锻模设计

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前言

随着科学技术的发展需要，锻造技术已经成为近代金属加工领域的一项重要组成部分，是实现少切割或无切割的先进工艺，其广泛应用在机械制造、电子电器及日常生活中。

锻造模是实现生产的基本条件。在锻造模的设计和制造基础上，目前正朝着两个方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，各种设备及模具技术都在发展；另一方面。为了适应产品更新换代，各种简易冲模也得到了迅速发展〉

为了获得良好的冲压制品，必须考察工件的工艺性，进行工艺计算及制定工艺路线，最后设计出合理的模具。

锻造模具设计是模具设计与制造专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。

课程设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。

下面是本次设计---热锻件模的说明书，在设计过程中通过查阅书籍、老师帮助及同学讨论，修改后编成的，力求规范、合理。

由于本人理论水平有限，实践经验不足，说明书中难免有不妥和错误的地方，敬请老师批评指正。

一、设计热锻件图

1．零件结构分析

如下图1-1所示齿轮的产品图。材料20GrMnTi。大批量生产，用室试油炉加热，在横锻锤上生产。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φ175.5mm×55mm；中间有一个φ42mm和6个宽13mm的花键槽。

其模锻的基本工艺为：墩粗—终锻。

图1—1

2.零件材料分析

20CrMnTi的基本特性：采用特殊工艺，具有成份均匀稳定、淬透带窄、晶粒细小、纯净度高、表面质量良好、热顶锻性能优良等优点，可以较好地满足齿轮质量要求。

3. 确定分模面

确定分模面应根据以下原则：（1）容易脱模；（2）成形良好；（3）平衡

侧压力；（4）保证承力面强度；（5）便于检查错移；（6）简化锻模制造。

分模面选在最大直径中间，如齿轮锻件图。把复杂形状放在上模,

利用锻锤打击惯性使上模成形饱满,又可利用锻件自重容易从上模中脱出。

4. 确定加工余量和公差

1) 估算锻件质量mf

预选加工余量2.5㎜.

按图计算锻件体积,将锻件分解成简单几何体相加减,取模锻斜度中间值(预设外模锻件斜度a=5°,内模锻斜度

β=7°),圆角半径忽略不计.这样,将齿轮锻件分解为大实心圆柱小实心圆柱减大孔及两环形孔.按零件图加上加工余量,具体估算如下:

a) 实心体:V 1=(

)2771335.180224⨯+⨯π㎜3=3108.950⨯㎜3 b) 大孔: V 2=()604124⨯π㎜3=1.79175

㎜3 c) 两环形槽: V 3=(

)9711392224⨯-⨯π㎜3=3108.201⨯㎜3 则: V f = V 1 -V 2 - V 3 =3108.950⨯-1.79175-3108.201⨯=3109.669⨯㎜3 锻件质量: m f =V f ⨯密度=kg 2.51085.7109.66963=⨯⨯⨯-

2)计算形状复杂系数S

该齿轮外廓包容体为一圆柱体,直径为Ф180.5㎜,高60㎜,

所以: 外廓包容体体积V N =(

)605.18024⨯π㎜3=3105.1534⨯㎜3 按公式:44.0105.1534109.6693

=⨯⨯==

N f

V V S . 所以:该齿轮形状复杂数2S 级. 3) 20GrMnTi 材质系数为1M 4)计算加工余量及公差

查参考文献,表5-3和5-4

Ф175.54㎜()14.1819

.19.08.2254.175+-=⨯+⇒㎜

查参考文献，表5-2和5-5 55㎜()600

由查参考文献<1>表5-4可得,残留飞边公差为1.0㎜,错差公差为1.0㎜.

5. 确定模锻斜度

为了使锻件易于从模膛中取出，一般锻件与模膛侧壁接触部分需带一定的斜度，这称为模锻斜度。当模锻设备具有顶料机构时，外模斜度可缩小︒2—︒3，但一般不宜小于︒3

按最大为圆处计算:1=B L , 12.054

.17528<==B H ,

查参考文献<1>表5-6得:

外模锻件斜度a=5°,内模锻斜度β=7°,与预设模锻斜度相等. 6. 确定圆角半径

锻件上圆角可以使金属容易充满模膛、起模方便和延长模具使用寿命。圆角半径大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。所以在制件公差允许条件下圆角半径尽可能大。查参考文献<1>表5-7和表5-8,考虑制件倒角值和加工余量,

175.19

75.15>==H t

所以:取外圆半径r=2㎜,内圆角半径R=(1.5～2.5) r=4㎜.

7. 冲孔连皮

根据锻件结构，确定冲孔连皮形式为平底连皮，因为它适用于直径不大的孔。按公式计算:

94.6606.056025.04645.06.0525.045.0=+-⨯-=+--=h h d s ㎜

所以:取S=7㎜按公式计算:

()122601.0421.01=+⨯+=++=h R R ㎜

8. 校核

(1) 实心体: V 1=(

)274.703314.181224⨯+⨯π㎜3=3100.955⨯㎜3 (2) 大孔: V 2=()606.4124

⨯π㎜3=4.81509㎜3 (3) 两环形槽: V 3=(

)94.704.1382224⨯-⨯π㎜3=3106.200⨯㎜3 则: 锻V = V 1 -V 2 - V 3 =3109.672⨯㎜3

6108.7-⨯⨯=锻锻V m ㎏=5.3㎏

44.0105.1534109.67233=⨯⨯==

N V V S 锻

该齿轮形状一般,系数均为2S 级.则锻件图所取的机械加工余量和公差是合理的. 9. 绘制锻件图并写出技术条件(如附图)

l ——冷锻件图上相应基本尺寸()mm ； 1a ——终锻温度下锻件收缩率；，

钢为（1.2～1.5）%；不锈钢为（1.5～1.8）%；