鍛造工藝與模具設(shè)計課程設(shè)計-后制動臂的制作

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1、里仁學(xué)院 鍛壓專業(yè)課程設(shè)計報告 鍛造工藝與模具設(shè)計 姓名： 課題組的分工或貢獻： ——總體設(shè)計，冷、熱鍛件圖的設(shè)計，繪制計算毛坯圖，二維圖的繪制，三維圖繪制，終鍛模膛的設(shè)計。 ——設(shè)備噸位選擇，拔長、滾擠型槽的設(shè)計、鎖扣的設(shè)計，說明書 ——噸位計算，飛邊槽、鉗口的設(shè)計，項目報告的部分整理 課 程 名 稱：鍛壓專業(yè)課程設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師： 2016年6月 后制動臂的制作 摘要：該零件為后制動臂，屬于彎曲長軸類零件，采用40鋼，根據(jù)零件形狀、尺寸等，制坯工步為拔長、滾擠，然后經(jīng)過終鍛，再后續(xù)經(jīng)過機加工，制造出該零件

2、。模鍛過程分為10個大步驟：畫零件圖、三維圖、冷鍛件圖設(shè)計、設(shè)備選擇、飛邊槽的型式和尺寸確定、繪制計算毛坯圖、工藝設(shè)計、制坯工布型槽設(shè)計、終鍛型槽設(shè)計、錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計等。 前言：此次課程目的是通過課程研究項目的實施，使同學(xué)們在掌握課本知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合CAD/CAM了解并掌握金屬塑性流動的基本原理，鍛造工藝的模具CAD設(shè)計的分析，使同學(xué)們具備設(shè)計體積成形模具的能力，提高查閱資料等應(yīng)用已有知識解決問題的能力，掌握鍛造工藝的方案制定，掌握鍛件CAD設(shè)計和完成項目綜合報告。通過對這些任務(wù)的完成，更好地培養(yǎng)鍛壓專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力和綜合素質(zhì)。 后制動臂在很多方面都有著很重要的作用，比如摩托車、汽

3、車等方面都有著重要作用。后制動臂在工作中承受的力比較大、形狀尺寸要求比較嚴格，所以根據(jù)不同的機器，所需的后制動臂的一些性能也稍有差別。對后制動臂做研究過程中，希望從中發(fā)現(xiàn)其更好的制作方案，以滿足現(xiàn)代社會的需求。 目錄 1、 零件二維圖及設(shè)計要求………………………………………………4 2、 零件圖三維建模………………………………………………………4 3、 冷鍛件圖設(shè)計…………………………………………………………5 4、 設(shè)備噸位選擇…………………………………………………………8 5、 飛邊槽的形式和尺寸確定……………………………………………9 6、 繪制計算毛坯圖…………………

4、……………………………………11 7、 工藝設(shè)計………………………………………………………………12 8、 制坯工步型槽設(shè)計……………………………………………………13 9、 終鍛型槽設(shè)計…………………………………………………………17 10、錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………17 1、 零件圖二維圖及設(shè)計要求 圖1.1零件二維圖 2、零件圖三維建模 圖2.1零件三維圖 3、冷鍛件圖設(shè)計 3.1確定分模面： 分析零件形狀，根據(jù)分模面原則，分模面為彎曲分模，見點畫線： 圖3.1分模面 3.2預(yù)算鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S ′ 零件體積V

5、d=152443.16mm3，零件外廓包容體的體積Vb = 379300mm3 設(shè)材料利用率為65% ，則鍛件體積V ′ d=Vd / 0.65=234527.94mm3 ， 形狀復(fù)雜系數(shù)S′= V'd/Vb=0.62 查表，該鍛件為一般復(fù)雜程度，但由于該鍛件形狀較復(fù)雜，提高一級，為 Ⅲ級，復(fù)雜系數(shù)S3 3.3確定其他參數(shù) 1) 鍛件為40鋼，即材質(zhì)系數(shù)為M? 2) 零件加工表面粗糙度有Ra12.5、Ra2.5,故為Ra≥1.6μm 3) 模鍛斜度： 通過計算并查表選取模鍛外斜度為α=5°內(nèi)孔斜度β=7° 4) 鍛件圓角半徑： 外圓角半徑r=單面余量（2mm）+零件圓角

6、半徑或倒角。 內(nèi)圓角半徑R=（2~3）r mm 3.4鍛件加工余量 查GB/T 12362一2003，可得各處的單邊加工余量如下表： 表3.1鎖扣設(shè)計 鎖扣高度H 鎖扣厚度b 鎖扣斜度β 鎖扣間隙Δ 鎖扣平面間隙Δ1 鎖扣側(cè)面間隙Δ2 鎖扣內(nèi)圓角R1 鎖扣外圓角R2 傾斜分模面上的間隙Δ3 55.3 82 3o 0.3 2 4 8 10 2 在長度方向上，單邊加工余量查得余量為1.7～2.2mm，取2mm； 3.5鍛件尺寸公差： 由質(zhì)量、形狀復(fù)雜系數(shù)S?，材質(zhì)M?，選普通精度，查GB/T12362一2003公差值如下： 尺寸 ０

7、-30 30-80 80-120 120-180 180-315 公差值及極限偏差 因分模面為不對稱的彎曲分模，根據(jù)鍛件質(zhì)量，取錯移公差為0.8mm，殘留飛邊0.8mm。 3.6核算鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S： 根據(jù)上述余量、起模斜度和圓角半徑等值，重新核算鍛件體積Vd 和形狀復(fù)雜系數(shù)S。 計算得：Vd =204379.34mm3 ，S= Vd / Vb =0.54，修正復(fù)雜系數(shù)仍為Ⅲ級。 3.7繪制鍛件圖： 圖3.2冷鍛件圖 4、設(shè)備噸位選擇 4.1 由鍛件圖確定的主要參數(shù)： 1) 鍛件在水平面上的投影面積為 F1=9233.93mm2；

8、 2) 鍛件周邊長度為L=504.75mm； 3) 鍛件體積為Vd =204379.34mm3 ； 4) 鍛件質(zhì)量為1.60kg； 4.2 噸位選擇 若用經(jīng)驗公式G=(3.5~6.3)k F，取k=1，假定毛邊寬為25 mm，則 F=9233.93＋504.75× 25=21852.68 mm2； G?=3.5 × 1 × 21853=0.73 t； G?=6.3 × 1 ×21853=1.38 t； 于是有0.73t ≤ G ≤1.38t； 由計算結(jié)果，選用2t模鍛錘。 5、飛邊槽及鉗口的設(shè)計 5.1 飛邊槽的形式選擇與尺寸確定 5.1.1.

9、飛邊槽各形式如圖： 圖5.1飛邊槽 分析鍛模所需，采用標準型。 5.1.2.飛邊槽尺寸的確定：由計算法得 根據(jù)計算得到的h值查表確定飛邊槽尺寸： 5.1.3.鍛件飛邊體積 5.2 鉗口的形式選擇與尺寸計算 5.2.1鉗口形式選用普通形式，如圖 圖5.2鉗口 5.2.2、 鉗口的尺寸計算，根據(jù)鍛件質(zhì)量及坯料直徑選取鉗口尺寸： 6、繪制計算毛坯圖 6.1根據(jù)鍛件圖建模取截面 圖6.1三維截面圖 6.2 計算截面面積: 6.3毛坯及修正后截面圖 圖6.2截面圖 圖6.3修正后截面圖 7、工藝設(shè)計 7.1計算

10、繁重系數(shù) 1）坯截面圖得拐點處直徑 2）徑 最大直徑 由有關(guān)資料及長軸類鍛件制坯工步選用范圍可知，此鍛件采用閉式滾擠制坯工步。 7.2確定設(shè)計工藝 根據(jù)繁重系數(shù)值，由圖得，可采用拔長—閉式滾擠制坯，又分析鍛件形狀，得設(shè)計工藝為：拔長—閉式滾擠—彎曲—終鍛 8、制坯工布型槽設(shè)計 8.1毛坯的確定 因工藝過程中拔長后滾擠,考慮到滾擠的聚料作用,有公式: F坯=0.8Fmax 有毛坯圖知：Fmax=1545mm 2 故：F坯=0.8 Fmax=1236mm 2 毛坯直徑：d坯=1.13√F坯= 39.73mm 毛坯長度：V坯=（V件+V毛+V連）(1+

11、δ)=268485 mm 2 L坯=V坯/F坯+L鉗=218mm （δ為火耗，經(jīng)查表，取2.5%） 8.2拔長模膛的設(shè)計 8.2.1拔長型槽結(jié)構(gòu)形式：采用斜排式拔長型槽（如圖）（α=15°） 8.2.2拔長型槽尺寸設(shè)計： 1) 坎高a 因桿部截面積變化較大，拔長后需滾擠制坯，有公式 查表4-20，k2=0.9；查毛坯圖： 得 a=26.4mm(取a=26mm) 2) 坎長c 有公式：c=k3d坯 查表4-21，由L坯/d坯=152.36/41=3.716，故取k3=1.5 c=1.5d坯=61.5mm（取c=62mm） 3) 型槽寬度B

12、 斜排式公式： B=（k4-0.4tanα）d坯+（10 ~20）mm 取α=15°查表4-22，k4=1.5，得B=70mm 4) 其他尺寸 R=0.25c=15.5mm（取R=15mm） ，R1=2.5c=10R=150mm e（倉部深）=1.2d小頭 查毛坯圖：d小頭=34mm，故e=40.8mm（取e=41mm） 8.2.3拔長后坯料形狀及尺寸 8.3 滾擠模膛設(shè)計 8.3.1滾擠模膛采用閉式滾擠型槽：如圖 圖8.滾擠模膛 8.3.2 滾擠型槽尺寸設(shè)計 8.3.2.1 滾擠型槽高度 桿部： 頭部： 拐點處型槽高度： 8

13、.3.2.2 滾擠型槽寬度 滾擠已經(jīng)過拔長的坯料： 閉式滾擠時桿部寬度： 即頭部寬度： 故： 8.3.2.3 滾擠型槽長度L 此鍛件為彎曲軸件，故彎曲處按鍛件內(nèi)側(cè)1/3寬度的連線，作為展開長來計算，得 L=240.017mm，取L=245mm 8.3.2.4 鉗口與毛刺槽尺寸 鉗口處：n=14mm, m=20mm, R=10mm 毛刺槽：a=6 mm, c=25mm, R3=5mm 9、終鍛型槽設(shè)計 終鍛模膛在考慮到零件的落差后，認為應(yīng)采用平衡鎖塊對因分模面傾斜而導(dǎo)致的水平分力進行平衡。終鍛模膛包括：鉗口、飛邊槽、模膛、平衡鎖塊。

14、 10、錘鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計 10.1 型槽步排 該模面上設(shè)有兩個制坯模膛和終鍛模膛，按與加熱爐、吹風(fēng)管、切邊壓力機的位置對應(yīng)排列，從左到右依次是：拔長模膛、終端模膛、滾擠模膛。 10.2 模塊尺寸及要求 10.2.1模塊尺寸：長×寬×總高=340×365×120 10.2.2燕尾尺寸：B=200mm，h=50.5mm ，其他尺寸均為一般值。 10.3 型槽壁厚 制坯模膛間距為10~15mm，終鍛模膛壁厚大些，再根據(jù)模塊尺寸，滾擠模膛與終鍛模膛間距23.3mm;拔長模膛靠最左邊排布。 10.4 錯移力的平衡和鎖扣的設(shè)計 10.4.1根據(jù)分模面形式、設(shè)備噸位，錯移量為0.8mm，選

15、一般鎖扣，如下圖，尺寸： 鎖扣高度H 鎖扣厚度b 鎖扣斜度β 鎖扣間隙Δ 鎖扣平面間隙Δ1 鎖扣側(cè)面間隙Δ2 鎖扣內(nèi)圓角R1 鎖扣外圓角R2 傾斜分模面上的間隙Δ3 55.3 82 3o 0.3 2 4 8 10 2 10.5 檢驗角的設(shè)計計算 檢驗角設(shè)在前邊和左邊，寬度為5mm，高度為100mm。 結(jié)論： 通過零件的要求的分析，根據(jù)我們所學(xué)的理論知識，做出設(shè)計方案，以達到生產(chǎn)出符合要求的合格零件。我們工作主要包括：三維圖的繪制、冷鍛件圖設(shè)計、設(shè)備選擇、飛邊槽的型式和尺寸確定、毛坯圖的繪制計算、工藝設(shè)計、制坯工布型槽設(shè)計、終鍛型槽設(shè)計、錘鍛

16、模結(jié)構(gòu)設(shè)計等，即把最終的錘鍛模設(shè)計出來，經(jīng)過對坯料的錘鍛，再經(jīng)過機加工，即可制造出所要求的零件。這次做項目，我們收獲都頗多。做此錘鍛模，需要做的工作很多，必須要大家一塊，才能很好的把任務(wù)完成。我們分工合作。組長首先做總體規(guī)劃，把大概工作總結(jié)，再交代給大家，鍛煉了大家的團結(jié)協(xié)作的能力。做這個項目，也更好的鍛煉了我們運用理論知識的能力，鍛煉了我們找出問題、分析問題、解決問題的能力。這期間用到二維圖、三維圖的繪制，鍛煉了我們這方面的能力?？傊?，這次課設(shè)，在很多方面都鍛煉了我們的能力。 參考文獻： 1 姚澤坤 鍛造工藝學(xué)及模具設(shè)計 第2版 西安市 西北工業(yè)大學(xué) 2011年 2 張志文 《鍛造工藝學(xué)》 機械工業(yè)出版社 3 王以華 鍛模設(shè)計技術(shù)及實例 北京機械工業(yè)出版社 2009年 4 鍛模圖冊 燕大圖書館 18 / 18