常啮合齿轮锻件锻模设计案例

常啮合齿轮锻件锻模设计案例

一、常啮合齿轮零件图：零件材料为18CrMnTi

二、制定锻件图

根据零件图制定锻件图

1、确定分型面位置

常啮合齿轮的高径比为H/D=55/178=0.31＜1，属短轴线类锻件，因此取径向分模，根据零件形状，分模面取在最大直径处1/2高度的位置。

2、公差和加工余量

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，机械加工的工序等许多因素有关。因此在确定加工余量时通常要与加工部门协商。

为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，必须留有一定的加工余量。

（1）锻件形状复杂程度：

锻件形状复杂程度用锻件形状复杂系数S表示。它是锻件质量m与锻件外廓包容体质量m1之比，即S=m/m1，锻件形状复杂系数分为4级：

S4级。

（2）锻件的材质

锻件的材质将影响锻件的公差和机械加工余量，锻件的材质的影响用锻件的材质系数M表示，常见金属材料的材质系数见下表

（3）锻件的公差和机械加工余量与锻件的质量有关，可按零件图基本尺寸估算机械加工余量，绘制初步锻件图并估算锻件质量。按估算的质量查表确定锻件的公差和机械加工余量，再修正锻件图。

估算锻件质量约为5.2Kg ，外廓包容体体积为12.05Kg ；零件材料为18CrMnTi ，材质系数为M 1，形状复杂系数为：

S=m/m 1=5.22/12.05=0.433

式中：m —锻件质量；

m 1—锻件外廓包容体质量

即复杂系数为二级；零件加工精度为一般加工精度，锻件在煤气加热炉中加热。 查手册可知，水平及高度方向的单边加工余量为2.0～2.5mm,取2mm ； 查下表，内孔单边加工余量为2mm 。

度尺寸：55+2X2→59, 45+2X2→49，30+2X2→34

由锻件尺寸查表可确定锻件各尺寸的公差：

8

.07.144+-φ，4.22.1182

+-φ，0.25.049+-、1.27.059+-、0.25.034+-

3、模锻斜度

外模锻斜度与零件图上一致，取α=7°，内模锻斜度取β=10° 4、圆角半径： （1）作用：

使金属容易充满模膛，起模方便，保证锻件质量，减缓锻模外圆角磨损，延长模具使用寿命。

（2）锻件圆角处的最小余量：凸角处有倒角：r=余量+零件的倒角值 凸角处无倒角：r=余量 （3）常啮合齿轮的圆角半径

零件内孔有倒角2X45°，故此处的外圆角半径为r=余量+零件的圆角值=2.0+2.0=4.0mm ，图中原有圆角数值不变，其余未注圆角取r=2。

④拱底连皮

用于内孔很大，高度很小的锻件（d ＞15h ）

d t 4.0=

R 1—作图决定 R 2=5h

⑤压凹：用于孔径＜25mm 且厚度较大的锻件

（3）常啮合齿轮的连皮厚度

5、冲孔连皮

锻件内孔直径大于25mm 时要考虑冲孔，若内孔直径小于25mm 时，一般不冲孔。 （1）作用： （2）分类：

①平底连皮：用于直径不大的孔，最为常用。

连皮厚度h h d 6.0525.045.0s +--= 过渡圆角：R 1=R+0.1h+2

平底连皮 斜底连皮

②斜底连皮：常用于预锻模膛（用于孔径d ＞2.5h 或孔径d ＞60mm ）的锻件，

尺寸：α=1°～2°，S ’=0.7S 式中： S----平底连皮的厚度

S ’----斜底连皮中部厚度

③带仓连皮：用于预锻时采用斜底连皮的终锻模膛，仓部能容纳较多的金属。连皮的尺寸S 1、b 可采用飞边槽的桥部尺寸，连皮桥部厚度S 1= S ， S----平底连皮的厚度。

因常啮合齿轮的内孔φ44＜60mm ，因此采用平底连皮 H 取内孔高度的一半，即h=24.5，d=44，带入公式：

55.56.0525.045.0=+--=h h d t

因连皮圆角半径应大于内圆角半径，取为R=10mm 。 6、技术条件

（1）图中未注模锻斜度7° （2）未注圆角半径R2

（3）由参考资料查得：允许的错差量≤1.2mm （4）由参考资料查得：允许的残余飞边量≤1.2mm （5）锻件的清理方式：

清除表面氧化皮的方法有喷砂、抛丸、酸洗、滚筒清理等。 （6）锻件热处理要求：正火HB156～207

模锻件常用的热处理方法

上述各项参数确定后，便可绘制锻件图

三、确定锻件的基本数据

1、锻件在平面图上的最大投影面积为26015mm 2

； 2、锻件周边长度为572mm ；

3、锻件体积为664970mm 3

； 4、锻件质量为5.22kg 。 四、决定设备吨位

针对圆饼类锻件，确定锻锤吨位的经验公式为：

σD D D

D G )001.075.0()21.1)(005.01(22

0++

-= （kg ） 式中：G 0—锻锤落下部分质量，kg ；

D —锻件直径，cm ；

σ—锻件在终锻温度时的变形抗力，MPa 。经验推荐值见下表。 该公式适用于直径为60cm 以下的锻件。

模锻锤上终锻温度下部分钢材的变形抗力和系数K 经验推荐值

由上表查得，σ=60MPa ；D=18.2cm ，带入经验公式

σD D D

D G )001.075.0()21.1)(005.01(22

0++

-= =（1-0.005×18.2）×（1.1+2/18.2）2

×（0.75+0.001×18.22

） ×18.2×60kg =157kg

根据推荐的模锻锤能力选择表推荐，故选用2吨模锻锤。 五、确定飞边槽尺寸

按照锻件在水平面上的投影面积A=26015mm 2

（1）由经验公式确定飞边槽桥部高度

mm A h 42.226015015.0015.0=⨯==

（2）根据经验推荐值确定飞边槽尺寸：h=3.00mm ，h 1=5mm ，b=12mm ，

b 1=32mm ，A k =233mm

2

六、终锻模膛设计

终锻模膛设计的主要内容是绘制热锻件图，供制造模膛用。热锻件图按照冷锻件图加收缩率确定。常啮合齿轮考虑收缩率 1.5%，模锻斜度和内、外圆角的尺寸与冷锻件图相同，绘制的热锻件图如下：

七、确定制坯工步

齿轮类零件一般采用镦粗制坯，镦粗直径D 镦的确定需考虑锻件形状，对常啮合齿轮锻件应满足：

（D 1+D 2）/2＞D 镦＞D 2

式中：D 1—锻件轮缘外径，mm ；