1、常啮合齿轮锻件锻模设计案例一、常啮合齿轮零件图：零件材料 为 18CrMnTi二、制定锻件图根据零件图制定锻件图1、确定分型面位置常啮合齿轮的高径比为 H/D=55/178=0.311，属短 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 1/2 高度的位置。2、公差和加工余量加工余量的确定与锻件形状的复杂程度、成品零件的精度要求，锻件的材质，模锻设备，工艺条件，热处理的变形量，校正的难易程度，机械加工的工序等许多因素有关。因此在确定加工余量时通常要与加工部门协商。为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，必 须留有一定的加工余量。（1）锻件形状复杂程度：锻件形状复杂程度用锻件
2、形状复杂系数 S 表示。它是 锻件质量 m 与锻件外廓包容体质量 m1 之比，即 S=m/m1，锻 件形状复杂系数分为 4 级：S1级（简单锻 件） 0.63S1S2级（一般锻 件） 0.32S0.63S3级（较复杂锻 件） 0.16S0.32S4级（复杂锻 件） 0S0.16薄圆盘或法兰锻件当圆盘厚度和直径之比 t/d0.2 时，采用 S4级。（2）锻件的材质锻件的材质将影响锻件的公差和机械加工余量， 锻件的材 质的影响用锻件的材质系数 M 表示，常见金属材料的材 质系数见下表材料种类 塑性 材质系数铝合金、镁合金 优 M0低碳、低合金钢（C0.65%，或合金元素总量3%） 良 M1高碳、高
3、合金钢（C0.65%，或合金元素总量3%） 一般 M2不锈钢、耐热钢、高温合金、钛合金 差 M3（3）锻件的公差和机械加工余量与锻件的质量有关，可按零件图基本尺寸估算机械加工余量，绘制初步锻件图并估算锻 件质量。按估算的 质量查表确定 锻件的公差和机械加工余量，再修正锻件图。估算锻件质量约为 5.2Kg，外廓包容体体积为 12.05Kg；零件材料为 18CrMnTi，材质系数为 M1，形状复杂系数为：S=m/m1=5.22/12.05=0.433式中：m锻件质量；m1锻件外廓包容体质 量即复杂系数为二级；零件加工精度为一般加工精度， 锻件在煤气加 热炉中加热。查手册可知，水平及高度方向的单边加
4、工余量为 2.02.5mm,取 2mm；查下表，内孔单边加工余量为 2mm。锻件内孔直径的机械加工单边余量孔深/mm孔径 /mm63 63100 100140 140200 20028025 2.0 - - - -2540 2.0 2.64063 2.0 2.6 3.063100 2.5 3.0 3.0 4.0100160 2.6 3.0 3.4 4.0 4.6160250 3.0 3.0 3.4 4.0 4.6零件尺寸加上加工余量得到锻件尺寸，径向尺寸： 48-2X244, 178+2X2182，高度尺寸：55+2X259, 45+2X249，30+2X234由锻件尺寸查表可确定锻件各尺寸的
5、公差：， ， 、 、8.07144.210.591.270.5343、模锻斜度外模锻斜度与零件图上一致，取 =7，内模锻斜度取 =104、圆角半径：（1）作用：使金属容易充满模膛，起模方便，保证锻件质量，减缓锻模外圆角磨损，延长模具使用寿命。（2）锻件圆角处的最小余量：凸角处有倒角：r=余量+零件的倒角值凸角处无倒角：r=余量（3）常啮合齿轮的圆角半径零件内孔有倒角 2X45，故此处的外圆角半径为 r=余量+零件的圆角值=2.0+2.0=4.0mm，图中原有圆 角数值不变，其余未注 圆角取 r=2。拱底 连皮用于内孔很大，高度很小的锻 件（d15h） dt4.0R1作图决定R2=5h压凹：用于
6、孔径25mm 且厚度 较大的锻件（3）常啮合齿轮的连皮厚度5、冲孔连皮锻件内孔直径大于 25mm 时要考虑冲孔，若内孔直径小于 25mm 时，一般不冲孔。（1）作用：（2）分类：平底 连皮：用于直径不大的孔，最为常用。连皮厚度 hd6.052.45.0s过渡圆角：R 1=R+0.1h+2平底连皮 斜底连皮斜底 连皮：常用于 预锻模膛（用于孔径 d2.5h 或孔径 d60mm ）的锻件，尺寸：=12，S=0.7S式中： S-平底连皮的厚度S-斜底连皮中部厚度带仓连 皮：用于 预锻时采用斜底连皮的终锻模膛， 仓部能容 纳较多的金属。 连皮的尺寸 S1、b 可采用 飞边槽的桥部尺寸， 连皮桥部厚度
7、S1= S， S-平底连皮的厚度。因常啮合齿轮的内孔 4460mm，因此采用平底连皮H 取内孔高度的一半，即 h=24.5，d=44，带入公式：5.6.052.45.0hdt因连皮圆角半径应大于内圆角半径，取 为 R=10mm。6、技术条件（1）图中未注模锻斜度 7（2）未注圆角半径 R2（3）由参考资料查得：允许的错差量1.2mm（4）由参考资料查得：允许的残余飞边量1.2mm（5）锻件的清理方式： 清除表面氧化皮的方法有喷砂、抛丸、酸洗、滚筒清理等。（6）锻件热处理要求：正火 HB156207模锻件常用的热处理方法常用的热处理 使用场合 使用目的中间热处理 细化晶粒，获得合适硬度，便于切削
8、加工正火 最终热处理 对零件力学性能要求不高时采用调质 最终热处理 保证较高的力学性能常用钢质模锻件正火或调质硬度范围查阅手册中的推荐值。上述各项参数确定后，便可绘 制锻件图三、确定锻件的基本数据1、锻件在平面图上的最大投影面 积为 26015mm2；2、锻件周边长度为 572mm；3、锻件体积为 664970mm3；4、锻件质量为 5.22kg。四、决定设备吨位针对圆饼类锻件，确定锻锤吨位的 经验公式为：（kg）DDG)01.75()21.)(05.1( 20 式中：G 0锻锤落下部分质量，kg；D锻件直径，cm；锻件在终锻温度时的变形抗力，MPa。经验推荐 值见下表。该公式适用于直径为 6
9、0cm 以下的锻件。模锻锤上终锻温度下部分钢材的变形抗力和系数 K 经验推荐值材料 终锻温度/ K / MPa碳素结构钢含碳量0.25% 700 0.9 55碳素结构钢含碳量0.25% 750 1.0 60低合金结构钢含碳量0.25% 800 1.0 60低合金结构钢含碳量0.25% 800 1.15 65高合金结构钢含碳量0.25% 850 1.25 75合金工具钢 850 1.25 90-100由上表查得，=60MPa；D=18.2cm ，带入经验公式 DDG)01.75()21.)(05.1( 20 =（1-0.00518.2）（1.1+2/18.2）2（0.75+0.00118.22）
10、18.260kg=157kg根据推荐的模锻锤能力选择表推荐，故 选用 2 吨模锻锤。五、确定飞边槽尺寸按照锻件在水平面上的投影面积 A=26015mm2 （1）由经验公式确定飞边槽桥部高度mAh4.6015.05. （2）根据经验推荐值确定飞边槽尺寸：h=3.00mm，h 1=5mm，b=12mm，b1=32mm，Ak=233mm2六、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。热锻件图按照冷锻件图加收缩率确定。常啮合齿轮考虑收 缩率 1.5%，模锻斜度和内、外圆角的尺寸与冷锻件图相同， 绘制的热锻件图如下：七、确定制坯工步齿轮类零件一般采用镦粗制坯， 镦粗直径 D 镦 的
11、确定需考虑锻件形状，对常啮合齿轮锻件应满足：（D1+D2）/2D 镦 D 2式中：D 1锻件轮缘外径，mm；D 镦 镦粗后毛坯直径，mm；D2锻件轮缘内径，mm；带入数值:（182+147 ）/2=164.5D 镦 147，故取 D 镦 =160mm八、确定坯料尺寸锻件体积 Vd=664970mm3，飞边体积按飞边槽容积的 50%计算，即V 飞 =99700mm3取氧化烧损率为 2.5%，则坯料体积为：V 坯 =（100%+205%）（664970+99700）=783787mm3取坯料高径比 n=2，则坯料直径 为md 0.792/830.1n/08.13 坯坯按标准规格选择坯料直径 d=8
12、0mm。下料长度： 1564/22坯坯坯 dL考虑到下料误差，取 L 坯 =159则坯料尺寸为：80159mm九、锻模结构设计1、模膛布置：镦粗台布置在锻 模的左前面，坯料 镦粗后距各 边缘的距离不小于 10mm。由于是轴对称锻件，故终锻模膛压 力中心就是形心， 应与锻模中心重合。2、锁扣尺寸：采用圆形锁扣，锁扣高度 H=36mm，最小宽度不小于 40mm，锁扣侧面间隙为0.3mm。采用圆形锁扣，锁扣其余尺寸如图所示。3、模块尺寸： 按照模膛尺寸、 镦粗台尺寸、 锁扣宽度、模膛壁厚、承击面等初步算出模块平面尺寸；按模膛最大深度、2t 锤的最小闭合高度、锻模翻新量等因素决定模块高度尺寸，由资料查得模块宽度为 500mm，高度为 300mm，长度定为 450mm；承击面约为 970cm2；远大于 2t 锤允许的最小承击 面（450-970cm 2）按上述设计计算结果，绘制出 锻模如图所示。
