毕业设计（论文）-输出轴锻件锻造工艺及模具设计

全套图纸加扣 3346389411或3012250582题目输出轴锻件锻造工艺及模具设计研究姓名学号专业材料成型及控制工程系部机械工程学院指导老师教研室负责人完成日期教务处 制摘要在机械的整个的制造行业中，模具占据的地位是十分重要的。模具的技术，以及影响，是涉及到整个的机械生产过程的，并且还要保证他的效率，材料的使用率，还有，所制作出来的成品的品质，以及工艺所能够适应的不同的环境等。并且，这样的技术等，在机械制造行业的应用也是十分的广泛的。包括了有关汽车的生产制造，以及航空航天领域的高精度的生产制造的过程等。还有一些小型的精密仪器仪表等。很多的行业都是很大程度的用到了模具制造。并且，从我国的汽车行业的发展一直都是十分迅猛的。消费者而对于汽车的性能要求也是不断的在提高的。这就不断地要求汽车零件制造需要更高的精度才行。并且这些零件的复杂程度也是越来越不规则，越来越根据从性能要求来设计零件的形状。所以，对于零件生产的工艺要求也是越来越高。我国在冲压模具这个方面的发展也是十分的迅速，因为需求量很大并且质量要求也很高，所以就不得不加快模具技术的发展。但是，虽然我国的发展是很迅速的，和发达国家相比，还是有着很大的差距的。一些比较精密的大型的零件的模具的设计制造还是需要从外国进口的。我国的技术目前还是没有到达那样的精度。本课题的研究重点是输出轴锻件锻造工艺及模具设计。为满足生产类型、生产效率及质量的要求、大批大量生产和符合各项技术要求；工艺出品率较高、废品率在5%以下、对工人的技术要求较低及操作简单且经济实惠。应设计合理的方案首先要应用CAD绘制出零件图,按照对零件图的分析,设计该锻件的全部锻造工艺过程和模具。查阅相关资料后,确定分模面、加工余量、锻件的公差、模锻斜度以及尺寸等相关数据,并制定具体的模锻工序,绘制出锻件图。然后要完成与其它零件的装配设计,绘制出终锻模膛图。通过研究综合考虑各种影响锻造工艺的因素之后,本文采用摩擦压力机锻造的锻造工艺。这能够满足产品的各项要求,有利于生产,对工人技术水平要求较低,且大大降低了生产成本,提高生产效率。关键词：锻造、CAD、锻造工艺、模具设计AbstractMold is mechanical manufacturing technology advanced, profoundly important technical equipment，High production efficiency, material with high efficiency and good quality, technology parts good adaptability etc. Characteristics. Widely used in motor vehicles, machinery, aerospace, aviation, light industry, electronics, electric appliances, instruments and other industries. With the rapid development of Chinas automobile industry, The cars performance to improve, Auto parts of high precision, complicated shape of forging an increasing demand for, Forging new craft, material, energy saving technology province technology development for new type of car parts production is especially important. Our country stamping die in the number no matter, or in quality, technology and ability are already has great development, But with the national economy needs and the advanced world level, compared to a gap still, Some large, sophisticated, complex, the long life of high-grade die every year in the importation of large still, Especially in high-grade car covering mould, at present still mainly rely on imports.The research focus of this subject is the forging process and die design of shell forgings. In order to meet the requirements of production type, production and quality: mass production; meeting various technical requirements; high rate of process output, waste rate below 5%; high production efficiency; low technical requirements for workers, simple and economical operation. In order to design a reasonable scheme, first of all, the part drawing should be drawn by CAD. According to the analysis of the part drawing, the whole forging process and die should be designed. After consulting the relevant data, the relevant data of parting surface, processing allowance, forging tolerance, die forging inclination and size are determined, and the specific die forging process is worked out, and the forging drawing is drawn. Then the assembly design with other parts is completed and the final forging die chamber drawing is drawn.After comprehensive consideration of various factors affecting the forging process, this paper adopts the forging process of friction press forging, which can meet the requirements of the products, is conducive to production, low technical requirements for workers, and greatly reduces production costs and improves production efficiency.Keywords： Forging, CAD, Forging Technology and Die Design.- 35 -目录摘要- 1 -Abstract- 2 -目录- 3 -引言- 5 -第1章设计研究方案- 8 -1.1零件结构分析- 8 -1.2零件工艺分析- 9 -1.3锻件设计方案的确定- 10 -第2章 锻件图的设计和绘制- 11 -2.1确定分模面- 11 -2.2确定机械加工余量及锻件的公差- 12 -2.3确定模锻斜度- 15 -2.4确定圆角半径- 15 -2.5冲孔连皮- 16 -2.6热锻件图的制定- 16 -第3章 终锻模膛设计- 18 -3.1锻件成型模具图设计- 18 -3.2确定模锻设备吨位- 19 -3.3确定其他工序设备吨位- 21 -第4章锻模结构设计- 22 -4.1制坯工步和毛坯尺寸的确定- 22 -4.2飞边槽设计- 23 -4.3切边模设计- 24 -第5章 摩擦压力机模架设计- 26 -5.1模架结构形式- 27 -5.2模架设计- 27 -5.3顶料装置设计- 28 -5.4影响锻模寿命的因素- 29 -第6章 锻前加热及热处理- 30 -第7章 缺陷分析- 31 -总结与展望- 32 -致谢- 33 -参考文献- 34 -引言在我国有关模具的工业，是我国的国民经济的最主要的基础工业之一。并且模具也是整个工业生产的以及基础的一个工艺。也是一种有很高精度需求的高精度的产品。里面包含的科技成分也是很高的。并且，有关模具的的水平的高低与否也是能够衡量一个国家制造业水平多少的重要的指标。由于后来出现的有关电子信息等方面技术的出现以及发展的迅猛态势，也促进了模具行业的快速发展。模具的发展正在想着更加智能，集成的方向发展，这也符合了现在的时代大部分行业的趋势。而且，模具也是更加的多方位，精度，效率以及多功能化也是越来越接近。越来越追求高效，快速并且要能够节约成本。并且精度要求最高的特种模具也是也是在不断地发展。模具的加工生产也在向着自动化的方向发展。并且有关表面处理的技术也是越来越高级。并且模具制造也生成了很多的新的概念以及模式。在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。此方法生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构也比较复杂生产率高。模具的类型也有很多，能够分为，冷冲压方式制造的模具、热锻形成的模具、以及塑料模具成型、铸造而成的模具、橡胶模具还有玻璃模具等。模锻的种类也是有很多的，根据进行末端的设备的种类的不同，也能够进行一定的分类，模锻分为锤上进行模锻，曲柄压力机的方式进行模锻，平锻机的方式进行模锻，摩擦压力机的方式进行模锻等。锤上模锻的过程中所用到的模锻设备为模锻锤，一般情况下的进行模锻的工具是空气模锻锤，而要进行处理制造一些形状复杂的零件的时候，要先在制坯模腔内进行初步的成形过程，然后再通过锻造的手段进行进一步的工序。精密模锻是根据模锻的整个的流程的基础上面进行一定的发展形成的。能够加工制造一些结构比较复杂的零件，形状也是更加的复杂也是可以的。并且制造出来的精度也是更高。比如：锥齿轮的锻造，空间曲面的叶片，以及一些精密的航空零件等。是在模锻锤或压力机上用锻模将金属坯料锻压加工成形的工艺。 模锻工艺的优点是十分明显的，首先就是它的效率是十分的高的，仅需冲压就能成型，其次，整个的过程都是要用机械来进行的，不笨不需要人工的很大的工作量。其次，它的尺寸大小都可以，并且精度相对来说也是很高的。加工的余量小，形状的复杂程度也不受限制。进行批量成产更能够扩大高效的优势。但是模具的整个制作成本是很高的，并且比较专一，专用的模具要专用生产。也不适用于单独零件的小批量的制造生产。 模锻的整个的工艺的过程分别是制坯、预锻和终锻。终锻模的模膛是按锻件的尺寸、形状，并加上余量和偏差确定的。模锻地过程中也是有不同的制作的工艺的，一般能够分为开口模锻和闭口模锻两种：开口模锻这种工艺方式让模膛周围有毛边槽，进行加工完成之后，废弃的成形多余的金属流入槽内,然后再加一道工序把毛边切除；闭口模锻相比开口在这个方面就是有一定的优势的，它只在端部有很小的毛边,如果坯料精确,也可以不出毛边。 热锻的目的有三方面：1.为了较少金属的不容易加工的特性，这样就能够较少一些力就能够实现加工的作用；2.为了改变钢锭的铸态结构，在热锻过程中能够实现再结晶，就能够使得粗大的铸态组织变成了细小晶粒的新组织，能够减少铸态结构的缺陷，从而提高钢的机械性能；3.为了提高钢的塑性，这对一些低温时较脆难以锻压的高合金钢尤为重要。锻造的加工方式，是制造业的最基础的一个部分，是十分总要的。在工业制造的领域是不可或缺的一部分。锻造生产的零件的使用范围也是十分的广泛，不仅仅是汽车，飞机，还有机械行业涉及的很广的一部分。而在汽车的行业中应用到的锻件的比例是非常大的，能够占到90%的程度。但是从汽车的重量的角度来考虑的话，占比就只有17%-19%了。通过锻造生产的汽车所用的零件是汽车中的很多有用的零件，包括了汽车发动机部分所用到的零件，还有汽车的前桥以及后桥的部分用到的零件。这些零件都是保护汽车用到的零件。由于我国目前的发展混迅速，所以消费者的要求也是越来越高，那么企业对于模具的要求也是在提高。不仅仅是关于模具成型之后的零件要有高的精度，还有质量要好，并且还要能够使用很长的时间，并且还要保证高的效率。开发周期也要越短越好。为了满足这些并且不断在增加的要求，就要慢慢的升级新的加工的理念，慢慢的从传统的工艺方式上面不断地进步，发展。要更高度，快捷，高质量高效的进行生产。与计算机辅助设计结合到一起，实现这一目标。我国在模具方面的发展在和发达国家的对比中还是有很多的不足的，我国的技术还没有到达一定的要求，技术成熟度不够，专业化程度也不够，并且也是十分缺少有关方面的人才。使得我国的模具生产这一方面也是落后的。我国模具的瓶中，以及质量和发达国家相比都是有劣势的。在低质量的部分甚至是供大于求的。这些原因就使得我国的模具发展还是有很长的路要走的。第1章设计研究方案图1-1零件图1.1零件结构分析该输出轴锻件的零件图，如图1-1所示:该产品是输出轴的锻造。如果考虑锻造加工,则是锻造简单的输出轴锻造,但锻件中含有圆孔和键,因此锻造时需要考虑圆孔和键是否可以锻造。直径大于180.5mm的圆孔不可以锻造出来,该处需要先锻造毛坯,后序进行机械加工出来。制坯工艺是产品成型的重要因素,因此该产品的锻造首先要选择合理的制坯工艺。产品一共有三个圆孔,其直径相同。在进行锻件的时候，加工会产生毛边，所以要设置毛边槽，那么它的具体的工艺的过程的方案就出来了：首先在机械化炉中把原始材料预热然后用1000t剪床剪切下合适尺寸的材料之后把材料在半连续式炉中加热然后进行摩擦压力机锻造（镦粗、终锻）正火在酸洗槽中清理。1.2零件工艺分析根据对零件图的分析,输出轴锻件的成型锻造工艺有两种:只机械加工方案和先锻造粗坯后机械加工方案。1.第一种方案的特点:1)浪费材料,成本较高;2)金相结构不好;3)车加工的工时长,生产效率低,适合小批量生产。2.第二种方案的特点:1)锻造效率较高,节约成本,适合大批量生产。2)产品内部组织结构好,晶粒较好;3)锻件产品使用寿命较高;根据零件的材料、形状、尺寸精度和产品质量等要求,在结合满足要求的设备工具和人员等条件,综合考虑采用第二种方案:先锻造粗坯后机械加工方案。在对锻件进行工艺分析时,要考虑是否满足以下的条件:能否满足零件的功能;能否满足技术要求;锻件结构是否最佳;加工余量是否可以减少;金属流线是否符合要求;工序和步骤是否已经最少。锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法，其主要任务是解决锻件的成形及其内部组织性能的控制，以获得所需几何形状、尺寸和质量的锻件。自由锻造与其他锻造方法的最大不同之处如其字面所知其自由度大,可以生产100kg的工件,还可以生产300t的重型工件;所用工具简单;该设备精度低,生产周期短。并且生产效率低于模锻的生产效率。模锻件尺寸精确,质量好;它们可以降低大批量生产的零件成本。综合分析该零件,采用模锻的方法更为合适。模锻在锻造过程中具有冲裁,冲孔和热切的辅助工艺;该产品中间积聚的材料较多,因此在锻造过程中材料具有良好的流动性。流动性的好坏对锻件具有重要的意义,能使铸件得到充分填充,缩孔得到补缩,减少缺陷的产生。因此在模具设计合理情况下,要具有良好的流动性。结合锻造工艺,该产品的工艺如下:1.制坯材料的筹备:根据设计选择的锻造材料，进行准备；2.加热、制坯、成形:采取中频加热炉加热;制坯填充;采用热锻的设备成形;3.热切边、校正:检测首件产品是否合格并及时修改模具,直至产品合格;4.热处理:给予设计好的热处理5.表面清理、机械加工:锻件热处理之后去除表面氧化皮，进行机械加工;6.检验、入库:根据合格标准选择，入库。1.3锻件设计方案的确定这个零件是经过锤模锻造的工艺加工而成的。加工的精度等级是属于普通等级的。加热方式是通过半连续的加热方式。这个零件的加工材料是45#。并且它属于轴类零件。它的最大厚度为62.05mm,最小厚度为30.4mm，所以进行加工的过程中就有一定的要求。在进行制造有关体积小的简单的零件的时候，比如这个轴类的零件吗，就能够直接加工原始的裁量从而成型。确定该产品的锻模设计方案:(1)以摩擦压力机的方式锻造;(2)采用热模锻类型的设备;(3)采用闭式模锻;(4)先通过热锻的方式锻造粗坯模具;(5)锻造该粗坯的设备是摩擦压力机第2章 锻件图的设计和绘制根据上述的方案设计该输出轴的锻件图，因锻件锻造出要进行机械加工，所以设计时要考虑加工余量与公差。锻件的尺寸要比零件图的尺寸大，能够生产出满意的产品。设计上下模的分割面，圆角半径和模锻斜度。通常,未指定的尺寸,例如分型面和冲孔的位置,圆角的尺寸,圆角的半径,模锻的斜率和收缩率在图中示出。由于锻件仅在粗锻后完成,锻件留有余量,加工零件的粗糙度为Ra1.6和Ra3.2。通过分析设计,设计的产品锻件图，如图2-1所示: 图2-1锻件图2.1确定分模面在进行模锻的过程中，会有一个分模面，这个分模面的意思是指上下锻模的分接面。对于分模面的原则也是要根据一定的原则进行的：（1）首先，这个分模面的位置要能够保证模锻件在加工完成之后能完整的从模膛中拿出来，并且，还要使整个的形状要和原本的零件的形状是没有区别的，所以，在一般的情况下，分模面是选择在最大的水平投影尺寸的地方。（2）在分模面分贝进行锻造完成之后，也要设置有一定的轮廓，能够使得在零件在最后的拼接的时候能够找到对应的位置。（3）分模面的最理想的情况应该是一个平面，并且还要让上下面的深度也是差不多的，这样能够保证一定的均匀性。（4）分模面选择完成之后，要能够使得零件上所加的熬料最少。（5）分模面选择的位置，还要在模膛深度最浅处，这样不仅方便制造，还能够容易取出零件。根据上面的原则进行设计，并且也要进行一定的分析，最后确定该工件高径比H/D=112/2171是短轴类零件，多以分模的方向是径向，而且本零件还是轴类零件，所以分模面的位置也是在直径最大的地方，结合上述,确定输出轴锻件的分模面大约位置是在距最下端48处，如图2-2所示。图2-2锻件的分模面2.2确定机械加工余量及锻件的公差锻件加工余量是指为使零件具有一定精度和表面质量,在锻件表面需要加工的部分提供切削加工用的一层金属。锻造公差是指指定锻造尺寸的允许变化。预先选择一个加工的余量，大小先确定为2mm。然后对锻件的整体进行计算，算出它的体积。然后再把锻件分成几个部分，每个部分都是简单的几何体。然后再取它的斜度的中间的数。（预设外模锻斜度；内模锻斜度），圆角半径忽略不计。锻件质量估计为5.08Kg通过寻找锻造手册获得的锻件的尺寸公差，见表2-1。表2-1锻件的长宽公差尺寸大于050120260500至50120260500800公差+1.0-0.5+1.5-0.7+2.0-1.0+2.5-1.5+3.0-2.0加工余量选取不当对模锻的影响:(1)因压力不足、毛坯体积不精确和模腔移动等,使锻件的形状和尺寸发生改变;为了便于模具的尺寸调整,斜面的位置填充有材料,使得锻造件与该部件具有间隙。(2)因锻件表面氧化、脱碳和粗糙度不够,锻件产生裂纹质量不达标。综上述因素,锻件加工时要留有余量,适当的公差可确保误差在范围内。锻件需要加工表面,留下加工余量。以及影响加工余量的因素:(1)锻件的尺寸大小:随着锻件尺寸增大,加工余量也增大。(2)若零件的形状比较复杂，锻造时应该根据锻造的可行性，合理设计锻件图形状，外表面要留有余量。 (3)锻件的材质:某些材质(如铝镁合金)毛坯不易氧化,粗加工余量尽量减小;某些材质(如钢和钛合金)表面有缺陷,留有较大余量。表2-2模锻件内外表面加工余量（单位：mm）锻件重量/kg锻件单边余量/mm厚度（直径）方向水平方向大于031540063080012501600大于至至31540063080012501600250000.41.01.51.01.51.52.02.02.50.41.01.52.01.52.01.62.02.02.52.03.01.01.81.52.01.52.01.52.02.02.72.03.01.83.21.72.21.72.22.02.52.02.72.03.02.5353.25.01.72.21.72.22.02.52.02.72.53.525405.010.02.02.52.02.52.02.52.33.02.53.52.74.03.04.510.020.02.02.52.02.52.02.72.33.02.53.52.74.03.04.520.050.02.33.02.03.02.53.02.53.52.74.03.04.53.54.550.0150.02.53.22.53.5.2.53.52.73.52.74.03.04.53.54.54.05.5150.0250.03.04.02.53.52.53.52.74.03.04.53.04.53.55.04.05.53.54.52.73.52.73.53.04.03.04.53.5504.05.04.56.04.05.52.74.03.04.03.04.53.54.53.55.04.05.54.56.0查表得,该锻件表面选择均2mm的加工余量。表2-3锻件内孔直径的机械加工余量(单位:mm)孔径/mm孔深/mm大于至大于063100140200至63100140200280252.0-25402.02.6-40632.02.63.0-631002.53.03.04.0-1001602.83.03.44.04.81602503.03.03.44.04.8查表得,该锻件件的内孔选择2.0mm的加工余量。2.3确定模锻斜度锻件的模锻斜度，是确保锻件的出模，设计的坡度。若斜度过大，会使模具的设计出现错误，导致锻件的精度不正确，不建议设计过大的模锻斜度；若斜度过小，会使锻件没有办法取出，大力出模会致使锻件损伤，也不建议设计。因此要根据锻件尺寸设计，正确的斜度。摩擦压力机生产的模锻件其斜度大小与锻件的尺寸、材料类型、圆角半径和顶出装置等有关。锻件模锻斜度，见表2-4。表2-4锻件模锻斜度斜度种类外模锻斜度内模锻斜度材质有色金属铜有色金属铜有无顶杆有无有无有无有无高度与直径（宽度）之比43751037712为了方便所锻造出来的零件能够完整的取出来，锻件的模具必须要在竖直方向上有一个斜度，这个斜度的名字叫做模锻斜度。这个斜度的范围一般是在7-15之间。取外模锻斜度；内模锻斜度2.4确定圆角半径为了使金属容易地在模具中流动,可以避免由夹层和模具拐角引起的应力集中,这导致模块破裂。因此,锻件的锋利边缘必须制成弧形,弧的半径称为圆角半径。圆角半径具有外圆角半径和内圆角半径,并且一般圆角半径始终大于外圆角半径。锻件上的内圆角在模具上呈凸圆形,主要使金属完全填满深腔。如果锻件的圆角太小,会导致锻件损伤，内部相互挤压，锻件就此报废。如果圆角的半径太大,则局部填充,金属消耗和加工余量将增加。圆角半径(r,R)主要取决于锻造材料和锻造尺寸。模锻的圆角半径根据表格选择,圆角半径的尺寸为12倍的锻件单边机械加工余量。模锻压力机锻造的半径取决于锻件部分的高度和锻件的材料。选择圆角半径后,最接近的值应取自以下值：1.5mm，2mm，2.5mm，3mm，4mm，5mm，6mm，8mm，10mm，12mm，15mm。表2-5锻件圆角半径(单位mm)圆角种类内圆角半径R外圆角半径r材质钢件有色金属钢件有色金属高度方向尺寸h40533.52基于上述,因该锻件的材质是钢件和尺寸,故该锻件的内圆角半径为R=12mm和R=4mm,外圆角半径R=2mm。2.5冲孔连皮在摩擦压力机上锻造带有通孔的模锻件。当锻件的内径大于25mm时,考虑冲压。如果内孔的直径小于25mm,则通常不进行冲孔。2.6热锻件图的制定采用热锻能够降低金属变形,所需锻造压力减少,锻件材料组织朝好的方向改变,机械性能提高;增加锻件的塑性能力。在配制热锻件时,应注意锻件的热处理要求。锻件的要求是:锻造质量要求,性能要求,未填充的位置尺寸,公差要求等。主要是为了便于现场的检验,锻件图，如图2-3所示。图2-3热锻件图该输出轴锻件的技术要求有:(1) 图上未注明模锻斜度为7(2) 图上未注明圆角半径为R5(3) 允许的错差量1.5(4) 锻件热处理：正火达到dB=39(HB241) (5) 未注公差尺寸不检查第3章 终锻模膛设计3.1锻件成型模具图设计热锻件图是考虑常温下的零件（冷锻件）受到温度致使锻件的膨胀所设计的图形。热锻件图与锻件图在形状方面上主要是连皮与模膛设计在一起，一起加工。尺寸方面比锻件图的尺寸大一些，为L=l(1+%)（注：L热锻件尺寸；l冷锻件尺寸；终锻温度下金属的收缩率）根据之前学过的知识能够知道钢的收缩率范围一般为0.81.5，此锻件考虑收缩率为1.5。其对应的尺寸如下计算所示:151（10.015）mm153.27mm114（1+0.015）mm115.71mm42（10.015）mm42.63mm80（1+0.015）mm84.71mm9.5（10.015）mm9.64mm61（10.015）mm61.92mm因此,该锻件的上下模的锻造模膛尺寸如下图3-1和3-2所示。图3-1上模膛模具图图3-2下模膛模具图3.2确定模锻设备吨位翻阅锻压手册及课本，得知摩擦压力机的吨位计算公式如下:P = p/q = (6473) F/q公式中:P摩擦压力机吨位(KN);为本次模锻设备的所求吨位。p模锻所需变形力(KN); F该输出轴锻件的锻件在分型位置的投影，其面积为F= (cm2)(6473)因该输出轴锻件形状复杂，要先制粗坯后机械加工，所以选择锻件系数为73。q是变形系数,因本次制坯是在摩擦压力机上，该系数字面意思是为了改变锻件形状，即要有很大的功和行程，所以变形系数为0.9。由公式P=73F/q=73730.2/0.9 KN，经计算得该模锻设备吨位P=59KN选择锻造设备,考虑锻造时飞边的直径截面,可以选择设备大于理论计算的设备,所以选用630D左右的压力机可以保证产品成型。所以选择J53-630D摩擦压力机。以下表为摩擦压力机的设备参数,如下表3-所示:表3-1 J53系列双盘摩擦压力机技术参数主要技术参数J53-160CJ53-300BJA53-400DJ53-630DJ53-I600CJ53-1000C公称力kN1 6003000400063001000016000能 量kJ10204080160280最大负荷kN250048006300100001600025000滑块行程mm360400500600700700行程次数min171514111010导轨间距mm4605606507151000920滑块底面前后mm45052063676011901000左右mm445485636700800900工作台面前后mm56065082092012001250左右mm51057073082010001100最小装模高度mm260300400470500550顶料形式刚性刚性气动气动气动气动顶料行程mm50100100100100150主电机功率KW1122305590132外形尺寸前后mm200025003200460053554700左右mm280029003600466049006800高mm373043455165606072908090质量kg918613900235004500083000113000摩擦压力机上模锻特点:(1)摩擦压力机属于锻锤类设备。他的工艺性能广泛,能够对工件各种成形工序和后续工序。(2)滑块行程速度比高。(3)金属(合金钢和有色金属)能够在两次锻击之间进行再结晶。(4)既能普通锻造，又能精密锻造。(5)摩擦传动的效率低,只有10%15%,设备多为中小型。（6）性能，塑性不高的合金。（7）设备简单，易于操作。3.3确定其他工序设备吨位其他的工序主要有制坯,热切边等。首先要思考怎么制坯，怎么才能将粗坯设计的符合本次毕业设计。查阅大量的资料以及综合上述得知，外壳锻件的粗坯制造最好的设备是摩擦压力机。在使用摩擦压力机锻造时，要完成锻前处理等预锻工序。查阅锻压手册，利用成型模具这步工序的演算方式。该粗坯的投影面积S为： S=22.522.53.14/4 cm2=397.4cm2因为该产品尺寸要求精密,选择精密模锻,翻阅锻压手册和锻造的相关课本等资料，该粗坯锻造时所需的公称压力F为： F=F/q=KS/q（F=KS）。式中:F公称压力即为本次制坯设备所求的压力。K系数,分为在热锻时和有圆角时两种情况。因本次粗坯设备是热锻，所以系数K为80KN/cm2。S锻件总水平投影面积。q是变形系数,因本次制坯是在摩擦压力机上，该系数字面意思是为了改变锻件形状，即要有很大的功和行程，所以变形系数为0.9。由公式F=KS/q=80397.4/0.9 cm2计算得F=35.3KN/cm2所以应选用左右的压力机进行制坯工序的完成。且制坯是产品的预锻工序。为产品终锻顺利完成提供保障。第4章锻模结构设计毛坯就是先制造的粗坯，其图形主要是考虑给的零件图形是否复杂，如果图形复杂，毛坯图的设计应往简单的方向设计，在后续机械加工。如果图形简单，可以考虑直接锻造出。毛坯的尺寸要考虑后续是否机械加工，留有的余量不同。本次的零件因内部没有方法直接锻造，因此要先制粗坯，,且尽量的减少机械加工，后机械加工。尺寸由该外壳锻件的零件尺寸考虑是否有机械加工而设计。锻件加工部位设计以Ra1.6和Ra3.2的粗糙度。4.1制坯工步和毛坯尺寸的确定短轴类锻件工步一般采用镦粗终锻（或镦粗成形终锻）。查表7-13得，轮毂较高的锻件，镦粗后毛坯的直径D应在 D2D0.5(D1+D2)。在镦粗时坯料圆柱面的的氧化皮即可脱落，而坯料两个端面上的氧化皮，则需将饼状的坯料用夹钳立起来，轻轻压一下，即可脱落。制坯工步的主要目的:（1）合理分配材料,保证模具型腔充满又不造成浪费;（2）避免产生折叠等缺陷锻件体积V锻,飞边体积按飞边槽容积的50%计算，圆饼类锻件一般采用镦粗制坯，所以毛坯尺寸应以镦粗变形为依据进行计算的。毛坯体积为：V坯=（1+k）V锻则毛坯直径为 d坯=1.08其中k-宽裕系数，考虑到锻件复杂程度影响毛边体积，并计及火耗率，对圆形锻件k=0.120.25。 n毛坯高度与直径之比值，一般取n=1.82.2 为使锻位时定位容易，成性良好镦粗后尺寸控制在端面直径为170D0.5(170+221)范围内,即170 mmD195.5 mm,取D镦=180 mm。计算飞边体积：飞边槽尺寸为b=10 mm,b1=30mm，A飞=314 mm24.2飞边槽设计模锻后所得到的锻件是四周带有飞边的锻件。应根据锻件尺寸、形状和切边方向等确定飞边槽的型式和尺寸。（1）终锻模膛周边必须设有飞边槽，合格的飞边槽的主要作用是：1）增加金属流动模膛的阻力，迫使金属充满型腔；2）飞边还可以容纳多余的金属，使锻件体积基本一致；3）在终锻的后期，温度还比较高的飞边可以起缓冲作用，减弱上模对下模的打击，保护模具的承积面，使模具不易压垮和开裂。此外，飞边的厚度较薄时，利于切除。（2）飞边槽的形式飞边槽是由桥部和仓部组成。桥部较薄金属冷却快，使模膛四周产生阻力，迫使金属充满模膛。仓部用以容纳多余金属。常用的飞边槽有如下4种型式：1）基本型：仓部在上模，2）倒置型：仓部在下模；3）双仓型：上下模均开仓部；4）带阻力沟型：在加宽的桥部开设阻力沟。表4-1 飞边槽尺寸锻锤吨位/t桥部高度h/mm仓部高度h1/mm桥部宽度b/mm仓部宽度b1/mm模膛边缘圆角r/mm11.01.648251.52241025302.03351230402.543612503.0飞边槽的尺寸由表4-1查得：h=2mm h1=4mm b=10mm b1=25mm r=1.5mm飞边槽具体形式如下图4-1所示。图4-1 飞边槽4.3切边模设计切边凹模有整体式和组合式两种类型。整体式凹模适用于中小型锻件，特别是形状简单、对称的锻件。组合式由两块以上的凹模组成，制造比较容易，热处理时不易碎裂，变形小，便于修模、调整、更换，多用于大型锻件或形状复杂锻件。因为变速叉锻件的体积小，结构简单，所以这里采用整体式。由于采用的是整体式，所以凹模刃口采用的直刃口。切边凹模的的刃口用来剪切锻件飞边，应制成锐角。刃口的轮廓线按锻件图上的轮廓线制造，在刃口磨损后，将顶面磨去一层即可使刃口恢复锋利，且刃口的轮廓尺寸保持不变。凹模尺寸的具体数据参考下表：表4-2 切边凹模尺寸飞边桥厚度hnHminhB1Bmin1.6以下5010353023551240354以上60155040最终绘制的切边凹模如下图：图4-2切边凹模切边时，切边凸模起传递压力作用，要求与锻件有一定的接触面积，而且其形状应基本吻合。不均匀或接触面积太小，切边时锻件因局部受压会发生弯曲、扭曲和表面压伤等缺陷，影响锻件质量，甚至造成废品。另外，为了避免啃伤锻件的过渡断面，应在该处留空隙，空隙值等于锻件相应处水平尺寸正常偏差的一半加0.3-0.5mmm。1凸模一般进入凹模内，凸凹模之间应留有适当的间隙。靠减小凸模轮廓尺寸保证。间隙过大，不利于凸凹模位置的对准，易偏心切边和不均匀的残留毛刺，间隙过大，飞边不易从凸模上取下，而且凸凹模有互啃的危险。本文模具选择凹模做切边作用且飞边槽为形式I，因此，可查表5-1知：表4-3 切边模间隙形式Ih/mm/mm850。锻造是机械零件生产中的头道工序，为了给后续的工序做好准备，应消除锻件内的应力，并使其具有合适的硬度和稳定细小的组织。因此锻件要在毛坯状态就要进行热处理。由于锻件所用材料为45钢，查阅资料确定其热处理工艺为：在850-870进行退火处理，然后炉冷到580以下空冷，以降低其硬度，减小应力，改善组织。第7章 缺陷分析因各种因素导致锻件产生许多缺陷,通常造成锻造缺陷的因素及缺陷有:1.原材料和备料的因素及产生的缺陷:裂纹、切斜、层状断口、非金属夹杂、亮线、坯料端部弯曲和结疤;2.加热因素及产生的缺陷:过热、碳含量和过烧;3.锻后冷却、热处理和清理不当等因素及产生的缺陷:硬度不足、冷却裂纹和腐蚀。以下是对常见缺陷的论述:(1)氧化:锻造过程中金属坯料在加热的条件下发生氧化,致使锻件金属损伤、质量降低,甚至可能报废。(2)脱碳:是锻造过程中加热时金属坯料里的碳发生化学反应从而降低碳含量,导致锻件硬度等性能降低,因此锻造时要增大加工余量和快速加热。(3)过热:是因为金属坯料在高温下保持时间过长引起的缺陷,导致锻件金属的性能降低。(4)过烧:是锻造过程中加热温度大于金属坯料所需温度导致锻件熔化,使材料塑性硬度等性能降低,甚至报废。(5)裂纹:是锻造过程中各种应力设计过大产生的,主要由于温度、冲孔和锻压等因素产生,发生在锻件最薄的地方,且当锻件坯料有缺陷时会导致塑性降低。(6)局部充填不足:主要因为该锻件的锻造工艺在设计过程中设备吨位、模膛、模具和金属的流动性设计不合理。(7)错移:锻造过程中上下模发生了移动。主要是因为模具的设计、安装不合理。总结与展望经过本次的课程设计的内容的完成，让我更加深刻的理解了有关锻造方面的工艺以及很多的知识。不仅仅巩固了之前学过的理论方面的知识，而且，还让我也了解了很多的实际应用的东西。让我明白了很多的理论实践共同结合下完成的东西。我也学到了很多新的东西，让我对模具的整个的工艺的过程有了一个新的认识，也让我有了一定的经验。经过自己的动手计算，也让我初步的了解了一个设计的基本的步骤。本次的课题是有关于轴的零件的锻造以及有关的模具的设计。整个的流程还有墩粗和终锻等工艺流程。模锻工艺的过程就是先把金属加热，然后，在进行锻造成型。让金属变形成为模具中的模样。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。为达到这一要求，首先要全面推广CAD/CAM/CAE技术，其次要发展高速铣削加工，最后要加强模具加工系统的自动化、智能化。我觉得模具是很有潜力的行业。这也让我明确了奋斗目标。这次的课题的过程让我有了很多的收获，也让我懂得了必须把理论实践结合的过程。致谢超过三个月的毕业项目即将结束