隔板突缘锻模和切边冲孔复合膜设计

黄河科技学院毕业设计 第 1 页1 绪论1.1 前言在工业生活中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属和非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。 模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产。而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的预测，21 世纪机械制造工业的零件，其粗加工的 75%和精加工的 50%都将依靠模具完成，因此，模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一，世界上许多国家，特别是一些工业发达的国家都十分重视模具技术的开发。 当今社会，汽 车 ， 计 算 机 ， 电 机 ， 电 器 和 日 用 工 业 品 等 现 代 社 会 产 品 ， 其 产品 质 量 ， 生 产 成 本 和 更 新 换 代 的 速 度 ， 没 有 模 具 是 难 以 想 象 的 。 而 模 具 的 质 量和 水 平 ， 在 很 大 程 度 上 决 定 于 模 具 的 设 计 与 制 造 。而 本 次 的 设 计 与 制 造 只 是 压 铸 模 中 的 一 小 部 分 ,主 要 是 锻 模 。 它 主 要 是对 于 圆 柱 体 的 制 造 而 设 计 的 。 共 分 为 两 部 分 ， 第 一 部 分 为 设 计 ， 第 二 部 分 为 制造 。 本 次 的 设 计 与 制 造 由 于 我 们 的 能 力 和 时 间 有 限 ， 又 是 初 次 设 计 与 制 造 ， 没有 什 么 经 验 ， 仅 凭 的 是 别 人 总 结 出 来 的 经 验 ， 还 有 许 多 不 恰 当 的 地 方 ， 错 误 和不 妥 之 处 肯 定 在 所 难 免 ， 敬 请 各 位 老 师 批 评 指 正 。2.2 模 锻在 专 用 模 锻 设 备 上 利 用 模 具 使 毛 坯 成 型 而 获 得 锻 件 的 锻 造 方 法 。 此 方 法 生 产的 锻 件 尺 寸 精 确 ， 加 工 余 量 较 小 ， 结 构 也 比 较 复 杂 生 产 率 高 。2.2.1 模 锻 简 介在 模 锻 锤 或 压 力 机 上 用 锻 模 将 金 属 坯 料 锻 压 加 工 成 形 的 工 艺 。 模 锻 工 艺 生 产效 率 高 ， 劳 动 强 度 低 ， 尺 寸 精 确 ， 加 工 余 量 小 ， 并 可 锻 制 形 状 复 杂 的 锻 件 ； 适 用 于批 量 生 产 。 但 模 具 成 本 高 ， 需 有 专 用 的 模 锻 设 备 ， 不 适 合 于 单 件 或 小 批 量 生 产 。黄河科技学院毕业设计 第 2 页附 图 为 模 锻 用 的 锻 模 ， 由 上 下 两 个 模 块 组 成 ,模 膛 4 是 锻 模 的 工 作 部 分 ， 上 下模 各 一 半 。 用 燕 尾 和 楔 1、 2 固 定 在 锤 砧 和 工 作 台 上 ； 并 以 锁 扣 3 或 导 柱 导 向 ,防止 上 下 模 块 错 位 。 金 属 坯 料 按 模 膛 的 形 状 变 形 。模 锻 的 工 序 为 制 坯 、 预 锻 和 终 锻 。 终 锻 模 的 模 膛 是 按 锻 件 的 尺 寸 、 形 状 ， 并 加上 余 量 和 偏 差 确 定 的 。 模 锻 一 般 分 开 口 模 锻 和 闭 口 模 锻 两 种 ： 开 口 模 锻 的 模 膛 周 围有 毛 边 槽 5， 成 形 后 多 余 的 金 属 流 入 槽 内 ,最 后 将 毛 边 切 除 ； 闭 口 模 锻 只 在 端 部 有很 小 的 毛 边 ,如 果 坯 料 精 确 ,也 可 以 不 出 毛 边 。2.2.2 模 锻 的 优 点a 生产效率较高。模锻时，金属的变形在模膛内进行，故能较快获得所需形状。b 能锻造形状复杂的锻件，并可使金属流线分布更为合理，提高零件的使用寿命。c 模锻件的尺寸较精确，表面质量较好，加工余量较小。d 减少切削加工工作量。在批量足够的条件下，能降低零件成本。e 模锻操作简单，劳动强度低。但模锻生产受模锻设备吨位限制，模锻件的质量一般在 150kg 以下。模锻设备投资较大，模具费用较昂贵，工艺灵活性较差，生产准备周期较长。因此，模锻适合于小型锻件的大批大量生产，不适合单件小批量生产以及中、大型锻件的生产。2 零 件 分 析黄河科技学院毕业设计 第 3 页2.1 零 件 结 构 分 析该齿轮胚锻件由一个大圆柱叠加上一个小圆柱组合而成。零件的总体尺寸为175.5mm55mm；中间有一个 42mm 和 6 个宽 13mm 的花键槽。其模锻的基本工艺为：墩粗终锻。2.2 零件材料分析20#钢的基本特性特性 该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、渗碳淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为 253-500MPa，伸长率 24%。20#钢特性与 15#钢基本相仿，但强度稍高。用途：适用于制造汽车、拖拉机及一般机械制造业中建造不太重要的中小型渗碳碳氮共渗等零件，如汽车上的手刹蹄片、杠杆轴、变速箱速叉、传动被动齿轮及拖拉机上凸轮轴、悬挂均衡器轴、均衡器内外衬套等；在热轧或正火状态下用于制造受力不大，而要求韧性高的各种机械零件；在重、中型机械制造业中，如锻制或压制的拉杆、钩环、杠杆、套筒、夹具等。在汽轮机和锅炉制造业中多用于压力6N/平方，温度450的非腐化介质中工作的管子、法兰、联箱及各种紧固件；在铁路、机车车辆上用于制造十字头、活塞等铸件。正 火 可促 进 该 钢 球 化 ， 细 化 大 块 状 先 共 析 铁 素 体 ， 改 进 小 于 160HBS 毛 坯 的 切 削 性 能 。3.制定锻件图3.1 确定分型面黄河科技学院毕业设计 第 4 页锻模的分模面是指上下锻模的分接面。分模轮廓线是指终锻模膛分模面与锻件轮廓交线。分模面的选择应按以下原则进行：要保证模锻件能从模膛中顺利取出，并使锻件形状尽可能与零件形状相同，一般分模面应选择在模锻件最大水平投影尺寸的截面上。按照选定的分模面制成锻模后，应使上下模沿分模面的模膛轮廓一致，以便在安装锻模和生产中容易发现错模现象。最好使分模面为一个平面，并使上下锻模的模膛深度基本一致，差别不宜过大，以便均匀充型。选定的分模面应使零件上所加的熬料最少。最好把分模面选取在能使模膛深度最浅处，这样可使金属很容易充满模锻，以便取出锻件。综上所述，参照锻件图选择分模面最合理，如下图：3.2 确定加工余量和公差模锻件水平方向尺寸公差见表 21。模锻件内、外表面的加工余量见表 2-2表 21 锤上模锻水平方向尺寸公差（mm）黄河科技学院毕业设计 第 5 页表 22 内、外表面的加工余量 Z1（单面） （mm）3.2.1 估算锻件质量 m预选加工余量为为 2mm,计算锻件体积。将锻件分解为简单的几何体相加减，取锻模斜度中间值（预设外模锻斜度 ；内模锻斜度 ） ，圆角半径忽略不计。o5o7按零件的加工余量具体计算如下：；31 2.10964.74.32/)5.0( mV；2 5 黄河科技学院毕业设计 第 6 页；33 81.452761.32/)5.0( mV；4 916则 ；3432Vf ）（锻件的质量： *密度=955414x7.85x Kg=7.50 Kg。ffm6103.2.2 计算形状复杂系数 S该齿轮外廓包容体为两圆柱，直径分别为 189mm，92mm。高分别为 42mm，45mm。则外轮廓包容体体积： ；321 7.542.709/4)( mVn；2 698138；321.nn；57074/45/ fVS该齿轮的形状复杂系数为 级。23.3 技术条件图上未注明模锻斜度 7；图上未注明圆角半径 R5；查锻件模具简明设计手册表 5.18 知允许的错差量1；锻件表面清理：抛丸。3.4 模锻斜度为便于从模膛中取出锻件，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，称为模锻斜度，一般 515之间。取外模锻斜度 ；内模锻斜度o5o73.5 圆角半径考虑制件倒角值和加工余量，r=余量+零件的倒角值。查表取外圆角半径 R=5mm，内圆角半径 r=6mm。黄河科技学院毕业设计 第 7 页4.设计冲孔连皮由于锤上锻模时不能靠上，下模的突起部分把金属完全排挤掉，因此不能的锻出通孔，终锻后，孔内留有金属薄层，称为冲孔连皮，锻后利用压力机上的切边模将其去除。常用的连皮形式是平底连皮，如下图，连皮的厚度 t 通常在 48mm 范围内，可按下式计算： mhdS 17.06.52.03. 式中 d-锻件内孔直径，单位为 mm；h-锻件内孔深度，单位为 mm；连皮上的圆角半径 R1，可按下式确定： mhR145.321.01孔径 d25mm 或冲孔深度大于冲头直径的 3 倍时，只在冲孔处压出凹穴。上述各参数确定后，便可以绘制锻件图。分模面选在锻件高度方向的中部。由于零件轮辐部分不加工，故无加工余量。连皮圆角半径应大于内圆角半径，所以取 R=8mm黄河科技学院毕业设计 第 8 页5.设计终端模膛终锻型槽是各种型槽中重要的型槽，用来完成锻件最终成形，终锻件型槽按热锻件图制造和检验。所以终锻模膛设计的主要内容是绘制热锻件图，供制造模膛用，热锻件图以冷锻件图为依据，热锻件图的尺寸标注，高度方向尺寸以分模面为基准，以便于锻模机械加工和准备检验样板。其次考虑到金属冷缩现象，热锻件图上所有的尺寸应计入收缩率，即:L=l(1+)L热锻件尺寸l冷锻件尺寸终锻温度下金属的收缩率钢的收缩率一般为 0.81.5，此锻件考虑收缩率为 1.5。由于此锻件形状并不复杂，所以并不需要设置预锻模膛。5.1 绘制齿轮热锻件图209（10.025）mm214.2mm138（10.025）mm134.6mm52（10.025）mm53.3mm25（10.025）mm25.6mm17（10.025）mm17.4mm11（10.025）mm11.3mm绘制热锻件图如下：黄河科技学院毕业设计 第 9 页5.2 计算设计飞边槽的尺寸飞边槽形式5.2.1 飞边槽的作用：增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛；容纳多余金属；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。5.2.2 计算方法：按照锻件在水平面上的投影面积； Ah015.飞A锻件在分模面上的投影面积也可按锻锤吨位确定毛边槽尺寸查锻造工艺学与模具设计表 414 的飞边槽结构形式如下图所示黄河科技学院毕业设计 第 10 页5.