xt-80型滑架的锻造工艺分析及模具设计(编辑修改稿)

xt-80型滑架的锻造工艺分析及模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

部长度。 经 UG 测得 gV = 3mm ，所以： 24 3 0 8 3 . 9 5 8 43 .8 2 0 . 7 5 1 4 . 2 2 9 9 0 . 5 1 4 . 2 2 9 9 2 4 . 8 8 0 5140gd m m     ， 2 4 . 8 8 0 5 1 4 . 2 2 9 9 0 . 0 7 6 1140K 。 3） 制坯工步选择 图 25 是根据生产经验的总结而绘成的图表，可将计算得到的繁重系数（ α ， β ， K， G）代入图表中查对，从而得出制坯工步的初步方案。 45钢的密度为 3gcm ，则 G=。 图 25 长轴类锻件制坯工步选用范围 图中的文字含义如下： 不 — 不需制坯工步，可直接模锻成形； 卡 — 需卡压制坯； 开 — 需开式滚挤制坯； 闭 — 需闭式滚挤制坯； 拔 — 需拔长制坯； 拔 – 闭滚 — 当 K值大于 时，宜用拔长加上闭式滚挤制坯； 拔 – 开滚 — 当 K值在 ~ 之间，宜用拔长加上开式滚挤制坯； 拔 卡 — 当 K值小于 时，可用拔长加上卡压制坯。 由图 查对，可采用 拔长加上 闭 式滚挤制坯 工步。 为在锻造时易于充满，应选用原坯料，模锻工艺为：拔长加 闭 式滚 压 — 预锻 — 终锻。 李思思： XT80 型滑架的锻造工艺分析及模具设计 10 锻锤吨位的确定 经验公式 ( ~ )G KA （ 29） 式中 G— 锤落下部分重量（ kg） A— 锻件和飞边（按仓部的 50%计算）在水平面上的投影面积（ 2cm ）； K— 材料系数。 查 《 中国 模具工程大典 》 [1] P155 表 取 K=1。 由 Auto CAD 可得到A=+。 所以 G=1=，选用 1t 双作用锤。 坯料尺寸的确定 确定模锻所需原坯料尺寸时，应根据锻件的形状和尺寸以及所采用的模锻方法，先计算出所需的金属体积，然后再计算出坯料的截面尺寸和下料长度。 坯料截面积计算 查 《中国模具工程大典》 [1] P157 表 可知拔长加滚压工步的计算 公式为：  ( ) ( 1 . 0 5 ~ 1 . 2 )p b b g t t t t mA A K A A V L K V L A       （ 210） 式中 tV — 计算毛坯头部的体积； tL — 计算毛坯头部的长度； K— 计算毛坯直径图杆部的锥度； gA — 滚压坯料截面积； bA — 拔长坯料截面积。 则  21 5 2 3 7 . 7 3 0 1 3 4 . 7 7 5 6 0 . 0 7 6 1 1 5 2 3 7 . 7 3 0 1 3 4 . 7 7 5 6 1 . 2 3 3 3 . 6 2 5 1 4 3 5 . 2 9 4 7pA m m      1 .1 3 2 3 .5 7 6 0ppd A m m 按标准规格选择原材料（圆料或方料）， 实际取 pd =26mm 便可计算出实际坯料的截面积 pA = 2mm ，然后确定下料长度： ppqpVLlA （ 211） 式中 ql — 类钳料头长度，一般取 ql =（ ~） d， d 为坯料直径； pV — 坯料体积，由下式确定： 安徽工程大学毕业设计（论文） 11 ( )(1 )p j fV V V   == 3mm （ 212） 式中 jV — 锻件 体积； fV — 飞边加冲孔连皮的体积； δ — 火耗率， 查 《中国模具工程大典》 [1] P157 取 δ 为 3%。 所以 ： 6 0 0 5 8 . 8 1 8 0 1 1 3 . 4 4 5 45 2 9 . 4 0 7 2pL m m，实际取 120mm。 李思思： XT80 型滑架的锻造工艺分析及模具设计 12 第 3 章 锤用锻模模膛设计 终锻模膛设计 热锻件图的制定和绘制 1） 在热锻件图的全部尺寸上都应计入收缩率。 其计算公式 (1 %)RLL  （ 31） 式中 RL — 锻件热尺寸； L— 锻件冷尺寸； δ — 终锻温度下金属的收缩率为 %~%，本文取 %。 经计算，绘制的热锻件图如图 31。 图 31 滑架的热锻件图 注： 7176。 R3 % 飞边槽的确定 1） 飞边槽的作用 ① 增加金属流出模膛阻力，迫使金属充满模 膛。 ② 容纳多余的金属。 安徽工程大学毕业设计（论文） 13 ③ 锻造时飞边起缓冲作用，减弱上下模的打击，防止模具的压塌与开裂。 2） 飞边槽尺寸的确定 此次设计中 采用飞边槽的型式如图 32，见 图 32 飞边槽型式 飞边槽最主要的尺寸是桥部高度 fh 及宽度 b。 fh 增大，阻力减小， fh 减小阻力增大。 桥部宽度 b增加时阻力增加。 桥部高度可用下式确定：  （ 32） 式中 A— 锻件在分模面上的投影面积（ 2mm ）。 经 Auto CAD可得出 锻件周边为 ， 其投影面积 A= 2mm ，所以 fh =≈1mm。 其它尺寸经查 《锻造工艺学》 h P132 表 415 确定为： 1h =3mm， 1R =1mm，b=10mm， 1b =28mm。 飞边槽面积为 A飞 = 2mm ，飞边体积 为：V飞 == 3mm。 通过 UG 绘制终锻模具效果图如下： 图 33 终锻上模 图 34 终锻下模 预锻模膛设计 由于锻件形状复杂，需设置预锻模膛。 预锻模膛的设计主要是使金属在终锻时不出现折叠， 减少终锻模膛的磨损，改善终锻时充满 情况。 因此根据锻件的特李思思： XT80 型滑架的锻造工艺分析及模具设计 14 性，我们要成形的预锻件 基本类似于终锻 件 ， 做如下修改，加大圆角半径和拔模斜度，同时减小 凹槽两侧的高度，另外 减小凸台的高度，并相应的增大 其半径。 经过多次的设计模拟，我们最 终确定了一个良好的预锻模具。 预锻件的形状如图36 所示。 图 36 预锻件形状 设置飞边槽来容纳多余金属。 经 UG 测得，预锻件的周边长度为 ，投影面积为 2mm。 同终锻飞边槽的计算类似，再根据 =≈1mm，则其飞边槽形状大小与终锻时一致，即 1h =3mm，1R =1mm， b=10mm， 1b =28mm。 飞边槽面积为 A飞 = 2mm ，飞边体积 为：V飞 == 3mm。 通过 UG 绘制预锻模具 效果图 如 下 ： 图 37 预锻上模 图 3 8 预锻下模 拔长模膛设计 （ 1） 拔长模膛型式的选择 1） 拔长模膛的作用 拔长模膛是用来减少坯料某部分的横截面积，增大其长度，具有分配金属的作用。 2） 拔长模膛型式 拔长模膛采用开式，因为其结构简单，制造方便，且应用最广，在模块上的排列为直排式，其模膛中心线与燕尾中心线平行。 其优点是可控制拔长尺寸和避免坯料弯曲，该排列型式应用也较广。 见图 310。 安徽工程大学毕业设计（论文） 15 图 310 开式拔长模膛 （ 2） 模膛尺寸的确定 模膛尺寸根据锻件杆部需要拔长部分的尺寸和坯料尺 寸设计。 其中主要是拔长坎德设计，拔长的高度 h、长度 l 和拔长模膛宽度 B 的确定。 1） 拔长坎高度的确定 m i n( 0 . 8 ~ 0 . 8 5 )hF （ 33） 式中 minF — 拔长后坯料的最小截面积，即锻件杆部面积与飞边面积之和 2mm。 由式中系数 ~ 的取值原则，拔长后用滚压时取大值，所以 取为。 则 0 . 8 5 1 5 8 . 5 8 0 4 1 0 . 7 0 3 9h m m。 实际应用中，我们常将计算的 h 值有意减少 3%~4%，然后，通过调试再将h 值修整成合适的数值，本次设计修整后取 h=10mm。 2） 拔长坎长度 l 的确定 pl kd （ 34） 式中 l— 拔长坎长度（ mm）； pd — 原坯料直径（ mm）； k— 系数。 k 值由 pL （被拔长部分坯料原始长度）和 pd 决定。 查 《中国模具工程大典》[1] P165 表 ， k 取为。 所以， l =26=39mm。 3） 圆弧 R 与 1R 的确定 李思思： XT80 型滑架的锻造工艺分析及模具设计 16 0 . 2 5 9 . 7 5 1 0 m mR l m m   （ 35） 1 10 2. 5 10 0R R l m m   （ 36） 4） 拔长模膛的宽度 B 值的确定 一般情况， 39pB d mm （ 37） 因为计算毛坯为一头一杆式，所以 设计中不需要拔长台。 5） Lb 值的确定 222 8 5 3 . 1 4L 3 5 1 5 13 9 1 0ppbtdLL m mBh           （ 38） 滚压 模膛设计 （ 1） 滚压模膛型式选择 1） 滚压模膛的作用 滚压模膛是用来减小坯料某部分横截面积，增大另一部分的横截面积，以获得 接近计算毛坯图的形状和尺寸。 同时它还有滚光坯料表面和去除氧化皮的作用。 2） 滚压模膛的型式 在制坯工步选择时，已经确定为闭式滚挤，闭式滚挤模膛横截面为椭圆形，如图 312 所示，此种模膛滚压时，聚料效 果好，但模膛制造较复杂，在这种模膛中滚压后，坯料表面较圆滑，终锻时不易折叠，故应用较广。 图 312 闭式滚压模膛 （ 2） 滚压模膛尺寸的确定 模膛尺寸和形状主要根据计算毛坯图尺寸和坯料横截面尺寸来确定，模膛结构如图 313 所示。 安徽工程大学毕业设计（论文） 17 图 313 滚压模膛结构 各部分尺寸的确定见 《中国模具工程大典》 [1] P166 表 可知： 1） 模膛高度 h，且 h jkd （ 39） （系数 k 取值：杆部 k=，头部 k=，拐点 k=1） 见表 3图 314 所示。 表 31 模膛高度变化表 沿轴向长度 h 值 1 6 15 27 34 42 58 73 90 100 105 110 115 120 125 130 140 150 160 162 168 170 173 李思思： XT80 型滑架的锻造工艺分析及模具设计 18 图 314 模膛高度变化示意图 2） 模膛宽度 B， m in(1 .4 ~ 1 .6 ) 1 .2 5gmp AdB h ， （ 310） 但 。 所以 3 0 7 . 7 4 2 61 . 5 2 6 3 9 1 . 2 5 3 3 . 7 9 1 40 . 8 1 4 . 2 2 9 9B    ，且1 . 1 2 5 . 4 5 0 2 2 7 . 9 9 5 2B  ，本次设计 B 值取为 35mm。 3） 模膛长度 L， 滑架为弯曲轴线的锻件，且弯曲时有拉伸且并不严重，模膛尺寸 L 介于 锻件内侧 1/3 宽度处的连线张开长度 (经 UG 测得长度为 )与锻件水平投影的长度 （经 Auto CAD 测得为 ） 之间 ,本次设计取为165mm。 由于杆部直径变化不大，所以滚压模膛的杆部直径定为一定值， 在杆部处 h 定为 20mm，头部高度定位 27mm。 4） 模膛钳口尺寸， 6pnd=≈12mm， 公式 311 (1~ 2)mn =18mm， 公式 312 6pRd= ≈9mm。 公式 313 5） 毛刺槽尺寸， a=4mm， c=20mm， 3R =5mm， 4R =4mm， b=20mm。 上述符号说明： pA — 坯料断面积； minh — 模膛最小深度； maxd — 计算毛坯最大直径； gmA — 计算毛坯杆部平均断面积；  — 收缩率。 成形模膛设计 （ 1） 模膛型式的确定 1） 模膛作用 成形模膛的作用与弯曲模膛相近似，也是用来使毛坯获得符合终锻模膛在分模面上的形 状。 2） 模膛型式 成形模膛一般为开式模膛，由于锻件在分模面上形状不对称所以本次成形模膛型式选择不对称式。 （ 2） 成形模膛尺寸确定 成形模膛的形状是根据终锻模膛在分模面上的外形 (水平投影 )，用作图法制安徽工程大学毕业设计（论文） 19 出。 1） 模膛高度 h 为了成形后的毛坯能自由地放入 预锻模膛，并以镦粗的方式成型，成形模膛高度 h 应小于热锻件在分模面上的外形尺寸。 按下式确定： ① 在头部 h=b 1 ~ 2d mm 公式 314 ② 在杆部 3 ~ 5dh b mm 公 式 315 ③ 模膛杆部处 为了便于金属的流动，作成 2 的斜度。 式中 bd — 锻件平面上相应处尺寸。 ④ 模膛最小高度 m i n 5 2 9 . 4 0 7 28 . 2 1 7 42 . 8 2 . 8pAh m m   公式 316 ⑤ 模膛宽度 B m i n5 2 0 . 4 0 7 21 0 ~ 2 0 1 3 6 5 . 0 4 0 710pAB m mh    ， 公式 317 修整为 65mm。 ⑥ 钳口尺寸和尾部小槽尺寸和滚压模膛相同 各模膛模拟效果 通过上述各模膛的数据确定，利用 UG 软件建模模块绘制相应的模膛，再用Deform软件进行热锻模拟，各模拟效果图 313 所示。 模拟结果说明什么问题。 李思思： XT80 型滑架的锻造工艺分析及模具设计 20 安徽工程大学毕业设计（论文） 21。