2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)書

學(xué)院（部）：機(jī)械工程學(xué)院

專業(yè)：材料成形及控制工程

指導(dǎo)教師陳國平學(xué)生姓名吳廣湖

課題名稱拉臂鍛造工藝與模具設(shè)計(jì)

n擬制拉臂鍛造工藝并設(shè)計(jì)相應(yīng)的模具。

內(nèi)

容

及

任

務(wù)

1、進(jìn)行模鍛工藝分析，制訂合理的成形工藝方案；

2、計(jì)算各工序壓力，確定壓力重心，初選模鍛設(shè)備；

3、進(jìn)行制坯、（預(yù)）終鍛模具或后續(xù)工序模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具裝配圖及零件圖的繪制；

4、編制填寫鍛造該零件的鍛造工藝卡；

5、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。

完成本課題具體技術(shù)措施：

（1）采用UG、Pro/E或其他軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型；

（2）采用UG、Pro/E或其他軟件進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)工作；

（3）用AutoCAD完成模具零件工程圖和裝配圖。

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙（加起來3張0號(hào)圖紙的圖量）

1、鍛模三維裝配爆炸圖1張（A0號(hào)圖紙）；

2、鍛模二維裝配圖1張（CAD繪制，A0號(hào)圖紙）；

3、模具部分零件圖（切邊模、沖孔模等，合起來不少于一張A0號(hào)圖紙）。

4、編制填寫鍛造該零件的鍛造工藝卡；

二、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份

1、鍛件結(jié)構(gòu)工藝性分析

2、鍛件材料分析

3、設(shè)備選擇及驗(yàn)算

4、鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，等等。

三、擬達(dá)到的要求

1）所編制的零件鍛造工藝合理，設(shè)計(jì)方法得當(dāng)，計(jì)算準(zhǔn)確；

2）模具設(shè)計(jì)方案合理可行，變形工藝及工序設(shè)計(jì)合理，模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，計(jì)算準(zhǔn)確；

3）設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)，布局合理，圖面整潔，圖紙總量不少于三張0號(hào)圖紙；

4）設(shè)計(jì)說明書要求按規(guī)范寫作，層次清楚，表達(dá)通順，圖文并茂，技術(shù)術(shù)語符合國家標(biāo)準(zhǔn)；

5）設(shè)計(jì)說明書中的參考文獻(xiàn)不少于12篇（本），其中外文文獻(xiàn)不少于2篇，并要求在文中引用處應(yīng)加以標(biāo)注；

6）獨(dú)立完成，不得抄襲。

進(jìn)

度安排

起止日期

工作內(nèi)容

第7學(xué)期16?18周

調(diào)研、收集與課題相關(guān)資料，撰寫開題報(bào)告

第7學(xué)期19周

檢查《開題報(bào)告》完成情況，畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作情況

第8學(xué)期1?4周

分析消化與課題相關(guān)的資料，撰寫筆記。畢業(yè)實(shí)習(xí)。鍛件三維建模、鍛件成型工藝性分析等

第8學(xué)期4?7周

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鍛件成型模擬分析，等

第8學(xué)期8?11周

繪制模具一維裝配圖（工程圖）、零部件圖

第8學(xué)期12?13周

修改完善設(shè)計(jì)

第8學(xué)期14?15周

撰寫、整理說明書。

第8學(xué)期16周

準(zhǔn)備及完成答辯。

主

要

參考資料

⑴閆洪.鍛造工藝與模具.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.，2011年第1版

姚澤坤.《鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì)》.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007

李尚健?鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)資料.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

呂炎?鍛造工藝學(xué)?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

張志文.鍛造工藝學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

[6]鍛模設(shè)計(jì)手冊（在河西校區(qū)圖書館或工學(xué)院校區(qū)圖書館借閱），等

系（教研室）

意見

簽名:

學(xué)院（部）主管領(lǐng)導(dǎo)

意見

簽名:

年月曰

年月曰

附零件圖（A4圖紙，零件圖畫于其中）

技術(shù)蟻h未注倒角R1

2.制杵無缺陷

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湖南工業(yè)大學(xué)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告

2013屆）

題目名稱：拉臂鍛造工藝與模具設(shè)計(jì)

學(xué)院（部）：機(jī)械工程學(xué)院

專業(yè)：材料成型及控制工程

學(xué)生姓名：吳廣湖

班級(jí)：材料1103學(xué)號(hào)

指導(dǎo)教師姓名：陳國平職稱教授—

2012年12月20日

題目：拉臂鍛造工藝與模具設(shè)計(jì)

1.結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻(xiàn)資料，撰寫1500?2000字左右的文獻(xiàn)綜述

1.1選題意義

1.1.1理論意義：

學(xué)習(xí)模具設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用模具整體設(shè)計(jì)、零部件的設(shè)計(jì)過程和計(jì)算方法，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)和計(jì)算的能力。

綜合運(yùn)用熱鍛模課程和其它有關(guān)選修課程的理論及生產(chǎn)實(shí)踐的知識(shí)去分析和解決模具設(shè)計(jì)問題，并使所學(xué)專業(yè)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固和深化。

通過計(jì)算和繪圖，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)模具設(shè)計(jì)的基本技能

可以掌握鍛造工藝，熟悉各種鍛造設(shè)備，熟悉掌握計(jì)算機(jī)操作以及了解DEFORM

軟件的應(yīng)用，并具有機(jī)械設(shè)計(jì)及制造等綜合知識(shí)［1］。

1.1.2、現(xiàn)實(shí)意義：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術(shù)，新工藝，新設(shè)備，新材料不斷涌現(xiàn)，進(jìn)一步提高鍛件的性能指標(biāo)；同時(shí)縮短了生產(chǎn)周期，降低了成本，使之在競爭中處于優(yōu)勢地位。

1.2鍛造工藝的特點(diǎn)與作用

鍛造是一種借助工具或模具在沖擊作用下加工金屬機(jī)械零件或零件毛坯的方法。鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高、纖維組織合理，件與件之間性能變化??；鍛件內(nèi)部質(zhì)量與加工歷史有關(guān)，不會(huì)被任何一種金屬加工工藝超過［刃。

鍛件的優(yōu)勢是由于金屬材料通過塑性變形后，消除了內(nèi)部缺陷，如鍛(焊)合空洞，壓實(shí)疏松，打碎碳化物，非金屬夾雜并使之沿變形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細(xì)小的低倍和高倍組織。而鑄造工藝得到的鍛件，盡管能獲得較準(zhǔn)確的尺寸和比鍛件更為復(fù)雜的形狀，但難以消除疏松、空洞、成分偏析、非金屬夾雜等缺陷；機(jī)械加工方法獲得的零件，尺寸精度較高，表面光滑，但金屬內(nèi)部流線往往被切斷，容易造成應(yīng)力腐蝕，承載拉壓交變應(yīng)力的能力較差。2.2鍛造方法分類

根據(jù)使用工具和生產(chǎn)工藝的不同，鍛造生產(chǎn)分為自由鍛、模鍛和特種鍛造。

自由鍛：一般是指借用簡單工具，如錘、砧、型砧、摔子、沖子等對鑄錠或棒材進(jìn)行鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、擴(kuò)孔等方式生產(chǎn)零件毛胚的方法。其加工余量大，生產(chǎn)效率低；鍛件力學(xué)性能和表面質(zhì)量受生產(chǎn)操作工人的影響大，不易保證。這種鍛造方法只適合單件及極小批量或大鍛件的生產(chǎn)；不過，模鍛的制坯工步有時(shí)也采用自由鍛⑴。

（2）模鍛：模鍛是指將坯料放入上下模塊兒的型槽間，借助鍛錘錘頭，壓力機(jī)滑塊或液壓機(jī)活動(dòng)橫梁向下的沖擊或壓力成形為鍛件。鍛模的上下模塊分別緊固在錘頭和底座上。模鍛件余量小，只需少量的機(jī)械加工（有的甚至不加工）。模鍛生產(chǎn)效率高，內(nèi)部組織均勻，件與件之間的性能變化小，形狀和尺寸主要靠模具保證，受操作人員的影響小。模鍛需要借助模具加的了成本⑴。

（3）特種鍛造：有些零件采用專用設(shè)備可以達(dá)到大幅度提高生產(chǎn)效率，鍛件的各種要求（如形狀、尺寸、性能等）可以得到很好的保證。如螺釘，采用墩頭機(jī)和搓絲機(jī)，成產(chǎn)效率成倍增長。利用擺動(dòng)壓生產(chǎn)盤形或杯形件，可以提高設(shè)備噸位，即“小設(shè)備干大活”利用旋轉(zhuǎn)鍛造生產(chǎn)棒材，其表面質(zhì)量高，生產(chǎn)效率也比其他設(shè)備高，操作方便。特種鍛造有一定的局限性，特種鍛造機(jī)械只能生產(chǎn)某一類型的產(chǎn)品，因此只適合于生產(chǎn)批量大的零件⑴。

鍛造工藝在鍛件生產(chǎn)中其重大作用。工藝流程不同，得到的鍛件質(zhì)量（形狀、尺寸精度、力學(xué)性能等）有很大差別，使用設(shè)備類型、噸位也相差甚遠(yuǎn)。合理的工藝流程應(yīng)該得到的鍛件質(zhì)量好，成本最低，操作方便、簡單，而且能充分發(fā)揮材料的潛力。所以如何正確處理這些問題正是鍛造工程師的主要任務(wù)⑴。

2.3鍛造工藝應(yīng)用范圍

鍛件應(yīng)用范圍很廣。幾乎所有運(yùn)動(dòng)所有重大受力構(gòu)件都由鍛造成形，不過推動(dòng)鍛造（特別是模鍛）技術(shù)發(fā)展的重大動(dòng)力來自交通工具制造業(yè)和飛機(jī)制造業(yè)。鍛件尺寸、質(zhì)量越來愈大，形狀越來越復(fù)雜、精細(xì)，鍛造的材料日益廣泛，鍛造的難度更大。這是由現(xiàn)代重型工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)對產(chǎn)品追求的目標(biāo)是長的使用壽命，搞定可靠性。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)，推重比越來越大。一些重要的受力構(gòu)件，如渦輪盤、軸、壓氣機(jī)葉片、盤、軸等，使用溫度范圍變得越來越廣，工作環(huán)境更苛刻，受力狀態(tài)更復(fù)雜而且受力急劇增大。這就要求承受力的零件有更高的抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和斷裂韌性等綜合性能［5］。

2.4鍛造生產(chǎn)的歷史及發(fā)展

早在兩千五百年前，我國的春秋時(shí)期就已經(jīng)應(yīng)用鍛造方法鍛造生產(chǎn)工具和各類兵器，并達(dá)到較高的技術(shù)水平。但是真正獲得較大發(fā)展史在工業(yè)化革命時(shí)期，1842年，Nasnith發(fā)明了雙作用錘，這種鍛錘具備現(xiàn)代直接在活塞桿上固定錘頭的錘鍛結(jié)構(gòu)的所有特點(diǎn)。1860年，Haswell發(fā)明了第一臺(tái)自由鍛水壓機(jī)。這些設(shè)備的出現(xiàn)標(biāo)志著鍛壓技術(shù)成為一門具有影響力科學(xué)的開始［1］。

鍛壓經(jīng)過一百多年的發(fā)展，今天已成為一門綜合性學(xué)科。它一塑性成型原理、金屬學(xué)、摩擦學(xué)為理論基礎(chǔ)，同時(shí)涉及傳熱學(xué)、物理化學(xué)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)等相關(guān)學(xué)科，以各種工藝學(xué)，鍛造工藝學(xué)、沖壓工藝學(xué)等為技術(shù)，與其他學(xué)科一起支撐機(jī)器制造業(yè)。鍛壓這門傳統(tǒng)學(xué)科至今依然朝氣蓬勃，在眾多金屬材料和成型加工及國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)交流上任然十分活躍［1］。

20世紀(jì)50年代國內(nèi)出現(xiàn)了用于熱模鍛的機(jī)械壓力機(jī)，20世紀(jì)70年代，國外開發(fā)并應(yīng)用了現(xiàn)代化的機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)技術(shù)，研發(fā)成功了新型的螺旋壓力機(jī)，如液壓螺旋壓力機(jī)、離合器式螺旋壓力機(jī)、電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。這些壓力機(jī)高效、節(jié)能、有效行程長且可調(diào)節(jié)，打擊力和輸出能量可控，雖然造價(jià)高，但是由于突出的優(yōu)點(diǎn)，已具有逐漸取代摩擦壓力機(jī)的發(fā)展趨勢［4］。

據(jù)2010年不完全統(tǒng)計(jì)，全國有鍛造廠點(diǎn)約5000個(gè)，擁有各種鍛造設(shè)備4萬余臺(tái)，其中70%以上為400Kg一下的小型空氣錘，液壓機(jī)約170臺(tái)。模鍛設(shè)備約0.6萬臺(tái)，模鍛液壓機(jī)約10臺(tái)，特種模鍛設(shè)備400臺(tái)，這些裝備為我國機(jī)器制造業(yè)以及發(fā)展電設(shè)備、機(jī)車、輪船制造業(yè)的飛速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)［%

這幾年，我國火車不斷提速，動(dòng)車、高鐵相繼投入運(yùn)營，這也代表著以后的發(fā)展方向，這要求我們必須保證火車導(dǎo)軌的安全可靠行，為保證高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和旅客的舒適性，高速鐵路的平順性是很重要的指標(biāo)，國外高速鐵路采用斷面尺寸公差和平直度要求很高的長定尺鋼軌并焊接成超長無縫線路。接頭作為連接導(dǎo)軌的關(guān)鍵部件起著至關(guān)重要的作用。

模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),性能良好的鍛造設(shè)備是提高鍛造生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的鍛模模需要高精度高自動(dòng)化的鍛造設(shè)備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)的需要，目前鍛造設(shè)備也由單工位、單功能、低速壓力機(jī)朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機(jī)械手乃至機(jī)器人的大量使用，使鍛造生產(chǎn)效率得到大幅度的提高，各式各樣的鍛造自動(dòng)線和高速自動(dòng)壓力機(jī)紛紛投入使用。

參考文獻(xiàn)

［1］閆洪.鍛造工藝與模具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2011年第1版

［2］姚澤坤.《鍛造工藝學(xué)與模具設(shè)計(jì)》?西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2007

［3］李尚健?鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)資料?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

［4］呂炎?鍛造工藝學(xué)?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

［5］張志文?鍛造工藝學(xué)?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009

［6］謝懿?實(shí)用鍛壓技術(shù)手冊?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003

3?選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案

3.1選題依據(jù)

在選此項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮了以下內(nèi)容：

1）、所選題目拉臂是常用于汽車上的鍛造件，符合本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)及教學(xué)要求，體現(xiàn)本專業(yè)基本訓(xùn)練內(nèi)容，使自己能從中受到比較全面的鍛煉。

2）、所選課題貼近生產(chǎn)，通過此設(shè)計(jì)能讓自己的專業(yè)知識(shí)更加牢固。這有利于增強(qiáng)自己的知識(shí)應(yīng)用水平。

3）、所選課題設(shè)計(jì)方法多樣，通過比較，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，這樣有利于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4）、所選課題應(yīng)難度適中，使畢業(yè)設(shè)計(jì)能在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下在規(guī)定的教學(xué)時(shí)間內(nèi)按時(shí)完成。

2.2主要研究內(nèi)容

方案設(shè)計(jì)：

產(chǎn)品材料采用寶山鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)的汽車結(jié)構(gòu)鋼SAPH440，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：Q/BQB310-2009（參考JISG3113），主要化學(xué)成分：C<0.21%,Si<0.31%，Mn<1.50%，P<0.030%,S<0.025%,Altn0.01%，屈服>305MPa，拉伸>440MPa，延伸>30MPa。SAPH440具有良好冷成型性能的碳素及微合金鋼熱連軋鋼帶以及由此橫切成的鋼板及縱切成的縱切鋼帶，產(chǎn)品供制造汽車大梁、橫梁、滾型車輪、汽車傳動(dòng)軸管、汽車橋殼等結(jié)構(gòu)用，拉臂安裝于汽車中，需要一定強(qiáng)度和剛度，故而選用此材料。鍛件質(zhì)量要求較高，表面要求無毛刺，采用圓弧過渡。要求采用合理的鍛造成形工藝和模具結(jié)構(gòu)，選擇合理的分模面與飛邊槽，確定制胚工步及胚料尺寸，合理設(shè)計(jì)預(yù)鍛、終端模膛，合理選用模鍛錘規(guī)格，在保證鍛件的質(zhì)量前提下，通過合理的設(shè)計(jì)達(dá)到簡化模具設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性原則。

要解決的問題：

1）鍛件結(jié)構(gòu)工藝性分析；

2）鍛件材料分析；

4）模鍛工藝分析及工藝方案的確定；

5）鍛模圖的設(shè)計(jì)；

6）制坯工步的確定；

7）毛坯的主要參數(shù)；

8）確定鍛件的主要參數(shù)；

9）設(shè)計(jì)制坯模膛

10）鍛?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；

11）鍛造成型模擬分析。

12）鍛造模具有關(guān)零件剛度、強(qiáng)度校核及其他計(jì)算。

13）鍛造加工工藝過程卡。

14）繪制模具的裝配圖和模具零件圖。

完成本課題具體措施：

1）采用Pro/E軟件進(jìn)行三維實(shí)體造型，并采用流動(dòng)軟件MPI分析塑件成型性能;

2）模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，用Pro/E進(jìn)行模具工作部分的設(shè)計(jì)工作；

3）用AutoCAD完成模具零件工程圖和裝配圖。

2.3研究思路及方案

1）查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，熟悉制件的工藝性，了解該類型零件用何種類型的模具結(jié)構(gòu)。

2）設(shè)計(jì)方案的論證及參數(shù)的計(jì)算。

3）完成相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件的選用和非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì)。

4）先利用Pro/E或其他三維軟件進(jìn)行三維造型及模具的設(shè)計(jì)。再利用AutoCAD軟件畫出二維工程圖。

工作進(jìn)度及具體安排

1）2013.12.26-2013.01.01開題報(bào)告

2）2013.01.02-2013.01.18檢查《開題報(bào)告》完成情況，畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作

3）2013.03.04-2013.03.31收集分析消化與課題相關(guān)的資料，撰寫筆記。畢業(yè)實(shí)習(xí)。鍛件三維建