1、北 華 航 天 工 業(yè) 學(xué) 院材料成形技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告題目： 自行車前叉勾爪的鍛造設(shè)計(jì) 作者所在系部： 材料工程系 作者所在專業(yè)： 材料成型及控制工程 作者所在班級(jí)： 作 者 姓 名 ： 指導(dǎo)教師姓名： 完 成 時(shí) 間 ： 2015.7.9 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱材料成形技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)完成時(shí)間7.9指導(dǎo)教師職稱講師學(xué)生姓名班 級(jí)總體設(shè)計(jì)要求和技術(shù)要點(diǎn)一、設(shè)計(jì)要求1根據(jù)給定設(shè)計(jì)內(nèi)容畫出符合制圖標(biāo)準(zhǔn)的鑄件、鍛件二維圖及三維造型； 2根據(jù)零件要求選擇材料，給出物理性能，選擇加工方式及設(shè)備、確定加工工藝、給出加工工序； 3繪制鑄造模具零件圖、鑄造工藝圖、編制鑄件加工工序卡；繪制鍛造模

2、具零件圖、鍛造模具裝配圖、編制鍛件加工工序卡； 4撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。二、技術(shù)要點(diǎn)1、零件結(jié)構(gòu)確定；2、模具分型確定；3、加工工藝。工作內(nèi)容及時(shí)間進(jìn)度安排日 期工 作 內(nèi) 容12345一周畫規(guī)范鑄件圖、模具圖 鑄造設(shè)計(jì)畫規(guī)范鍛件圖、模具圖鍛造設(shè)計(jì)撰寫說明書課程設(shè)計(jì)成果1. 課程設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容包括：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，零件圖、零件三維造型，根據(jù)零件要求選擇材料，給出物理性能，選擇加工方式及設(shè)備、確定加工工藝、給出加工工序，統(tǒng)一格式書寫并打印裝訂成冊(cè)。2. 按照國家繪圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范繪制所需各類零件圖紙，裝訂于說明書后面。3. 課程設(shè)計(jì)所有文件的電子文檔，要求總文件夾以姓名的漢語拼音及學(xué)號(hào)命名，各項(xiàng)內(nèi)容分

3、別設(shè)置子文件夾。內(nèi)容摘要此鍛件為連自行車前叉勾爪，可以與彈簧共同起減震作用，承受一定的扭矩和彎矩。為保證鍛件剛度和強(qiáng)度，不至于使其在工作過程中失效，該鍛件采用碳素鋼鍛造。由于該零件的鍛件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，采用模鍛鍛造，模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量小，且模鍛操作簡(jiǎn)單，對(duì)技術(shù)水平的要求不高。該鍛件為小型鍛件，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定其加工余量為24mm，這樣可避免原材料的浪費(fèi)，有利于工件的后續(xù)加工，提高生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞: 前叉勾爪 模鍛 加工余量目 錄第1章 對(duì)給定零件進(jìn)行分析-11.1零件三維圖-11.2零件結(jié)構(gòu)分析圖-11.3鍛件材料的選擇-21.4鍛件的工裝準(zhǔn)備-21.5零件的質(zhì)量要求-21.6鍛

4、造方法的選擇-3第2章 鍛件的結(jié)構(gòu)工藝分析-42.1鍛件圖的繪制-42.2確定毛坯的重量和尺寸-42.2.1計(jì)算坯料質(zhì)量-42.2.2坯料尺寸的確定- 42.3確定模鍛工序-52.4確定鍛造溫度范圍-62.5分模面的選擇-6第3章 鍛件的工藝-73.1尺寸公差-73.2模鍛斜度-73.3模鍛圓角半徑-73.4沖孔連皮- 73.5鍛模圖- 73.6模鍛工藝卡- 8參考文獻(xiàn)-10 第1章 對(duì)給定零件進(jìn)行分析1.1零件三維圖 1.2零件結(jié)構(gòu)分析圖圖1-2 零件主視圖 圖1-3零件俯視圖 1.3鍛件材料的選擇自行車前叉勾爪使用的材料主要是特殊的鋼制鍛件和粉末治金產(chǎn)品，但從降低成本的角度出發(fā)多用鍛件，過

5、去多用碳素鋼鍛造后經(jīng)淬火、回火的調(diào)質(zhì)熱處理產(chǎn)品，但現(xiàn)在多以非調(diào)質(zhì)鋼為主。這種非調(diào)質(zhì)剛在熱鍛后的冷卻過程便可形成和調(diào)質(zhì)剛同樣的硬度，從而可省去淬火、回火過程，有利于提高生產(chǎn)效率，降低成本。現(xiàn)多采用在碳素鋼中加V，以利用V碳氮化析出硬化的鐵素體-珠光化形調(diào)質(zhì)鋼。該連接環(huán)所用材料為45號(hào)鋼。查閱相關(guān)資料，碳素鋼的始鍛溫度為1200，終鍛溫度為800，保溫時(shí)間為0.250.7min/mm。1.4鍛件的工裝準(zhǔn)備裝備：該鍛件為大批量生產(chǎn)，對(duì)裝備也有一定的要求。1.5零件的質(zhì)量要求該零件沒有特殊的裝配要求，可取零件的表面粗糙度均為Ra6.3um。鍛件余量的大小與零件的材料、形狀、尺寸、批量大小及生產(chǎn)實(shí)際條件

6、等因素有關(guān)，該零件為大批量生產(chǎn)，是小型鍛件，則加工余量一般為24mm，取其加工余量為2.5mm。1.6鍛造方法的選擇自由鍛：是利用沖壓力或壓力，使金屬在上下砧鐵之間產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀，尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量的鍛造方法。自由鍛所需的工具簡(jiǎn)單且有很強(qiáng)的通用性，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較短應(yīng)用廣泛。但鍛件精度低，無法精確控制變形的方法，加工余量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，適合單件、小批量生產(chǎn)。模鍛：是使金屬坯料在模膛內(nèi)受壓產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀尺寸以及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件加工方法，它具有生產(chǎn)效率高，能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件并使金屬流線分布均勻，模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量小比自由鍛更節(jié)省金屬材料，減小切削

7、加工工作量，操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。綜合分析自由鍛與模鍛的優(yōu)缺點(diǎn)，以及此零件質(zhì)量小，且為大批量生產(chǎn)，表面質(zhì)量好，加工余量小，所以選擇其加工方法為模鍛，且為錘上模鍛。由于此件的形狀較復(fù)雜可設(shè)計(jì)為由兩個(gè)零件構(gòu)成的組合體，每個(gè)單件鍛造成形后，再用焊接的方式構(gòu)成整體零件。第2章 鍛件的結(jié)構(gòu)工藝分析此零件材料為45號(hào)鋼，生產(chǎn)批量為大批量。由于是大批量生產(chǎn)，所以采用錘上模鍛的鍛造方法，該鍛件無錐體或斜面結(jié)構(gòu)，也沒有加強(qiáng)肋、工字型等非規(guī)則截面，符合鍛造要求。2.1鍛件工藝圖的繪制圖2-1 連接桿鍛件圖2.2確定毛坯的重量和尺寸2.2.1計(jì)算坯料質(zhì)量 坯料的質(zhì)量為鍛件的質(zhì)量與鍛造時(shí)各種金屬消耗的質(zhì)量之和，

8、可由下式計(jì)算：G坯料=G鍛件+G燒損+G料頭式中 G坯料 坯料質(zhì)量，單位kg； G鍛件 鍛件質(zhì)量，單位kg； G燒損 加熱時(shí)坯料因表面氧化而燒損的質(zhì)量，單位為kg，第一次加熱取被加熱金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2%3%,以后各次加熱取1.5%2.0%；G料頭鍛造過程中被沖掉或切掉的那部分金屬的質(zhì)量，單位kg。將各數(shù)值分別代入計(jì)算可得： m=2.20kg其中零件頭部【零件1】金屬質(zhì)量為1kg,零件桿部【零件2】質(zhì)量為1.2kg2.2.2坯料尺寸的確定先根據(jù)坯料質(zhì)量和材料的密度計(jì)算出坯料的體積，然后根據(jù)鍛件最大橫截面積與鍛造比計(jì)算出坯料相應(yīng)的橫截面積，再按體積不變?cè)瓌t算出坯料的直徑和下料長度。經(jīng)計(jì)算可得：坯料1

9、的直徑為30 mm,坯料的長度為60 mm。坯料2的直徑為40mm, 坯料的長度為60mm.2.3確定模鍛工序零件1此零件所選用的材料為45號(hào)鋼，塑性好，有一定的強(qiáng)度，經(jīng)熱處理后有良好的綜合機(jī)械性能，所以確定其制坯工序是墩粗、終鍛（切飛邊）、鍛件。（1）毛坯圖2-1（2）墩粗圖 2-2（3）終鍛、切飛邊圖圖2-3 零件2（1）墩粗圖2-4 （2）拔長 （3）沖孔及倒角 圖2-5 圖2-6（4） 焊接 圖2-72.4確定鍛造溫度范圍查材料成形技術(shù)基礎(chǔ)表2-4知，鍛造溫度范圍應(yīng)盡量選寬一些，以減少鍛造火次，提高生產(chǎn)率，又該件材料為45號(hào)鋼，故選則始鍛溫度為1200°C，終鍛溫度為800&

10、#176;C。2.5分模面的選擇確定分模面的最基本原則是保證模鍛件能從模膛中順利取出，同時(shí)，分模面的選擇應(yīng)該在模鍛件的最大水平投影尺寸的截面上，盡量在能是模膛深度最淺的位置上，使上下兩模沿分模面的模膛輪廓一致，以便在鍛模安裝及鍛造中容易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤模現(xiàn)象及時(shí)予以調(diào)整，保證鍛件質(zhì)量。分模面盡量采用平面，并使上下鍛模的模膛深度基本一致，以便均勻充型，使模鍛件上的敷料最少，鍛件形狀盡可能與零件形狀一致，以降低材料消耗并減少切削加工工作量。該鍛件的分型面選擇在鍛件的上下平面的中部。第3章 鍛件的工藝3.1尺寸公差該鍛件總長L=225mm查材料成型技術(shù)基礎(chǔ)表2-6可確定其水平方向尺寸的上極限為+2.0mm，

11、下極限為-1.0mm。3.2模鍛斜度該鍛件材料為45號(hào)鋼，查材料成型技術(shù)基礎(chǔ)表2-8可確定其外壁斜度為5°，內(nèi)壁斜度為10°。3.3模鍛圓角半徑該零件材料為45號(hào)鋼。鋼模鍛件外圓角半徑一般為1.5mm至12mm，內(nèi)圓角半徑大2至3倍。由于該零件模膛深度為10mm較淺，故取其外圓角半徑為1.5mm，內(nèi)圓角半徑為4.5mm。為了便于金屬在模膛內(nèi)流動(dòng)提高鍛模強(qiáng)度，避免在鍛模內(nèi)尖角處產(chǎn)生裂紋，減緩鍛模外尖角處的磨損，提高鍛模使用壽命，此模的外圓角半徑為1.5mm，內(nèi)圓角半徑為4.5mm。3.4沖孔連皮具有通孔的零件，錘上模鍛時(shí)，不能直接鍛出通孔，孔內(nèi)還留一定厚度的金屬層，稱為沖孔連皮，它可以減輕鍛模的剛性接觸，起緩沖作用，避免鍛模損壞，沖孔連皮需在切邊時(shí)沖掉或在機(jī)加工時(shí)切除，常用沖孔連皮形式是平底連皮，沖孔連皮的厚度s與孔徑d有關(guān)。3.5鍛模圖3.6模鍛工藝卡表3-1 模鍛工藝卡鍛件名稱連接桿圖 例坯料質(zhì)量/Kg2.2坯料尺寸/mm30x60,60x60材料45號(hào)鋼始鍛溫度/1200終鍛鍛溫度/800工序號(hào)工序內(nèi)容備 注1墩粗見圖2-2，2-42終鍛見圖2-33拔長 見圖