（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）轴头锻压模设计（有cad图）.docx

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1、轴头锻压模设计锻压是一种既陈旧而又正处在蓬勃发展之中的一种金属加工技术。目前，人类消费的金属材料的大部分，最终都是经过锻压方法加工成成品零件的。锻造是塑性加工的重要分支，它是利用材料的可塑性，借助外力的作用产生塑性变形，获得所需外形、尺寸和一定组织功能的锻件。任何一个锻造过程的根本目的都是为了获得符合图纸要求的外形、尺寸及外部组织功能合格的锻件。一个完善的锻模设计过程，首先要根据零件的外形和尺寸设计出锻件。选择锻件工步是关键。确定工步后，再根据热锻件来设计模膛、锻模和切边模。在设计过程中，需求经过计算来确定锤的吨位以及原料的量(既为下料)。关键词：锻模；模膛；切边ABSTRACTForging

2、ano1dandisinthef1ourishingOfdeve1opmentofameta1processingtechno1ogy.Atpresent,humanproductionofmostmeta1sareu1timate1yafterforgingmethodsprocessedintofinishedparts.Forgingp1asticprocessingisanimportantbranch,whichistheuseofp1asticmateria1,thero1eofoutsidehe1pproducep1asticdeformation,obtainthenecess

3、aryshape,sizeandperformanceofcertainorganizationsforgings.Anyprocessofforgingafundamenta1purposeistobeconsistentwiththerequirementsofthecontourdrawings,theinterna1organizationofthesizeandperformanceofqua1ifiedforgings.Aperfectdiedesignprocess,accordingtothefirstpartsoftheshapeandsizeofforgingdesign.

4、Forgingchoicestepisthekey.Determiningstep,inaccordancewiththedesignofheatforgingdiebarre1s,dieandtrimming.Inthedesignprocess,theneedtohammerca1cu1ationtodeterminethetonnageofrawmateria1sandthevo1ume(bothforthenextmateria1).Keywords:ForgingDie,；Diebarre1s；Trimming1阐述1.1 锻压的发展历史及国内现状11.2 锻压的分类21.3 锤用锻

5、模及其特点21.4 模锻工艺和模具设计的特点21.5 锤上模锻的缺陷31.6 锻造温度范围31.7 锻坯加热32锻件图的制定72.1 材料特性72.2 锻件图的制定82.2.1 分析成品的外形82.2.2 分模面的确定：92.2.3 机械加工余量的确定92.2.4 模锻件公差92.2.5 锻模斜度112.2.6 圆周半径122.2.7 锻件的热处理和清算133热锻件图的制定和绘制143.1制定和绘制热锻件图应该留意144锻锤吨位的确定和机械工作压力机的工作原理164.1锻锤吨位的确定164 .1.1圆形锻件165 .1.2非圆形锻件164.2 机械工作压力机的工作原理174.3 锻件工步的选择

6、195模膛的设计205.1拔长模膛的设计205.2终锻模膛的设计205.2.1飞边槽的作用205. 2.2锻坯下料方法216. 2.3下料226锻模结构设计236.1 模膛中心与锻模中心地位关系236.2 锁口设计247. 3模膛壁厚的确定257切边模设计267.1 切边模设计267.2 切边力的计算268. 3.简单切边模的设计268轴头消费过程（表示图）28致谢32参考文献331阐述1.1 锻压的发展历史及国内现状“锻压”是人类发明的最陈旧的消费技术之一。人类发现和运用金属几千年的历史，都伴随锻压技术的发展。从最后锻造农具和制造盔甲，到如今生活中随处可见的千千万万的锻压产品，都证明了这一技

7、术对人类的宝贵价值。目前，人类消费的金属材料的大部分，最终都是经过锻压方法加工成成品零件的。锻压是一种既陈旧而又正处在蓬勃发展之中的一种金属加工技术。从规模上看，它从昔日的红炉手工锻造已发展到在万吨级的液压机上锻造几百吨的钢锭；从工艺上看，它冲破了旧有单一的概念，又开发出了冷锻、温锻、近熔点锻、等温度和超塑性锻造等；从设备上看，它已由单方向的直线动作扩展到了多向、回转或其它更复杂的动作；从锻件原材料看,它由普通钢扩展到了许多特种用途钢、难变形钢和高温有色合金等，也由锭料和棒料扩展到了液料和粉料。越来越多的消费理论表明，锻压法已遍及国民经济的各个消费范畴。这不只由于它能合理地利用金属的塑性，省时

8、节能地获得产品的外形，而且还能改变金属的功能，经过改善金属的外部组织，进步原始金属本身的承载才能，进而收到节材的效果。近些年来的发展也表明，锻压已不再只是一种加工零件毛坯的手腕,用它直接成形零件的消费实例已越来越多。这一切证明锻压是一种充满活力和出路宽广的加工技术，它的程度正不断进步，它的作用也不断延伸。所以，如今的飞机、汽车、船舶、大型发电设备和化工容器以及军工范畴的许多大型的重要零件和仪器，钟表中的一些小零件，都几乎是用这种方法制造出来的。过去在我国工业中，模具长期未遭到注重。改革开放以来，塑料成型、家用电器、仪表、摩托车、汽车等行业进入大批量消费，模具工业有一定的发展，但依然落后于需求，

9、每年进口模具数量很大。除模具本身外，运用模具的设备如高效多工位模压设备，古代化的锻压设备，大型塑料成型设备以及供应高效冲压用的卷料设备等仍落后于需求。由于历史缘由遗留上去的工厂大而全，专业化程度落后，对这类企业外部结构不合理的景象仍需求作很大调整。建国以来，我国的锻压技术有了飞跃的发展。从教学、科研和消费方面基本构成了一个残缺的专业体系。特别是专业人材培育和锻压技术科研方面，与先进国家并没有太大的差距。但是就全行业普通的消费程度而言，不只与世界先进国家的差距很大，就是与国内外其它机械制造工艺相比，也是最落后的行业之一。随着我国四化建设，特别是汽车工业的发展，客观上对锻压技术也提出了更新更高的要

10、求。作为锻压技术工作者该当共同携手，为充分发挥成形技术的潜力，尽快掌握更多的先进技术，及时总结技术经验，丰富专业基础文件，大面积进步专业技术程度而努力。锻压工艺在机械、机器制造、交通运输、冶金、航空、航天、兵器等工业部门得到广泛的运用，在锻压件的消费中，锻模设计是整个锻压工艺中不可短少的重要环节。我国锻压行业的广大科技人员和工人，在长期的消费和科研理论中，在锻模设计方面积累了丰富的经验.1.2 锻压的分类锻压的分类：根据不同的状况，锻模的分类目前有多种方法。按锻模设备不同，锻模可分为锤用锻模、螺旋压力机用锻模、热模锻压力机用锻模、平锻机用锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模等。按工艺用途不同，锻模

11、可分为锻造模具、挤压模具，冷锁模具、校正模具、压印模具、精整模具、精锻模具、切边、冲孔模具等。其它分类方法还有，如按锻模的结构不同可分为全体锻模和组合镶块锻模；按终锻模膛结构不同可分为开式锻模和闭式锻模；按分模面的数量不同可分为单个分模面锻模和多向模锻锻模等。1.3 锤用锻模及其特点本设计采用锤用锻模锤上模锻次要用于锻件的大批量消费，是锻造消费中最基本的锻造方法。由于模锻锤具有通用性较强，消费效率高等优点，因此锤上模锻也是锻造消费中运用最广的锻造方法之一。锤上模锻的特点：模锻锤与锻压机等相比次要有下列工作特点：（1）靠冲击力使金属变形，锤头内行程的最后速度约为79ms;（2）受力系统不是封闭的

12、，冲击力经过下砧传给基础；（3）单位工夫内的打击次数多（110t模锻锤为10040次min）;（4）锤头的行程不固定；（5）承受偏载的才能和导向精度均较差；（6）无顶出安装。1.4 模锻工艺和模具设计的特点根据锻锤的工作特点，其模锻工艺和模具设计具有下列特点；（1）金属在各模膛中的变形是在锤头的多次打击下逐渐完成的，锤头的打击速度虽然较快，但在打击中每一次的变形量较小；（2）由于靠冲击力使金属变形，可以利用金属的活动惯性，有利于金属填充模膛。锻件上难充满的部分应尽量放在上模；（3）在锤上可完成多种模锻工步，特别是对长轴类锻件进行滚压，拔长等制坯工步非常方便；（4）由于模锻锤的导向精度不太高，工

13、作时的冲击性质和锤头行程不固定等，因此，模锻件的尺寸精度不太高；（5）由于靠冲击力使金属变形，模具普通采用全体结构；（6）由于靠冲击力使金属变形和锤头行程速度快，通常采用锁扣安装导向，较小采用导柱导套。1.5 锤上模锻的缺陷模锻锤工作时震动、噪声大，劳动条件差，对车间设备和厂房带来有害的影响；另外，模锻锤需求较重的下座，（普通为落下部分分量的25倍），尤其对大吨位的模锻锤，制造，运输和安装都很困难。因此，进几十年来，16T以上的模锻锤逐渐地被其他锻压设备所取代。1.6 锻造温度范围金属的锻造温度范围是指其始锻温度和终锻温度间的一段温度区间。在锻造温度范围内，金属应具有良好的可锻性（足够的塑性、

14、低的变形抗力等）和合适的金相组织，锻造温度范围是经过各种实验和分析金相形态图确定的。锻模设计时，根据材料的锻造温度范围可确定变形抗力和计算设备吨位。由材料查得，材料20Mn2的锻造温度范围为：1200（始锻）800（终锻）1.7 锻坯加热金属加热到一定温度后塑性进步，变性抗力减小。根据曲线可知，金属随著温度进步而强度降低。加热温度锻坯普通加热到金属的允许始锻温度。为保证里外温度均匀，锻坯表面加热到所需温度后还应保温一定工夫。图1钢的高温强度变化热态锻造前的重要工序。金属加热到一定温度后塑性进步，变性抗力减小为含碳0.45%的碳素钢和含银、铭、鸨的合金钢的高温强度变化曲线。根据图1曲线可知，金属

15、随著温度进步而强度降低。加热温度锻坯普通加热到金属的允许始锻温度。为保证里外温度均匀，锻坯表面加热到所需温度后还应保温一定工夫。保温工夫与金属的导热系数、锻坯的截面尺寸和在炉内的放置形态有关。冷坯料加热的升温速度不宜太高，以防止表层与心部之间出现过大的温差和在心部出现大的热应力。心部热应力容易惹起裂纹。常用的测温仪表有测炉温的热电偶，测金属表面温度的光学高温计。加热方法古代锻造用明火直接加热锻坯。古代锻坯加热运用各种燃煤、燃油、燃气和电热式的工业炉，包括间歇式的室式炉、台车式炉、电阻炉、感应炉和连续式炉。感应炉具有加热速度快、温度均匀、占地小、便于自动控制等优点，已广泛运用于中、小模锻件消费线中。锻坯加热耗费大量动力，因此必须进步工业炉的热效率，改进加热的管理和操作。在高温下，钢中的铁与炉气中的氧化合，构成FeO,Fe3O4,Fe2O3等氧化物，称为氧化皮。氧化皮的产生会添加金属的耗损。普通间歇式火焰加热炉的氧化烧损率为23%,感应加热小于0.5%。此外，氧化皮还会加剧模具的磨损，降低锻件精度和导致表面粗糙,从而加大机械加工的加工余量,添加了材料耗费。氧化皮还妨碍热的传导，延加热工夫，影响炉底寿命和工业炉的机械化作业。氧化除产生氧化皮外，还会减少钢的表层碳含量，构成脱碳层，降低锻件表层的硬度和强度。氧化皮