單、重量不大的鍛件，可用長棒料進行多件模鍛，可以節省 下料工時和減輕勞動量。4）平鍛機結構剛性好，工作時振動小，滑塊行程準確，行程不變，鍛件精 度咼。5) 便于采用電感應加熱和機械傳送裝置，使坯料自動地在模槽內移動，容 易實現機械化和自動化操作，改善勞動條件。6) 平鍛時沖擊力小，設備基礎小，廠房造價低；同時平鍛時振動和噪音小， 勞動條件較好。7) 易于和模鍛錘、熱模鍛壓力機進行聯合模鍛。(2) 平鍛機上模鍛的缺點平鍛機上模鍛存在以下缺點：1) 平鍛機造價高，設備投資較高。2) 平鍛

6、時氧化皮不易清除，平鍛前需清除氧化皮或采用少無氧化加熱。3) 要求棒料尺寸精確，否則將產生難以清除的毛刺或不能夾緊棒料。4) 對非回轉體、中心不對稱鍛件，較難鍛造，適應性較差。5) 鍛造同類大小的零件，平鍛機生產效率比模鍛錘要低。6) 平鍛孔類鍛件時，剩余料頭較多，應該考慮充分利用，否則會使材料消耗大。2、垂直分模和水平分模平鍛工藝的比較 在水平分模平鍛機上， 兩塊凹模的分模面是水平的。 由于水平分模平鍛機在 設備結構上的特點，反映在模鍛工藝和操作上有如下特點：(1)垂直分模平鍛機的夾緊力大約是主滑塊鐓鍛力的2530%,而水平分模平鍛機的夾緊力是鐓鍛力的1.01.3倍。由于夾緊力大，可以提高鍛

7、件精度， 可利用夾緊滑塊作為模鍛變形機構,擴大了應用范圍。( 2)機床剛度大， 有些水平分模平鍛機采用了夾緊連桿， 夾緊時機身封閉， 對提高鍛件精度有利。(3) 設有凹模夾緊度的調節裝置，調整迅速方便。( 4)模鍛時，坯料沿水平方向傳送，較易實現機械化和自動化。 (5)不易清除落在凹模上的氧化皮，因此坯料加熱質量要高。( 6)安裝和調整模具不如在垂直分模平鍛機上方便。轉向搖臂軸模鍛設計方案及參數： 大批量生產其他參數見下圖160AA第二章模鍛件圖設計轉向搖臂軸是 復合類件，對零件的整體形狀尺寸，表面粗糙度進行 分析，此零件的材料為45鋼，材料性能穩定。鍛件的外形是鍛件分類的依據。因為外形直接決

8、定了模鍛工藝的特點， 為了 便于平鍛工藝和模具設計，將鍛件分成四類，見表。孔類鍛件管類鍛件聯合鍛造鍛件EFHirr旺3=-平鍛機上制坯 +擴孔機上成形的鍛件該零件在平鍛機上模鍛，該模鍛件屬于頂鐓類鍛件具有透孔的鍛件， 屬于表42中第三類第1組，具有粗大部分的桿形鍛件。粗大部分可以位于桿的端部 或中間，其截面可為圓形或非圓形，對稱或非對稱。鍛件桿部不變形，保留著原坯料截面形狀與尺寸，故主要以局部鐓粗方法使鍛件成型。其在平鍛機上的基本工步為： 積聚 鐓頭 壓扁 彎曲 終鍛切邊2.1 繪制鍛件圖的過程鍛件圖設計： 平鍛工藝和錘上模鍛一樣， 鍛件圖設計是很重要的一個環節。 但由于平鍛機結構 上的特點，

9、 平鍛件設計主要解決分模面位置、 余量公差模鍛斜度、 圓角半徑等四 個問題。2.1.1 確定分模位置確定分模面位置最基本的原則是保證鍛件形狀盡可能與零件形 狀相同。使 鍛件容易從鍛模型槽中取出，因此鍛件的側表面不得有內 凹的形 狀 ，并 且 使模 膛的 寬度 大而 深度 小 。鍛件 分模 位置 應選 在 具有 最大水平投影尺寸的位置上。應使飛邊能切除干凈，不至產生飛刺。 對金屬流線有要求的鍛件，應保證鍛件有最好的纖維分布。 根據零件形 狀，該鍛件其的凹模兩半凹模間的分模面確定在該鍛件縱軸剖面 上；該鍛件采用開式模鍛。2.1.2 確定公差和加工余量查 得 45 鋼的 密 度 為： 45 7.85

10、g / cm3 。估 算 鍛 件 的 體 積 為 445.86cm 3 ， 則 鍛 件 質 量 約 為m7.85 445.863.5kg。零件材料為45鋼，即材質系數為。根據零件外形尺寸和設備噸位按下表選取。 使用此表時， 應根據下列情況作適當修正（1）零件加工表面粗糙度參數 Ra 0.8 m時，增加余量0.5mm； Ra 12.5 m時，可減少余量0.5mm。（2）對局部鐓粗類鍛件，桿部采用粗（精）磨加工時，僅須留磨加工量0.5 0.75m m,這時可選用冷拔鋼，且桿部臺肩應增加余塊。表11-2鍛件余量和公差（mm）(c)設備規 格（KN）V 315045006300800012500160

11、0020000尺寸DHDHDHDH余量1.52.01.25 1.751.75 2.51.52.252.03.01.75 2.752.25 3.52.03.25公 差正 偏 差1.01.51.0 1.51.01.751.0 2.01.02.01.5 2.51.5 2.51.53.0負 偏 差0.51.00.5 1.00.5 1.00.5 1.51.01.51.0 1.51.0 1.51.01.5注：1、表中所列值為單邊余量;2、孔和凹擋的尺寸，其公差取偏差相反的符號2.1.3 模鍛斜度為了保證沖頭在機器回程時，鍛件內孔不被沖頭“拉毛”，內孔中應有模鍛由表計算該鍛件的模鍛斜度：H/d=160/42

12、=3.8所以其a / B選擇30 / -1 o/30 / ；取常用模鍛斜度為1o。2.1.4 圓角半徑在凹模中成形的部分：外圓角半徑r ?= (5 ?+ S ?) /2+ a( mm=7mm內圓角半徑R ?=0.2 +0.1 (mm=0.2X58+0.1=11.7mm在沖頭中成形的部分：外圓角半徑 r?=0.1H+1.0（mm）=0.127.5+1.0=3.75mm內圓角半徑 R ?=0.2H+1.0（mm）=0.227.5+1.0=6.5mm第三章平鍛機噸位 首先計算鍛件終鍛時的鍛造壓力。查圖表 3圖表 3 奧穆科平鍛機鐓鍛力圖表1ISfSftCtt!皿ftSft血件MHfit準蘭、5125

13、00 m 315DDlolJMom 軌引“ XCO2i)Li2該略計算公式P=57.5KF=9500KNF-包括毛邊在內的鍛件最大投影面積（cm2）;K-鋼種系數，對于中碳鋼和低合金鋼，去K=1;對于高碳鋼及中碳合金鋼，取K=1.15；對高合金鋼，取 K=1.3。凹模體的寬度B=1060mm查閱參考資料選用12500KN水平分模平鍛機。第四章確定毛邊槽形式和尺寸選用圖1毛邊槽形式I ,其尺寸按表確定；選定毛邊槽尺寸為2h橋=1.6mm, hi=4mm b=8mmb1 =25mm, r1 =2mm,FK=1Cm 0圖1毛邊槽形式3、制坯工步選擇及計算平鍛機上的基本工步為：積聚鐓頭壓扁 彎曲終鍛

14、切邊。下圖為工部圖汁1 一理 丿i巾 18計算工步鐓粗長度的熱尺寸 l=1.015IB=1.015 180=182.7mm鍛鍛熱體積 V 鍛=1.0153 242210mm3=253274mm3根據計算，該零件僅 55兩法蘭之外的切面之間的體積需要聚集， 而鍛件其余成形部分的體積，坯料直徑 42本身就足夠，不需要聚 集。為此，該鍛件采用聚集，壓扁，彎曲，終鍛，切邊。第一工部（聚集）：布圖表示沒有設置錐形 63 X 40時，彎曲工序在桿部和錐體劇烈過 度產生金屬流動的會合，該會合處在終鍛時形成折紋。設計計算：取椎體小端面直徑dK=44mm,椎體大端直徑 DK= Kdo=1.5 X 42mm=63mm式中 K 椎體大端直徑允許增大系數，查下圖錐形模膛聚集限制曲線，由鐓粗比書=4.3，得 K=1.5 ;Do 坯料直徑，取do=42mm。為了把彎曲時內層坯料壓縮產生的接縫擠入飛邊，經實驗需 設計后的椎體 63 X 40, 42.6(靠近桿端)。由體積不變條件，計算前椎體的長度11 :V1= n /4do2|o=n /4 X 42.6 2 X( 59 X 40) =27067mm32 2V2= n /12 ( do +doDk