【文章內(nèi)容簡介】 可獲得一定的韌性、塑性和耐磨性。主要用作汽車上的轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向軸、半軸、蝸桿、花鍵軸、剎車調(diào)整臂等，也可代替40Cr 鋼制造較大截面的零件。具體的力學性能如表12 所示，可見該材料的鍛造性能較好。表1240MnB 的力學性能（GB307788）[2] 零件尺寸精度及表面粗糙度分析由零件圖可以看出，該零件右側(cè)圓柱的上表面、左側(cè)圓柱上下兩表面和兩內(nèi)孔需要進行機械加工，尺寸精度、表面粗糙度要求高。其中左側(cè)圓柱上下兩表面。其余表面均為凈鍛表面，無需進行機械加工，尺寸精度和表面粗糙度要求低，尺寸精度按IT13 級確定，表面粗糙度為原鍛件表面粗糙度。 零件基本工藝方案確定根據(jù)該零件特點、材料特性、尺寸精度與表面粗糙度和生產(chǎn)批量的要求，此零件使用錘模鍛，基本工藝流程設(shè)計為：備料、下料、加熱、制坯、開式模鍛、切邊沖孔、熱處理、表面清理、檢驗、機械加工等。[1] 周大雋主編：《鍛壓技術(shù)數(shù)據(jù)手冊》，機械工業(yè)出版社1998 年版，第3 頁表13。[2] 周大雋主編：《鍛壓技術(shù)數(shù)據(jù)手冊》，機械工業(yè)出版社1998 年版，第26 頁表122。4牌號熱處理力學性能退火或高溫繪出供應(yīng)轉(zhuǎn)頭布氏硬度（HBS）不大于淬火回火抗拉強度σ/MPa屈服點σ/MPa伸長率δ （%）斷面收縮率ψ（%）溫度/℃冷卻劑溫度/℃冷卻劑不小于40MnB850油500水，油9807851045207牌號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）%CSiMnB40MnB～～～～“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計2 錘上模鍛鍛件設(shè)計 確定分模位置由零件圖可以看到，左右兩側(cè)圓柱的鍛件分模面均位于圓柱的中間，但并不位于同一直線上，因此使用具有落差的不對稱彎曲分模線。且零件中間的連接桿的剖視圖可以看出分模面通過桿部中間通過。階梯部位位于右側(cè)圓柱與連接桿的接觸部位。分模面形狀如圖21 所示。 確定鍛件公差及加工余量 確定材質(zhì)系數(shù)、復(fù)雜系數(shù)、零件的機械加工精度（1）材質(zhì)系數(shù)鍛件的材質(zhì)系數(shù)分為二級：M1 和M2。由表11 得，40MnB ～%，%，符合材質(zhì)系數(shù)M1：%%的合金鋼的標準。因此40MnB 的材質(zhì)系數(shù)為M1。（2）復(fù)雜系數(shù)鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)（S）是鍛件重量（W 鍛件）與相應(yīng)的鍛件外廓包容體的重量（W 外廓包容體）的比值，即：S=W鍛件W外廓包容體=V鍛件V外廓包容體該零件的外廓包容體（圖21）長L 總=166mm，高H 總=29mm，寬B 總=66mm。則V外廓包容體=L總H總B總=1662966mm3=317724mm3通過計算，鍛件的體積計算可簡化為三部分：V鍛件=V右頭+V桿+V左頭=πr右h右+l上+l下h桿+πr左h左=3025π+(15+50)12+2020π=119219mm因此S=鍛件==。外廓包容體查得該鍛件為一般復(fù)雜，即復(fù)雜系數(shù)為S 。同時由此可以估算鍛件質(zhì)量為。（3）零件的機械加工精度零件加工精度是確定鍛件加工余量的重要依據(jù)。零件表面粗糙度大于或等于；，余量要適當放大。由零件圖可以得到，屬于精加5“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計工；，屬于一般加工精度。（4）加熱條件該鍛件在煤氣加熱爐中加熱。 確定鍛件公差和余量在零件的加工表面上增加供切削加工用的余量，稱之為鍛件加工余量。鍛件加工余量的大小與零件的材料、形狀、尺寸、批量大小、生產(chǎn)實際條件等因素有關(guān)。此零件為簡單的搖臂，查表[3]得，?～，；高度方向，～，此，右側(cè)圓柱需磨削加工，即加工精度為F2，查表得單邊加工余量為～。零件尺寸加上加工余量即為鍛件名義尺寸，由鍛件名義尺寸可確定鍛件格尺寸的公差，其值的大小以鍛件形狀、尺寸有關(guān)，并受到生產(chǎn)具體情況的影響。查表[4]得各尺寸公差列于表21 中。表21 搖臂鍛件尺寸加工余量及公差[5] 確定模鍛斜度為使鍛件成形后順利地由模膛中取出，鍛件側(cè)表面上必須帶有斜度，稱為模鍛斜度。模膛上的斜度是用指狀標準銑刀加工而成，所以模鍛斜度應(yīng)選用標準度數(shù)，以便與銑刀規(guī)格相一致。此處，外模鍛斜度與零件圖上一致，取α=7176。，內(nèi)模鍛斜度取β=10176。[3] 李尚鍵主編：《鍛造工藝及模具設(shè)計資料》，機械工業(yè)出版社 1991 年版，第 128 頁表 55。[4] 李尚鍵主編：《鍛造工藝及模具設(shè)計資料》，機械工業(yè)出版社 1991 年版，第 124 頁表 5第 126頁表 56。[5] 表中根據(jù)一欄均來自：李尚鍵主編《鍛造工藝及模具設(shè)計資料》，機械工業(yè)出版社 1991 年版。6鍛件重量鍛件體積包容體體積復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)119219317724S240MnBM1零件尺寸鍛件尺寸公差/mm根據(jù)精度等級直徑?33?29+ 1 . 0 0 . 4表5表51一般加工精度厚度20+ 1 . 1 0 . 4表5表53精加工2527+ 1 . 1 0 . 4表5表53一般加工精度長度110110+ 1 . 2 0 . 6表51一般加工精度允許錯差≤表53允許橫向殘留飛邊≤表53“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計 確定圓角半徑鍛件上的圓角半徑對于保證金屬流動、提高鍛模壽命、提高鍛件質(zhì)量和便于出模等十分重要。因此在鍛件上各相交表面處必須做出圓角，不允許呈尖角狀。為便于制造模具所用刀具標準化，圓角半徑應(yīng)按標準數(shù)值選取。同時為保證鍛件凸角處的最小余量，有倒角時，取r1=余量+零件的倒角值；無倒角時，取r2=余量。此處，零件圖上有圓角標注的為加工面，按原圖中圓角加工。?60 外圓角處圓角半徑r=（2+1）mm=3mm；?29 處圓角r=（2+1）mm=3mm；?40 外圓角出圓角半徑r=2mm。具體數(shù)值見圖22。 確定沖孔連皮此零件中有?29 內(nèi)孔需要鍛出，錘上模鍛不能直接鍛出透孔，必須在孔內(nèi)保留一層連皮，形成盲孔，然后在切邊壓力機上沖除。此處，內(nèi)孔直徑d=29mm，使用平底連皮。內(nèi)孔高度h=孔=mm=，按公式計算厚度：t = d 5 + h = 180。 29 180。 27 5 + 180。 27 = 。連皮圓角半徑應(yīng)大于內(nèi)圓角半徑，取為r=3mm。圖21 搖臂冷鍛件圖 確定模鍛件的技術(shù)條件參考“鋼質(zhì)模鍛件機械加工余量與公差標準”（GB12632—90）和“鋼質(zhì)模鍛件通用技術(shù)條件”（GB12361—90）的有關(guān)規(guī)定制定：（1）圖上未注明模鍛斜度為7176。；7“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計（2）圖上未注明圓角半徑為R2；（3）允許錯差量≤；（4）允許橫向殘留飛邊≤；（5）允許的表面缺陷深度≤；（6）鍛件熱處理：調(diào)質(zhì)；（7）鍛件表面清理：拋丸。根據(jù)上述各項參數(shù)，繪制冷鍛件圖，如圖21 所示。8“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計3 錘上模鍛鍛件工藝設(shè)計通過確定機械加工余量、公差、分模面、拔模斜度、圓角半徑等，繪制出冷鍛件圖，根據(jù)冷鍛件圖和技術(shù)要求，對零件的錘上模鍛進行工藝分析，確定模鍛設(shè)備及噸位、飛邊槽，并繪制計算毛坯圖，確定制坯工步、坯料尺寸和模鍛前后期工序的選擇及參數(shù)的確定。 計算鍛件的主要參數(shù)（1）鍛件在水平面上的投影面積為8510mm2；（2）鍛件周邊長度為420mm；（3）鍛件體積為115000mm3；（4）。 確定鍛錘設(shè)備噸位總變形面積為鍛件在水平面上的投影面積與飛邊水平投影面積之和，參考飛邊槽尺寸，按1～2t 錘飛邊槽尺寸考慮，假定飛邊均勻?qū)挾葹?0mm，總的變形面積S=(5800+42020)mm=14200mm 。按雙作用模鍛錘噸位確定的經(jīng)驗公式M=～。式中K 為材料系數(shù)，查表[6]得K=；因為此零件為大批量生產(chǎn)，要求高生產(chǎn)率，M=142kg=選用1t 模鍛錘。 確定飛邊槽形式和尺寸開式模鍛的終鍛型槽周邊必須有飛邊槽，其形式及尺寸大小是否合適對鍛件成形影響很大。此處選用最廣泛使用的一種飛邊槽（圖31），其優(yōu)點是橋部設(shè)在上模塊，因而受熱小，圖31 飛邊槽型式不易磨損或壓塌。查表[7]選定飛邊槽的尺寸如表31 所示：表31 飛邊槽尺寸 （單位：mm）計算得S 飛=110mm2；飛邊槽充滿率取η=，則鍛件飛邊平均斷面積F 飛=ηS 飛=77mm2；飛邊體積V 飛=420110mm3=32340mm3。[6] 李尚鍵主編：《鍛造工藝及模具設(shè)計資料》，機械工業(yè)出版社1991 年版，第136 頁表519。[7] 呂炎主編：《鍛造工藝學》，機械工業(yè)出版社1995 年版，第172 頁表81。9鍛錘噸位/th 飛h1Bb1R148252“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計 繪 制 計 算 毛 坯圖計算毛坯的依據(jù)是根據(jù)平面變形假設(shè)進行計算并經(jīng)修正所得的具有圓形截面的中間坯料。其長度與鍛件相等，而橫截面積應(yīng)等于鍛件上相應(yīng)截面積與飛邊截面積之和。計算毛坯圖是制坯工步選擇的依據(jù)，按金屬流動的效率，制坯工步的優(yōu)先次序是：拔長、滾擠、卡壓工步。計算毛坯圖的步驟如下：（1）選擇截面及計算截面面積根據(jù)搖臂的形狀特點，供選取15 個截面（如圖32 所示）。橫截面面積F計=F鍛+2η?F飛式中η——充滿圖32 計算毛坯圖系數(shù)，位于端部的1 處和15 處截面因為材料在鍛造時容易先產(chǎn)生飛邊，因此取1。分別計算15 個截面處的F鍛、F計，結(jié)果列于表32。（2）繪制計算毛坯的截面圖以計算毛坯的長度L計為橫坐標，以算得的F計為縱坐標，在坐標紙上繪制計算毛坯的截面圖。方法是：通常用縮尺比M 除F計，得到用直線段h計來表示的所取各截面的面積值：h計=計。此處為便于制圖，縮尺比區(qū)M=10mm2/mm。10“搖臂”錘模鍛工藝及模具設(shè)計將計算出的h計繪制在坐標紙上，并連接各端點成光滑曲線，即得計算毛坯截面圖（如圖32 所示）。（3）計算并繪制計算毛坯直徑圖分別計算