農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉冷鍛成形工藝與模具設(shè)計(jì)

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農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉冷鍛成形工藝與模具設(shè)計(jì)

目 錄

1  序 言 2

1.1課題研究的目的及意義 2

1.1.1模具CAD/CAM的研究目的 2

1.1.2模具CAD/CAM的研究意義 2

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3

1.3 本課題研究內(nèi)容 3

2  農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具的設(shè)計(jì) 4

2.1零件結(jié)構(gòu)和工藝分析 4

2.1.1零件結(jié)構(gòu)分析 4

2.1.2 零件工藝分析 4

2.1.3鍛模設(shè)計(jì)方案的確定 5

2.2鍛件圖的設(shè)計(jì)和繪制 6

2.2.1確定鍛件的分模面 6

2.2.2 確定鍛件的機(jī)械加工余量及鍛件公差 7

2.2.4確定模鍛件的圓角半徑 10

2.2.5沖孔連皮的設(shè)計(jì) 11

2.2.6繪制鍛件圖的技術(shù)條件 12

2.3.1 熱鍛件圖 12

2.3.2確定模鍛設(shè)備噸位 13

2.4 確定坯料的尺寸 16

2.4.1 確定制坯工步 16

2.4.2 確定毛坯尺寸 18

2.5機(jī)鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19

2.5.1  模架結(jié)構(gòu)型式 19

2．5．2 模架設(shè)計(jì) 19

2．5．3鍛?？傮w結(jié)構(gòu) 20

2．5．4 機(jī)鍛模的閉合高度 21

2.5.5 鑲塊設(shè)計(jì) 21

2.5.6 頂料裝置設(shè)計(jì) 23

2.5.7 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 23

2.5.8鍛模材料的選用和壽命 25

2．6鍛模圖的繪制 25

3  模具曲面造型與數(shù)控仿真加工 26

3.1概述 26

3.2 Mastercam軟件介紹 26

3.3上鑲塊模仿真 27

3.3.1曲面造型 27

3.3.2數(shù)控仿真加工 32

3.4下鑲塊模仿真 47

3.4.1曲面造型 48

3.4.2下鑲塊模的數(shù)控仿真加工 48

結(jié)  論 51

參考文獻(xiàn) 52

1  序 言

1.1課題研究的目的及意義

1.1.1模具CAD/CAM的研究目的

模具CAD/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它以計(jì)算機(jī)軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的工藝裝備，主要應(yīng)用于制造業(yè)和加工業(yè)。它是和沖壓、鍛造、鑄造成形機(jī)械，同時(shí)和塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成型加工用的成形機(jī)械相配套，作為成形工具來使用的。模具一般分為兩個(gè)部分：動(dòng)模和定模，或凸摸和凹模，它們可分可合。分開時(shí)裝入坯料或取出制件，合攏時(shí)使制件與坯料分離或成形。在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、壓制和壓塑過程中，分離或成形所需的外力通過模具施加在坯料上；在擠壓、壓鑄和注塑過程中，外力則由氣壓、柱塞、沖頭等施加在坯料上，模具承受的是坯料的脹力。由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到很廣泛的應(yīng)用。

1.1.2模具CAD/CAM的研究意義

隨著功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn)，模具CAD/CAM能實(shí)現(xiàn)制造和裝配的設(shè)計(jì)、成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，還可以對模具可制造性進(jìn)行評價(jià)，使模具設(shè)計(jì)與制造一體化、智能化。此次設(shè)計(jì)是鍛模的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。鍛模是模鍛時(shí)使坯料成形而獲得鍛件的模具。鍛模的設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)實(shí)際是緊密相關(guān)的。將金屬坯料加熱使其具有較高的塑性，然后放在鍛造設(shè)備上，利用通用工具或?qū)Ｓ媚＞邔ζ涫┘訅毫?，迫使其發(fā)生塑性變形并流動(dòng)，從而獲得所需的鍛件，這種壓力加工生產(chǎn)方法稱為鍛造工藝。而鍛模設(shè)計(jì)就成了鍛造工藝中很重要的組成部分。 模具要承受鍛錘的高速?zèng)_擊或重負(fù)載的沖壓下，在使用過程中常處于急冷、急熱和冷熱交變狀態(tài)，因此模具材料應(yīng)具有很高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性                                                                                  

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個(gè)新的飛躍。模具CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

模具CAD/CAM的發(fā)展?fàn)顩r符合通用CAD/CAM 軟件的發(fā)展進(jìn)程。目前通用CAD/CAM 軟件的發(fā)展現(xiàn)狀如下:CAD技術(shù)經(jīng)歷了二維平面圖形設(shè)計(jì)，交互式圖形設(shè)計(jì)、三維線框模型設(shè)計(jì)、三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)、自由曲面造型設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征造型設(shè)計(jì)等發(fā)展過程。近年來又出現(xiàn)了許多先進(jìn)技術(shù)，如變量化技術(shù)、虛擬產(chǎn)品建模技術(shù)等。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，智能化、協(xié)同化、集成化成為技術(shù)新的發(fā)展特點(diǎn)，使CAD技術(shù)得以更廣泛的應(yīng)用，發(fā)展成為支持協(xié)同設(shè)計(jì)、異地設(shè)計(jì)和信息共享的網(wǎng)絡(luò)CAD。

我國 CAD/CAM的研究應(yīng)用與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：（1）CAD/CAM的應(yīng)用集成化程度較低，很多企業(yè)的應(yīng)用仍停留在繪圖、NC編程等單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用上。（2）CAD/CAM系統(tǒng)的軟、硬件均依靠進(jìn)口，自主版權(quán)的軟件較少。（3）缺少設(shè)備和技術(shù)力量，有些企業(yè)盡管引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，但其功能沒能充分發(fā)揮。

1.3 本課題研究內(nèi)容

此次設(shè)計(jì)是Mastercam軟件在農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉型面加工中的應(yīng)用，它包括兩部分內(nèi)容，即：一是農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具的設(shè)計(jì)，二是農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具型面的仿真加工。這是CAD/CAM技術(shù)在鍛模生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉是摩托車前部用于穿接電纜的零件，起保護(hù)作用，它的作用決定了它的結(jié)構(gòu)特征，通孔多槽，相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)雖然簡單，但是比較精湛。農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉型面的加工，因?yàn)镸astercam軟件的應(yīng)用，大大的提高了模具精確度和生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期，淋漓盡致地發(fā)揮了CAD/CAM技術(shù)在模具生產(chǎn)中的作用。結(jié)  論

畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。

隨著CAD/CAM技術(shù)在模具制造業(yè)和機(jī)械加工行業(yè)中的不斷革新，模具的制造難度越來越小了，其精度卻是大幅度提高了。通過本次的設(shè)計(jì)，通過對Mastercam軟件的應(yīng)用，可以方便快捷地完成從產(chǎn)品二維/三維外形設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、CNC編程直到自動(dòng)生成NC代碼的整個(gè)工作流程。

本畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過四個(gè)月的時(shí)間，在姚老師的指導(dǎo)下圓滿的完成了任務(wù)，達(dá)到了預(yù)期的目的和效果。此次設(shè)計(jì)中的零件農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉，看起來有點(diǎn)復(fù)雜，其實(shí)從模具設(shè)計(jì)角度來看，卻是一個(gè)非常簡單的實(shí)例。在條件允許的情況下，只要一次鍛壓成型即可。過程非常簡單，但是對對模具精度的要求卻很高。

這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我以前所學(xué)的知識(shí)的回顧和考察，也是對我學(xué)習(xí)能力的檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過程中我充分感受到了實(shí)際工作中的艱辛，但與此同時(shí)，也獲益良多：

1) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，而且也使我開闊了視野，接觸到了更為豐富的理論知識(shí)，只有結(jié)合自己的實(shí)際情況運(yùn)用于實(shí)踐，這樣才能更深地了解和學(xué)習(xí)知識(shí)。 

2) 在這次設(shè)計(jì)中，給我的啟示是以后無論在學(xué)習(xí)還是在工作中，無論遇到什么問題，都必須先冷靜下來認(rèn)真思考和研究，在思考的同時(shí)要把問題落實(shí)到實(shí)處，如遇到什么新問題，要先問為什么，再逐步去找答案，然后解決問題。

3) 重要是在這次設(shè)計(jì)中，鍛煉了我的毅力和恒心，端正了我的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度，并使我意識(shí)到，只有具有了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和虛心的精神才能在學(xué)術(shù)上有所成就。

有了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷，我會(huì)以更加自信的心態(tài)投入到以后的工作和學(xué)習(xí)中去，最大能力的發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，做出更好的成績。

            參考文獻(xiàn)

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[6].  伊啟中主編.模具CAD/CAM.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001

[7].  李志剛主編.模具CAD/CAM.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.01

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[9].  黎漢明主編.數(shù)控編程-Mastercam 8 實(shí)用教程.北京:人民郵電出版社，2001

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[11]. Hallum, Diane L.  Fundamentals of injection molding Manufacturing Engineering v 118 n 6 Jun 1997. p 68, 70-72

1 農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉冷鍛成形工藝與模具設(shè)計(jì) 目 錄 1 序 言 ..................................................... 3 題研究的目的及意義 ..................................... 3 具 ........................... 3 具 ........................... 3 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................ 4 課題研究內(nèi)容 ........................................ 4 2 農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具的設(shè)計(jì) .............................. 5 件結(jié)構(gòu)和工藝分析 .................................... 5 件結(jié)構(gòu)分析 ..................................... 5 件工藝分析 ..................................... 5 模設(shè)計(jì)方案的確定 ............................... 6 件圖的設(shè)計(jì)和繪制 .................................... 7 定鍛件的分模面 ................................. 7 定鍛件的機(jī)械加工余量及鍛件公差 ................. 8 定模鍛 件的圓角半徑 ............................ 11 孔連皮的設(shè)計(jì) .................................. 12 制鍛件圖的技術(shù)條件 ............................ 13 鍛件圖 ........................................ 13 定模鍛設(shè)備噸位 ................................ 14 定坯料的尺寸 ....................................... 17 2 定制坯工步 .................................... 17 定毛坯尺寸 .................................... 19 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................... 20 模架結(jié)構(gòu)型式 ................................... 20 2． 5． 2 模架設(shè)計(jì) ...................................... 20 2． 5． 3鍛?？傮w結(jié)構(gòu) .................................. 21 2． 5． 4 機(jī)鍛模的閉合高度 .............................. 22 塊設(shè)計(jì) ........................................ 22 料裝置設(shè)計(jì) .................................... 24 向裝置設(shè)計(jì) .................................... 24 模材料的選用和壽命 ............................ 26 2． 6鍛模圖的繪制 ........................................ 26 3 模具曲面造型與數(shù)控仿真加工 ............................... 27 述 ................................................. 27 ................................... 27 鑲塊模仿真 ......................................... 28 面造型 ........................................ 28 控仿真加工 .................................... 33 鑲塊模仿真 ......................................... 46 面造型 ........................................ 46 鑲塊模的數(shù)控仿真加工 .......................... 46 結(jié) 論 ...................................................... 49 3 參考文獻(xiàn) .................................................... 50 1 序 言 題研究的目的及意義 具 研究目的 模具 術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，它以計(jì)算機(jī)軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的工藝裝備，主要應(yīng)用于制造業(yè)和加工業(yè)。它是和沖壓、鍛造、鑄造成形機(jī)械，同時(shí)和塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成型加工用的成形機(jī)械相配 套，作為成形工具來使用的。模具一般分為兩個(gè)部分：動(dòng)模和定模，或凸摸和凹模，它們可分可合。分開時(shí)裝入坯料或取出制件，合攏時(shí)使制件與坯料分離或成形。在沖裁、成形沖壓、模鍛、冷鐓、壓制和壓塑過程中，分離或成形所需的外力通過模具施加在坯料上；在擠壓、壓鑄和注塑過程中，外力則由氣壓、柱塞、沖頭等施加在坯料上，模具承受的是坯料的脹力。由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到很廣泛的應(yīng)用。 具 研究意義 隨著功能強(qiáng)大的專業(yè)軟件和高效集成制造設(shè)備的出現(xiàn)，模具 實(shí)現(xiàn)制造和裝配的 設(shè)計(jì)、成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，還可以對模具可制造性進(jìn)行評價(jià)，使模具設(shè)計(jì)與制造一體化、智能化。此次設(shè)計(jì)是鍛模的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。鍛模是模鍛時(shí)使坯料成形而獲得鍛件的模具。鍛模的設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)實(shí)際是緊密相關(guān)的。將金屬坯料加熱使其具有較高的塑性，然后放在鍛造設(shè)備上，利用通用工具或?qū)Ｓ媚＞邔ζ涫┘訅毫?，迫使其發(fā)生塑性變形并流動(dòng)，從而獲得所需的鍛件，這種壓力加工生產(chǎn)方法稱為鍛造工藝。而鍛模設(shè)計(jì)就成了鍛造工藝中很重要的組成部分。 模具要承受鍛錘的高速?zèng)_擊或重負(fù)載的沖壓下，在使用過程中常處于急冷、急熱和冷熱交變4 狀態(tài)， 因此模具材料應(yīng)具有很高的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 模具 別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是計(jì)算機(jī)技術(shù) 在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個(gè)新的飛躍。模具 一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī)對 產(chǎn)品 、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝 、數(shù)控加工及 成本 等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 模具 發(fā)展?fàn)顩r符合 通用 件的發(fā)展進(jìn)程。目前通用件的發(fā)展現(xiàn)狀如下 :術(shù)經(jīng)歷了二維平面圖形設(shè)計(jì)，交互式圖形設(shè)計(jì)、三維線框模型設(shè)計(jì)、三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)、自由曲面造型設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征造型設(shè)計(jì)等發(fā)展過程。近年來又出現(xiàn)了許多先進(jìn)技術(shù)，如變量化技術(shù)、虛擬產(chǎn)品建模技術(shù)等。隨著 互聯(lián)網(wǎng) 的普及，智能化 、 協(xié)同 化、集成化成為技術(shù)新的發(fā)展特點(diǎn)，使術(shù)得以更廣泛的應(yīng)用，發(fā)展成為支持協(xié)同設(shè)計(jì)、異地設(shè)計(jì)和信息共享的網(wǎng)絡(luò) 我國 研究應(yīng)用與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：（ 1）應(yīng)用集成化程度較低，很多企業(yè)的應(yīng)用仍停留在繪圖、 程等單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用上。（ 2） 統(tǒng)的軟、硬件均依靠進(jìn)口，自主版權(quán)的軟件較 少 。（ 3）缺少設(shè)備和技術(shù)力量，有些企業(yè)盡管引進(jìn) 統(tǒng)，但其功能沒能充分發(fā)揮 。 課題研究內(nèi)容 此次設(shè) 計(jì)是 件在農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉型面加工中的應(yīng)用，它包括兩部分內(nèi)容，即：一是農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具的設(shè)計(jì)，二是農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具型面的仿真加工。這是 術(shù)在鍛模生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉是摩托車前部用于穿接電纜的零件，起保護(hù)作用，它的作用決定了它的結(jié)構(gòu)特征，通孔多槽，相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)雖然簡單，但是比較精湛。農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉型面的加工，因?yàn)?件的應(yīng)用，大大的提高了模具精確度和生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)周期，淋漓盡致地發(fā)揮了 術(shù)在模具生產(chǎn)中的作用 。 由于本人水平有限，本論文中必然存在許多缺點(diǎn)和不當(dāng)之處，敬請老師批評指正。 5 2 農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具的設(shè)計(jì) 件結(jié)構(gòu)和工藝分析 件結(jié)構(gòu)分析 該零件的材料為熱軋鋼 35#鋼。其作用是：保障電纜線安全通過，起保護(hù)作用，在整個(gè)摩托車構(gòu)造中起著至關(guān)重要的作用，所以其中部都是槽，并且穿透整個(gè)零件，光從其形狀上看，該零件體積小，只是一個(gè)有著多個(gè)不同形狀槽的薄壁零件，而且圓角較多，但是形狀不是特別的復(fù)雜，精度要求也不是很高，可以通過鍛造一次成形，節(jié)約原材料和節(jié)省加工 時(shí)間，降低成本。同時(shí)，材料通過鍛造，可以使其內(nèi)部組織細(xì)密，碳化物分布和流線分布合理，從而能達(dá)到改善熱處理的性能和提高模具的使用壽命。 件工藝分析 鍛模的種類很多，按模膛數(shù)量可分為單模膛模和多模膛模；按制造方法可分為整體模和組合模；按鍛造溫度可分為冷鍛模、溫鍛模和熱鍛模；按成形原理可分開式鍛模和閉式鍛模；按工序性質(zhì)可分為制坯模、預(yù)鍛模、終鍛模、彎曲模等。通常鍛模是按鍛造設(shè)備來區(qū)分，可分為胎模、錘鍛模、機(jī)鍛模、平鍛模、輥鍛模等。 模鍛件是完全在鍛模型槽中進(jìn)行鍛壓成形的鍛件，各種各樣的鍛模是 為了滿足各6 種各樣模鍛件的需要。結(jié)合本設(shè)計(jì)中的零件特征和要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，該零件為普通模鍛件，并且為長形鍛件中的一類。 農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉一般為批量生產(chǎn)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求及各種分類標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)采用開式單型槽熱模鍛，并且選用熱鍛模曲柄壓力機(jī)進(jìn)行模鍛。 根據(jù)以上分析，確定該模鍛件的模鍛形式和模鍛條件等，那么，本設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一即鍛模型槽設(shè)計(jì) (鍛模設(shè)計(jì) )可以進(jìn)行了。 模設(shè)計(jì)方案的確定 通過以上的零件結(jié)構(gòu)和工藝的分析，選擇此鍛模方式來設(shè)計(jì)該零件的模具設(shè)計(jì)。鍛模設(shè)計(jì)的一般步驟大致 如下： 1) 設(shè)計(jì)鍛件圖。 根據(jù)制件圖，鍛件精度，和其他生產(chǎn)條件，確定分模面，加工余量及公差，模鍛斜度，圓角半徑，設(shè)計(jì)沖孔連皮。繪出鍛件圖后計(jì)算鍛件基本參數(shù)：在垂直于鍛壓力平面上的投影面積 A`，分模面周邊長度 件體積 2) 設(shè)計(jì)終鍛模膛。在鍛件圖基礎(chǔ)上根據(jù)鍛件收縮率繪出熱鍛件圖，熱鍛件圖就是終鍛模膛加工圖。然后設(shè)計(jì)鉗口和飛邊槽，有預(yù)鍛工步時(shí)還需設(shè)計(jì)預(yù)鍛模膛。 3) 確定模鍛設(shè)備噸位。按終鍛工步計(jì)算鍛壓力，確定模鍛設(shè)備類型的噸位并校核飛邊槽設(shè)計(jì)；重新計(jì)算包括飛邊槽橋部在內(nèi)的投影面積 A，包括飛邊槽考慮了充滿系數(shù)（通常取 50%飛邊倉）后的總體積 V 和鍛件總質(zhì)量 M。 4) 設(shè)計(jì)制坯模膛。圓盤類鍛件比較簡單，長軸類鍛件還要繪制計(jì)算毛坯圖確定制坯工步。 5) 根據(jù)制坯模膛的要求，確定原材料規(guī)格，根據(jù)坯料總體積和加熱中的損耗及工藝余塊，料夾頭等確定下料長度。 6) 繪出鍛模裝配總圖，給出鍛模技術(shù)條件，再繪制鍛模零件圖。 對于本設(shè)計(jì)中的零件，因其結(jié)構(gòu)比較簡單，只要在鍛模型槽中一次鍛壓成形即可，也即是只要一個(gè)終鍛工步，而無須預(yù)鍛工步和制坯工步，所以型槽的設(shè)計(jì)也只要終鍛型槽即可。 那么本設(shè)計(jì)的過程如下： 1) 設(shè)計(jì)并繪制鍛件圖； 2) 設(shè)計(jì)終鍛型槽； 7 3) 確定模鍛設(shè)備噸位； 4) 鍛 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5) 繪出鍛模裝配總圖，給出鍛模技術(shù)條件，并繪制鍛模零件圖。 件圖的設(shè)計(jì)和繪制 鍛件圖分為冷鍛件圖和熱鍛件圖。 冷鍛件圖是去除飛邊和沖孔連皮后的鍛件圖，用于最終鍛件檢驗(yàn)。 冷鍛件圖供鍛件檢驗(yàn)和生產(chǎn)管理用，通常一般所說的鍛件圖是指冷鍛件圖。 熱鍛件圖用于終鍛模膛設(shè)計(jì)。 熱鍛件圖是供制造模具使用。 通常根據(jù)零件圖考慮分模面的選擇、加工余量、鍛造公差、工藝余塊、模鍛斜度、圓角半徑等因素而制定冷鍛件圖。冷鍛件尺寸加上材料冷縮量得到熱鍛件的尺寸，并繪制熱鍛件圖。 鍛件圖包含的內(nèi)容基本上和零件圖相同，但也有不同處 ： （ 1）鍛件圖上有分模面和分模線； （ 2）鍛件圖上出現(xiàn)了模鍛斜度和鍛造圓角； （ 3）在零件上需要經(jīng)過機(jī)械加工的表面，在鍛件上則應(yīng)留出相應(yīng)的加工余量或工藝余塊； （ 4）鍛件圖的尺寸公差和表面粗糙度與零件圖不同； （ 5）在視圖表達(dá)方案、視圖數(shù)量上鍛件圖和零件圖不一定相同。 由前面的分析知，農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉的特征為薄壁多槽、多圓角，且精度要求不高。所以在設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)，要考慮這些因素。 定鍛件的分模面 模鍛件通常都在兩塊或兩塊以上的模塊所組成的型槽中成形，組成模具型槽的各模塊的分合面即為分模面 ；分模面與鍛件表面的交線為鍛件的分模線。分模線是模鍛件最重要的、最基本的結(jié)構(gòu)要素。 確定分模面的原則： 1)容易脫模 2)成型良好 3)平衡側(cè)壓力 4)保證承力面強(qiáng)度 5)便于檢查錯(cuò)移 6)簡化鍛模制造。 根據(jù)零件形狀的特點(diǎn)和鍛造工藝的需求，分模線按其形狀可分為以下幾種： （ 1）直分模線 直分模線是平直的，且分模面均在同一平面上。 （ 2）折分模線 由兩個(gè)或兩個(gè)以上不在同一平面的分模面與鍛件表面相交組成的分模線即為折分模線。 8 （ 3）彎曲分模線 凡是呈彎曲或兼有直線和 弧曲線的分模線都是彎曲分模線。 鍛件分模線合適與否，關(guān)系到鍛件質(zhì)量、鍛造操作、模具制造和材料利用率等一系列問題。為了提高鍛件質(zhì)量、保持生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和獲得最低的成本，在滿足上述分模原則的基礎(chǔ)上，對于開式模鍛確定分模線位置時(shí)還應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素： （ 1）在鍛件的高度方向上選擇分模位置時(shí)，應(yīng)盡量選取中間部位，這樣能確保鍛件自由出模，對金屬?zèng)_填型槽也有利，同時(shí)還便于發(fā)現(xiàn)錯(cuò)?，F(xiàn)象； （ 2）有利于鍛件獲得理想的流線方向； （ 3）對于盤類鍛件（ H≤ D ） ，應(yīng)取徑向分模，而不宜取軸向分模； （ 4）應(yīng)有利于鍛出零件 的非加工表面，對加工表面也應(yīng)盡量減少鍛件凹槽和孔等的機(jī)械加工余量； （ 5）有利于鍛件切邊時(shí)的定位和切邊。 本設(shè)計(jì)中的零件，根據(jù)其形狀特征，結(jié)合以上分模原則，采用上下不對稱的曲線分模，這也是該零件的獨(dú)特之處。 彎曲分模線 應(yīng)的曲面為分模面，其投影 如圖 2示。 圖 2模線位置 定鍛件的機(jī)械加工余量及鍛件公差 工余量的確定 在模鍛過程中由于坯料在高溫下成型，鍛件表面會(huì)氧化、脫碳、粗糙不平。鍛件上需要機(jī)械加工的部位，都應(yīng)有加工余量。對重要承力件因檢驗(yàn)或機(jī)械加工定位需要，還應(yīng)給予必要的工藝余塊。加工余量主要由鍛件質(zhì)量、制件機(jī)加工精度和鍛件復(fù)雜程度查表確定。 9 預(yù) 選 加 工 余 量 為 按 照 其 加 工 余 量 后 估 算 , 估 算 總 體 積 鍛件重量 f*密度 =0加工精度 鍛件的精度等級可分為：普通級（用于粗鍛或普通模鍛工藝鍛壓）、半精密級（用于普通模鍛或半精鍛工藝鍛壓）、精密級（用于精鍛工藝鍛壓）。 一般情況下 ,表面粗糙度 m 需要精加工 ,其加工余量要適當(dāng)增加。 由零件圖知主要工作表面粗糙度為 故該零件的精度屬于 普通級（用于粗鍛或普通模鍛工藝鍛壓）。 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) S 是鍛件質(zhì)量 等于鍛件體積 ： S= f / 據(jù) 件形狀復(fù)雜系數(shù)分為 4級： 單）： S〈 1 般）： S〈 3級（較復(fù)雜）： S〈 4級（復(fù)雜）： 0〈 S〈 零件外廓包容體為長方體 ,長為 高為 計(jì)算其外廓包容體體積為： 算鍛件的總體積為： 7.6 據(jù)公式： S = 為 所以該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)為 復(fù)雜程度為簡單。 鍛件的加工余量的構(gòu)成 模鍛件的加工余量一般由下列各因素組成： z = M + m + h + x / 2 式中： z — — 加工余量（ M —— 精加工的最小余量（ 10 m —— 鍛件的最大錯(cuò)移量等形位公差 ( h —— 表面缺陷（凹坑、脫碳等）層深度 ( x —— 鍛件尺寸的下偏差值（ 具體加工余量的確定可查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)表格。 查參考文獻(xiàn) [1]表 5具體尺寸見鍛件圖 2 鍛件公差的確定 鍛件的公差包括鍛件尺寸公差和形狀公差兩類。鍛件最大極限尺寸與基本尺寸之差為 上偏差，鍛件最小極限尺寸與基本尺寸之差為下偏差。最大極限尺寸與最小極限尺寸之差即為鍛件的公差。具體關(guān)系如圖 2 圖 2差示意圖 在模鍛過程中由于坯料體積及終鍛溫度的波動(dòng)、模膛磨損及上下模運(yùn)動(dòng)誤差都會(huì)導(dǎo)致鍛件尺寸出現(xiàn)偏差。模鍛件公差主要由鍛件質(zhì)量 M、鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) S、材質(zhì)系數(shù) 時(shí)還要考慮鍛造工藝、鍛造設(shè)備和加熱方法等。 材質(zhì)系數(shù)按鍛壓的難易程度劃分等級，材質(zhì)系數(shù)分為四類：（可鍛性依次降低：優(yōu)、良、一般 、差 ），材質(zhì)系數(shù)不同，公差也不同。 — 鋁、鎂合金； — 低碳低合金含量鋼（〈 ，且 V， W 總含量在 5%以下）； — 高碳高合金含量鋼（≥ ，或 V， W 總含11 量在 5%以上）； — 不銹鋼、高溫耐熱合金和鈦合金。 因?yàn)樵摿慵牧蠟?35#熱軋鋼，故 此材質(zhì)系數(shù)選為 定模鍛斜度 為了使鍛件易于從模膛中取出，鍛件與模膛側(cè)壁接觸部分需帶一定的斜度，這斜度稱為模鍛斜度 ,如圖 2示。它有外模斜度和內(nèi)模斜度之分。鍛件在冷縮時(shí)趨向離開模壁的部分為外模鍛斜度，用α表示；反之為內(nèi)模鍛斜度，用β表示。模鍛錘、鍛壓機(jī)和螺旋壓力機(jī)上鍛件的外模鍛斜度α，按鍛件各部分的高度 H 與寬度 與寬度 、 L/值查看參考文獻(xiàn) [1]。內(nèi)模鍛斜度β按外模鍛斜度α值加大 2°或 3°（ 15°除外）。 當(dāng)模鍛設(shè)備具有頂料機(jī)構(gòu)時(shí)外模斜度可縮小2°或 3°，但一般不宜小于 3°。 為了便于模具制造，采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，模鍛斜度可按下列數(shù)值選用： 0° 15′ ,0°30′， 10， 1030′ ， 20， 30， 50， 70， 100， 120， 150 ，由查參考文獻(xiàn) [1]表 5L/B=1；H/B<1，確定模鍛斜度為 50 。 αβ圖 2 模鍛斜度示意圖 定 模鍛件的 圓角半徑 為了使金屬易于流動(dòng)和充滿型槽，提高鍛件質(zhì)量并延長鍛模的壽命，模鍛件上所有的轉(zhuǎn)接處都要用圓弧連接，使尖角、尖邊呈圓弧過渡，即為圓角。圓角分外圓角和內(nèi)圓角，在制件公差允許條件下圓角半徑應(yīng)盡可能大。 （ 1） 內(nèi)圓角半徑 r 模膛內(nèi)凹處的圓角半徑 圓角通常用以 連接腹板、凹槽底與其相臨之側(cè)壁。它與鍛件上的外圓角半徑相呼應(yīng)。 使鍛件成形困難，導(dǎo)致鍛模因應(yīng)力集中開裂。一般情況下 r = 余量 + α 式中 α —— 零件上相應(yīng)處圓角半徑或倒角 12 1]表 5值。 （ 2）外圓角半徑 R 模膛內(nèi)凸處的圓角半徑 R 稱外圓角半徑 ,外圓角一般位于肋或凸臺(tái)的側(cè)面與頂面的相交處。它與鍛件上的內(nèi)圓角半經(jīng)相呼應(yīng)， 會(huì)使脫模困難 ,還會(huì)造成模鍛時(shí)金屬流動(dòng)形成的纖維被割斷甚至產(chǎn)生折疊。一般情況下 R = （ r 也 可按參考文獻(xiàn) [1]表 5 為了便于模具制造時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，圓角半經(jīng)應(yīng)按下列標(biāo)準(zhǔn)值選定： 1， 2，， 4， 5， 6， 8， 10， 12， 16， 20， 25， 30,40,50,60,80,100（單位 : 綜合以上情況，結(jié)合零件圖，本設(shè)計(jì)中取外圓角半徑 r=5圓角半徑 R=3；未注圓角半徑為 r=1 孔連皮的設(shè)計(jì) 零件的透孔在終鍛型槽內(nèi)是不能直接鍛出的，只能鍛成盲孔，即在上下模之間留出一層連皮。這是因?yàn)橐獙⒖變?nèi)的金屬全部排除不但很困難，而且使型 槽內(nèi)的凸出部分急劇磨損，所以形成連皮是必要的，待下一步工序沖孔，才能獲得透孔。 設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)，根據(jù)不同情況，有三種方式來處理零件上的透孔： （ 1）留實(shí)心余塊 當(dāng)模鍛件上的沖孔直徑小于 25～ 30，型槽凸起部分的沖頭，強(qiáng)度很難保證，且容易磨損，這時(shí)孔不必鍛出而留實(shí)心余塊，待以后切削加工。 （ 2）盲孔（壓窩） 當(dāng)鍛件高度 h 大于孔徑 0%（ h/d＞ 1。 7）時(shí)，或當(dāng) h/d≥ 1，且 d≤ 40時(shí)，一般設(shè)計(jì)成兩邊帶有盲孔的鍛件，模鍛生產(chǎn)中不沖穿，待以后切削加工。盲孔深度 底部作成半球形的壓窩。 （ 3）沖孔連皮 根據(jù)沖孔部分的高度 h 和沖孔直徑 d 的比值的不同，可以做成四種不同形式的連皮，即平底連皮、斜底連皮、帶倉連皮和拱底連皮。 由該零件圖易知，該零件上的透孔并非規(guī)則的圓形孔，但其截面尺寸均小于25以鍛件透孔部分無需鍛出只要留出實(shí)心余塊即可，也即是在型槽設(shè)計(jì)時(shí)該部位無須設(shè)計(jì)沖頭。 13 制鍛件圖的技術(shù)條件 在鍛件圖上有許多要求，一般列入技術(shù)條件中，它同樣是檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)。技術(shù)條件的主要內(nèi)容有： （ 1）未注明的模鍛 斜度、圓角半徑和尺寸偏差； （ 2）允許的表面缺陷深度（包括加工表面和非加工表面）； （ 3）允許錯(cuò)移、翹曲量和殘余毛邊的大?。? （ 4）鍛件的熱處理方式及硬度要求； （ 5）表面的清理方式； （ 6）一些特殊要求，如平面度、同軸度、彎曲度、壁厚差、重量偏差等； （ 7）規(guī)定的各種試驗(yàn)，如對重要鍛件所要求的宏觀纖維方向、金相組織、機(jī)械性能等要求； （ 8）鍛件的類別及試驗(yàn)項(xiàng)目的取樣部位和方向等。 根據(jù)以上內(nèi)容結(jié)合此零件圖要求得出鍛件圖上應(yīng)標(biāo)明的技術(shù)條件如下： （ 1）圖上未標(biāo)注的模鍛斜度 5°； （ 2）熱處理：正火 （ 3）鍛壓自由尺寸公差上偏差 +偏差 （ 4）打光去毛刺； （ 5）磷化和涂油； （ 6）圖上未標(biāo)注的圓角半徑 R=1 根據(jù)余量和公差繪制鍛件圖如圖 2 鍛件圖 縮率 終鍛模膛應(yīng)根據(jù)比鍛件圖尺寸放大了一個(gè)收縮量的尺寸來制造。收縮率的數(shù)值一般取決于鍛件材料及鍛模的預(yù)熱溫度。終鍛模膛易磨損處，在制造時(shí)，應(yīng)在鍛件下偏差范圍內(nèi)，留有磨損量，以提高模膛的使用 壽命。終鍛模膛是模鍛是最后成形用的模膛，和熱鍛件圖上相應(yīng)部分的形狀、尺寸一致。終鍛模膛是按照熱鍛件圖來制造和檢驗(yàn)的。為保證鍛件冷卻后符合冷鍛件圖的要求，熱鍛件圖上尺寸均在冷鍛件圖基礎(chǔ)上14 加放收縮率 公式 L =l（ 1+δ﹪） 式中： L —— 熱鍛件圖基本尺寸 ( l —— 冷鍛件圖上相應(yīng)基本尺寸 ( δ —— 終鍛溫度下金屬的收縮率，鋼為 對于無坐標(biāo)中心的圓角半徑，不放收縮率。對薄而寬或細(xì)而長的鍛件，由于在鍛模中先冷卻，收縮率應(yīng)當(dāng) 取下限。 制熱鍛件圖 通常熱鍛件圖形狀和冷鍛件圖相似。熱鍛件圖上圓角半徑、模鍛斜度同于冷鍛件圖，鍛件若有內(nèi)孔，要在熱鍛件圖上繪出連皮形狀并標(biāo)明尺寸。在熱鍛件圖上不繪出制件輪廓線，也不標(biāo)注鍛件公差，除此以外還要注意以下幾點(diǎn)： 1) 熱鍛件圖高度尺寸從分模面標(biāo)注起，便于鍛模制造和檢驗(yàn)。 2) 在終鍛模膛易磨損處，可在鍛件負(fù)公差范圍內(nèi)增加一層磨損量以提高鍛模壽命。 3) 在終鍛模膛底部易積氧化皮處可適當(dāng)增大尺寸 ,以避免鍛件缺陷。 4) 當(dāng)鍛錘噸位不夠易產(chǎn)生模鍛不足時(shí) ,熱鍛件圖上高度尺寸應(yīng)適當(dāng)減少；當(dāng)鍛錘噸位偏大鍛模承擊 面可能壓陷時(shí)，熱鍛件圖上高度尺寸應(yīng)適當(dāng)增大。無論是減少或增大高度尺寸，都應(yīng)限制在鍛件尺寸公差范圍內(nèi)。 5) 鍛件上某些部分在切邊或沖連皮時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉陷變形，熱鍛件圖上應(yīng)考慮彌補(bǔ)量。 該零件材料為熱扎 35#鋼，選收縮率為 考慮到該零件自身特點(diǎn)多槽、多圓角，結(jié)合鍛件圖，繪制熱鍛件圖。 定模鍛設(shè)備噸位 模鍛設(shè)備的選擇包括設(shè)備類型的選擇和設(shè)備能力的選擇。正確選擇模鍛設(shè)備必須具備工藝和設(shè)備兩方面的知識(shí)。同時(shí)還要注意市場動(dòng)向，技術(shù)發(fā)展，資金和管理能力，以及對環(huán)保、勞保等方面的影響。 模鍛設(shè)備噸位選擇恰 當(dāng)，既能獲得優(yōu)質(zhì)鍛件，又能節(jié)省能量，保證正常生產(chǎn)，并能保證鍛模具有一定的壽命。 曲柄壓力機(jī)模鍛工藝特點(diǎn)如下： 15 （ 1）鍛件精度較錘上模鍛精度高； （ 2）曲柄壓力機(jī)上模鍛件內(nèi)部變形深透而均勻，流線分布也均勻、合理，保證了力學(xué)性能均勻一致； （ 3）曲柄壓力機(jī)上的模鍛，容易產(chǎn)生大毛邊，金屬?zèng)_填上下模差異不大； （ 4）曲柄壓力機(jī)模鍛具有靜壓力的特性，金屬在型槽內(nèi)流動(dòng)較緩慢，這對于變形速度敏感的低塑性合金的成形十分有利。 另外，在模具方面，曲柄壓力機(jī)模 鍛時(shí)，由于采用多型槽逐步過渡，模具較錘用模具受力情況緩和，因此壽命較長。又由于實(shí)現(xiàn)組合式模具，便于制造、修理和更換，其材料和加工費(fèi)也隨之下降。 （ 1）鍛件在垂直于鍛壓力的平面上的投影面積 F d F d = 36.7 2）鍛件周邊長度 L L d = 256 3）鍛件體積 V V d = 4）鍛件質(zhì)量 m d m d = 熱模鍛壓力機(jī)的噸位應(yīng)根據(jù)鍛件在終鍛時(shí)的最大變形力來確定。為避免因過載而導(dǎo)致悶車現(xiàn)象的產(chǎn)生，壓力機(jī)的使用噸位應(yīng)控制在公稱壓力的 80%以下。 關(guān)于模鍛變形力的計(jì)算，盡管有不少理論計(jì)算方法，但因模鍛過程是一個(gè)短暫的動(dòng)態(tài)變化過程，受到諸多因素的制約，要獲得準(zhǔn)確的理論是很困難的。因此，生產(chǎn)中，為方便起見，多用經(jīng)驗(yàn)公式或近似解的理論公式確定設(shè)備噸位。有時(shí)，甚至采用更為簡易的方法，即參照類似鍛件的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過類比來選擇設(shè)備噸位。 本設(shè)計(jì)采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算選擇。 經(jīng)驗(yàn)公式： P = (64～ 73) 式中： P —— 模鍛所需壓力 ( K —— 鋼種系數(shù)（ kN/一般可取 強(qiáng)度鋼 16 應(yīng)取上限； F 鍛 —— 包括毛邊橋部在內(nèi)的鍛件水平投影面積（ 注：式中系數(shù)對于形狀簡單，圓角較大的鍛件可取下限，反之對于形狀復(fù)雜，薄壁高筋及圓角較小的鍛件應(yīng)取上限。 本設(shè)計(jì)中，鋼種系數(shù)選 1，包括毛邊橋部在內(nèi)的鍛件水平 投影面積為 ： F 鍛 = F d + 算鍛壓力為 P = （ 64? 73） *1 *10以結(jié)合壓力機(jī)的使用噸位應(yīng)控制在公稱壓力的 80%以下的原則，我選用公稱壓力為 10000曲柄壓力機(jī)。 邊槽的設(shè)計(jì) 邊槽的選擇 開式模鍛的終鍛型槽周邊必須設(shè)計(jì)飛邊槽，其形式和尺寸對鍛件質(zhì)量影響很大。曲柄壓力機(jī)模鍛飛邊槽有以下三種形式： Ⅰ型 ，Ⅱ型，Ⅲ型。 Ⅰ 型 Ⅱ 型 Ⅲ 型 17 圖 2邊槽結(jié)構(gòu)形式 在曲柄壓力機(jī)上模鍛時(shí)，飛邊的阻力作用相對減小，飛邊槽主要是排泄和容納多余金屬。本設(shè)計(jì)選用形式Ⅲ的飛邊槽。 飛邊槽主要尺寸是飛邊槽高度 h 飛 、寬度 b 和入口圓角 r。設(shè)計(jì)飛邊槽目前有計(jì)算法和噸位法兩種 方法，本設(shè)計(jì)選擇噸位法。 表 2鍛壓機(jī)噸位（ h/mm b/mm h1/mm r/1/ 6 300 10 000 16 000 20 000 25 000 31 500～ 40 000 ～ 5 4～ 6 5～ 6 6 6 6～ 8 5 6 6 6～ 8 6～ 8 8 15 15 20 20 20 25 前面的計(jì)算鍛壓機(jī)噸位為 10000表 2得所需飛邊槽尺寸為： h = 2b = 6 6r = 15 具體的操作過程中，還要考慮許多因素的影響，飛邊槽尺寸可以適當(dāng)?shù)姆糯笈c縮小。當(dāng)飛邊槽倉部至模塊邊緣的距離小于 20～ 25，可將倉部直接開通至模塊邊緣。本設(shè)計(jì)采用開通的倉部。 定坯料的尺寸 定制坯工步 在確定制模方案時(shí)，已指出該鍛件的模具型槽設(shè)計(jì)無須預(yù)鍛型槽和制坯型槽，也就是說無須預(yù)鍛工步和制坯工步，關(guān)于為什么不需要 制坯工步，具體分析和證明過程如下： 長軸類鍛件終鍛前，一般要將等截面的原材料沿軸向預(yù)制成近似鍛件各截面面積18 最小桿桿 的不等截面的中間毛坯，使中間毛坯上每一橫截面面積等于帶毛邊鍛件的相應(yīng)截面積，以保證終鍛時(shí)，鍛件各處充填飽滿，毛邊均勻，從而節(jié)省金屬，減輕鍛模型槽磨損。按上述要求計(jì)算的坯料，通常稱為計(jì)算毛坯。那么表示計(jì)算毛坯的計(jì)算毛坯截面圖和計(jì)算毛坯直徑圖合稱為為計(jì)算毛坯圖。 計(jì)算毛坯圖較直觀地反映了金屬沿鍛件軸線的分配情況。要將原材料變成計(jì)算毛坯圖的形狀，其制坯難易程度可用以下系數(shù)來衡量： α = d 最大 /d 均 β = L 件 /d 均 K = （ d 拐 – d 最小 ） / L 桿 G = 鍛件重量 式中： α —— 金屬流入頭部的系數(shù)； β —— 金屬軸向流動(dòng)系數(shù)； K —— 桿部錐度系數(shù)； d 最大 —— 計(jì)算毛坯的最大直徑； d 最小 —— 計(jì)算毛坯的最小直徑； d 拐 —— 桿部與頭部轉(zhuǎn)接處的直徑，即拐點(diǎn)處的直徑，可按計(jì)算毛坯直徑圖近似求出，也可按截錐體公式求出： d 拐 = – 0。 5d 最小 L 桿 —— 計(jì)算毛坯桿部長度； V 桿 —— 計(jì)算毛坯桿部體積。 以上四個(gè)參數(shù)，稱為繁重系數(shù)。其具體含意為：α表明流到頭部金屬的量，α值愈大，頭部需要積聚的金屬體積愈大；β表明金屬軸向流動(dòng)的路程，β值愈大，流動(dòng)的路程愈長； K 表明桿部錐度的大小， K 愈大，說明桿部兩端金屬量的差值愈大；鍛件重量 G 愈大，制坯時(shí)需要轉(zhuǎn)移的金屬量愈多。 以上述繁重系數(shù)為依據(jù)，對照從生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而成的圖表，如圖 2，可得出制 坯工步的初步方案。是否采用此方案，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件、鍛件形狀的復(fù)雜程度及生產(chǎn)批量進(jìn)行綜合分析，必要時(shí)可作出修改。 19 圖 2軸類鍛件制坯工步選用范圍圖表 圖表中的文字含義： 不 —— 不需要制坯工步，可直接模鍛成形； 卡 —— 需卡壓制坯； 開 —— 需開式滾壓制坯； 閉 —— 需閉式滾壓制坯； 拔 —— 需拔長制坯； 拔 —— 當(dāng) K 〉 ，宜用拔長加上閉式滾壓制坯； 拔 —— 當(dāng) K〈 ，宜用拔長加上開式滾壓制坯； 拔 —— 當(dāng) K〈 ，可用拔長加上卡壓制坯。 通過計(jì)算本鍛件的相關(guān)系數(shù)，由以上的分析過程查圖表得，本設(shè)計(jì)無須制坯工步，直接模鍛成形即可。 定毛坯尺寸 關(guān)于坯料，采用 扎方鋼。其截面積和長度確定如下： 坯料截面面積： F 坯 = （ F 均 坯料截面尺寸： A 坯 = 坯料長度： L 坯 =V 坯 / F 坯 代入相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得： 坯 料截面面積： F 坯 = 料截面尺寸： A 坯 ≈ 28.6 坯料長度： L 坯 = 90 V 坯 =q= 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模架結(jié)構(gòu)型式 模架是用做緊固模塊并傳遞鍛壓機(jī)頂料運(yùn)動(dòng)的主要部件 ,它承受鍛造過程中的全部鍛壓力。由于靜壓力 ,機(jī)鍛模多數(shù)采用通 用模架，模架主要由上下模座、上下墊板、上下模塊、推出器、導(dǎo)向裝置和緊固裝置組成。把鍛件從模膛中推出的機(jī)構(gòu)稱為推出器。用以保證上下模工作時(shí)互相對正的裝置稱為導(dǎo)向裝置，機(jī)鍛模導(dǎo)向裝置一般由導(dǎo)柱導(dǎo)套組成。用以將模塊或其他零件固定于模板上的零件稱為緊固裝置，如壓板、螺釘、鍵等。按模塊緊固型式，模架可分為窩座式和鍵式。 窩座式模架在上下模座的特點(diǎn)如下： 1) 定位準(zhǔn)確，緊固牢靠，是熱模鍛壓力機(jī)的典型結(jié)構(gòu)。 2) 適用于鍛件產(chǎn)量大，要求精度高，品種不太多的生產(chǎn)場合。 鍵式模架的特點(diǎn)如下： 1) 結(jié)構(gòu)比較簡單，模架安裝、更換、調(diào)整比較方便 。 2) 鍵式模架適用于生產(chǎn)量大，模具更換不很頻繁的情況。 綜合上面的考慮，本次設(shè)計(jì)用的是熱模鍛曲柄壓力機(jī)，因此選用窩座式模架。 2． 5． 2 模架設(shè)計(jì) 1) 根據(jù)鍛件圖計(jì)算鍛壓力確定鍛壓機(jī)噸位和型號(hào)。根據(jù)鍛件模架生產(chǎn)品種、生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)方式確定模架結(jié)構(gòu)型式。 2) 根據(jù)鍛壓機(jī)安?？臻g尺寸及封閉高度調(diào)節(jié)量確定模架封閉高度及寬度和長度。通用模架可根據(jù)壓機(jī)噸位及鍛件變形工步數(shù)查有關(guān)資料確定。 3) 根據(jù)鍛壓機(jī)推料機(jī)構(gòu)和布置和推料行程設(shè)計(jì)模架內(nèi)出料器，確定推桿數(shù)量、推桿位置及推桿長度等。 4) 根據(jù)模塊尺寸及操作方式確定模架內(nèi)模塊布置及相互距離 。 5) 根據(jù)鍛壓機(jī)噸位及鍛件尺寸設(shè)計(jì)導(dǎo)向裝置。 21 2． 5． 3 鍛?？傮w結(jié)構(gòu) 曲柄壓力機(jī)滑塊速度低，工作平穩(wěn)，裝有頂出裝置，模鍛時(shí)上、下模不壓靠，鍛模承受打擊過程中的過剩能量少，故不須考慮鍛模的承擊面。 曲柄壓力機(jī)用組合鍛模結(jié)構(gòu)根據(jù)工位數(shù)、鑲塊緊固方式和鑲塊形狀可分為 5 種形式，即：單工位矩形鑲塊斜楔緊固結(jié) 構(gòu)、雙工位矩形鑲塊壓板緊固結(jié)構(gòu)、三工位圓形鑲塊壓板緊固結(jié)構(gòu)、三工位圓形鑲塊壓環(huán)或鋼珠止動(dòng)螺釘緊固結(jié)構(gòu)和四工位矩形鑲塊十字鍵槽與平槽定位結(jié)構(gòu)。 圓形鑲塊具有便于加工及節(jié)省模具材料等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于形狀簡單的旋轉(zhuǎn)體鍛件。因不能調(diào)節(jié)水平方向的錯(cuò)移，因此逐漸少用。矩形鑲塊調(diào)整方便，適于任何形狀的鍛件。故本設(shè)計(jì)采用單工位矩形鑲塊斜楔緊固結(jié)構(gòu)。其 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下： (1) 鍛?？梢圆捎媒M合結(jié)構(gòu)。 (2) 上、下鑲塊固定在上下模座上 ,而上、下模座則用 (3) 鍛模內(nèi)設(shè)有下頂出裝置。 (4) 多為單腔鍛模。 (5) 多設(shè)有 導(dǎo)向裝置。 見圖 2 7圖 2鍛?？傮w結(jié)構(gòu) 1— 上模座， 2— 上墊板， 3— 上模鑲塊， 4— 下模鑲塊， 5— 下模座， 6— 下墊板，7— 導(dǎo)向裝置 ,8— 緊固壓板 22 2． 5． 4 機(jī)鍛模的閉合高度 鍛壓機(jī)滑塊運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)，機(jī)鍛模閉合。這時(shí)上模座上端面到下模座下端面的距離 上下對稱的機(jī)鍛模，各部分高度尺寸應(yīng)符合下列三項(xiàng)要求 （ 1） H=A+中 H—— 鍛模閉合高度； A—— 熱鍛模壓力機(jī)最小封閉高度； a—— 熱模鍛壓力機(jī)封閉高度調(diào)節(jié)量。 （ 2） 2（ h1+=( 式中 模座底部厚度； 墊板厚度。 新制鍛模的上模鑲塊（或下模鑲塊）的高度 的 20﹪，以保證修復(fù)量。 （ 3） h4=h 飛 式中 鍛模閉合時(shí)上、下模之間最小間隙； h 飛 —— 飛邊槽橋部高度。 機(jī)鍛模閉合時(shí)必須保證 以補(bǔ)償各種誤 差，防止悶車。 塊設(shè)計(jì) 鑲塊水平方向的尺寸取決于型槽的形狀、尺寸及模壁厚度等因素。通常模壁厚度B 按下式確定：（如圖 2 B = （ 1～ h ≥ 40中： h —— 模膛邊緣的深度。 模壁厚度與模膛形狀的關(guān)系有兩種： B ≥ h ; B ≥ (h 23 圖 2壁厚度與模膛形狀的關(guān)系 通過分析 鍛件圖本設(shè)計(jì)選擇第一種，由鍛件圖尺寸來確定 鑲塊的高度尺寸與模膛的深度、翻新次數(shù)及模架的閉合高度有關(guān)。鑲塊模膛的底部厚度 不小于（ H。 H 為模架的閉合高度。如圖 2示： 鑲塊最后一次翻新時(shí)，模膛底部厚度也應(yīng)符合上述條件，以便采用標(biāo)準(zhǔn)模板的墊板來補(bǔ)償翻新量。 鑲塊在閉合狀態(tài)時(shí)的總高度 H 模 應(yīng)不大于（ H。 圖 2塊底部厚度與鑲塊高度的關(guān)系 鑲塊的具體尺寸見零件圖，為了使整體協(xié)調(diào)，局部尺寸可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 為保證鑲塊工作的安全可靠性，必須對鑲塊的承壓面積加以核算，并滿足以下條件： p = P / F 〈 3000 (式中： P —— 壓力機(jī)的公稱壓力 （ F —— 鑲塊與模座墊板的有效承壓面積 （ 24 核算如下： p = P / F = 10000 / （ 126 * 46）≈ 3000 然，本設(shè)計(jì)是符合要求的，也是合理的。 料裝置設(shè)計(jì) 模架內(nèi)設(shè)有頂料裝置，用于傳遞熱鍛模壓力機(jī)頂桿的頂料力，頂料裝置的可靠與否直接影響鍛模的效果。熱鍛模壓力機(jī)一般配有 3～ 4 個(gè)頂桿。常用的頂料裝置有：直接式、平板式、拉桿式、杠桿平衡式和杠桿式等。本設(shè)計(jì)頂料裝置采用直接式。因?yàn)檫@種頂料機(jī)構(gòu)簡單可靠。熱鍛模壓力機(jī)的頂桿直接推頂模架內(nèi)的頂桿，見圖 2體裝配位置見圖紙。 圖 2接式頂料裝置 1— 頂桿， 2— 彈簧 向裝置設(shè)計(jì) 導(dǎo)向裝置的作用：減少模具錯(cuò)移，提高鍛件精度，便于模具調(diào) 整。導(dǎo)柱要有足夠的強(qiáng)度和剛度以承受模鍛過程中產(chǎn)生的錯(cuò)移力。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套和刮圈等零件。 25 材料：導(dǎo)柱應(yīng)具有較好的韌性和耐磨性，采用 20碳淬火。 導(dǎo)套、襯套、刮圈和導(dǎo)柱做相對的運(yùn)動(dòng)，為使運(yùn)動(dòng)性能好，不容易被咬合，導(dǎo)套材料和刮圈采用銅質(zhì)材料和青銅材料或黃銅。具體結(jié)構(gòu)見圖紙。 表 2柱設(shè)計(jì) 序號(hào) 鍛模壓力機(jī) / ≥ f R d0 h k 名義尺寸 偏差 名義尺寸 偏差 1 5 5 +00 10 5 5 17 2 10 90 0 +40 15 6 8 22 3 16 110 10 +70 20 8 5 28 4 20 140 40 +20 20 10 5 40 導(dǎo)柱的選用見上表，該熱鍛模壓力機(jī)的公稱壓力為 10體裝配位置見圖紙。 表 2套設(shè)計(jì) 序號(hào) 鍛模壓力機(jī)/ l a b c f r 標(biāo) 稱尺寸 偏差 標(biāo)稱尺寸 偏差 1 0 +25 12 4 2 2 1 3 2 10 10 +70 15 5 2 4 3 16 30 +00 20 5 2 5 4 20 60 +30 25 6 3 3 2 5 26 +套的選用見上表，具體裝配 位置見圖紙 模材料的選用和壽命 工作部位塌陷；磨損；表層裂紋和剝落；模具斷裂。 模材料：當(dāng)鍛件體積大、批量大、形狀復(fù)雜、變形量大、精度要求高時(shí) ,要選用好材料。 結(jié)合前面的分析，本設(shè)計(jì)的鍛造過程非常簡單，一次定型，鍛壓力也不是太大，對模具沒有什么特殊的要求，所以對模具材料要求并不高，只要滿足鍛壓需求且經(jīng)濟(jì)即可。 查閱文獻(xiàn) [1]中的表 5次鍛模材料選用 3一般的模具鋼。 鍛模壽命是牽涉面廣、比較復(fù)雜的問 題，可以從以下四個(gè)方面采取措施提高壽命： 1) 合理設(shè)計(jì)鍛模； 2) 合理設(shè)計(jì)鍛件； 3) 合理設(shè)計(jì)鍛造工藝； 4) 合理使用和維修鍛模。 1) 上凸模及下凸模的拔模斜度應(yīng)足夠大，一般取 50，甚至還可以加大些。 2) 盡量做到上下模同工件的接觸面積相等，以求上、下模脫模力相等，從而利于工件脫模。 3) 鑲套結(jié)構(gòu)，且凹模鑲套上要設(shè)計(jì)有定位臺(tái)階，以方便對模。 2． 6 鍛模圖的繪制 設(shè)計(jì)進(jìn)行到這里，所有的數(shù)據(jù)計(jì)算工作已完成，結(jié)合前面的計(jì)算分析，下面開始繪制鍛模零件圖。 因?yàn)樵摿慵Y(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，采用曲線分 模，而且只要一次鍛壓成形即可，所以鍛模的結(jié)構(gòu)也非常簡單?，F(xiàn)在繪制鍛模零件圖，包括：上鑲塊模、下鑲塊模、凸模（模芯）。 具體的零件圖紙見附件。 27 3 模具曲面造型與數(shù)控仿真加工 述 模具 改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效率的系統(tǒng)工程。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品對模具的要求越來越高。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法不能適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品及時(shí)更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中的不斷應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)和制造的效率和質(zhì)量大大提高了，成本也降低了。工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī) 對產(chǎn)品的性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具 術(shù)的發(fā)展也很快，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。在沖模、鍛模、擠壓模、注塑模和壓鑄模等方面都有比較成功的 統(tǒng)。采用術(shù)是模具生產(chǎn)革命化的措施，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)中的農(nóng)用微耕機(jī)換擋撥叉模具，屬于鍛模模具，它的型面仿真加工也就是鍛模 術(shù)的應(yīng)用。具體的仿真加工過程如下詳細(xì)分析。 3.2