齿轮锤锻模课程设计说明书

HHaarrbbiinnIInnssttiittuutteeooffTTeecchhnnoollooggyy课课程程设设计计说说明明书书（（论论文文））课程名称：设计题目：齿轮锤锻模院系：材料科学与工程学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：院（系）：材料科学与工程学院专业：材料成型及控制工程至日期：课程设计题目：齿轮锤锻模已知技术参数：齿轮零件图一张。设计要求：材料：45号钢零件质量较好，尺寸精度适中，生产批量大，生产效率高。工作量：（1）按零件图完成锻件图一张；（2）绘制锻模装配图一张；（3）完成上模、下模模具图各一张。（4）编写设计计算说明书一份。工作计划安排：同组设计者及分工：无。指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。齿轮锤锻模课程设计1目录1.设计任务零件图................................................................................错误!未定义书签。2.模锻工艺及模锻方法的选择.............................................................错误!未定义书签。3.锻件图的设计....................................................................................错误!未定义书签。4.计算锻件的主要参数........................................................................错误!未定义书签。5.锻锤吨位的确定................................................................................错误!未定义书签。6.热锻件图的制定和绘制....................................................................错误!未定义书签。7.确定飞边槽的型式和尺寸................................................................错误!未定义书签。8.钳口及其尺寸....................................................................................错误!未定义书签。9.制坯工步选择....................................................................................错误!未定义书签。10.确定坯料尺寸..................................................................................错误!未定义书签。11.制坯模膛设计..................................................................................错误!未定义书签。12.锻模结构设计..................................................................................错误!未定义书签。13.参考文献..........................................................................................错误!未定义书签。齿轮锤锻模课程设计21、设计任务零件图图1齿轮锤锻零件图相关参数：模数M=3，齿数Z=792、模锻工艺及模锻方法的选择同一锻件可以在不同的设备上采用不同的工艺制造，不同的工艺方案，所用的工艺设备不同，其经济效果也不同。当生产批量较大时，可采用模锻锤或热模锻压力机；若批量不大时，可采用螺旋压力机或在自由锻锤上胎模锻及固定模模锻。此锻件要求大批量生产，采用锤上模锻的方法。模锻方法即在模锻设备上进行锻件生产时可采用不同的方法，如单件模锻、掉头模锻、一火多件、一模多件、合锻等。此锻件质量交大，采用单件模锻。3、锻件图的设计a)确定分模面的位置模锻件是可分的模腔中成形，组成模具型腔的各模块的分合面称为“分模面”[1]。选择分模面的最基本原则：保证锻件容易从锻模模膛中取出，锻件形状尽可能与零件形状相同。锻件分模位置应选择在具有最大水平投影尺寸的位置上。(1)为了使锻模结构简单，并防止上、下模错移，分模位置应尽可能用直线式。齿轮锤锻模课程设计3(2)头部尺寸较大的长轴类锻件，不宜用直线式分模，为使锻件较深尖角处能充满，应用折线式分模，使上、下模的模膛深度大致相等。(3)为了便于锻模、切边模加工制造和减少金属损耗，当圆饼类锻件的H≤D时，应取径向分模，不应选轴向分模。(4)有金属流线方向要求的锻件，应考虑锻件工作时的受力特点，保证锻件有最好的纤维分布。根据以上原则，本图分模面选在中间厚度水平面位置处。b)机械加工余量和锻件公差i.锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数（S）是锻件质量或体积（Gd，Vd）与其外轮廓包容体的重量或体积（Gd，Vd）的比值。即S在0.32-0.63范围内，所以形状复杂系数为S2级。ii.锻件重量锻件的质量可以根据锻件图的名义尺寸进行计算，即：其中ρ——材料密度，取7.85g/cm3V——锻件体积，取1315139.0mm3经计算，iii.锻件材质系数材质系数是按材料可锻性难易程度而划分等级的。材质系数不同，公差不同。钢质锻件可分为M1和M2两级。M1：含碳量小于0.65%的碳钢或合金元素总含量小于3.0%的合金钢。M2：含碳量大于或等于0.65%的碳钢或合金元素总含量大于或等于3.0%的合金钢此锻件的材料为45#钢，45#钢含碳量c%=0.42~0.50%0.65%，所以材质系数为M1级。iv.锻件精度等级锻件的精度等级一般为两级，普通级和精度级公差，此锻件为大批量生产，采用普通级公差。v.锻件公差和余量齿轮锤锻模课程设计4根据锻件的质量、尺寸、锻件形状复杂系数查找《锻模设计手册》查表确定长、宽和高度方向的余量。锻件厚度尺寸60mm，余量2.0~2.5mm，取2.5mm。锻件长度尺寸243mm，余量2.0~2.5mm，取2.5mm。根据锻件孔深和孔径查找《锻模设计手册》查表确定内孔的直径尺寸。内孔直径尺寸62.6mm，余量2.0mm。根据锻件质量、复杂系数、精度等级、材质系数，由《锻模设计手册》查得公差：锻件长度尺寸243mm，公差。锻件长度尺寸213mm，公差。锻件长度尺寸80.5mm，公差。锻件厚度尺寸60mm，公差。内孔直径62.6mm，公差。错差公差1.4mm，残留飞边公差1.4mm。c)确定模锻斜度为了便于模锻件从模膛中取出，模锻件上平行于锤击方向的表面必须具有斜度，称为模锻斜度[1]，一般为5º~15º。模锻斜度与模膛深度和宽度有关，通常模膛深度与宽度的比值（h/d)较大时，模锻斜度取较大值。模锻斜度有内斜度β和外斜度α，当锻件冷缩时，锻件外侧趋向离开模壁，而内侧抱住模具型槽中凸出部分不易取出，因此β应大于α一级[1]。根据《锻模设计手册》查表得到：内斜度β为10º和外斜度α为7º。d)确定模锻圆角半径为了使金属易于流动和充满模镗，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，是尖角、尖边呈圆弧过渡，此过渡处称为锻件的圆角[1]。根据凸台高度和宽度，由《锻模设计手册》查表得到：外圆角半径r=3mm，内圆角半径R一般为R=（2~3）r，取内圆角半径R=2r=6mm。e)确定冲孔连皮的形状和尺寸和尺寸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，后在切边压力机上冲除掉。当锻件内孔较大时（d2.5h或d60mm），一般采用斜底连皮。此锻件内孔直径62.660，因此采用斜底连皮。齿轮锤锻模课程设计5斜底连皮相关尺寸为：f)锻件图和锻件技术条件锻件图的技术要求：(1)图上未标注的模锻斜度7°；(2)图上未标注的圆角半径R=3mm；(3)允许的错移量1.4mm；(4)残留的毛边量1.4mm；(5)允许的表面缺陷深度1.5mm；(6)锻件热处理：调质；(7)锻件表面清理：喷沙清理。4、计算锻件的主要参数a)锻件在水平面的投影面积b)锻件的周边长度齿轮锤锻模课程设计6c)锻件体积锻件体积：d)锻件质量锻件质量：5、锻锤吨位的确定模锻锤吨位选择恰当，既能获得优质锻件，又能节省能量，保证正常生产，并能保证模具有一定的寿命。模锻过程是一个短暂的动态变化过程，受到诸多因素的制约，要获得准确的理论解是很困难的。因此，生产中，为方便起见，多用经验公式或近似解的理论公式确定设备吨位。有时，甚至采用更为简易的办法，即参照类似锻件的生产经验，通过类似来选择设备吨位。锻锤吨位可以通过锻件折算直径和终锻温度下的强度极限、功能关系、经验公式等方法确定[1]。选择双作用模锻锤，根据布留哈诺夫和列别尔斯基公式[2]:2612.63Kg其中D——锻件直径（cm）锻件在终锻温度时的变形抗力，查参考文献2表知取60MP故选用双作用3吨模锻锤。6、热锻件图的制定和绘制热锻件图是将锻件图的所有尺寸计入收缩率而绘制的。一般情况下，热锻件图形状与锻件图形状是完全相同的。但在某些情况下，为了保证按照热锻件图制造终锻模齿轮锤锻模课程设计7膛能锻出合格的锻件，热锻件图的某些地方与锻件图是有差异的，应根据具体情况给予具体处理。(1)终锻模膛易损处，应在锻件负公差范围内预先增加磨损量，以提高锻模寿命，保证锻件的合格率；(2)锻件上形状复杂且较高的部分应尽量放在上模。如因特殊情况需放在下模时，由于下模局部较深处易积聚氧化皮，致使锻件在该处“缺肉”；(3)当设备吨位偏小，模锻不足现象严重时，应使热锻件图高度尺寸比锻件图上相应高度减小一些，以抵消模锻不足的影响。相反，当设备吨位偏大或锻模承击面偏小时，热锻件图高度尺寸应接近于正公差，以保证在承击面下陷时仍可锻出合格的锻件；(4)锻件的某些部位在切边或冲孔时易产生变形而影响加工余量时，则应在热锻件图的相应部位适当地增加一定的弥补量，以提高锻件的合格率，如下图所示；(5)当锻件形状不能保证坯料在下模膛内或切边模内准确定位时，则应在热锻件图上增加必要的定位余块，以保证多次锻击过程中的定位以及切飞边时的定位。7、确定飞边槽的型式和尺寸飞边槽由桥口与仓部组成，飞边槽的作用：(1)增加金属流出模膛的阻力，促使金属充满模膛；(2)容纳多余的金属；(3)锻造时飞边起缓冲作用，减弱上、下模的直接撞击，防止锻模的压塌和开裂。毛边槽的形式和尺寸对锻件质量影响很大，有六种形式，采用形式Ⅰ，桥部设置在上模块，与坯料接触时间短，吸收热量少，因而温升少，能减轻桥部磨损或避免压塌。飞边槽尺寸可通过吨位法和计算确定，根据吨位法查参考文献1表得飞边槽的尺寸为：h飞/mmh1/mmb/mmb1/mmR1/mm351230～40，取351飞边槽的形状齿轮锤锻模课程设计88、钳口及其尺寸钳口是指在锻模的模锻模膛前面所做的空腔，由夹钳口与钳口颈组成。其作用为：(1)在模锻时用来放置棒料及钳夹头；(2)钳口颈用于加强夹钳料头与锻件之间的连接强度；(3)齿轮类锻件在模锻时无夹钳料头，钳口作为锻件起模之用；(4)在锻模制造时，钳口作为浇注模膛检验件（金属盐或铅）的浇口。对于圆饼类锻件，设计钳口只是为了锻件出模方便和用作浇口[1]。由于锻件质量10.324Kg超过10Kg，钳口应设计成圆形。钳口直径取锻模外壁最小厚度Smin