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1、 第1章 緒論 1.1模具和模具工業(yè) 在現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品中，60%一90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)己成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都依靠模具完成。因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。 模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步，模具技術(shù)又涉及到多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國(guó)家，特別是一些工

2、業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開(kāi)發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，己取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 縱觀世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟(jì)繁榮和經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)代都不可或缺。經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)，產(chǎn)品暢銷，自然要求模具能跟上;而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩時(shí)期，產(chǎn)品不暢銷，企業(yè)必然想方設(shè)法開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，因此，國(guó)內(nèi)外行家都稱現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰的工業(yè)。 如今，模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中己發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，其發(fā)展歷程從技術(shù)角度來(lái)看，大致可分為5個(gè)階段:手工操作階段、手工操作機(jī)械化階段、數(shù)字控制階段、計(jì)算機(jī)階段和CADC/AE/CAM信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一體化階段。CAD/CAM技術(shù)是隨著信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而

3、生的，模具行業(yè)則是最早采用CAD/CAM技術(shù)的行業(yè)。模具CAD/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī)對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 1.2我國(guó)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展較快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在較大差距，主要表現(xiàn)在模具品種較少、精度差、壽命短、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)差、力量分散、管理水平低等方面。由于模具制造技術(shù)的相對(duì)落后，造成了模具供不應(yīng)求的狀況，遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，嚴(yán)重影響

4、工業(yè)國(guó)內(nèi)制造水平的限制，不得不依賴進(jìn)口。 我國(guó)模具工業(yè)要想在短時(shí)間內(nèi)趕上世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，還要付出許多艱苦的努力。根據(jù)我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，模具制造技術(shù)今后應(yīng)朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。 1）模具制造技術(shù)向生產(chǎn)精密、高效、長(zhǎng)壽命模具方向發(fā)展，以滿足模具市場(chǎng)的需要。 2）加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化進(jìn)程，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。 3）大力開(kāi)發(fā)和推廣模具CAD/CAM技術(shù)，以提高模具制造過(guò)程的自動(dòng)化程度。 4）積極開(kāi)發(fā)模具制造的新工藝、新技術(shù)、新材料，以滿足用戶對(duì)模具的不同需求。 5）發(fā)展模具專業(yè)化生產(chǎn)，以提高模具制造的反應(yīng)靈活性并提高質(zhì)量和效率。 1.3數(shù)控技術(shù)在

5、模具加工中的應(yīng)用 模具零件制造屬于單件小批量生產(chǎn)方式，型腔、型芯的形狀往往比較復(fù)雜，難以在短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成，制造質(zhì)量也不易保證。在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)之前，除了用于大批量生產(chǎn)的專門生產(chǎn)線具有較高的自動(dòng)化程度外，各種零件的制造基本上由手工操作完成。此時(shí)零件一般由直線、圓弧等簡(jiǎn)單的幾何元素構(gòu)成。數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，為復(fù)雜曲線、曲面模具零件的單件加工提供了極為有效地手段。 鍛模CADC/AM技術(shù)的優(yōu)越性 (1)CAD/CAM技術(shù)可以提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，從而提高模具質(zhì)量。因?yàn)榻柚浖到y(tǒng)不僅可以充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)資源，而且實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，有利于發(fā)揮人機(jī)各自的特長(zhǎng)，使模具設(shè)計(jì)和制造工藝更加合理。更為重要

6、的是，采用CADC/AM技術(shù)極大地提高了加工能力，很好地解決了傳統(tǒng)方法難以加工或根本無(wú)法加工的復(fù)雜模具型腔的加工難題。 (2)CAD/CAM技術(shù)可以節(jié)省時(shí)間，提高效率。借助計(jì)算機(jī)，能使設(shè)計(jì)算和圖樣繪制成為自動(dòng)化，從而大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。CAD與CAM一體化，減少了中間環(huán)節(jié)的過(guò)渡時(shí)間，顯著縮短從設(shè)計(jì)到制造的周期。產(chǎn)周期的縮短有利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 (3)CAD/CAM技術(shù)可以較大幅度地降低成本。計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算和自動(dòng)繪圖大大節(jié)省了勞動(dòng)力。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)后，也大大節(jié)省了原材料。用CAM可減少模具的加工和調(diào)試工時(shí)，使制造成本降低。 (4)CAD/CAM技術(shù)將技術(shù)人員從繁冗的計(jì)算、繪圖和NC編程中解

7、出來(lái)，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動(dòng)。模具CAD/CAM的優(yōu)越性不局限于以上幾點(diǎn)，還可列舉好多，但是可以肯定的是這一高智力、知識(shí)密集、更新速度快、高效益的新技術(shù)最將取代傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。 第2章 零件的分析 2.1連桿功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 連桿是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要部件之一，其小頭經(jīng)活塞銷與活塞連接，大頭與曲軸連桿軸頸連接。燃燒室中受壓縮的油氣混合氣體經(jīng)點(diǎn)火燃燒后急劇膨脹，以很大的壓力壓向活塞頂面，連桿則將活塞所受的力傳給曲軸，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。 連桿部件一般是由連桿體、連桿蓋和螺栓、螺母等所組成，如圖2.1所示。 在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，連桿要承受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力

8、的作用，連桿除應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)盡量減小連桿自身的質(zhì)量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。 為了減少磨損和便于維修，在連桿小頭孔中壓入青銅襯套，大頭孔內(nèi)襯有具有鋼質(zhì)基底的耐磨巴氏合金軸瓦。 為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均衡，同一發(fā)動(dòng)機(jī)中各連桿的質(zhì)量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端面設(shè)置了去不平衡質(zhì)量的凸塊，以便在稱質(zhì)量后切除不平衡質(zhì)量。 連桿大、小頭兩端面對(duì)稱分布在連桿中截面的兩側(cè)。考慮到裝夾、安裝、搬運(yùn)等要求，連桿大、小頭的厚度相等（基本尺寸相同）。 在連桿小頭的頂端設(shè)有油孔（或油槽），發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，依靠曲軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，把氣缸體

9、下部的潤(rùn)滑油飛濺到小頭頂端的油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭銅襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。 2.2分析零件圖 連桿上需進(jìn)行機(jī)械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，桿體與桿蓋的結(jié)合面及連桿螺栓定位孔等。仔細(xì)閱讀連桿的零件圖和相關(guān)資料得出連桿總成的主要技術(shù)要求如下： 1.為了使連桿大、小頭運(yùn)動(dòng)副之間配合良好，大頭孔的尺寸公差等級(jí)取為IT6，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于1.0μm；小頭孔的尺寸公差等級(jí)取為IT7，表面粗糙度Ra應(yīng)不大于2.0，對(duì)它們的圓柱度也相應(yīng)地規(guī)定了嚴(yán)格的要求。 2.大、小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，故兩孔中心距的尺寸公差等級(jí)應(yīng)不低于IT9(0

10、.115mm)。大、小頭孔中心線在兩個(gè)相互垂直的方向上的平行度誤差會(huì)使活塞在汽缸中傾斜，致使汽缸磨損不均勻，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，同時(shí)也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇。 3.連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔中心線的垂直度誤差過(guò)大，將加劇連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，一般規(guī)定垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于9級(jí)（0.062mm）。 4.連桿大小頭兩端面間距離的基本尺寸相同，但是其技術(shù)要求是不同的。大頭兩端面間尺寸公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度Ra部大于3.2μm；小頭兩端面間的尺寸公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。這是因?yàn)檫B桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩軸肩端面間有配合要求，

11、而連桿小頭兩端面與活塞銷孔座內(nèi)檔之間沒(méi)有配合要求。連桿大頭兩端面間距離尺寸的公差帶正好落在連桿小頭端面間距離尺寸的公差帶中，這給連桿的加工帶來(lái)許多方便。 5.為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，對(duì)連桿小頭（約占連桿全長(zhǎng)2/3）質(zhì)量差和小頭（約占連桿全長(zhǎng)1/3）質(zhì)量差分別給以嚴(yán)格的規(guī)定。 圖2.1 連桿實(shí)體圖 第3章 模鍛及錘用鍛模的了解 3.1模鍛工藝概述 模鍛工藝是金屬毛坯在外力作用下發(fā)生變形充滿模膛，獲得所需形狀、尺寸并具有一定機(jī)械性能的模鍛件的鍛造生產(chǎn)工藝。 根據(jù)模鍛時(shí)鍛件是否形成橫向飛邊，模鍛工藝可分為兩種： 1）有飛邊模鍛 即開(kāi)式模鍛，如圖3.1

12、a所示。分模面與模具運(yùn)動(dòng)方向垂直，在模鍛過(guò)程中分模面之間的距離逐漸減小，沿分模面形成橫向飛邊，依靠飛邊的阻力使金屬充滿模膛。其特點(diǎn)是鍛件周圍沿分模面形成橫向飛邊。 2）無(wú)飛邊模鍛 即閉式模鍛，如圖3.1b所示。分模面與模具運(yùn)動(dòng)方向平行，在模鍛過(guò)程中分模面之間的間隙保持不變，不形成飛邊。如果毛坯體積過(guò)多，則在模膛充滿后出現(xiàn)少量的縱向毛刺。 圖3.1 a)開(kāi)式模鍛 圖3.1 b)閉式模鍛 根據(jù)金屬毛坯的溫度不同，模鍛工藝可以分為三種： 1）熱模鍛 將金屬毛坯加熱至再結(jié)晶溫度以上時(shí)進(jìn)行模鍛。 2）溫模鍛 將金屬毛坯加熱至金屬再結(jié)晶

13、溫度以下某個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)進(jìn)行模鍛。 3）冷漠段 在室溫中對(duì)金屬毛坯進(jìn)行模鍛。 3.2鍛模概述 鍛壓加工是機(jī)械制造工業(yè)的一個(gè)重要加工方式，它的加工特點(diǎn)是坯料經(jīng)過(guò)加熱，在錘鍛或壓力機(jī)等鍛壓設(shè)備及模具的動(dòng)力作用下，坯料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到一定的條件后，引起形狀改變?yōu)樽罱K形狀的鍛件。由于鍛件的內(nèi)部組織與機(jī)械性能較好，因此一般承載力件多選用鍛壓方法進(jìn)行生產(chǎn)。而鍛模是金屬在熱態(tài)和冷態(tài)下進(jìn)行體積成形（鍛壓）時(shí)所用模具的統(tǒng)稱。根據(jù)不同的情況，鍛模的分類也有多種： 1）按鍛造設(shè)備不同，鍛模可以分為錘用鍛模、螺旋壓力機(jī)用鍛模、熱模鍛壓力機(jī)用鍛模、平鍛機(jī)用鍛模、水壓機(jī)用鍛模、輥鍛機(jī)用鍛模、高速錘用鍛模、

14、擺輾機(jī)用鍛模等等，這種分類方法主要考慮了各種鍛壓設(shè)備的工作特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工藝特點(diǎn)，因此決定了鍛模的結(jié)構(gòu)和使用條件有所不同。 2）按工藝用途不同，鍛模可以分為鍛造模具、擠壓模具、輥鍛模具、冷鐓模具、校正模具、壓印模具、精整模具、精鍛模具、切邊模具、沖孔模具等等。這種方法主要考慮不同變形工序的規(guī)律，因此各類鍛模的模膛設(shè)計(jì)和模鍛結(jié)構(gòu)也有所不同。 3）其它的分類方法，如按鍛模的結(jié)構(gòu)不同分為整體模和組合鑲塊鍛模;按終鍛模膛結(jié)構(gòu)不同可分為開(kāi)式鍛模和閉式鍛模；按分模面的數(shù)量不同分為單個(gè)分模面鍛模和多向分模面鍛模等。 目前由于國(guó)內(nèi)連桿生產(chǎn)企業(yè)在規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)程度存在著差異，因此連桿生產(chǎn)所采用的鍛造工藝

15、也就有所不同。錘用鍛模主要用于鍛件的大量生產(chǎn)，是鍛造生產(chǎn)中最基本的鍛造方法。由于模鍛錘具有通用性較強(qiáng)，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此錘用鍛模也是鍛造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的鍛造方法之一。本課題也是就錘用鍛模作為研究對(duì)象，來(lái)設(shè)計(jì)連桿的錘用鍛模。 3.3 錘用鍛模介紹 錘用鍛模主要用于鍛件的大量生產(chǎn)，是鍛造生產(chǎn)中最基本的鍛造方法。由于模鍛錘具有通用性較強(qiáng)，生產(chǎn)效率高優(yōu)點(diǎn)，因此錘用鍛模也是鍛造生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的鍛造方法之一。 3.3.1 錘上鍛模的特點(diǎn) 模鍛錘與鍛壓機(jī)等相比較主要有下列工作特點(diǎn)： 1）靠沖壓力使金屬變形，錘頭在行程的最后的、速度約為7-9m/s; 2）受力系統(tǒng)不是封閉的，沖擊力通過(guò)下帖

16、傳給基礎(chǔ)； 3）單位時(shí)間內(nèi)的打擊次數(shù)多（1-10t模鍛錘為100-400次/min）； 4)錘頭的行程不固定； 5）承受偏載的能力和導(dǎo)向精度較差； 6）無(wú)頂出裝置。 根據(jù)模鍛錘的工作特點(diǎn)，其模鍛工藝和模具設(shè)計(jì)具有下列特點(diǎn)： 1）金屬在各模膛中的變形是在錘頭的多次打擊下逐步完成的，錘頭的打擊速度雖然較快，但是在打擊中每一次的變形量較?。? 2）由于靠沖擊力使金屬變形，可以利用金屬的流動(dòng)慣性，有利于金屬充滿模膛。鍛件上難充滿的部分應(yīng)盡量放在上模； 3）在錘上可實(shí)現(xiàn)多種模鍛工步，特別是對(duì)長(zhǎng)軸類鍛件進(jìn)行滾壓、拔長(zhǎng)等制坯工步非常方便。 4)由于模鍛錘的導(dǎo)向精度不太高，工作時(shí)的沖擊

17、性質(zhì)和錘頭行程不固定等，因此，模鍛件的尺寸精度不太高； 5）由于無(wú)頂出裝置，鍛模起模較困難，模鍛斜度應(yīng)適當(dāng)大些； 6）由于靠沖擊力使金屬變形，模具一般用用整體結(jié)構(gòu)； 7）由于靠沖擊力使金屬變形和錘頭行程速度快，通常采用鎖扣裝置導(dǎo)向，較少采用導(dǎo)柱導(dǎo)套。 模鍛錘工作時(shí)振動(dòng)、噪音大，勞動(dòng)條件差，對(duì)車間設(shè)備和廠房帶來(lái)有害的影響；另外，模鍛錘需要較重的砧座（約為落下部分質(zhì)量的25倍），尤其對(duì)大噸位的模鍛錘，制造、運(yùn)輸和安裝都很困難。因此，近幾十年來(lái)，16t以上的模鍛錘逐漸地被其他鍛壓設(shè)備所代替。 3.3.2 錘上鍛模的工藝路線 為了得到合格的鍛件所進(jìn)行的全套工藝，一般情況下包括下列工序：

18、 1）下料 將原材料切割成所需尺寸的坯料； 2）加熱 為了提高金屬的塑性、降低變形抗力，便于模鍛成形； 3）模鍛 得到鍛件的形狀和尺寸； 4）切邊或沖孔 切去飛邊或者沖孔連皮； 5）熱校正或熱精壓 使鍛件形狀和尺寸準(zhǔn)確； 6）在砂輪上磨毛刺 （切邊所剩的毛刺）； 7）熱處理 保證合適的硬度和合格的機(jī)械性能，常用的方法是正火和調(diào)質(zhì)； 8）清除氧化皮 得到表面光潔的鍛件。常用的方法有噴砂、噴丸、滾筒拋光、酸洗； 9）冷校正或冷精壓 進(jìn)一步提高鍛件的精度，減小表面粗糙度； 10）檢驗(yàn)鍛件質(zhì)量。 第4章 連桿鍛模的設(shè)計(jì)

19、 4.1 鍛件圖的設(shè)計(jì) 鍛件圖是根據(jù)零件產(chǎn)品圖制定的，它全面地反應(yīng)鍛件的情況。在鍛件圖中要規(guī)定：鍛件公差和機(jī)械加工余量；鍛件的材質(zhì)及熱處理要求；鍛件的清理方式及其他技術(shù)條件內(nèi)容。鍛件圖是編制鍛造工藝卡片、設(shè)計(jì)模和量具以及最后檢驗(yàn)鍛件的依據(jù)，也是機(jī)械加工部門驗(yàn)收鍛件，制定切削加工工藝，設(shè)計(jì)加工夾具（用毛坯面定位時(shí)）依據(jù)，所以鍛件圖是最重要的基本工藝文件之一。設(shè)計(jì)鍛件圖時(shí)必須綜合考慮鍛件的生產(chǎn)批量，設(shè)備工藝條件等各種因素。鍛件圖的設(shè)計(jì)還必須與機(jī)械加工工藝人員協(xié)商并認(rèn)可。 4.1.1 確定分模位置 分模面選擇的基本要求是能保證鍛件從模膛中取出來(lái)，因此鍛件的側(cè)面不能有凹的形狀。此外，還

20、要考慮以下因素： 1）保證鍛件容易脫模，一般應(yīng)以最大投影面作為分模面 ，見(jiàn)圖4.1a ； 2）易于檢查上下模膛的相對(duì)錯(cuò)移，見(jiàn)圖4.1b; 3）分模線盡可能選直線，使鍛模加工簡(jiǎn)單，見(jiàn)圖4.1c;但是對(duì)頭部尺寸較大，且上下不對(duì)稱的鍛件，則易取折線分模，以保證成形充滿，見(jiàn)圖4.1d; 4)對(duì)圓餅類鍛件，當(dāng)H≦D時(shí)，宜取徑向分模，而不取軸向分模，見(jiàn)圖4.2e; 5)應(yīng)保證鍛件有合理的金屬流線分布，見(jiàn)圖4.1f； 6）盡量在高度的一半處分模，使鍛件機(jī)械加工余量最小，有利于節(jié)約材料； 7）要使模膛的寬帶大而深度小，這樣金屬容易充滿模膛，鍛件容易出模。 圖4.1不正確與正確的分模面

21、 綜上分析，再結(jié)合連桿自身的特點(diǎn)，分模面選擇在其上下對(duì)稱位置，見(jiàn)圖4.2為其示意圖。 圖4.2 分模面位置 4.1.2 機(jī)械加工余量的確定 機(jī)械加工余量的確定于鍛件形狀的復(fù)雜程度、成品零件的精度要求、鍛件的材質(zhì)、模鍛設(shè)備、工藝條件、熱處理的變形量、矯正的難易程度、機(jī)械加工的工序設(shè)計(jì)等許多因素有關(guān)，不能籠統(tǒng)地說(shuō)多大的余量最合適。機(jī)械加工余量也并不是越小越好，為了將鍛件的脫碳層（約0.5mm）和表面的細(xì)小裂紋去掉，留有一定的加工余量是必要的。GB/T 12362-1990規(guī)定的機(jī)械加工余量，根據(jù)估算鍛件質(zhì)量、加工精度及鍛件復(fù)雜系數(shù)查表得到。 （1）鍛件質(zhì)量 估算連桿鍛件的

22、質(zhì)量約為1.5kg,連桿材料為40鋼。 （2）材質(zhì)系數(shù) 鍛件的材質(zhì)系數(shù)分為兩類，即分為和兩級(jí)。 是鋼的最高含碳量小于0.65%的碳鋼或合金元素最高總含量小于3.0%的合金鋼。 是鋼的最高含碳量大于或等于0.65%的碳鋼或者合金元素最高總含量大于或等于3.0%的合金。詳見(jiàn)表4-1。 表4-1 鍛件材質(zhì)系數(shù) 級(jí)別 鋼的最高含碳量 合金鋼的合金元素最高含量 <0.65% <3.0% ≤0.65% ≥3.0% 40鋼顯然屬于類。 （3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S (4.1) 式中 ；

23、。 對(duì)于本課題 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S分級(jí)見(jiàn)表4-2。 注：當(dāng)鍛件為薄形圓盤或法蘭件，其厚度與直徑之比≤0.2時(shí)，直接確定為復(fù)雜等級(jí)。其結(jié)果為S3級(jí)。 表4-2 鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S分級(jí)表 級(jí)別 S數(shù)值范圍 級(jí)別 S數(shù)值范圍 簡(jiǎn)單 >0.63-1.00 較復(fù)雜 >0.16-0.32 一般 >0.32-0.63 復(fù)雜 ≤0.16 有零件圖中連桿的表面粗糙度可知連桿需要磨削加工，即加工精度為F2，有[3]表24.2-2，根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)和相應(yīng)部位的尺寸查表得： 在厚度方向的單邊加

24、工余量為1.7-2.2mm; 在水平方向的單邊加工余量為 1.7-2.2mm。 故統(tǒng)一取2.0mm。 連桿小頭的孔不不鍛造出來(lái)，大頭內(nèi)孔的機(jī)械加工余量參考4.3表 表4.3 鍛件內(nèi)孔的單面機(jī)械加工余量 （摘自GB/T 12362-1990） （mm） 孔徑 孔深 大于 到 大于0 63 100 140 200 至63 100 140 200 280 - 25 2.5 - - - - 25 40 2.0 2.6 - - - 40 63 2.0 2.6 3.0 - - 63 100 2.5 3.0 3.0 4

25、.0 - 100 160 2.6 3.0 3.4 4.0 4.6 160 250 3.0 3.0 3.4 4.0 4.6 由連桿大頭的尺寸確定單邊機(jī)械加工余量為2.5mm。 4.1.3 模鍛件的公差的確定 模鍛件公差代表模鍛件要求達(dá)到的精度。就尺寸公差而言，是鍛件公稱尺寸所允許的增大值叫做正偏差；對(duì)公稱尺寸所允許的減小值叫做負(fù)偏差。鍛件公稱尺寸，公差和余量之間的關(guān)系如圖4.3所示。 圖4.3 鍛件的公稱尺寸、公差和余量 （1）長(zhǎng)度、寬度和高度尺寸公差 指在分模線一側(cè)同一塊模具上沿長(zhǎng)度l、寬度b、高度h方向上的尺寸公差，此類公差根據(jù)鍛件的基

26、本尺寸、質(zhì)量、形狀復(fù)雜系數(shù)及材質(zhì)系數(shù)查[7]表15-18 查得為： 長(zhǎng)度極限偏差為 寬度極限偏差為 高度極限偏差為 在大量生產(chǎn)的條件下，連桿鍛件在機(jī)械加工時(shí)用大小頭端面定位，要求大小頭端面在同一平面上的精度較高，100mm內(nèi)為0.6mm，而模鍛后的高度公差較大，達(dá)不到上述要求，故鍛件在熱處理、清理后增加一道壓印（平面冷精壓）工序。鍛件經(jīng)壓印后，機(jī)械加工余量可大大減小，取0.75mm，壓印后的鍛件高度公差取0.2mm。連桿鍛件壓印后，大小頭高度尺寸為（38.5+20.75）mm=40mm,單邊壓印余量取0.25mm,同時(shí)模鍛后大小頭部的高度尺寸為（40+

27、）mm=40.5mm。 由于壓印需要余量，如鍛件高度偏差為負(fù)值時(shí)（-0.6），則實(shí)際單邊壓印余量?jī)H為0.15mm，為保證適當(dāng)?shù)膲河∮嗔浚懠叨葮O限偏差調(diào)整為，由于壓印后鍛件水平方向的尺寸稍有增加，故在水平方向的余量可以適當(dāng)減小，把加上余量為103mm的寬度改為109mm等。 （2）厚度尺寸公差 指跨越分模線的厚度尺寸的公差。鍛件所有厚度尺寸去同一公差，其數(shù)值根據(jù)鍛件最大厚度尺寸查[7]表15-20 查得為： 厚度尺寸公差為。 由于連桿鍛件的分模線是一直線，比較厚度和高度的尺寸公差發(fā)現(xiàn)公差帶值相等，只是上下偏差分布有0.1mm的差入。故厚度的和高度的統(tǒng)一起來(lái)與高度尺寸公差一樣。

28、（3）錯(cuò)位公差和殘留飛邊公差 錯(cuò)位是鍛件在分模線上、下兩部分對(duì)應(yīng)點(diǎn)所偏移的距離（圖4.4），數(shù)值為或其中為平行于分模線最大、最小投影長(zhǎng)度，為平行于分模線最大、最小投影寬度。 圖4.4 模鍛件的錯(cuò)差 查[7]表15-18 由質(zhì)量約為1.5kg和分模線對(duì)稱得： 連桿鍛件的錯(cuò)位公差為0.6mm。 連桿鍛件的橫向殘留飛邊公差為0.7mm。 （4）允許的表面缺陷深度 對(duì)于加工表面，最大深度不超過(guò)余量的一半；對(duì)于非加工表面，其最大深度不超過(guò)最大厚度公差的三分之一。故取鍛件的允許表面缺陷深度為0.5mm。 4.1.4 模鍛斜度的確定 為了便于將成形后的鍛件從模膛中取出，在鍛件上

29、與分模面相互垂直的平面上必要加上一定斜度的余料，這個(gè)斜度就是模鍛斜度。鍛件外壁的斜度成為外模鍛斜度如圖4-4，鍛件內(nèi)壁的斜度稱為內(nèi)模鍛斜度，如圖4.5。鍛件成形后，隨著溫度的下降，外膜鍛斜度上的金屬由于收縮而有助于鍛件出模，內(nèi)模鍛斜度的金屬由于收縮反而將 圖4.5 鍛件的內(nèi)外模斜度和圓角 模膛的突起部分夾得更緊。所以同一鍛件上內(nèi)模鍛斜度比外模鍛斜度大。 很明顯，加上模鍛斜度后會(huì)增加金屬耗材和機(jī)加工工時(shí)。因此應(yīng)盡量選用較小的鍛模斜度，同時(shí)要注意充分利用鍛件的固有斜度。模鍛斜度與模膛內(nèi)壁斜度相對(duì)應(yīng)。模膛內(nèi)壁斜度系用指狀標(biāo)準(zhǔn)銑刀加工而成，所以模鍛斜度應(yīng)該選用，，,，標(biāo)準(zhǔn)度數(shù)，以便

30、與銑刀規(guī)格一致。為了減少銑削加工的換刀次數(shù)，可選用內(nèi)外模鍛斜度為同一數(shù)值。同時(shí)和零件圖的模鍛斜度保持一致，故選模鍛斜度為。 4.1.5 圓角半徑的確定 鍛件上凸起和凹下的部分均應(yīng)帶有圓角，不允許出現(xiàn)銳角。如圖4-4所示。 凸圓角的作用是避免鍛模在熱處理時(shí)和模鍛過(guò)程中因?yàn)閼?yīng)力集中導(dǎo)致開(kāi)裂，也使金屬易于充滿相應(yīng)的部位。凹圓角的作用是使金屬易于流動(dòng)，防止模鍛件產(chǎn)生折疊，防止模膛過(guò)早磨損和被壓塌。生產(chǎn)上吧模鍛件的凸圓角稱為外圓角半徑r,凹圓角半徑稱為內(nèi)圓角半徑R（圖4-4）。適當(dāng)加大圓角半徑，對(duì)防止鍛件轉(zhuǎn)角處的流線被切斷、提高模鍛件品質(zhì)和模具壽命有利。然而，增加外圓角半徑r將會(huì)減少相應(yīng)部位的機(jī)

31、加工余量，增加內(nèi)圓角半徑R，將會(huì)加大相應(yīng)部位的機(jī)加工余量，增加材料損耗。對(duì)某些復(fù)雜鍛件，內(nèi)圓角半徑R過(guò)大，也會(huì)使金屬過(guò)早流失，造成局部充不滿現(xiàn)象。為保證鍛件外圓角處的最小機(jī)加工余量: (4.2) 式中 α—零件相應(yīng)處的圓角半徑或倒角值； 如無(wú)倒角： (4.3) 為了適應(yīng)制造模具所用刀具的標(biāo)準(zhǔn)化，可按下列序列值設(shè)計(jì)圓角半徑（mm）：1.0，1.5，2.5，3.0，4.0

32、，5.0，6.0，8.0，10.0，12.0，15.0。當(dāng)圓角半徑大于15mm后，按以5mm為遞增值生成序列選取。在同一鍛件上選定的圓角半徑規(guī)格應(yīng)該盡量一致，不宜過(guò)多。 本鍛件高度余量：（0.75+0.4）mm=1.15mm， 則連桿鍛件需要倒角的叉內(nèi)圓角半徑：（1.15+2）=3.15mm，取3.0mm。 其余部位的圓角半徑取1.5mm。 4.1.6 沖孔連皮 具有通孔的零件，在模鍛是不能直接鍛出通孔。所鍛成的盲孔內(nèi)留一層具有一定厚度的金屬層，稱為沖孔連皮。沖孔連皮可利用切邊機(jī)切除。 模鍛時(shí)鍛出盲孔是為了使鍛件更接近零件形狀，減少金屬消耗、縮短機(jī)加工工時(shí)。連皮的厚度s要適當(dāng)，過(guò)薄

33、易發(fā)生鍛不足，而且容易導(dǎo)致模膛凸起部分打塌；過(guò)厚切除連皮困難，而且浪費(fèi)金屬。一般情況下，當(dāng)鍛件內(nèi)孔直徑小于30mm,孔可以不鍛出。當(dāng)鍛件內(nèi)孔直徑大于30mm，可考慮沖孔，要合理設(shè)計(jì)沖孔連皮的形狀和尺寸。 當(dāng)鍛件內(nèi)孔直徑較小，如連桿小頭的內(nèi)孔，不易鍛出連皮應(yīng)該為壓凹形式，如圖4.6所示。其目的不在于節(jié)省金屬，而是通過(guò)壓凹變形有助于小頭部分飽滿成形。 圖4.6 鍛件壓凹 4.1.7 技術(shù)要求 (1)鍛件圖上未標(biāo)注的模鍛斜度為。 (2)鍛件圖上未標(biāo)注的圓角半徑R1.5。 (3)允許的錯(cuò)差量為0.6mm。 (4)允許的殘留飛邊量0.7mm。 (5)允許的便面缺陷深度0.5mm。

34、 (6)鍛件熱處理為：調(diào)質(zhì)。 (7)鍛件表面的清理：為了便于檢查淬火裂紋，系用酸洗。 上述各參數(shù)確定后，便可以繪出制模鍛件圖。帶連皮的模鍛件，不需要繪出連皮的形狀和尺寸。 4.2 計(jì)算鍛件的主要參數(shù) （1）鍛件在平面圖上的投影面積為9630。 連桿小頭為圓形： ≈2060 連桿大頭為半環(huán)形：= ≈2000.2 中間桿部：+-- ≈

35、5570.2 S==9630.4 （2）鍛件周邊長(zhǎng)度為：1104mm。 C=2=2() ≈1104mm （3）鍛件體積為:220326mm3 ≈sh=h=40.5+19525=81856.25 =-0.53240.5 ≈67324 = ≈24635.7 = ≈43106 ≈3404.25 ≈+=220326 （4）鍛件質(zhì)量為：1.73kg M= =7.85220326 ≈1.729

36、（kg ） 取1.73kg 4.3確定鍛錘噸位 總變形面積為鍛件在平面上的投影面積與飛邊面積之和，參考表4-4，按1~2t錘飛邊槽尺寸考慮，假定飛邊平均寬度為23mm?？傋冃蚊娣e： A=（9630+110423）=35022 因生產(chǎn)中要求搞生產(chǎn)率，按確定噸位的經(jīng)驗(yàn)公式： G=6.3KA (4.4) 式中 G—錘落下部分質(zhì)量（kg）； A—鍛件和飛邊（按倉(cāng)部的0.5計(jì)算）在水平面上的投影（） K—材質(zhì)系數(shù)，取1.0

37、 G=6.3KA=6.31.035022kg=2206.4kg≈3000kg 故選用3t鍛錘。 表4.4 飛邊槽尺寸與鍛錘噸位的關(guān)系（） 錘噸位 備注 1t夾板錘 0.6 3 8 20 1.5 1t模鍛錘 1-1.6 4 8 25 1.5 齒輪鎖扣=30 1.5t模鍛錘 1.6-2 4 8 25-30 2 2t模鍛錘 2 4 10 30-40 2.5 齒輪鎖扣=40 3t模鍛錘 3 5 12 30-40 3 齒輪鎖扣=45 5t模鍛錘 3 26 26 5

38、0 3 齒輪鎖扣=55 10t模鍛錘 5 36 16 50 3 4.4 確定飛邊槽的形式和尺寸 錘上模鍛為開(kāi)式模鍛，一般終鍛模膛周圍必須有飛邊槽，其主要作用是增加金屬流出模膛的阻力，迫使金屬充滿模膛。飛邊還可容納多余金屬。鍛造時(shí)飛邊起到緩沖作用，減弱上模對(duì)下模的打擊，使模具不易壓塌和開(kāi)裂。此外飛邊處厚度較薄，便于切除。飛邊槽一般由橋口和倉(cāng)部組成。 （1）飛邊槽形式的選擇 連桿鍛件質(zhì)量為1.73kg，質(zhì)量不大，而且形狀上下對(duì)稱，還不太復(fù)雜，故選用標(biāo)準(zhǔn)形見(jiàn)圖4.7，其優(yōu)點(diǎn)是橋口在上模，模鍛時(shí)受熱時(shí)間短，溫開(kāi)較低，橋口不易壓塌和磨損。 圖4.7飛邊槽的結(jié)構(gòu)形式

39、（2）飛邊槽的尺寸確定 設(shè)計(jì)錘上飛邊槽尺寸有兩種方法： ①噸位法。鍛件的尺寸即是選擇噸位的依據(jù)，也是選擇飛邊槽尺寸的主要依據(jù)。生產(chǎn)中通常按設(shè)備噸位來(lái)選定飛邊槽尺寸，如表4.4所列。 ②計(jì)算法。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算橋口高度后根據(jù)表4.4確定其他相關(guān)尺寸。 (4.5) 式中 S—鍛件在分模面上的投影面積（mm2）。 由表4.4可以看出飛邊槽的尺寸選用3t中的下限。即: =3mm =30mm B=12mm =5mm

40、 R=3mm 飛邊斷面積: =（）+bh-() 2 (4.6) = 30(5+1.5)+123-（25-0.253.14）2 =220.25≈220（mm2） 因桿部斷面積太小，考慮到拔長(zhǎng)難以達(dá)到最小斷面積，需增大飛邊槽倉(cāng)部寬度；大頭部分叉口較寬分料困難，流入飛邊槽的金屬較少，將該處減小到20。使模膛安排緊張，且增加承擊面積。 鍛件飛邊平均斷面積為： =0.7=0.7220=154 (4.7) 飛邊體積： =1104154=170016

41、 4.5 設(shè)計(jì)終段模膛 終鍛模膛是鍛件最后成形的模膛，通過(guò)它獲得帶飛邊的鍛件。終鍛模膛是按照熱鍛件圖制造的，模膛設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是繪制熱鍛圖和確定飛邊槽尺寸。 考慮金屬的熱脹冷縮，熱鍛件圖上的尺寸應(yīng)比鍛件圖的相應(yīng)尺寸有所放大。終鍛溫度下的收縮率為普通鋼：1.2%-1.5%；連桿熱鍛件圖考慮1.5%冷縮率。根據(jù)生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，考慮到鍛模使用后承擊面下陷，模膛深度減小及精壓是變形不均，橫向尺寸增大等因素，需要修改幾處尺寸：連桿小頭高度40.5處，理論上應(yīng)為41，實(shí)際取為41.5；大頭和小頭一樣；小頭50應(yīng)為50.6，而實(shí)際仍為50等。繪制的熱鍛件圖見(jiàn)鍛件圖。 4.6 設(shè)計(jì)預(yù)鍛模膛 帶

42、工字形截面的鍛件以兩桿為其代表。鍛件大部分表面不經(jīng)過(guò)機(jī)械加工。質(zhì)量要求嚴(yán)格，不允許有折疊，成品連桿有質(zhì)量要求，尺寸精度要求高。一般均采用預(yù)鍛。 預(yù)鍛模膛是用來(lái)對(duì)制坯后的坯料進(jìn)一步變形，合理地分配坯料的各部位的金屬體積，使其接近鍛件外形，改善金屬在終鍛模膛內(nèi)的流動(dòng)條件，保證終鍛時(shí)成形飽滿；避免折疊、裂紋或其他缺陷，減少終鍛模膛的磨損，同時(shí)還可以提高終端模膛壽命，使鍛件的尺寸穩(wěn)定。 叉形鍛件模鍛時(shí)常常在內(nèi)端角處產(chǎn)生不滿的情況，為避免這種缺陷，終鍛前需要進(jìn)行預(yù)鍛，用帶有劈料臺(tái)的預(yù)鍛模膛先將叉形部分劈開(kāi)（如圖4.8）。這樣，終鍛時(shí)就會(huì)改善金屬流動(dòng)情況，保證內(nèi)端角部位充滿。 圖4.8 叉形

43、部分劈料臺(tái) B=0.25B=0.25302=15 h=(0.4-0.7)H=0.541.5≈20 R取20。 可以是等寬的如圖所示，也可以是變寬的，而變寬的效果較好。 預(yù)鍛模膛和終鍛模膛的形狀基本一樣，也是根據(jù)熱鍛件圖加工出來(lái)的。 預(yù)鍛模膛與終鍛模膛的差別不大，為了盡可能做到預(yù)鍛后的坯料容易地放入終鍛模膛，預(yù)鍛模膛的寬度比終鍛模膛的小1-2，高度比終鍛模膛的高2-5,預(yù)鍛模膛的寬度有終鍛的111改為109;兩端的高度由41.5改為43;桿部的高度由19.3改為21,桿部中間部分由5改為5.5等。 為了鍛模制造方便，預(yù)鍛模膛的斜度一般應(yīng)與終鍛模膛相同。故鍛模斜度不變。 預(yù)鍛

44、模膛的圓角半徑一般比終鍛模膛大，這樣可以減輕金屬流動(dòng)阻力，防止產(chǎn)生折疊。一般 （4.8） 式中 C一般為2-5。 因此，預(yù)鍛模膛的圓角半徑取15。 此外，預(yù)鍛與終鍛不同之處詳見(jiàn)連桿熱鍛圖。 4.7 繪制計(jì)算毛坯圖 根據(jù)平面變形假設(shè)進(jìn)行計(jì)算并經(jīng)修正所得的具有圓形或方形截面的中間坯料叫計(jì)算毛坯或計(jì)算坯料，它的各個(gè)橫截面積等于沿鍛件長(zhǎng)度上各相應(yīng)截面積加上飛邊的截面積。即：

45、 (式4.9) 式中 —任意一處計(jì)算毛坯的橫截面積； —相應(yīng)處鍛件的橫截面積； —相應(yīng)處飛邊的橫截面積； —相應(yīng)處飛邊槽的橫截面積； —充滿系數(shù)，形狀簡(jiǎn)單的鍛件取0.3-0.5，形狀復(fù)雜的取0.5-0.8，兩端面一般取1，計(jì)算中，由于兩桿形狀復(fù)雜，取0.5 根據(jù)可以計(jì)算出計(jì)算毛坯上任意處的直徑（或邊長(zhǎng)）,即 (4.10)

46、 (4.11) 根據(jù)連桿形狀的特點(diǎn)，共選取13個(gè)斷面，分別計(jì)算、、、列于表4-5，并繪出連桿的截面圖和計(jì)算毛坯圖，見(jiàn)圖4.9.為了設(shè)計(jì)滾擠模膛方便，截面圖和計(jì)算毛坯圖按鍛件熱尺寸計(jì)算。 由截面圖所圍面積，即為鍛件體積，得 =2012512=250240 平均斷面積： ==1009 平均端面邊長(zhǎng)： ==31.8 按體積相等修正截面圖和計(jì)算毛坯圖（見(jiàn)圖4-9中雙點(diǎn)劃線部分）。修正后最大端面積為1440，則最大斷面邊長(zhǎng)為=49.4。其毛坯的尺寸計(jì)算數(shù)據(jù)如表4.5中所示。 表4.5 計(jì)算毛坯的計(jì)算數(shù)據(jù)

47、斷 面 號(hào) =2或1.4 修正 修正 (修正) 1 246 252 498 22.3 - - 1.1 24.5 2 1658 176 1834 42.8 2000 44.7 1.1 49.2 3 1612 176 1788 42.3 2440 49.4 1.2 59.3 4 1888 176 2064 45.4 1480 38.5 1.1 42.2 5 2392 176 2568 50.7 1300 36.1 1.1 39.7 6 308 176

48、484 22 - - 0.8 17.6 7 300 176 476 21.8 - - 0.8 17.4 8 268 176 444 21.1 - - 0.8 16.9 9 776 176 952 30.9 - - 0.9 27.8 10 1600 176 1776 42.1 - - 1 42.1 表4.5（續(xù)） 11 1764 176 1940 44.1 - - 1 44.1 12 1600 176 1776 42.1 - - 1 42.1 13 125 252 25

49、2 15.9 - 0.9 14.3 4.8 制坯工步選擇 計(jì)算毛坯為雙頭一桿，應(yīng)簡(jiǎn)化為兩個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算毛坯來(lái)選擇制坯工步。連桿大頭一端： 金屬流入頭部的繁重系數(shù) （4.12） 金屬沿軸向流動(dòng)的繁重系數(shù) （4.13） 桿部錐度的大小的繁重系數(shù) （4.14） 式中 ； ； ； 。 按[2]圖7.25，此鍛件采用坺長(zhǎng)—滾壓工步。為易于充滿，應(yīng)選用方料，先坺

50、長(zhǎng)，后開(kāi)式滾壓，整個(gè)工步為：坺長(zhǎng)——開(kāi)式滾壓——預(yù)鍛——終鍛。 圖4.9連桿的計(jì)算毛坯圖 4.9 確定坯料尺寸 由截面圖知， =21.5,大頭端計(jì)算毛坯桿部體積=80305，大頭端計(jì)算毛坯桿部長(zhǎng)度=109,故可以拐點(diǎn)處尺寸： (4.15) =42.1() 故桿部錐度為： =0.189 (4.16) 有[3]表24.2-4，按截面有關(guān)公式求其截面面積： 坺長(zhǎng)坯料截面積：

51、 =2130 (4.17) 滾壓坯料截面積： =（1.05-1.2）=1.11009=1110 坯料截面積： (4.18) =2130-0.189(2130-1110) =1940() 式中 Vt—計(jì)算毛坯頭部體積；

52、 Lt—計(jì)算毛坯頭部長(zhǎng)度； Am—平均斷面積。 毛坯邊長(zhǎng)：=44 取=45 坯料體積： (4.19) =（220326+170016）（1+0.03）=402052..26 式中：——燒損率 坯料長(zhǎng)度： ==198.5 (4.20) 根據(jù)坯料的重量和長(zhǎng)度，適于采用調(diào)頭模鍛，一料兩件，料長(zhǎng)為2002=400,經(jīng)試鍛調(diào)整后，下料長(zhǎng)度定為420。 4.10 制坯模膛的設(shè)計(jì) 制坯工步的作用是

53、為了初步改變?cè)髁系男螤?，合理地分配坯料，以適應(yīng)鍛件橫截面積和形狀的要求，使金屬能較好地充滿模膛。不同形狀的鍛件采用的制坯工步不同。錘上鍛模所用的制坯模膛主要有坺長(zhǎng)模膛、滾壓模膛、彎曲模膛、成形模膛等。本課題只有坺長(zhǎng)和滾壓模膛。 （1）滾壓模膛設(shè)計(jì)：滾壓模膛可以改變坯料形狀，起到分配金屬，是坯料某一部分截面積減小，某一部分截面積稍稍增大（聚料），獲得接近毛坯圖形狀和尺寸的作用。另外，滾壓還可以將毛坯滾光和清除氧化皮。采用開(kāi)式滾壓，模膛的尺寸和形狀主要根據(jù)計(jì)算毛坯圖和坯料橫截面尺寸來(lái)確定。 模膛高度h=kaj，可按各斷面的高度值繪出滾壓縱剖面外形見(jiàn)圖4.10，然后利用圓弧或直線光滑連接并進(jìn)行

54、簡(jiǎn)化。 模膛寬度為 桿部： ≈38 (4.21) 頭部： >+10=1.13+10 =1.13+10 =66 經(jīng)試生產(chǎn)，調(diào)整模膛寬度為B=80。 模膛長(zhǎng)度L等于計(jì)算毛坯圖的長(zhǎng)度 試用調(diào)整后，修改個(gè)別尺寸：最大高度由59.3改為h=81,以容納氧化皮。小頭部分作出了一定斜度，簡(jiǎn)化后滾壓模膛如圖4.10所示。 圖4.10開(kāi)式滾壓模膛外形設(shè)計(jì) （2）坺長(zhǎng)模膛設(shè)計(jì)： 坺長(zhǎng)模膛用來(lái)減少坯料的截面積，增加坯料長(zhǎng)度。一般坺長(zhǎng)模模膛是變形工步的第一道，它兼有清除氧化皮的作用。為了便于金屬縱向流動(dòng)，在坺長(zhǎng)過(guò)程中坯料不

55、斷翻轉(zhuǎn)，還要送進(jìn)。坺長(zhǎng)模膛有坎部和倉(cāng)部組成?？膊渴侵饕ぷ鞑糠郑鴤}(cāng)部容納坺長(zhǎng)后的金屬，所以在坺長(zhǎng)模膛設(shè)計(jì)中，主要設(shè)計(jì)坎部尺寸，包括坎部的高度h,坎部的長(zhǎng)度c和坎部的寬度B。設(shè)計(jì)依據(jù)是計(jì)算毛坯。由[3]表24.2-29，可知： ①坺長(zhǎng)坎部高度： ==0.9 =17 (4.22) 式中：——計(jì)算毛坯桿部體積 ——計(jì)算毛坯桿部長(zhǎng)度 =222.8-2-39.5-20=161.3≈161 ②坺長(zhǎng)坎長(zhǎng)度： l==1.13 =1.1345=51

56、=56 其中：取1.1。 ③圓角圓弧半徑： =0.25l=0.2556=14 =10=140 ④模膛高度： B=+(10-20)=(1.3551+10)=78.5 取B=75。 ⑤模膛深度： E=1.2=1.243=53 ⑥坺長(zhǎng)模膛長(zhǎng)度： =195 按照上述設(shè)計(jì)可鍛出合格鍛件，但為了提高生產(chǎn)率，將坺長(zhǎng)模膛的h縮小，、增大，坺長(zhǎng)過(guò)程只需打擊三次。將計(jì)算數(shù)值與實(shí)際數(shù)值比較如表4.6所示。 采用圖4.11實(shí)習(xí)所示的坺長(zhǎng)模膛，坺長(zhǎng)后毛坯見(jiàn)圖4.12，坺長(zhǎng)部分某些截面小

57、于計(jì)算毛坯最小截面。但是坺長(zhǎng)部分長(zhǎng)度比計(jì)算毛坯相應(yīng)部分長(zhǎng)度小，結(jié)果在滾壓是靠近大小頭的部分金屬，除流向頭部外，還向桿部流動(dòng)，滾壓是整毛坯長(zhǎng)度還有一定的增長(zhǎng)。滾壓后毛坯的形狀見(jiàn)圖4.12.由此可知，坺長(zhǎng)后需滾壓的，為減少坺長(zhǎng)打擊次數(shù)，可減少坺長(zhǎng)坎高度，增大圓角、圓弧半徑。坺長(zhǎng)后毛坯表面是否粗糙不影響鍛件質(zhì)量。坺長(zhǎng)后毛坯的長(zhǎng)度可比相應(yīng)的計(jì)算毛坯長(zhǎng)度短一些，以減小滾壓端部毛刺。 表4.6 連桿鍛模坺長(zhǎng)模膛尺寸 （mm） 模膛尺寸 數(shù)值 H L R R1 計(jì)算數(shù)值 17 56 14 140 目前采用數(shù)值 14 77 30、32 150 圖4.1

58、1 坺長(zhǎng)模膛設(shè)計(jì) 圖4.12 坺長(zhǎng)、滾壓后坯料形狀 a)坺長(zhǎng)后的坯料 b)滾壓后的坯料 4.11 模膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 錘鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)鍛件品質(zhì)、生產(chǎn)率、勞動(dòng)強(qiáng)度、鍛模和鍛錘的使用壽命等有很大的影響。錘鍛模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)著重考慮模膛的布排、錯(cuò)移力的平衡及鍛模的強(qiáng)度、模塊尺寸、導(dǎo)向等等。 1.模膛的布排 模膛的布排要根據(jù)模膛數(shù)以及各模膛的作用和操作方便安排。錘鍛模一般有多個(gè)模膛，終鍛模膛和預(yù)鍛模膛的變形力較大，在模膛布置過(guò)程中一般首先考慮模鍛模膛。 當(dāng)模鍛有預(yù)鍛模膛是，兩個(gè)中心（鍛模中心：錘鍛模的緊固一般都是利用楔鐵和鍵塊配合燕尾緊固下模，鍛模中心指鍛模燕尾中心線與上鍵槽中

59、心線的交點(diǎn)，它是位于鍛桿軸心線上，應(yīng)是鍛錘打擊力的作用中心。模膛中心：鍛造時(shí)模膛承受鍛件反作用力的合力作用點(diǎn)。）時(shí)，兩個(gè)模膛中心一般都不可能與鍛模中心重合。為了減少錯(cuò)差、保證鍛件品質(zhì)，應(yīng)力求終鍛模膛和預(yù)鍛模膛中心靠近模鍛中心。在鍛模前后方向上，兩模膛中心均應(yīng)在鍵槽中心線上；在鍛模左右方向上，終鍛模膛與鍛模中心線的偏移量不要過(guò)大。 為了減小終鍛模膛與預(yù)鍛模膛中心距L，保證模膛壁有足夠的強(qiáng)度，可選用平行排列法（還有前后錯(cuò)開(kāi)排列法、反向排列法），終鍛模膛和預(yù)鍛模膛中心位于鍵槽中心線上，L值減小的同時(shí)前后方向的錯(cuò)差量也較小，鍛件品質(zhì)好。 終鍛模膛和預(yù)鍛模膛的模膛中心位置確定后，模膛在模塊還不能完全

60、放置，還需對(duì)模膛的前后方向進(jìn)行排列。本課題采用鍛件大頭靠近鉗口，是鍛件質(zhì)量大且難出模的一段接近操作者，這樣操作方便、省力。 除終鍛模膛和預(yù)鍛模膛以外的其他模膛由于變形力較小，可布置在終鍛模膛和預(yù)鍛模膛兩側(cè)。模膛的排列應(yīng)與加熱爐、切邊壓力機(jī)和吃風(fēng)機(jī)的位置相應(yīng)。氧化皮最多的模膛是鍛模中頭道制坯模膛，應(yīng)靠近加熱爐的一側(cè)，且在吹風(fēng)管對(duì)面，不要讓氧化皮吹落到終鍛模膛、預(yù)鍛模膛內(nèi)。假設(shè)加熱爐在鍛錘的右方，故坺長(zhǎng)模膛布置在右邊，滾壓模膛在左邊，預(yù)鍛及終鍛工步從左至右。 2.錯(cuò)移力的平衡與鎖扣的設(shè)計(jì) 錯(cuò)移力一方面使鍛件錯(cuò)移，影響尺寸精度和加工余量；另一方面加速鍛錘導(dǎo)軌磨損，使錘桿過(guò)早折斷。我們知道，設(shè)備

61、的精度對(duì)減小鍛件的錯(cuò)差有一定的影響，但最根本、最有積極意義的是在模具設(shè)計(jì)方面采取措施，因?yàn)楹笳叩挠绊懜苯?，更具有決定作用。模膛中心與錘桿中心不一致，終鍛模膛中心偏離鍛桿中心，產(chǎn)生偏心距。為了減小由這些原因引起的錯(cuò)移力，處設(shè)計(jì)時(shí)盡量使模膛中心與錘桿中心一致外，還可采用導(dǎo)向鎖扣。導(dǎo)向鎖扣的主要功能是導(dǎo)向，平衡錯(cuò)移力，它補(bǔ)充了設(shè)備的導(dǎo)向功能，便于模具安裝和調(diào)整。工字型鍛件不易檢查和調(diào)整其錯(cuò)移量，故采用縱向鎖扣。如圖4.13所示。 圖4.13縱向鎖扣 鎖扣尺寸按照[3]表24.2-42，由噸位確定: =35,=45,=0.3,△=2,=,=3,=5。 由于上有坺長(zhǎng)和滾壓模膛，故取=85。

62、 3.鉗口設(shè)計(jì) 終鍛和預(yù)鍛模膛都必須設(shè)有鉗口，它位于模膛前方，鉗口可分夾鉗口與鉗口頸兩部分。夾鉗口在模鍛是是作為放置棒料及夾鉗用的，見(jiàn)圖4.14;鉗口頸是用于加強(qiáng)夾鉗聊頭與鍛件之間的連接，便于鍛件起模；在鍛造時(shí)，鉗口作為澆鑄模膛檢驗(yàn)件的澆口之用。 圖4.14 鉗口 采用常用的鉗口形式：如圖4.15所示。 圖4.15 常用鉗口形式 鉗口尺寸按照[3]表24.2-37，有坯料邊長(zhǎng)45選擇對(duì)應(yīng)得鉗口尺寸： =90， =40， =15 因?yàn)榈纛^模鍛，鉗口尺寸應(yīng)考慮第一件終鍛后飛邊不影響第二件模鍛，故定為：=80， =30，取=50。 鉗口頸尺寸按照[3]表24.2-38，

63、有鍛件質(zhì)量選擇鉗口頸尺寸: =1.5, =8 取=20。預(yù)鍛鉗口頸尺寸需考慮兩件連接處發(fā)生斷裂等因素，將其加大到幾乎與整個(gè)鉗口寬度相等。此時(shí)，金屬消耗增加。 4.模具強(qiáng)度設(shè)計(jì) 錘上鍛模與強(qiáng)度有關(guān)的破壞形式主要有下列4種：在燕尾根部轉(zhuǎn)角產(chǎn)生裂紋；在模膛深處沿高度方向產(chǎn)生的縱向裂紋；模壁打斷；承擊面打塌。外因是打擊力極高或反復(fù)打擊；內(nèi)因主要因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，鍛模強(qiáng)度不夠。如模膛壁較薄，模塊高度較低，承擊面小，燕尾根部的轉(zhuǎn)角過(guò)小，模塊纖維方向分布不合理等。 對(duì)于長(zhǎng)軸類鍛件，纖維方向應(yīng)與鍛件軸線方向一致。 模壁厚度是由模膛到模塊邊緣，以及模膛之間的壁厚。鍛件寬度為109（熱鍛尺

64、寸），模膛的最小外壁厚度=1.720.8≈35。模膛間距=121.3。預(yù)鍛模膛與終鍛模膛的中心距為（109+21.3）=124.8，取為125。 考慮鍛模應(yīng)用足夠的承擊面，鎖扣之間寬度取305,可使承擊面積達(dá)50000以上。 燕尾中心線至檢驗(yàn)邊的距離為+b+5+20=130+85+5+20=240. 故模塊的寬度為： 2235+5=475 模塊的長(zhǎng)度為： ++=50+248+35=333,考慮到飛邊槽取350。 模塊高度最小為170,由于燕尾以及起重孔和檢查邊等因素取275。 用實(shí)測(cè)方法找出終鍛模膛中心離連桿大頭前端115，結(jié)合模塊長(zhǎng)度及鉗口長(zhǎng)度定出鍵槽

65、中心線的位置為165。 故模塊尺寸為：475350275 (寬長(zhǎng)高) 5.檢驗(yàn)角 檢驗(yàn)角在鍛模設(shè)計(jì)與制造時(shí)，是各模膛和燕尾尺寸的基準(zhǔn)面；在生產(chǎn)中士模具調(diào)整的依據(jù)。檢驗(yàn)角的二個(gè)平面互相垂直，一般是做在模塊前面與左面或有面，應(yīng)根據(jù)模膛排布情況而定。示意圖如圖4.16 寬度b b=5 高度h h取110 圖4.16 鍛模結(jié)構(gòu)圖 6.鍛模材料：根據(jù)[3]表24.2-49，由鍛模種類和設(shè)備噸位選擇為5。模膛表面硬度為39-44HRC，燕尾部分硬度為32-37 HRC。 7.燕尾與鍵槽及起重孔尺寸 燕尾與鍵槽尺寸 如圖4.16，根據(jù)[3]表24.2-52，由噸位選

66、: b=260, h=50.5, b=50。 起重孔尺寸 如圖4.16，根據(jù)[3]表24.2-57，由噸位選: d=30, S=60 8.定位鍵和楔鐵及墊片 楔鐵見(jiàn)零件圖所示，根據(jù)[3]表24.2-53，由噸位確定尺寸規(guī)格： 上楔鐵： h=65, b=50.8, l=930 下楔鐵： h=65, b=50.7, l=1100 定位鍵見(jiàn)4.17圖所示，根據(jù)[3]表24.2-54，由噸位確尺寸規(guī)格： f=110, h=65, L=123, =62.5, =74.9 其他尺寸如圖所示。 圖4.17 定位鍵 墊片根據(jù)[3]表24.2-55，由噸位確定其尺寸： h=65, l=1000, =54 S=0.75 材料為35鋼。 9.模膛尺寸極限偏差 鍛模模膛尺寸公差可按工廠規(guī)定的技術(shù)條件執(zhí)行。具體各模膛的公差根據(jù)3表24.2-58由各尺寸查得： 終鍛: 深度 寬度 長(zhǎng)度 預(yù)鍛: 深度 寬度 長(zhǎng)度 制坯: 深度