【正文】 4 所示。 成形模膛設(shè)計(jì) （ 1） 模膛型式的確定 1） 模膛作用 成形模膛的作用與彎曲模膛相近似，也是用來使毛坯獲得符合終鍛模膛在分模面上的形 狀。 模擬結(jié)果說明什么問題。本次設(shè)計(jì)的滑架鍛件變形在頭部變形阻力較大，模膛中心則由面積重心向變形阻力較大的一邊移動(dòng)距離 s，見圖 42。如圖 45 所示。 ② 模膛應(yīng)盡可能按工步順序排列，以減少坯料往返移動(dòng)的次數(shù)，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 ① 夾鉗口寬度 B，高度 h 與圓角 0R 可按 《中國模具工程大典》 [1] P177 表 查用。 ② 起導(dǎo)向作用 在設(shè)備精度低的情況下，如錘頭與導(dǎo)軌間隙過大或因設(shè)備陳舊無法達(dá)到工藝要求的間隙等，鍛模鎖扣將起導(dǎo)向作用 以補(bǔ)充設(shè)備精度不足。 屬于模膛較深的情況，應(yīng)用圖 412（ b）圖計(jì)算 0S 。鍛模最小寬度 minB 必須大于燕尾寬度 0B ， min 3 4B b b??（見圖 418）。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右面，應(yīng)根據(jù)模膛布排的情況而定。 2. maxH — 在上下?？偢叨葹?minH 時(shí) 的最大錘頭行程。 （ 4） 鍛模主要尺寸公差與表面粗糙度 1） 模膛尺寸公差 鍛模模膛尺寸公差，可按工廠規(guī)定的技術(shù)條件執(zhí)行。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 427 錘鍛模緊固法 鍛模安裝時(shí)應(yīng)保證燕尾頂面與錘頭（或下模座）接觸，并保證燕尾兩邊的平面與錘頭（或下模座）有 ~ 的間隙。 得到的結(jié)論： （ 1） 在綜合分析鍛件工藝性的基礎(chǔ)上 , 根據(jù)長軸類零件的模鍛成型特點(diǎn) , 選出了成型設(shè)備平鍛機(jī)。同時(shí)模擬軟件自身也要不斷的完善發(fā)展，以擴(kuò)大模擬分析的應(yīng)用范圍，提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。 李思思： XT80 型滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 36 致 謝 本設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師 段園培 老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。另外，整個(gè)過程得足夠簡單以便大批量生產(chǎn)。 在競爭的價(jià)格下，無飛邊鍛造為生產(chǎn)鋁制復(fù)合連桿提供了可能。這種方法會(huì)有20~40%的材料浪費(fèi)在飛邊上。第三種方法，這種方法應(yīng)用很廣的，是粉末冶金的熱鍛。 工序模仿的作用已經(jīng)在一些無需昂貴用具的反復(fù)作業(yè)中發(fā)揮作用。黏土試驗(yàn)的主要目的是找到模具型腔的完整預(yù)成型幾何形狀。 圖 4 軸對(duì)稱黏土預(yù)成型 李思思： XT80 滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 50 圖 5 連桿預(yù)成型Ⅰ的草圖 圖 6 黏土預(yù)成型和連桿 無飛邊鍛造工藝的三維有限元仿真分析 為了證實(shí)新式 FEM 代碼三維變形對(duì)預(yù)成型設(shè)計(jì)的最優(yōu)化的適應(yīng)性，在之前的研究中如確定的真正的連桿用預(yù)成型Ⅰ加以執(zhí)行。工字梁部分從末端成形，如此這部分的金屬流動(dòng)不在平穩(wěn)壓力下。 ● 形狀參數(shù)量被減少，優(yōu)化工序操作變得簡單。每個(gè)預(yù)成型的最終形狀的頂視圖顯示于圖12。 預(yù)成型Ⅱ連桿的鍛造工藝的金屬流動(dòng)產(chǎn)生：銷端部分完全形成，工字梁部分的流動(dòng)接近在平穩(wěn)壓力條件下進(jìn)行，曲柄部分基本全部充滿。用這種預(yù)成型設(shè)計(jì)第二個(gè)三維有限元模擬分析用以操作，與之前的結(jié)果進(jìn)行比較。它清楚地顯示了幾何參數(shù)的選擇對(duì)金屬流動(dòng)的影響很大。每個(gè)部分的優(yōu)化都是獨(dú)立的。圖 10 顯示的是毛坯曲柄端和鍛件末端的接觸情況。預(yù)成型將基于物理模型試驗(yàn)得到修改。 物理模型試驗(yàn) 物理模型試驗(yàn)操作于用黏土毛坯和鋁制用具（見圖 3） [2]制成的連桿的無飛邊鍛造中。 3. 如果模型中有多余的空間，型腔必須首先被充滿。在壓模鍛造中不會(huì)有材料浪費(fèi)。 連桿的鍛造 在連桿鍛造中，三種主要方法可以使用。現(xiàn)今，多種以鋁為基的復(fù)合材料已被考慮作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的材料，但還沒有成功采納。為了減少鍛件的浪費(fèi)，鍛造必須在緊閉的腔中進(jìn)行以獲得近凈或凈形狀部分。 4. 由經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)。 XT80 型滑架的鍛造 是一個(gè) 較 復(fù)雜的成形過程，對(duì)于鍛件質(zhì)量、精度以及模具使用壽命的影響因素很多， 本文是結(jié)合 Deform軟件的 數(shù)值模擬 來驗(yàn)證模具可行性的。設(shè)計(jì)過程中鍛件沿軸線方向的橫截面積變化是設(shè)計(jì)的主線，它是毛坯尺寸確定的依據(jù)，是制坯工步模膛設(shè)計(jì)的依據(jù)，是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的重中之重 ，設(shè)計(jì)中借助計(jì)算機(jī)輔助軟件 UG 與 Auto CAD解決的像截面積大小確定與周邊長度、軸線長度等問題。緊固后鍛模左右前后方向均不會(huì)錯(cuò)動(dòng)。 墊片尺寸： h=50mm， l =400~750mm， 1l =43mm。 裝模空間和鍛模緊固 （ 1） 安模 空間、燕尾與鍵槽 鍛錘的安?？臻g見圖 422，安裝空間尺寸見 《中國模具工程大典》 [1] P187表 知鍛錘噸位為 1t 時(shí)， 數(shù)值選定見表 43。對(duì)于長軸類鍛件，纖維方向應(yīng)與鍛件軸線一致。 圖 416 模塊中心 2） 模塊長度 模塊長度超出錘頭外時(shí)，其超出長度應(yīng)限制為 3Hf? （見圖417）。 圖 411 模膛壁厚 李思思： XT80 型滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 26 表 41 K 值 模膛深度 h/mm ﹤ 20 20~30 30~40 40~55 55~70 70~90 90~120 系數(shù) K 2 當(dāng)模膛靠外壁處有不同深度 h? ， h?? 時(shí)，則應(yīng)分別計(jì)算出最小壁厚 0S ，如圖412。在鍛造時(shí)由于這些錯(cuò)移力與錯(cuò)移力矩造成上下模之間相對(duì)錯(cuò)移，從而使鍛件產(chǎn)生錯(cuò)差。應(yīng)保證夾料鉗子能被自由地操作。 如圖 47 所示。 （ 2） 終鍛模膛與預(yù)鍛模膛的布置原則 當(dāng)頂鍛模膛和終鍛模膛同時(shí)存在時(shí)，二個(gè)模膛的布置要兼顧，一是在模壁強(qiáng)度允許的條件下二個(gè)模膛盡量靠近；二是終鍛模膛要比預(yù)鍛模膛更加靠近模鍛中心。如圖 41 所示。 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 模膛寬度 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 修整為 65mm。 公式 313 5） 毛刺槽尺寸， a=4mm， c=20mm， 3R =5mm， 4R =4mm， b=20mm。 2） 滾壓模膛的型式 在制坯工步選擇時(shí)，已經(jīng)確定為閉式滾擠，閉式滾擠模膛橫截面為橢圓形，如圖 312 所示，此種模膛滾壓時(shí)，聚料效 果好，但模膛制造較復(fù)雜，在這種模膛中滾壓后，坯料表面較圓滑，終鍛時(shí)不易折疊，故應(yīng)用較廣。 實(shí)際應(yīng)用中，我們常將計(jì)算的 h 值有意減少 3%~4%，然后，通過調(diào)試再將h 值修整成合適的數(shù)值，本次設(shè)計(jì)修整后取 h=10mm。 2） 拔長模膛型式 拔長模膛采用開式，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，制造方便，且應(yīng)用最廣，在模塊上的排列為直排式，其模膛中心線與燕尾中心線平行。因此根據(jù)鍛件的特李思思： XT80 型滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 14 性，我們要成形的預(yù)鍛件 基本類似于終鍛 件 ， 做如下修改，加大圓角半徑和拔模斜度，同時(shí)減小 凹槽兩側(cè)的高度，另外 減小凸臺(tái)的高度，并相應(yīng)的增大 其半徑。 fh 增大，阻力減小， fh 減小阻力增大。 李思思： XT80 型滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 12 第 3 章 錘用鍛模模膛設(shè)計(jì) 終鍛模膛設(shè)計(jì) 熱鍛件圖的制定和繪制 1） 在熱鍛件圖的全部尺寸上都應(yīng)計(jì)入收縮率。 李思思： XT80 型滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 10 鍛錘噸位的確定 經(jīng)驗(yàn)公式 ( ~ )G KA? （ 29） 式中 G— 錘落下部分重量（ kg） A— 鍛件和飛邊（按倉部的 50%計(jì)算）在水平面上的投影面積（ 2cm ）； K— 材料系數(shù)。變形量的大小，一般可用下面幾個(gè)指標(biāo)來衡量： maxmdd?? 502 ?? （ 25） jmLd?? 1 7 4 .7 7 5 6 8 .4 7 0 62 0 .6 3 3 1?? （ 26） minggddK L?? （ 27） 式中 α — 金屬流入頭部的繁重系數(shù)； β — 金屬沿軸向流動(dòng)的繁重系數(shù)； K— 桿部斜率； maxd — 計(jì)算毛坯的最大直徑； mind — 計(jì)算毛坯的最小直徑； gd — 桿部與頭部轉(zhuǎn)接處的直徑，又稱為拐點(diǎn)處直徑。 在作計(jì)算毛坯圖時(shí)，對(duì)于彎曲的鍛件，計(jì)算毛坯的長度等于鍛件展開后的長度。 本課題設(shè)計(jì)時(shí)由二維鍛件圖，經(jīng)過UG 的三維建模造型修改成無孔鍛件（見圖 21）， 鍛造工藝中的難點(diǎn)是凸臺(tái)和兩側(cè)邊緣高 筋 部分的成形。本文擬采用鍛造方法實(shí)現(xiàn)滑架的批量生產(chǎn)。本課題預(yù)采用二次成型的鍛造工藝方案 , 先進(jìn)行自由鍛毛坯 ,后進(jìn)行預(yù)鍛、終鍛成型。國內(nèi)可鍛最大鋼錠 260t，最大鍛件 150t 等。 3） 具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。它是將金屬加熱，使其具有較高的塑性，然后置于鍛模模膛中，有鍛造設(shè)備施加壓力，是金屬發(fā)生塑性變形并充填模膛，得到所需形狀并符合技術(shù)要求的模鍛件。而且 鍛造滑架比鑄造滑架要省時(shí)省人力，如果能鍛造出滿足強(qiáng)度要求的滑架，那大批量生產(chǎn)可帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。 25 裝?？臻g和鍛模緊固 5 鍛錘噸位的確定 3 第 2 章 鍛件工藝方案的確定 目 錄 引 言 2 引言 19 第 4 章 錘用鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 鉗口設(shè)計(jì) 30 結(jié)論與展望 38 附 錄 B 因?yàn)?鑄造組織經(jīng)過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結(jié)晶，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變?yōu)榫Я］^細(xì)、大小均勻的等軸再結(jié)晶組織，使鋼錠內(nèi)原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實(shí)和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學(xué)性能。模鍛工藝是在自由鍛工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種先進(jìn)工藝。 2） 節(jié)約金屬材料和 切削加工工時(shí)。掌握了合金鋼和大型鍛件的各種鍛造技術(shù)，當(dāng)今，我國的大鍛件生產(chǎn)已具備了制造 600MW 火電全套大鍛件、 700MW 水電全套大鍛件、 600~1000MW核電大鍛件、千噸級(jí)石化壓力容器、大型高鉻鋼軋輥、 7 萬噸級(jí)遠(yuǎn)洋輪成套大鍛件以及航天航空、軍工用基礎(chǔ)件，曲軸、模塊、軸承等中型基礎(chǔ)件的制造能力。在工藝上要考慮毛坯的形狀尺寸、坯料在型腔的放置位置、鍛 造操作時(shí)打擊力的輕重等。在使用過程中由于滑架的力學(xué)性能較低，滿足不了使用要求，迫切需要改進(jìn)生產(chǎn)工藝。所以其沿軸向三個(gè)孔選用機(jī)加工完成。 李思思： XT80 型滑架的鍛造工藝分析及模具設(shè)計(jì) 6 一般充型過程中，飛邊充滿 50%的飛邊槽 ，設(shè)計(jì)中都以此計(jì)算。 圖 24 計(jì)算毛坯圖修正 2） 工藝繁重系數(shù)計(jì)算 如果計(jì)算毛坯斷面變化很大，而且桿部又很長，則制坯時(shí)由桿部排出的金屬多，而且流動(dòng)的距離也很長，亦即變形量大。 為在鍛造時(shí)易于充滿，應(yīng)選用原坯料，模鍛工藝為：拔長加 閉 式滾 壓 — 預(yù)鍛 — 終鍛。 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??，實(shí)際取 120mm。 2） 飛邊槽尺寸的確定 此次設(shè)計(jì)中 采用飛邊槽的型式如圖 32，見 圖 32 飛邊槽型式 飛邊槽最主要的尺寸是橋部高度 fh 及寬度 b。 預(yù)鍛模膛的設(shè)計(jì)主要是使金屬在終鍛時(shí)不出現(xiàn)折疊， 減少終鍛模膛的磨損，改善終鍛時(shí)充滿 情況。 通過 UG 繪制預(yù)鍛模具 效果圖 如 下 ： 圖 37 預(yù)鍛上模 圖 3 8 預(yù)鍛下模 拔長模膛設(shè)計(jì) （ 1） 拔長模膛型式的選擇 1） 拔長模膛的作用 拔長模膛是用來減少坯料某部分的橫截面積，增大其長度，具有分配金屬的作用。則 0 . 8 5