1、黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页四速轮 锻模和切边冲孔复合模设计摘要本文介绍了锻造加工技术加工金属零件，重点介绍了模锻。模锻是在锻锤压力机上使用专门的模具使坯料在模膛中成形获得所需形状和尺寸的锻件。它适用于成批或大量生产。锻造加工生产率最高，锻件形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。 。锻件的最大优势是韧性高、显微组织合理，件与件之间性能变化小。本次毕业设计具体进行了以四速轮作为零件的锻模设计。包括四速轮的锻件图、锤锻模图和切边冲孔复合模图的详尽设计。并简要介绍了模锻的后续工艺，包括切边冲连皮，锻件的冷却，锻件的热处理，及锻件的表面清理等，其中重点介绍了切边
2、冲连皮工艺，切边冲孔复合模较连续模具有效率高、质量好，减少设备台数等优点。关键词：锻造，模具设计，切边冲连皮，热处理，表面清理 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页Four Speed Gear Forging Die and Trimming and Piercing Compound Die DesignAuthor : Niu ZhiweiTutor : Li QideAbstractThis paper introduces the forging processing metal parts processing technology, introduce
3、s die forging. Forging hammer is in press using specialized mold making the blank in the mold bore forming to obtain the required shape and size of the forgings. It is suitable for batch or mass production. Forging forging shape, high productivity, good size stability, and has the best comprehensive
4、 mechanical properties. Forging is the biggest advantage of high toughness, microstructure and properties of reasonable, between small changes. This graduation design is specific to four speed gear as part of forging die design. Including four speed wheel forging drawing, the hammer forging die draw
5、ing and trimming and piercing compound die for the detailed design drawings. And briefly introduces the forging of the follow-up process, including trimming punching, forging cooling, forgings and forging heat treatment, surface cleaning, which focuses on the cutting edge of punching process, trimmi
6、ng and punching compound die of a mold continuous high efficiency, good quality, decreasing equipments etc.Key words: Design of die forging, punching, cutting, heat treatment, surface cleaning黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页目录1 绪论 .12 四速轮锤上锻模设计 .22.1 制定锻件图 .22.2 确定锻件的基本数据 .42.3 确定设备吨位 .42.4 确定飞边槽尺寸
7、 .52.5 终锻模膛设计 .52.6 确定制坯工步 .62.7 确定坯料尺寸 .62.8 镦粗台设计 .72.9 锻模结构设计 .73 模锻后续工序 .123.1 切边与冲连皮 .123.2 锻件冷却与热处理 .133.2.1 锻件的冷却 .133.2.2 锻件的热处理 .133.3 锻件的表面清理 .14结论 .15致谢 .16设计总结 .17参考文献 .18黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页1 绪论锻造是金属材料加工技术之一，在现代制造业中占有重要地位。锻造一般属于体积成形，是通过金属体积的转移和分配，来获得金属零件或接近于零件尺寸的毛坯，锻造的产品称为锻件。
8、模锻是适合于大批量生产锻件的锻造方法。模锻时，使用特制的，开设有与锻件形状一致或相近的型腔（模膛）的锻模，将锻模安装在锻造设备上，金属毛坯置于锻模的模膛中，锻造设备通过锻模对毛坯施加载荷，使毛坯产生塑性变形，同时变形流动又受到模膛空间的限制。 锻造是一种借助工具或模具在冲击力或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。与其他加工方法相比，锻造加工生产率最高；锻件形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。锻件的最大优势是韧性高，显微组织合理。锻件的优势是由于金属材料通过塑性变形后，消除了内部缺陷，如锻合空洞，压实疏松，打碎碳化物，非金属夹杂并使之沿变形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均
9、匀、细小的低倍和高倍组织。而铸造工艺得到的铸件，尽管能获得较准确的尺寸和比锻件更为复杂的形状，但难以消除疏松、空洞、成分偏析，非金属夹杂的缺陷，铸件抗压强度虽高，但韧性不足，难以在拉应力较大的条件下使用。机械加工方法获得的零件，尺寸精度最高，表面光洁，但金属内部流线往往被切断，承载拉压交变应力的能力较差。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页2 四速轮锤上锻模设计2.1 制定锻件图根据零件图制定锻件图确定分模位置锻件的分模形状分为：平直分模线，对称弯曲分模线，不对称弯曲分模线。良好的分模面应达到如下要求；保证锻件容易脱模，一般应以最大投影面积作为分模面；分模面应易于检查
10、上下模膛的相对错移；分模线应尽可能选用直线，使锻模加工简单；但对头部尺寸较大且上下不对称的锻件，则宜取折线分模，以保证成形充满；圆饼类锻件的高度 H直径 D 时，应取径向分模；应保证锻件有合理的金属流线分布。四速轮的高径比为 H/D=81/133=0.611，是短轴线类锻件，因此取径向分模。根据零件形状，分模面取在最大直径处。2 公差和加工余量各工厂应根据所用锻造与加热设备的精度，模锻件形状和材料，零件设计对锻件尺寸的要求和锻件订货，验收所涉及的有关问题，确定锻件公差和机械加工余量。估算锻件质量约为 6.225kg，外廓包容体质量为 8.83kg；零件材料为 22CrMnMo，材质系数为 M1
11、；形状复杂系数为 S=m/m1=6.225/8.83=0.705式中 m锻件质量m1锻件外廓包容体质量即复杂系数为 S1；零件加工精度为一般加工精度；锻件在半连续式炉中加热由表 5.27 查得，水平及高度方向的单边加工余量为 2.02.5mm，取 2mm；由表5.26 查得，内孔单边加工余量为 3mm零件尺寸加上加工余量得到锻件尺寸，由锻件尺寸查表 5.18 可确定锻件各尺寸的公差。3 模锻斜度模壁斜度大模锻后锻件易于从模膛内取出。但模壁斜度越大，所需充模压力也越黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页大。取外模锻斜度与零件图上一致，取 =7，内模锻斜度取 =104 圆角
12、半径锻件外形和内腔轮廓拐角处的圆角半径对金属流动有很大影响，过小的圆角半径，使金属流动受到很大的阻力而不易充满模膛，消耗较多的能量并造成模具相应部位严重磨损，因此，在允许的情况下应将此类圆角半径适当加大。零件内孔有倒角 245，故此处的外圆角半径为 r=余量+零件的圆角值+2.0+6.0=8.0mm，其余圆角半径不变。5 连皮厚度锻件内孔直径大于 25mm 时要考虑冲孔，若内孔直径小于 25mm 时一般不用冲孔。冲孔连皮的形状，厚度和位置对模锻工艺和工艺力有很大影响。冲孔连皮的厚度越小要求的锻造设备吨位越大，凸模的受力也越大。t=0.45 +0.6h，可按内孔圆角半径的一半作为 h，即52.0
13、hdh=43mm，d=65mm 代入后，确定连皮厚度为 t=10mm，连皮圆角半径应大于内圆角半径，取为 R=10mm6 技术条件 图上未注明模锻斜度 7 图上未注明圆角半径 R=5mm 由表 5.18 查得允许的错差量1mm 由表 5.18 查得允许的残留飞边量1.2mm 允许的表面缺陷深度1.0mm 锻件热处理正火 锻件表面清理抛丸以上各项参数确定后，便可绘制锻件图，如图 21 所示。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页2-1 锻件图2.2 确定锻件的基本数据锻件的基本数据 锻件在平面图上的最大投影面积为 14733mm ； 锻件周边长度为 430mm； 锻件体积
14、为 792994mm ； 锻件质量为 6.225kg2.3 确定设备吨位确定设备吨位可按表 12.36 的经验公式计算。由表 12.35 查得=60MPa； D=13.7cm，代入经验公式黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页圆饼类锻件m10.005D1.12D0.750.001D D10.00513.71.1213.70.750.00113.7 13.7601114kg故选用 2 吨模锻锤式中 m锻锤落下部分质量，kgD锻件外径，cm终锻时材料的变形抗力，MPa，由表 12.35 查得2.4 确定飞边槽尺寸飞边槽能够增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛。容纳多余金
15、属。锻造时飞边起缓冲作用，减弱上下模的打击，防止模具的压塌与开裂。按照锻锤吨位确定毛边槽尺寸，查表 4-14 得飞边槽尺寸为h=2.00mm，h1=4mm ，b=10mm， b1=32mm，Ak=160mm 如图 22 所示。2-2 飞边槽示意图2.5 终锻模膛设计终锻模膛设计的主要内容是绘制热锻件图，供制造模膛用。热锻件图按冷锻件图加收缩率制定。常四速轮考虑收缩率 1.5，模锻斜度和内、外圆角的尺寸与冷锻件图相黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页同，绘制的热锻件图，如图 23 所示。2-3 热锻件图2.6 确定制坯工步齿轮类锻件一般采用镦粗制坯，镦粗直径 D 镦的确
16、定需考虑锻件形状，对四速轮锻件应满足D1D22D 镦D2即137932115D 镦93。取 D 镦=110mm式中 D1锻件轮缘外径，mmD 镦镦粗后毛坯直径，mmD2锻件轮缘外径，mm2.7 确定坯料尺寸锻件体积 Vd=792994mm；飞边体积按飞边槽容积的 50计算，即 V 飞=43960mm 取氧化烧损率为 2.5，则坯料体积为V 坯=1002.5 79299443960857878mm取坯料高径比 n=1.5，则坯料直径为d 坯=1.08 1.08 93.2mm3n/坯V35.1/87黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 7 页按标准规格选择坯料直径 d=100mm。下料长度L 坯=4V 坯d 坯4857878100115mm考虑到下料误差，取 L 坯=118，则坯料尺寸为 100118mm2.8 镦粗台设计镦粗台适用于圆饼类锻件，其作用是使毛坯高度尺寸减小，水平尺寸增大，以利于充满型槽，防止折叠产生，兼有除去氧化皮的作用。镦粗台通常设置在模块边角上，所占面积稍大于毛坯镦粗后所占水平面尺寸，为节省锻模材料，可占用部分毛边仓部，但应使平台与毛边槽平滑过渡连接。设计方法采用图解法。如图 24 所示。2-4 镦粗台设计图
