【導(dǎo)讀】本文主要以萬向節(jié)十字軸為研究對象，在目前國內(nèi)普遍應(yīng)用的熱鍛工藝為研究的基。礎(chǔ)上，運用CAD、UG、DEFORM-3D軟件系統(tǒng)的研究十字軸的成形過程和模具設(shè)計。采用UG三維造型軟件對十字軸進行三維實體化造型。對十字軸的成形過程進行模擬，分析應(yīng)力狀態(tài)和載荷-行程曲線。十字軸預(yù)鍛成形過程中所出現(xiàn)的問題，提出模具設(shè)計的改進建議。從數(shù)學(xué)模型上給出了。指導(dǎo)，得出了優(yōu)化的工藝參數(shù)，設(shè)計出合理的模具型腔。利用UG的實體造型功能建立

　　

【正文】 本文基于上述目的，秉持上述原則，在傳統(tǒng)預(yù)鍛模腔的基礎(chǔ)上針對部分地方做出修改、優(yōu)化，最終確定了改進后的預(yù)鍛模腔（如圖 312）。改進預(yù)鍛模腔與傳統(tǒng)模腔不同之處，在于改進模腔髖部的拐角用圓弧進行了過渡，這樣就是金屬在流動到拐角處，不在因為很大的阻力而影響其流動，同時，也就減少了在這個部位飛邊擠出的可能。另外，本文在型腔內(nèi)部借助改進的拐角，挖出了一個帶弧度的凹臺，用來使原始坯料和模具面接觸，縮短了預(yù)鍛時第二階段的壓下量，使坯料更容易填充型腔，也從另一方面減小了飛邊產(chǎn)生的可能，最重要的就是，通過預(yù)測無飛邊預(yù)鍛件成形幾何特征，確定預(yù)鍛型腔圓角，使預(yù)鍛件能夠最大程度的與終鍛模腔接觸，深入。 同時，對坯料進行鐓粗，鐓粗高度不宜過小亦不宜過大，適當(dāng)?shù)溺叴诌@樣更有利于坯料在型腔內(nèi)成型并且更大程度的減小了飛邊產(chǎn)生的可能，如圖 310。鐓粗后坯料的高度為 H=55mm。 圖 311 傳統(tǒng)工藝下的預(yù)鍛模腔 十字軸預(yù)應(yīng)力閉合鍛模設(shè)計 17 圖 312 改進后的預(yù)鍛型腔 圖 313 傳統(tǒng)工藝下預(yù)鍛結(jié)束 和終鍛結(jié)束 圖 314 改進后預(yù)鍛結(jié)束 和終鍛結(jié)束 從圖 313 和圖 314中可以看出，運用改進后的模具進行預(yù)鍛成形后，預(yù)鍛件不再有飛邊存在，整個預(yù)鍛件過渡合理，在整個預(yù)鍛過程中，坯料的形狀處在圓滑狀態(tài)，盡可能的減少了突然變形，提高了坯料的成形性，因此，不再有飛邊產(chǎn)生，同時降低了載荷，使鍛件預(yù)成形效果好，終鍛時，金屬便能很好的填充終鍛模腔。 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 第四章 十字軸模具總裝配圖 模架的選取 擬選用中間導(dǎo)柱模座，圖 41為中間導(dǎo)柱模架，（ GB/T 2851， 5），技術(shù)條件按 JB/T 8050— 1999 的規(guī)定。 圖 41 中間導(dǎo)柱模架 圖 42 為中間導(dǎo)柱上模座，其各部分結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 41，材料為 HT200，規(guī)定凹模周界 L＝ 240mm， B＝ 240mm，厚度 H＝ 80mm 的中間導(dǎo)柱上模座。 圖 43為中間導(dǎo)柱下模座，其各部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 42所示，材料為 HT200，規(guī)定凸模周界 L＝ 240mm， B＝ 240mm，厚度 H＝ 85mm 的中間導(dǎo)柱下模座。 十字軸模具總裝配圖 19 圖 42 中間導(dǎo)柱上模座 凹模周界 H h L1 B1 S R l2 D(H7) D1(H7) L B 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 240 240 80 15 380 330 315 55 100 50 + 0 50 + 0 表 41 中間導(dǎo)柱上模座結(jié)構(gòu)參數(shù) 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 表 42 中間導(dǎo)柱下模座結(jié)構(gòu)參數(shù) 凸模周界 H h L1 B1 S R l2 d(R7) d1(R7) L B 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 240 240 85 15 380 330 315 55 100 35 + 0050 40 + 0 十字軸模具總裝配圖 21 圖 44 A 型導(dǎo)柱 和導(dǎo)套 A型導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)形式見圖 43，其各部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 43，材料選用 20 鋼，熱處理要求滲碳深度 ～ ，硬度 58～ 62HRC，技術(shù)條件按 JB/T 8070— 1995 的規(guī)定。在圖 43中， R*的值可由制造廠家決定，沒有固定的數(shù)值。直徑 d=40mm，公差帶 h5，長度 L=210mm 的 A型導(dǎo)柱可標(biāo)記為“導(dǎo)柱 A20h5 120 GB/T ”。 A型導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式見圖 44，其各部分的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表 44，材料選用、熱處理、硬度要求 和技術(shù)條件與 A型導(dǎo)柱相同。在圖 中， R*的值可由制造廠家決定，沒有固定的數(shù)值。直徑 d=40mm，公差帶 H6，長度 L=115mm， H=43mm 的 A 型導(dǎo)套可標(biāo)記為“導(dǎo)套 A20H6 115 43 GB/T ”。 表 43 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)參數(shù) 表 44 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)參數(shù) d D(r6) L H b a 基本 極限偏差 基本 極限 d L 基本尺寸 極限偏差 （ h5） （ h6） 左導(dǎo)柱 40 0 0 210 右導(dǎo)柱 45 0 0 210 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 尺寸 （ H6） （ H7） 尺寸 偏差 左導(dǎo)套 40 + 0 + 0 55 + + 115 43 4 1 右導(dǎo)套 45 + 0 + 0 60 + + 125 48 4 1 熱模鍛壓機的選用 熱模鍛壓力機采用機械剛性傳動，曲柄連桿機構(gòu)也是剛性連接的，因此滑塊具有強制運動的性質(zhì)，滑塊行程次數(shù)固定，速度和加速度則按一定規(guī)律變化。因而在熱模鍛壓力機上易于實現(xiàn)機械化和 自動化生產(chǎn)。熱模鍛壓力機直接采用電力機械傳動，因而傳動效率比較高。工作時封閉高度不變，滑塊具有固定的上下止點，在鍛造過程中滑塊每次行程都能使鍛件得到相同的高度。另外，熱模鍛壓力機具有較高的剛度，因此模鍛件的尺寸精度較高。熱模鍛壓力機工作時工藝力并不傳給地基，僅在滑塊接觸工件時略有沖擊，因此對基礎(chǔ)沒有劇烈的沖擊和振動，不需要強大的安裝基礎(chǔ)。熱模鍛壓力機采用短而粗的整體連桿剛度大的偏心軸，縮短曲軸支撐間距，降低機身高度加大機身截面，采用剛度大的裝模高度調(diào)節(jié)機構(gòu)，整體剛度高，減少機器變形提高鍛件精度?；瑝K的行程 次數(shù)高減少了模鍛過程中熱毛坯與模具的接觸時間，有利于提高模具壽命，使毛坯保持較高的鍛造溫度降低了變形抗力。具有解除“悶車”裝置。 通過上一章的計算我們得出模鍛力： P= 從而可以按下式選擇熱模鍛壓力機的標(biāo)稱壓力： Fg≥ P/（ ～ ）或 P≤（ ～ ） Fg 式中： Fg— 熱模鍛壓力機的公稱壓力， kN F— 模鍛件在鍛造溫度下的鍛造力， kN 所以： Fg≥ 13008 kN 因此，根據(jù)《鍛造模具簡明設(shè)計手冊》表 ～表 選擇公稱壓力為 16000kN的 MP系列 熱模鍛壓力機。 模具總裝配圖 如圖 44為十字軸模具總裝配圖的主視圖、上視圖和正三軸測圖。圖 45 為十字軸模具的部分尺寸及相關(guān)組件。 十字軸模具總裝配圖 23 圖 45 模具總裝配三維圖 圖 46 十字軸模具裝配圖 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 結(jié)論 本文對十字軸的預(yù)鍛成形過程中遇到一些問題進行了應(yīng)用性的研究和分析，改進了十字軸成形過程中預(yù)鍛模具。在課題的進行過程中，得到了許多的寶貴經(jīng)驗，對課題流程和方向有了更進一步的把握，提高了進一步從事類似方向的能力和水平。但是由于自身知識儲備、時間、研究環(huán)境等各方面因素的限制，還有許多等待進一步完善和 發(fā)展的工作。 影響十字軸鍛造成形的因素有很多，比如模具結(jié)構(gòu)、鍛造溫度、設(shè)備工作速度、潤滑條件等，對于其他方面可進一步研究。在對預(yù)鍛工藝進行改進時，除了對型腔形狀的改進外，還可對模具分布和其它工藝性步驟進行探索和研究。 本課題僅僅對十字軸的設(shè)計進行了研究，可以說實際生產(chǎn)和數(shù)字化聯(lián)系還有待進一步發(fā)展，可進一步研究制造業(yè)全過程的數(shù)字化技術(shù)，為實現(xiàn)實際生產(chǎn)數(shù)字信息化奠定基礎(chǔ)。 經(jīng)過這次十字軸的鍛造模具設(shè)計，讓我更加熟練的掌握了整個模具的設(shè)計過程。 .在這次的畢業(yè)設(shè)計中我學(xué)會了很多，也感到自身知識的貧乏 ,希望在日后的 努力中能做出更完善的設(shè)計。總之，受益頗多！致謝 25 致謝 我的畢業(yè)論文是在李梅老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的，她淵博的知識開闊的視野給了我深深的啟迪，論文凝聚著他的血汗，她以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敬業(yè)精神深深的感染了我對我的工作學(xué)習(xí)產(chǎn)生了深淵的影響，在此我向她表示衷心的謝意 這三年來感謝湖北文理學(xué)院的老師對我專業(yè)思維及專業(yè)技能的培養(yǎng)，他們在學(xué)業(yè)上的心細指導(dǎo)為我工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)，在這里我要像諸位老師深深的鞠上一躬！特別是我的班主任杜毓瑾老師，雖然她不是我的專業(yè)老師，但是在這三年來，在思想以及生活上給予我 鼓舞與關(guān)懷讓我走出了很多失落的時候，“明師之恩，誠為過于天地，重于父母”，對老師的感激之情我無法用語言來表達，在此向杜老師致以最崇高的敬意和最真誠的謝意！ 感謝這四年來我的朋友以及機制的七十多位同學(xué)對我的學(xué)習(xí)，生活和工作的支持和關(guān)心。四年來我們真心相待，和睦共處，不是兄弟勝是兄弟！正是一路上有你們我的求學(xué)生涯才不會感到孤獨，馬上就要各奔前程了，希望你們有好的前途，失敗不要灰心，你的背后還有機制 1011 這個大家庭！ 最后我要感謝我的父母，你們生我養(yǎng)我，縱有三世也無法回報你們，要離開你們出去工作了，我在心里默默 的祝福你們平安健康，我不會讓你們失望的，會好好工作回報社會的。湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 參考文獻 [1] 中國鍛壓協(xié)會． 模鍛工藝及其設(shè)備使用特性 [M]．國防工業(yè)出版社， 2020 [2] 李志尊． UG NX 基礎(chǔ)應(yīng)用與范例解析 [M]．機械工業(yè)出版社， 2020 [3] 徐桂華．基于有限元模擬的十字軸鍛件模具設(shè)計數(shù)字化系統(tǒng)開發(fā) [M]．山東大學(xué)出版社， 2020 [4] 王亮申． 三維數(shù)字設(shè)計與制造 :UG NX 操作與實踐 [M]．機械工業(yè)出版社， 2020 [5] 展迪優(yōu)． UG NX 鈑金設(shè)計實例精解 [M]．機械工業(yè)出版社， 2020 [6]景志紅，管克智，李斌，李愛群．十字軸的有限元分析 [M]．北京科技大學(xué)學(xué)報， 1997 [7] 洪慎章 ,李名堯． 鍛造實用數(shù)據(jù)速查手冊 [M]．機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 郝濱海． 鍛造模具簡明設(shè)計手冊 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