倒速轮 锻模和切边冲孔复合模设计
摘要
在模锻设备上，利用高强度锻模，使金属坯料在模膛内受压产生塑性变形，而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件的加工方法称为模锻。模锻是金属材料加工方法之一，在现代制造业中占有重要的地位。在变形过程中由于模膛对金属坯料流动的限制，因而锻造终了时可获得与模膛形状相符的模锻件。根据锻造工艺的不同，热模锻可以分为单工序热模锻和多工位热模锻。单工序热模锻一般采用摩擦压力机、机械压力机、锤、油压机等压力加工设备进行锻造，以人工方式取放工件；多工位热模锻一般是采用热模锻压力机进行锻造，送料一般采用步进梁机械手以提高生产效率和送料精度。此外，根据有无飞边的不同，还可以分为闭式热模锻和开式热模锻
关键词:锻模; 热锻锻; 锻造工艺; 锤压机。
Mould Design
Author: liu chang zheng
Tutor : Li Qi de
Abstract
In die forging equipment, use high strength forging die, the metal blank mould in the chamber pressure produce plastic deformation, and have the shape, size and internal quality forgings processing method called die forging. Die forging is the metal material processing methods in one of the modern manufacturing occupies an important position. In the process of deformation due to die of metal flow bore blank restrictions, and at the end of the forging can obtain and mode shape of the chamber is forged pieces. According to the different forging process, hot die forging process can be divided into single hot die forging and progressive hot die forging. Single hot die forging process usually adopts the friction press, mechanical press, hammer, hydraulic press pressure on forging processing equipment, to artificially way take a problem; Progressive hot die forging is generally used for hot die-forging press forging, feed general use of the walking beam manipulator to increase production efficiency and precision feeding. In addition, according to the different without flash, can also be divided into closed hot die forging and open type hot die forging.
Key words: Forging die; Hot forging; Forging process; Hammer pressure machine.
目 录
1绪 论 ....................................................................................................................................... 1
1.1课题背景及目的 ........................................................................................................... 1
1.2国内外锻造模具的发展现状 ....................................................................................... 1
1.3国内锻造模具的发展方向 ........................................................................................... 2
2课题分析拟定 ......................................................................................................................... 4
2.1零件工艺性分析 ........................................................................................................... 4
2.2确定工艺方案 ............................................................................................................... 5 3根据零件图制定锻件图 ....................................................................... 错误！未定义书签。
3.1确定分型面 ................................................................................. 错误！未定义书签。
3.2加工余量及公差 ......................................................................... 错误！未定义书签。
3.3技术条件 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
3.4模锻斜度 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
3.2圆角半径 ..................................................................................... 错误！未定义书签。 4冲孔连皮设计 ....................................................................................... 错误！未定义书签。 5校核 ....................................................................................................... 错误！未定义书签。 6锻件的主要参数及其设备吨位选择 ................................................... 错误！未定义书签。
6.1锻件的主要参数 ......................................................................... 错误！未定义书签。
6.2确定设备吨位 ............................................................................. 错误！未定义书签。 7终锻模膛的设计 ................................................................................... 错误！未定义书签。
7.1绘制一五速轮热锻件图 ............................................................. 错误！未定义书签。
7.2 确定飞边槽尺寸 ........................................................................ 错误！未定义书签。 8 制坯模膛的设计 .................................................................................. 错误！未定义书签。
8.1制坯工步的确定 ......................................................................... 错误！未定义书签。
8.2确定坯料长度 ............................................................................. 错误！未定义书签。 9锤锻模结构设计 ................................................................................... 错误！未定义书签。
9.1型槽布排 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
9.1.1 锻模中心与模膛压力中心的位置关系 .......................... 错误！未定义书签。
9.1.2 模膛布排 .......................................................................... 错误！未定义书签。
9.2镦粗坪的设计 ............................................................................. 错误！未定义书签。
9.3钳口的设计 ................................................................................. 错误！未定义书签。
9.4错移力的平衡与锁扣设计 ......................................................... 错误！未定义书签。
9.5型槽壁厚 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
9.6模块尺寸的确定 ......................................................................... 错误！未定义书签。 10切边冲孔复合模的设计 ..................................................................... 错误！未定义书签。
10.1切边冲孔方式及模具类型 ....................................................... 错误！未定义书签。 10.2切边力和冲孔力的计算 ........................................................... 错误！未定义书签。 10.3切边模的设计 ........................................................................... 错误！未定义书签。
10.3.1切边凹模的固定与设计 ................................................. 错误！未定义书签。
10.4 切边冲头的固定与设计 .......................................................... 错误！未定义书签。
10.4.1切边冲头的固定 ............................................................. 错误！未定义书签。
10.4.2冲头的分块 ..................................................................... 错误！未定义书签。
10.4.3切边冲头的设计 ............................................................. 错误！未定义书签。
10.5切边模其他部分设计 ............................................................... 错误！未定义书签。 10.6模具的工作过程 ....................................................................... 错误！未定义书签。 11锻模模具材料及其热处理的确定 ..................................................... 错误！未定义书签。
11.1锻锤模及切边模模具材料的确定 ........................................... 错误！未定义书签。 11.2模具材料热处理的硬度要求 ................................................... 错误！未定义书签。 12其它工艺参数的设计优化 ................................................................. 错误！未定义书签。
12.1下料方式的确定 ....................................................................... 错误！未定义书签。 12.2 其它工艺参数的优化 .............................................................. 错误！未定义书签。 13模锻经济性分析 ................................................................................. 错误！未定义书签。
结论 ............................................................................................................................................ 6
致谢 ............................................................................................................................................ 7
参考文献 .................................................................................................................................... 8
1 绪 论
1.1课题背景及目的
模具是机械、汽车、电子、通讯、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具工业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产品。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具生产厂点已超过1700家，从业人员达60多万人。
模具分为冷冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等，其中，热锻模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场的60％以上。例如，一种车型的轿车共需模具约4000套，价值达2亿元～3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350套，价值约400万元；单台彩电大约有150个零件需用模具生产，共需模具约140套，价值达700万元。其中关键的复杂零件都有锻造模具生产的。
全球模具产业主要特色：模具厂商均以中小企业为主；各国模具产出以供应当地市场为主；生产以单件为主；交货期比价位更重要；模具使用行业范围很广；模具人才培养不易；产业发展受政府高度重视[2]。
1.2国内外锻造模具的发展现状
锻压经过100余年的发展，今天已成为一门综合性学科。它以塑性成形原理、金属学、摩擦学为理论基础，同时涉及传热学、物理化学、机械运动学等相关学科，以各种工艺学，如锻造工艺学、冲压工艺学等为技术，与其它学科一起支撑着机器制造业。锻压这门较老的学科至今仍朝气蓬勃，在众多的金属材料和成型加工的国际、国内学术交流会仪上仍十分活跃。
我国是一个发展中国家，经过近半个世纪的建设，锻造工业可以说从无到有、从小到大。到20世纪80年代，全国有锻造厂点4000多个，拥有锻锤11000台，模锻锤250多台，热模锻压力机约40台，10000 kN 以上的螺旋压力机20余台，模锻水压机最大吨
位达到300 000kN,自由锻水压机最大吨位达到125 000kN，对击锤达到100 t.m，年生产锻件能力达到290万吨。到90年代末，大型锻压设备台、套数成倍增加，几十条锻件生产线已被建立起来，为我国机器制造业持续高速发展奠定了雄厚的基础。
与发达工业国家相比，我国锻造设备无论是数量、吨位、种类还是性能都有较大的差距。在11 000台锻锤中，400 kg以下的空气锤就占8200台左右，约占74%。以原西德为例，到20世纪70年代，就拥有模锻锤2100台，曲柄压力机290台，螺旋压力机798台。分别是我国80年代拥有模锻锤和曲柄压力机数量的8.4倍和7.2倍。世界上最大的模锻水压机安装在苏联，为750000KN, 美国拥有的模锻水压机为450 000KN。
从锻造发展趋势看，模锻生产占主导地位，如1979年，苏联模锻件产量就已占全部锻件的67.5%，日本为55%，美国为73%，而我国只占26%,约为30万吨。
随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，年产钢材6 000 万吨，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促进锻造技术的发展，使锻造业与飞跃发展的制造业相适应。
近十几年，我国汽车产量和保有量急剧增长，去年国内汽车产量为310万辆，增幅36％，其中轿车增幅为51％。而目前国内汽车的保有量为1800辆，据国家统计局的调查显示，现在城市里有20％的家庭买得起汽车，那么预计10年后中国汽车保有量能达到1亿辆。今年中国汽车总需求量将达到580万辆，增长12％，其中轿车需求量为275万辆，增长17％。2003年我国生产汽车冲压件约240万吨／12.8亿件，摩托车冲压件约28万吨／19亿件，拖拉机、农用车冲压件约96万吨／7.1亿件，家用空调和冰箱冲压件100万吨／12.8亿件。随着冲压成型行业最大用户市场――汽车行业继续迅猛发展，消声器封头的冲压模具也要向高技术、新工艺、提高机械化、自动化程度方向发展。
1.3国内锻造模具的发展方向
随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争日益急剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个世纪，近年来，我国模具技术有了很大的发展，模具水平有了很大的提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速成型制造技术（RPM ）进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。大型、精密、复杂、高效和
长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件为代表，我国主要汽车模具企业已能生产部分轿车覆盖件模具。
近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD ，并陆续开始使用UG 、Pro ／Engineer 、I-DEAS 、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow 、C-Flow 、DYNAFORM 、Optris 和MAGMASFT 等CAE 软件，并成功应用于冲压模具的设计中。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发，经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著的进步，在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。
当前，锻造模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度低，大约为40%~50%，而国际上一般为70％左右。我国与欧、美、日相比，存在最大的差距就是还没有一个产、学、研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以，应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合体，形成既能开发创新，有能迅速产业化的良性循环。
模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。为达到这一要求，首先要全面推广CAD/CAM/CAE技术，其次要发展高速铣削加工，最后要加强模具加工系统的自动化、智能化[3]。
2 课题分析拟定
根据教师拟定，本次毕业设计以一、五速轮锻模和切边冲孔复合模具作为设计对象。
2.1零件工艺性分析
由图2-1可知，该零件为锤模锻件，普通级精度，用半连续式炉加热，该零材料
20CrMnMo, 倒速轮零件的最大厚度为72mm, 最小厚度为44mm ，该倒速论于圆盘类零件，锤锻时打击方向一致，金属沿长宽高方向同时流动。对于体积小，形状简单的圆盘类零件，可由原始坯料直接锻造成形。
由图知，该倒速轮零件中心有一个直径为Φ68mm 的通孔，而模锻不能锻出通孔，只能锻出不通孔。对于内孔大于等于25mm 的锻件模锻时不能直接锻出通孔，在分模面上留出一层较薄的金属连皮，在随后的冲孔工序中再将其冲掉，若连皮太薄，锻造容易出现锻不足，和要求过大的冲击力。从而导致模膛凸凹部分磨损加大。虽然有助于克服上述现象，但重除连皮困难致使锻件变形且浪费材料。
图2-1 制件图
制件技术要求：
1.
2.
3.
4.
2.2确定工艺方案 未注圆角半径r=5。 未注外模斜度α= 7，未注内模斜度β=7。 允许残留飞边公差为1.0。 允许错公差最大为1.5。
由零件图可知零件有孔，属于圆饼类锻件。锻件中需设置毛边槽和冲孔连皮，所以该锻件的工艺方案如下：在机械化炉中预热——用1000t 剪床剪切下料——在半连续式炉中加热——用5t 锤上模锻（镦粗、终锻）——用500t 压床进行热切边冲孔——正火——在酸洗槽中清理。
表2-1 工艺卡
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等. 请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩
结论
本次一五速轮的锻模设计首先进行工艺性分析，确定本次锻件的设计与制造的三个重要工序：切料、锤上模锻（镦粗、终锻）、切边和冲孔。通过对可行性方案进行比较，确定最佳工艺方案为：预热、用1000t 剪床剪切下料、加热、在锻锤上模锻，在切边压力机上切边冲孔、正火、清理。
第一套锤锻模采用整体模具将镦粗和终锻合为一连续模。这样节约了生产成本，提高了生产效率，能为实际生产带来较好的经济效益。
第二套模具为切边冲孔复合模。本次设计设计为复合模，模具同时可完成冲连皮和切飞边的工序。相比简单模来说，同样用较低的成本实现较高的生产效率。
本次论文对连杆的锻造过程，从剪切下料方法到镦粗、终锻和切边冲连皮等一系列模具结构的各种参数的选择进行了比较详细的说明。在设计中充分考虑模锻的工艺性和经济性。另外经综合考虑没有设置预锻型槽和锁扣结构。此外，在设计过程中引入CAD/CAE的理念，相比传统设计过程，大大节省了模具制造成本和制造周期。
致谢
通过为期三月的锻造模具毕业设计，从选题，查阅技术文献和资料，画锻件图、锻模结构图、切边冲孔复合模装配图，零件工作图，到最后编写设计计算说明书，我接受到了实实在在的设计实践，进一步加强了独自完成项目设计的能力，更加熟练地掌握了查阅资料的方法。同时，我能够系统而扎实地巩固大学所学的专业知识，独立研究课题方向，充分利用几年来所学的各种专业知识来进行问题的分析，并通过查阅各种相关文献和交流来解决问题和创新设计。这次设计是我在走上工作岗位前的一次很好的准备活动，是一次热身赛，它必将对我今后更快，更好的适应社会工作产生积极而显著的作用。
在这里非常感谢李齐德导师和同学们的帮助，正是有了他们的支持，才使我的毕业设计得以顺利完成，同时希望答辩组老师对本设计提出批评和修改意见！
参考文献
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