【導讀】藝設(shè)計的規(guī)律和方法。1）認真學習相關(guān)書籍，查閱中外文資料，制定出合理的設(shè)計方案；2）認真做好各環(huán)節(jié)計算與分析，使零件的工藝分析正確，模具設(shè)計合理；3）勤于思考，應(yīng)用所學的專業(yè)知識來解決設(shè)計中遇到的問題；4）翻譯一篇與本課題相關(guān)的英文文獻；1）對隔環(huán)的工藝性進行科學的分析；對相關(guān)參數(shù)進行準確的計算。2）通過查閱相關(guān)的鍛模手冊，設(shè)計出合理的鍛模型腔。中國機械工程協(xié)會生產(chǎn)工程分會編譯《德英法漢機械制造術(shù)語詞典，第一分冊，靈活，制造經(jīng)濟簡便，可在一種鍛錘上鍛出形狀較復(fù)雜的鍛件。本設(shè)計詳細的論述了自由鍛，胎模鍛的全過程。自由鍛是指借助簡。需要的工序有鐓粗-胎模鍛。提出了選用自由鍛方法將坯料預(yù)鍛成接近鍛件的形狀，然后在胎模中最終鍛制成形。尺寸下料，選用接觸電加熱爐將坯料加熱。然后經(jīng)過各個鍛造工序最終將毛坯鍛造成。鍛壓技術(shù)的歷史與發(fā)展.......

　　

【正文】 布不均勻的現(xiàn)在，包括枝晶偏析和區(qū)域偏析等。偏析是 由選擇性結(jié)晶、溶解度變化、密度差異和流速不同造成的。偏析會造成力學性能不均和裂紋缺陷。鋼錠中的枝晶偏析現(xiàn)象可以通過鍛造、再結(jié)晶、高溫擴散和鍛后熱處理得到消除，而區(qū)域偏析很難通過熱處理的方法消除，只有通過反復(fù)鐓 — 拔變形工藝才能使其化學成分趨于均勻化。 夾雜 不溶解于金屬基體的非金屬化合物叫做非金屬夾雜物，簡稱夾雜。常見的非金屬夾雜物有硫化物、氧化物、硅酸鹽等。夾雜分內(nèi)在夾雜和外來夾雜兩類。內(nèi)在夾雜是指冶煉和澆注時的化學反應(yīng)產(chǎn)物；外來夾雜是冶煉和澆注過程中由外界帶入的砂子、耐火材料及爐渣碎粒 等雜質(zhì)。 夾雜是一種異相質(zhì)點，他的存在對熱鍛過程和鍛件的質(zhì)量有不良的影響，他可以破壞金屬的連續(xù)性，在應(yīng)力作用下，在夾雜出產(chǎn)生應(yīng)力集中會引起顯微裂紋，稱為鍛件疲勞破壞的疲勞源。如低熔點夾雜物過多的分布于晶界上，在鍛造時會引起熱脆現(xiàn)象?？梢?，夾雜的存在會降低鍛造性能和鍛后的力學性能。 氣體 鋼中溶解有大量的氣體，在凝固過程中，大量的氣體會析出，但總會一些殘留在鋼錠中形成氣泡。鋼錠內(nèi)部的氣泡只要不是敞開的，或歲敞開但內(nèi)壁未被氧化，俊可以通過鍛造鍛合，但皮下氣泡容易引起裂紋。 氣泡分內(nèi)部氣泡與 皮下氣泡兩種：鋼中氣體由爐料、爐氣、空氣進人，當冶煉時脫氧不良，沸騰排氣不充分，則鋼液中氣體含量過多，凝固過程中，隨溫度降低，氣體溶解度下降而由鋼液中析出，形成內(nèi)部氣太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 26 泡。當鋼錠模壁潮濕、銹蝕、涂料中含有水分或揮發(fā)性物質(zhì)，在注人高溫鋼水時產(chǎn)生氣體向鋼錠表層滲透，形成皮下氣泡。氣泡經(jīng)過鍛壓變形會壓扁或擴展成裂紋。 在鋼錠中常見的殘存氣體有氧、氮、氫等。其中氧和氮在鋼錠中最終以氧化物和氮化物存在，形成鋼錠內(nèi)的夾雜。氫是鋼中危害性最大的氣體，他在鋼中的含量超過一定的極限值時，會在鍛后冷卻過程中，在鍛件內(nèi)部產(chǎn) 生白點和氫脆缺陷，使鋼的塑性顯著下降。 縮孔與疏松 從鋼液冷凝成鋼錠，將發(fā)生物理搜索現(xiàn)象，如果沒有鋼液補充，鋼錠內(nèi)部某些地方將形成空洞?？s孔是在冒口去形成，此區(qū)凝固最遲，由于沒有鋼液補充而造成不可避免的缺陷?？s孔的大小與位置和錠模結(jié)構(gòu)及澆注工藝有關(guān)。如果錠模不適當，冒口保溫不佳等，有可能深入到錠身形成二次縮孔。一般情況下，鍛造時將縮孔和冒口一并切除，否則因縮孔不能鍛合而造成內(nèi)部裂縫，導致鍛件報廢。 疏松是由于晶間鋼液最后凝固收縮造成的晶間空隙和鋼液凝固過程中析出氣體構(gòu)成的顯微空隙。這些 孔隙在區(qū)域偏析處較大者變?yōu)槭杷桑跇渲чg處較小者則變?yōu)獒樋?。疏松使鋼錠組織致密程度下降，破壞了金屬的連續(xù)性，影響鍛件的力學性能，因此，在鍛造時要求大變形，以便鍛透鋼錠，將疏松消除。 一般來說，鋼錠越大、產(chǎn)生上訴缺陷的可能性就越多，缺陷性質(zhì)也越嚴重。 鋼錠經(jīng)過軋制，擠壓或鍛造加工后，組織結(jié)構(gòu)得到改善，性能相應(yīng)提高。通常，變形越充分，殘存的鑄造缺陷越少，材料質(zhì)量提高幅度也大。但在扎、擠、鍛過程中，材料有可能才生新的缺陷。 劃痕 金屬在軋制過程中，由于各 種意外原因在其表面劃出傷痕，深度達到 ～ 。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 27 折疊 軋制時，軋鋼表面金屬被翻入內(nèi)層并拉長，折縫內(nèi)由于氧化物而不能被鍛合，結(jié)果形成折疊。 發(fā)裂 鋼錠皮下氣泡被軋遍拉長破裂形成發(fā)狀裂紋，深度約為 ～ 。在高碳鋼和合金鋼中容易產(chǎn)生這種缺陷。 結(jié)疤 澆注時，鋼液飛濺而凝固在鋼錠表面，在軋制過程中被軋成薄膜而賦予軋材表面，其厚度約為 。 碳化物偏析 通常在含碳量高的合金中容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是由于鋼中的萊斯體 共晶碳化物和二次網(wǎng)狀碳化物在開坯和軋制時違背打碎和不均勻分布造成的。碳化物偏析會降低鋼的鍛造性能容易引起開裂 ，熱處理淬火時容易局部過熱、過燒和脆裂，制成的刀具在使用時刃口易崩裂。為了消除碳化物偏析引起的不良影響，最有效的辦法是采用反復(fù)鐓 — 拔工藝，徹底打碎碳化物，使之均勻分布，并為其后的熱處理做好組織準備。 白點 白點是隱藏在鋼坯內(nèi)部的一種缺陷。他在鋼坯的縱向斷口上呈現(xiàn)圓形或者橢圓形的銀白色斑點，在橫向斷口出呈現(xiàn)細小的裂紋，顯著降低鋼的韌性。 白點的大小不一。一般認為白點是由于鋼中存在一定量 的量的氫和各種應(yīng)力，并在其共同作用下產(chǎn)生的。當鋼中含氫量較多和熱壓力加工后冷卻太快時容易產(chǎn)生白點。 為避免產(chǎn)生白點，首先應(yīng)提高鋼的冶煉質(zhì)量，應(yīng)盡可能降低含氫量；其次在加熱太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 28 后在用緩慢冷卻的方法，讓氫氣充分逸出和減小各種內(nèi)應(yīng)力。 非金屬夾雜 在鋼坯中通常存在著硅酸鹽，硫化物和氧化物等非金屬夾雜物，這些夾雜物在軋制時被軋成帶狀。夾雜物破壞了機體金屬連續(xù)性，嚴重時會引起金屬開裂。 粗晶環(huán) 鋁合金、鎂合金擠壓棒材，在其很斷面的外層環(huán)形區(qū)域常出現(xiàn)粗大晶粒，故稱粗晶環(huán)。粗晶 環(huán)的產(chǎn)生與很多因素有關(guān)，其主要是由于擠壓過程中金屬與擠壓筒之間的摩擦過大，表層溫降過快，破碎的晶粒未能再結(jié)晶，在其后的淬火加熱時再結(jié)晶合并長大所致。有粗晶環(huán)的棒材在鍛造時容易開裂，如果粗晶環(huán)留在鍛件表層，將會降低鍛件的性能。因此在鍛造前通常將粗晶環(huán)車去。 選材 隔環(huán)是小型鍛件，而且是圓環(huán)型，鍛造選用材料為 45號圓鋼直徑 30mm。 10下料 原材料在鍛造之前必須按照鍛件的大小和工藝要求切割成一定尺寸的坯料。對于鑄錠，則要先以自由鍛開坯，然后將錠料以剁割的方式切除兩端，或按一定尺寸將坯料分割。 剪切 剪切下料是鍛造生產(chǎn)中應(yīng)用較普遍的一種方法，具有生產(chǎn)效率高，操作簡單、斷口物金屬消耗、模具費用低等優(yōu)點。但坯料局部被壓扁，端面不平整，有時還帶有毛刺和裂紋等。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 29 在剪切初期，刀刃切入棒料產(chǎn)生加工硬化，刃口出現(xiàn)裂紋，隨著刀刃的切入加深，使裂紋擴展，最后在刀刃的壓力下，山下兩列文間的金屬杯拉斷，造成 S斷面。 根據(jù)材料的性質(zhì)，可選冷剪切和熱剪切。對于低中碳鋼結(jié)構(gòu)鋼、截面尺寸較小的棒料常用冷剪切，而對于工具鋼、合金鋼或截面尺寸較大的棒料或鋼 坯則用熱剪切。為保證坯料的質(zhì)量要控制好刀片刃口間隙和剪切時坯料的預(yù)熱溫度。其預(yù)熱溫度根據(jù)鋼的化學成分和截面尺寸大小，在 400～ 700℃間選定，對于抵中碳棒料，由于它較軟，預(yù)熱溫度偏高時，反而效果不好，易磨損刀口，如預(yù)熱到 250～ 350℃時，因鋼的藍脆效應(yīng)，使變形抗力增大、塑性降低，得到光滑的斷口，可提高剪切質(zhì)量。 剪床剪短直徑 200mm 以下的棒料，在沒有剪床時，也可用沖床剪切直徑為 50mm 一下的棒料，也可借助模具在鍛錘或液壓機上進行剪切。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 30 冷折法 利用預(yù) 先開出的缺口，在受力時，產(chǎn)生應(yīng)力集中而引起脆斷得到坯料的方法叫冷折發(fā)。冷折法下料生產(chǎn)率高，斷口金屬損耗小，工具簡單。冷折發(fā)的缺口可用氣割鋸切或者電火花切割等開出，電火花切割的質(zhì)量最好。缺口尺寸一般可取 b=3～ 8mm。 冷折法很適用于硬度較高的高碳鋼和合金鋼，但要求坯料預(yù)熱到 300～ 400℃，一般低、中碳鋼無需預(yù)熱，而缺口高度 h要稍大些。 無論是剪切還是冷折發(fā)下料，其長度精度都稍差，誤差可達幾毫米。 鋸切 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 31 用鋸床下料時應(yīng)用最普遍的方法，下料精確，斷面平整 ，適合于各種金屬材料在常溫下切割。缺點是效率低、鋸條厚度為 2 到 8mm，鋸口損耗大，鋸條或鋸片磨損嚴重 常用的鋸床有圓片鋸、帶鋸、弓形鋸等。圓片鋸片厚度為 3～ 8mm，可鋸切直徑為750mm 的材料；弓形鋸是往復(fù)運動，適合于鋸切直徑小于 100mm 的坯料，鋸條厚度為2～ 5mm；帶鋸可鋸切直徑 350mm 以內(nèi)的棒料，鋸條厚度為 2～ ，其生產(chǎn)效率較高。 氣割 因為其他方法會受到設(shè)備功率和下料截面尺寸的限制，對于大截面坯料可用氣割下料。 氣割是利用氣焊的割炬，通以適當 比例的氧和乙炔來進行的。受氣割條件的影響，氣割適合于切割低、中碳鋼和部分低合金鋼。對于高碳鋼和某些低合金鋼則要預(yù)熱到 700～ 850℃ 后，才可切割。氣割設(shè)備簡單，便于野外操作，適于各種截面，缺點是切割平面不平整、精度差、斷口金屬耗損大、生產(chǎn)率低。 砂輪切割 利用高速旋轉(zhuǎn)薄片砂輪，切割坯料的方法稱砂輪切割。 這種方法設(shè)備簡單、操作方便、生產(chǎn)率高斷口整齊，尺寸精確且不受材料硬度的限制，但砂輪片損耗大，易崩碎、噪聲大，切割時有風塵，要注意通風。他適合于切割硬而塑性較差的高溫合金，鈦合金的小截面 材料 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 32 下料所選的方法 鍛件的下料方法選 鋸 切 。 11加熱爐的選擇與分析 燃料加熱 利用燃料燃燒、產(chǎn)生熱量，對坯料進行加熱為燃料加熱。 燃料加熱時通過爐氣對流的輻射吧熱能傳遞到坯料表面，再沖坯料表面通過熱傳導傳遞到中心，從而使金屬坯料加熱。 燃料加熱爐應(yīng)用較廣。主要有通用性強、建造方便、投資少、燃料來源豐富、費用也較低等優(yōu)點。燃料加熱的缺點是：勞動條件差、爐內(nèi)氣氛、爐氣和加熱質(zhì)量不易控制。 電加熱 電加熱是通過把電能轉(zhuǎn)換為熱能對坯料進行加熱。電加熱 具有加熱速度快、加熱質(zhì)量好、工作穩(wěn)定、溫控交準確、坯料氧化、燒損少、勞動條件好易實現(xiàn)自動化等優(yōu)點；其缺點是設(shè)備投資費用高，用電加熱成本高。 （ 1）電阻爐加熱 通過電阻發(fā)熱件把 電能轉(zhuǎn)化為熱能，以輻射和對流加熱坯料。 發(fā)熱件有金屬的，例如鎳鉻絲以及非金屬 等 ，如硅碳棒 。 （ 2）接觸電加熱 以低壓，大電流 通過金屬坯料使其加熱。接觸點加熱 除有電加熱的一般優(yōu)點外，還有設(shè)備 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 33 簡單、熱效率高、操作方便、耗電少、 成本低，適于長坯料或局部加熱優(yōu)點， 但要求坯料表面光潔、下料規(guī)整、斷 面平整，但是其加 熱溫度測量比較困 難。 （ 3） 鹽浴爐加熱 在點擊間通以低 壓交流電，利用鹽液導電產(chǎn)生電阻熱， 將鹽液加熱到所需的工作溫度，通過 鹽液的熱傳導和對流，將傾入其中的 坯料加熱。鹽浴爐加熱速度比電阻快， 溫度均勻，可實現(xiàn)坯料整體或局部的 無氧化加熱。但鹽浴爐表面輻射損失 大、熱效率低、輔助材料消耗大、勞 動條件差。 （ 4）感應(yīng)加熱。將坯料放在一個線圈中，線圈通過一定頻率的交流電，在線圈周圍產(chǎn)生一個頻率相同的交變磁場，在坯料中感生通頻率的感應(yīng)電流，這個電流的方向與線圈中電流的方向相反，在坯料表面形成 自行封閉的回路，稱為“渦流”。此渦流使電能轉(zhuǎn)換成熱能加熱坯料。 感應(yīng)加熱的加熱速度快、質(zhì)量好、溫度控制準確、金屬燒損小，加熱規(guī)范穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、以便實現(xiàn)機械化自動化操作。其缺點是設(shè)備投資大、加工坯料尺寸范圍小，電能損耗大。 加熱爐的選擇 鍛造用的加熱爐選擇接觸電加熱爐。 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 34 12設(shè)備的選擇與分析 選 螺旋壓力機 來鍛造坯料。 螺旋 壓力機噸位的確定 可采用經(jīng)驗類比法確定鍛錘的噸位按如下經(jīng)驗公式計算 鐓粗時噸位 G=(～ )KF K與鋼料強度極限有關(guān)的系數(shù) F坯料很截面積 mm2 G=(～ )6 7065 K=6 F=π R2=7065mm2 系數(shù) K Ρ b/ M pa K Ρ b/ M pa K Ρ b/ M pa K 400 3～ 5 600 5～ 8 800 8～ 13 太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 35 壓力機型號和參數(shù)的選擇 （ 1） 選 雙盤摩擦 。 （ 2） 技術(shù)參數(shù) 名稱 符號 單位 量值 公稱壓力 Pg 10KN 1000 滑塊行程次數(shù) n 次 /min 13 滑塊行程 S mm 600