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锻造模具课程设计

1、原始数据
如图1,是锻件的零件图
生产条件:在1吨模锻锤上模锻。

材料:45钢。

图1 零件图
2、锻件图的设计计算
(1)确定分模位置
为了便于脱模,如图1选锻件的最大投影面A-A为分模面。

(2)确定机械加工余量和公差
1)计算锻件质量m
m==836908.125*7.85*0.000001=6.57kg
其中:----材料密度;-----锻件各部分几何形状的体
积之和。

2)计算锻件复杂系数C
C =V锻/V外=0.31
C在0.16~0.32范围内,所以复杂系数为S3级。

3)分模线形状采用平直分模线。

4)材质系数M
45钢含碳量c%=0.42~0.50%<0.65%
所以材质系数为
M级。

1
5)由表2-2、表2-3查得零件加工余量
锻件厚度余量2.0~2.5mm,取2.5mm。

锻件水平方向余量2.0~2.5mm,取2.5mm。

6)根据m、C、M,由表2-4、2-6查公差
锻件尺寸223mm,公差4.0(+2.7 -1.3);
锻件尺寸53mm,公差2.8(+1.9 -0.9);
锻件尺寸40mm,公差2.8(+1.9 -0.9);
厚度尺寸125mm,公差3.6(+2.7 -0.9);
厚度尺寸55mm,公差3.2(+2.4 -0.8);
厚度尺寸30mm,公差2.5(+2.0 -0.5);
错差1.2mm;
残留飞边公差1.2mm;
表面缺陷,不允许超过1.2mm。

(3)确定模锻斜度
取外表面拔模斜度7 。

(4)圆角半径
外圆角半径r=余量+a=2.5+0=2.5mm,取r=3mm。

内圆角半径R=(2~3)r,根据需要,取R=8mm。

综上得,锻件图如下:
图2 冷锻件图
3、终锻模膛设计
(1)根据冷锻件图,绘制热锻件图
热锻件图依据冷锻件图设计,热锻件图上的尺寸应比冷锻件图上的相应尺寸有所放大。

理论上加放收缩率后的尺寸L 按下列公式计算: ()1L l
δ=+
其中,l 为冷锻件尺寸,δ为终锻温度下金属的收缩率,钢为 1.2%~1.5%,取 1.4%δ=。

代入上式,计算出热锻件图上相应的尺寸,并绘制热锻件图,如图3:
图3 热锻件图
(2)飞边槽的设计计算
选用I型飞边槽,选用飞边槽的尺寸为:1)飞边槽的桥部高度
h=1.6mm
桥部宽度
b=(4~6)h=8~12mm
取b=8mm
2)查表确定仓部尺寸
仓部高度
14
h mm =
仓部宽度
125
b mm
=
圆角半径 r=1.5
F飞=126mm2
飞边体积:V飞=367.64*0.5*126=23161mm3
(3)选择钳口尺寸B=70mm h=30mm Ro=10mm,L=60mm
钳口颈尺寸b=8mm a=1.5mm
钳口颈长度 L=15mm
4、制坯工步的选择及制坯模膛的设计
(1)经过分析,此长轴类锻件采用拔长-终锻工步。

(2)计算毛坯
1)A计=A锻+2ηA飞
(A计—计算毛坯的断面积;A锻—模锻件的断面积;η—飞边
充满系数(在此取0.4);A飞—飞边槽的断面积。


h计=A计/M(M取4mm2/mm)
d计=1.13√A计
2)V计=V锻+V飞=836908.125+23161≈860069mm3
A均=V计/L计= 3772.2mm2
d均=1.13√A均=69.4mmm
3)确定计算毛坯的头部和杆部。

用虚线绘出平均
截面图和平均直径图。

4)绘制计算毛坯图。

根据锻件的形状特点,共选取3个截面分别计算:A计,h计,d计。

如表1、图4。

表1 计算毛坯(单位mm)
图4 计算毛坯图(3)确定下料尺寸
1)坯料截面积
A坯=(1.05~1.2A均
确定坯料的截面尺寸,取系数1.1,则
A坯=1.1A均=4149mm2
2)坯料直径
d坯=1.13√(A坯)=72.8mm
实际取d坯=73mm
3)坯料体积
V坯=V体(1+δ)=860069*(1+3%)=885871mm3
δ为烧损率
4)坯料长度
L坯=V坯/A坯=885871/(π/4)*4149=272mm
(4)拔长模膛设计
1)拔长坎的高度a
a=k1dmin=33.12
2)拔长坎长度c
c=k3d坯=109.5mm
3)模膛宽度B
采用直排B=k4d坯+15mm=109.9mm
4)其余尺寸
R=0.25c=27.4mm
R1=2.5c=273.8mm
e=2a=66.2mm
L=L拔+5=233mm
5、锤上锻模结构设计
(1)锻模紧固方法
锤上锻模紧固在下模座和锤头上,采用楔铁和定位键配合燕尾紧固的方法。

(2)模膛的布排
因为此锻模不需预锻模膛,且零件为中心对称,故终锻模膛中心位置应在锻模中心处。

(3)锁扣的设计
25h mm =, 35b mm =, 0.3mm δ=
5α= , 13R mm =, 25R mm = (4)确定模膛壁厚
S1=1.2×62.5=75mm S2=1.7×22.5=38.25mm S3=2×15=30mm (5)模块尺寸的确定
由吨位设备1t ,查得锻模允许的最小承击面积 2min 300A mm =
综合考虑模膛布排、飞边槽、锁扣及镦粗台设计要求等方面
的因素,可取模块尺寸 L=435mm B=350mm 此时的承击面积为
22215014515069987435350110mm A π-⨯-==⨯-⨯
此时 min A A >,满足要求。

(6)模块高度
上模块高度:H=180mm
下模块高度:H=180mm
模块最小闭合高度: H=360mm
(7)检验角b=5mm h=50mm 燕尾b=200mm h=50.5mm
键槽 b 1=50mm l=60mm
起重孔 d ⨯s=30⨯60mm
6、绘制锻模图。

图5 上模块
图6 下模块
图7 组合图
图8 锻造模具图
7、总结
通过几周的模具课程设计,从选题,查阅技术文献和资料,画装配图,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。

在课程设计过程中,通过老师的讲解和指导,以及通过与同学的沟通交流,我对锻模的设计过程有了进一步的了解。

虽然设计过程中大量查阅了相关技术手册,但资源有限仍有些数据无法准确获得,所以有部分数据取用近似值或推荐值。

参考文献
[1]胡亚民,华林.锻造工艺过程及模具设计【M】.北京:中国林业出版社,北京大学出版社,2006.
[2]夏巨諶,韩凤麟,赵一平.中国模具设计大典【M】.南昌:江西科学技术出版社,2003,第四卷.
[3]东重锻压研究委员会.锻模图册【M】.齐齐哈尔:东北重型机械学院出版社,1955.
[4]崔忠圻.金属学与热处理【M】.北京:机械工业出版社,1989.
[5]吕立华.计算机辅助连杆锻模设计【A】.重庆:重庆工学院学报,2005.
[6]张振纯.锻模图册【M】.北京:机械工业出版社,1980.
[7]中国锻压协会.锻压手册【M】.北京:机械工业出版社,1988.。

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