齿轮轮芯锻造课程设计

1.锻件设计

根据锻件草图设计锻件图、热锻件图

图4-1锻件草图

1.1确定分模面的位置

模锻件是在可分的模腔中成形，组成模具型腔的各模块的分和面称为分模面。分模面与锻件表面的交线称为锻件的分模线。分模线是模锻件最重要的，最基本的结构要素。锻件分模位置一般应选在具有最大水平投影尺寸的位置上。由于我的毕业设计的锻件是圆饼类锻件，所以为便于锻件切边模和锻模加工制造，同时也为了节约金属材料，且此锻件的H≤(2.5～3)D,所以此锻件采用径向分模具，也是水平最大投影处。如图4-2所示，虽然分模面不是最大的投影面，但是这样取分模面有利于模具的设计制造。

图4-2分模简图

1.2确定拔模斜度

为便于模锻件从型槽中取出，必须将型槽壁部做一定的斜度，称为模锻斜度或出模角。模锻斜度可以是锻件侧壁附加的斜度，也可以侧壁的自然的斜度。斜度越大，

取出锻件越容易。但是，增大斜度会增加金属的消耗和机械加工余量，而且使金属充满型槽发生困难。因此，在保证锻件能顺利出模的前提下，应尽量减小模锻斜度。

由于此锻件是回转体类锻件，所以，按公式：h/2r 来确定斜度。

图4-3锻件

h1/r1=50/6=8.3 h2/r2=8/6=1.3 按 表4-5-c 查得模锻斜度分别为7︒和5︒。 为方便，拔模斜度全部采用7 ，如图4-3所示。 1.3确定公差

确定锻件机械加工余量和公差的大小的方法主要有两种：一是按锻锤吨位大小确定；另一中方法是按锻件的形状尺寸大小来查表确定；在这里用第二中方法。由初步造型得出锻件体积为272850223d v mm =，其外轮廓包容体的体积为

33.14

366

366366

153947593.44b v m m =⨯⨯⨯=，从而可初步得出锻件形状复杂系数

728502230.473153947593.44

d b v s v =

== 由锻件形状复杂系数查 表4-3得其形状复杂程度为一般系数，代号2s ，根据所给任务书得锻件材料为42CrMo ，由锻件的体积以及材料密度得出锻件的质量：

372850223

7.85/571874571.91000

d m v g cm g kg ρ=⨯=

⨯=≈

根据锻件质量m 、锻件形状复杂系数2s 、锻件的相关尺寸及零件表面粗糙度查[5]

表4-3得出机械加工余量查出为1.7 2.2，取最大值2mm ；

根据材质系数1M 、形状复杂系数2s 、锻件质量m 以及锻件的相关尺寸查 表4-5，并且以同类中的最大公差为最后公差得：

宽度公差 1.10.51.6+- 高度公差 0.9

0.51.4+- 错差公差 0.6 残留飞边公差 0.6

根据材质系数1M 、形状复杂系数2s 、锻件质量m 以及锻件的相关尺寸查[5]表4-7，

并且以最大公差为最后公差得： 厚度公差 1.20.41.6+- 。

1.4确定圆角半径

为了使金属易于流动和充满型槽，提高锻件质量并延长锻模的寿命，模锻件上所有的转接处都要用圆弧连接，使尖角，尖边呈圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角。外圆角半径r =单面余量+零件相应处圆角 ，内圆角半径(23)R r = ，则

3r mm =,6R mm =。

1.5冷锻件图及锻件技术条件

冷锻件图是在零件图的基础上，加上机械加工余量、余块或其他特殊留量后绘制的图。图中锻件外形用粗实线表述，零件外形用双点划线表示，以便了解各处的加工余量是否满足要求。锻件的公称尺寸与公差注在尺寸线上面，而零件尺寸注在尺寸线下面的括号内。技术条件如下：

图上未注模锻斜度为7° 图上未注圆角半径R=3mm 允许错移量 ≤3mm 允许残留毛边≤3mm

锻件热处理：固溶处理，装炉加热（470℃±10℃）×3.5小时，在50℃温水中冷却（淬火）

锻件表面清理：酸洗

图4-5 齿轮毛坯冷锻件图

1.6确定连皮形式

模锻不能直接锻出透孔，因此，在设计热锻件图时必须在孔内保留一层连皮，然后在切边压力机上冲除掉。

一般情况下，当锻件内孔直径大于30mm 时要考虑冲孔连皮。在这里采用平底连皮形式，其厚度s 按下式确定：

s 0.450.2550.6()d h h mm =--+

式中d —锻件内孔直径（mm ） h —锻件内孔深度

所以s 0.452200.2524050.624030mm =-⨯-+= 1.7坯料可锻温度的确定

锻件的材料是42CrMo 钢，据此可查[6]表2.13得出始端温度为1080度、终端温度为800度。

2.计算锻件的主要参数

锻件在分模面上的投影面积F 件=170621.82mm ； 锻件周边长度：385.592+149.5=535.092mm ; 锻件体积：372850223v mm =锻； 锻件质量：m 锻 =571.9kg

3.锻锤吨位的确定

根据经验公式，按锻件在分模面上的投影面积，锻件复杂程度和变形抗力大小确定模锻锤吨位：

G F αβ=件

α：查【4】表4-12得α=1.0 β: 查【4】表4-12得β=0.07 10.07170621.815443.5G kg =⨯⨯=

计算结果表明选用16吨模锻锤。可采用蒸汽-空气模锻锤进行锻造加工。

4.确定毛边槽的形式和尺寸

此锻件选用开式模锻，开式模锻的终端型槽周边必须设计毛边槽，毛边槽的形式和尺寸对锻件质量影响很大，毛边槽具有阻碍作用，造成足够大的水平方向的阻力，迫使金属充满型槽，保证锻件尺寸精确，容纳多余的金属，缓冲锤击。毛边槽形式有多种，根据需要选用[4]图4-63中的毛边槽形式I 如图4-4，根据锻锤吨位确定毛边槽尺寸，查[4]表4-14得：1h =10 b=18 1b =80 1R =3 。

图4-4毛边槽形式与尺寸

5.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。热锻件图按冷锻件图加收缩率制定。轴承套圈考虑收缩率 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。

模膛壁厚：S=（1～2）h 式中h 为模膛深度。