目录1 零件分析及工艺方案确定 (2)1.1 零件分析 (2)1.2 工艺方案的确定 (2)2 锤上模锻件设计 (3)2.1 选择分模面 (3)2.2 确定模锻件加工余量及公差 (3)2.3 确定锻件模锻斜度 (4)2.4 确定锻件圆角半径 (5)2.5 确定锻件冲孔连皮 (5)2.6 确定模锻件的技术要求 (6)2.7 绘制锻件图及计算锻件基本数据 (6)3 锤上模锻工艺设计 (7)3.1 确定模锻锤的吨位 (7)3.1.1 经验—理论公式 (7)3.1.2 选择飞边槽 (7)3.2 确定坯料尺寸 (8)3.2.1 根据公式镦粗制坯 (8)3.2.2 确定坯料长度 (8)4 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定 (9)4.1 确定加热方式，及锻造温度范围 (9)4.2 确定加热时间 (9)4.3 确定冷却方式及规范 (9)4.4 确定锻后热处理方式及要求 (10)5 锤用锻模设计 (10)5.1 终锻形槽设计 (10)5.1.1 热锻件图的设计 (10)5.2制坯型槽的设计 (10)5.3锻模结构尺寸的确定 (11)5.3.1 锁扣的设计 (12)6. 确定模具材料及热处理的要求 (13)1零件分析及工艺方案确定1.1 零件分析对零件的整体形状尺寸，表面粗糙度进行分析，此零件的材料为45号钢，为优质碳素钢，始锻温度为1200度，终锻温度为800度，在锻造过程中材料性能稳定。

1.2 工艺方案的确定根据上述分析，结合生产批量要求，生产设备，制模能力等进行全面分析，初步确定出模锻设计步骤：（1）选用设备类型：模锻锤。

（2）采用模锻形式：开始模锻。

（3）确定变形工步: 镦粗、终锻。

2 锤上模锻件设计2.1 选择分模面模锻件在可分的型腔中成型，组成各模具型腔的各模块的分合面成为分模面，分模面与锻件表面的交线称为分模线。

确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状尽可能与零件形状相同。

使锻件容易从锻模型槽中取出，因此锻件的侧表面不得有内凹的形状，并且使模膛的宽度大而深度小。

锻件分模位置应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。

应使飞边能切除干净，不至产生飞刺。

对金属流线有要求的锻件，应保证锻件有最好的纤维分布。

因为此制件是圆饼类短轴类锻件，用直线分模，其具体分模位置见图纸。

2.2 确定模锻件加工余量及公差（1） 初步确定锻件重量及尺寸：初步估算锻件体积Gd=3727923.564mm 3。

锻件重量G=29.192kg 锻件为45号钢。

材质系数为M1（锻模设计手册109页）。

计算锻件外包容体的体积b G =3.14×225×225×55≈8742937.5mm 3；所以根据公式b d G G S / =3727923.564/8742937.5≈0.426。

查资料锻模设计手册109页得锻件形状复杂在0.32～0.63之间，形状复杂程度为简单，级别为2级。

由下表所示： 表2.2.1 锻件形状复杂程度等级初查表GB12362-2003 锻件高度方向余量2.5～3.5mm 锻件内孔余量：2.5mm（2） 选择锻件材质系数M ：查资料[2]材质系数分为1级，M1为最高含碳量小于0.65％的碳钢或合金元素总含量小于30％的合金纲，此锻件的材料为45号钢，所以材质系数为M1级。

锻件的机械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、模锻的设备、工艺条件、热处理的变形量、校正的难易程度、机械加工的工序设计等许多因素有关，不能笼统的说多大的余量最适合。

机械加工余量也并不是越小越好，为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，留有一定的加工余量是有必要的。

模锻件公差代表模锻件要求达到的精度。

就尺寸而言，是锻件工程尺寸允许的偏差值。

对公称尺寸所允许的增大值叫做正公差，对公称尺寸允许的减小值叫做负偏差。

钢质模锻件公差在GB/T12362—1990中已有规定。

主要的公差项目有：长度、宽度、高度公差；错差；残留飞边公差；厚度公差；表面缺陷；直线度；平面度公差；中心距公差等。

由上考虑锻件精度等要求查表GB12362-2003确定锻件锻件机械加工余量与公差，所的结果如下表所示:表2.2.2 锻件余量表（mm）锻件内径单边余量高度方向单边余量2.53表2.2.3 锻件公差及极限偏差值表（mm）2.3 确定锻件模锻斜度为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁做成一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。

若出膜角增大，则金属充填型槽阻力增大，锻件斜度余量也增大，从而增加金属的消耗和机械加工余量。

为了使锻件容易从模膛中取出，一般锻件均有脱模斜度或脱模角,它分为外斜度和内斜度，常常内斜度比外斜度大2∽3度。

查有关手册确定型槽的外斜度为7°，内斜度为10°。

2.4 确定锻件圆角半径锻件上的圆角可使金属容易充满模膛，起模方便和延长模具使用寿命。

圆角半径太小会使锻模在热处理或使用中产生裂纹或压塌变形，在锻件上也容易产生折纹。

同时为了加工方便同一锻件圆角的选取要与铣刀相配。

为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件质量并延长锻模寿命，模锻件上的所有转接出都用圆弧连接。

r=余量+零件相应处圆角半径或倒角锻件上内圆角半径R 应比外圆角半径r 大，一般取R=（2～3）r所以外圆角半径r 为4mm ，内圆角半径为R=（2～3）r ，所以内圆角半径为8mm.2.5 确定锻件冲孔连皮模锻不能直接锻出透孔，因此在设计热锻件图时必须在孔内保留一层连皮，然后在切边压力机上切除掉。

一般情况下当锻件内孔尺寸的尺寸大于30mm 时要考虑冲孔连皮。

连皮厚度S 要适当，若过薄，锻件容易发生段不足和要求较大的打击力，从而导致模具凸出部分加速磨损和打榻。

若脸皮太厚虽然有助于克服上述现象，但冲孔连皮困难，容易使锻件形状走样，而且浪费金属。

所以再设计有内孔的锻件时，必须正确选定连皮形状及其尺寸。

冲孔连皮有三种：平底、斜底、带仓连皮。

考虑到加工及经济效益的影响，采用平底连皮，其具体形状尺寸见图 周边孔连皮厚度S=0.45√(d1-0.25h1-5) +0.6√h1 (mm)=6.73mm 中心孔连皮厚度S=0.45√(d2-0.25h2-5) +0.6√h2(mm)=7.67mm 式中：锻件周边内孔直径d1=80mm ；锻件内孔深度h1 =25mm. 锻件中心内孔直径d2=70mm ；锻件内孔深度h2 =55mm.连皮上的圆角半径R1，因锻模成形过程中金属流动激烈，应比同尺寸压凹件内圆角半径R 大一些，可按R1=R+0.1h+2 确定分别为44.5和42.5 （mm ）2.6 确定模锻件的技术要求（1） 未注明的模锻斜度为7°，内斜度为10°； （2） 未注明的圆角半径为R3；（3） 允许的残留量和残留飞边错移量分别为1.6、1.7mm ； （4） 允许的表面缺陷深度为：3.6mm （5） 锻后热处理的方法及硬度要求：调质（6） 表面清理方法：为便于检查淬火裂纹，采用酸洗；2.7 绘制锻件图及计算锻件基本数据冷热锻件图见锻件图的画法。

利用UG 求出锻件的基本数据如下：锻件在平面上的投影面积分F 为38766.7mm 2; 锻件的周边长度周L 为807.6mm ；锻件的体积V =2030797.2mm 3；锻件的长度L 为257.2mm ；3 锤上模锻工艺设计3.1 确定模锻锤的吨位3.1.1 经验—理论公式1.根据锻件折算直径和终锻温度下的强度极限确定[3](1) 根据推导，锻件单位流动压力计算δ）件D p k 005.01(2.9-=； (3.1.1) (2) 锻件体积由下式确定： 均件件h D V 24/π=； (3.1.2)(3) δ件D ）2件0.001D 0.75（）件0.005D 1（18件A +⨯-⨯= (3.1.3)最后一次锤击成形所耗变形功： 毛件A A A += (3.1.4)式中 毛A —毛边变形所消耗的变形功，至此，可以得到圆饼类锻件最终锤击时所需变形功的计算公式：δ件件件件）（）（D D D D A 22001.075.0/21.1)005.01(18++-= (3.1.5)2. 双动锤有效变形能量与锤落下部分质量在数值上有如下关系：G E 18=由于A=E ，所以对圆饼类锻件所需锻锤吨位为：δ件件件件）（）（D D D D G 22001.075.0/21.1)005.01(++-=（kg ） (3.1.6)G =0.75×1.31×2.775×45×60=7606.76≈8吨。

查教材129页表4—14需选择10吨锻锤。

3.1.2 选择飞边槽开式模锻的终锻型槽周边必须设计毛边槽，其形式和尺寸对锻件质量影响很大。

飞边槽有几种形式，本设计采用最广泛的一种，其优点是桥部设在上模块，与坯料接触时间短，吸收热量少，因而温升少，能减轻桥部磨损或避免压塌。

确定飞边槽的尺寸有吨位法和计算法，本设计采用吨位法，查表[1]，确定飞边的尺寸如下：h=4mm;h 1=8mm;b=14mm;b 1=50mm;R=2.5mm;计算出飞边的截面积:)25.15(1+⨯+⨯=b b h F 飞≈368.5mm 2 飞边的体积: 飞V =368.5×432×0.5=79596mm 33.2 确定坯料尺寸3.2.1 根据公式镦粗制坯 根据下式计算出坯料的体积： V 坯=（1+k)V 锻件=（1+0.18）×3727923.564 =4398949.8mm 3考虑到坯料在镦粗时不至产生弯曲，备料面便，以及节省材料，应使L 坯和D 坯之比L 坯/D 坯=1.8∽2.2。

D 坯由下面确定：=0.87×163.85=142.5mm≈142㎜毛坯的下料长度： L坯=V坯/F坯=4V坯/πd²坯= 4×4398949.8/π×142²=277.9≈280㎜3.2.2 确定坯料长度毛坯的高度与直径之比值，一般取m=1.8∽2.2。

所以由下列公式：m=L坯/d坯≈2.0由上可知符合要求。

4 锻前加热锻后冷却及热处理要求的确定4.1 确定加热方式，及锻造温度范围在锻造生产中，金属坯料锻前加热的目的：提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可塑性，从而使金属易于流动成型，并使锻件获得良好的组织和力学性能。

金属坯料的加热方法，按所采用的加热源不同，可分为燃料加热和电加热两大类。

根据锻件的形状，材质和体积，采用半连续炉加热。

金属的锻造温度范围是指开始锻造温度（始锻温度）和金属锻造温度（终锻温度）之间的一段温度区间。

确定锻造温度的原则是，应能保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力。