【導讀】本文主要以萬向節(jié)十字軸為研究對象，在目前國內普遍應用的熱鍛工藝為研究的基。礎上，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，分析應力狀態(tài)和載荷-行程曲線。十字軸預鍛成形過程中所出現(xiàn)的問題，提出模具設計的改進建議。從數學模型上給出了。指導，得出了優(yōu)化的工藝參數，設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)預鍛模腔的基礎上針對部分地方做出修改、優(yōu)化，最終確定了改進后的預鍛模腔（如圖 312）。改進預鍛模腔與傳統(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生的可能，最重要的就是，通過預測無飛邊預鍛件成形幾何特征，確定預鍛型腔圓角，使預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，適當的鐓粗這樣更有利于坯料在型腔內成型并且更大程度的減小了飛邊產生的可能，如圖 310。鐓粗后坯料的高度為 H=55mm。 圖 311 傳統(tǒng)工藝下的預鍛模腔 十字軸預應力閉合鍛模設計 17 圖 312 改進后的預鍛型腔 圖 313 傳統(tǒng)工藝下預鍛結束 和終鍛結束 圖 314 改進后預鍛結束 和終鍛結束 從圖 313 和圖 314中可以看出，運用改進后的模具進行預鍛成形后，預鍛件不再有飛邊存在，整個預鍛件過渡合理，在整個預鍛過程中，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，不再有飛邊產生，同時降低了載荷，使鍛件預成形效果好，終鍛時，金屬便能很好的填充終鍛模腔。 湖北文理學院學士學位論文 18 第四章 十字軸模具總裝配圖 模架的選取 擬選用中間導柱模座，圖 41為中間導柱模架，（ GB/T 2851， 5），技術條件按 JB/T 8050— 1999 的規(guī)定。 圖 41 中間導柱模架 圖 42 為中間導柱上模座，其各部分結構參數見表 41，材料為 HT200，規(guī)定凹模周界 L＝ 240mm， B＝ 240mm，厚度 H＝ 80mm 的中間導柱上模座。 圖 43為中間導柱下模座，其各部分的結構參數如表 42所示，材料為 HT200，規(guī)定凸模周界 L＝ 240mm， B＝ 240mm，厚度 H＝ 85mm 的中間導柱下模座。 十字軸模具總裝配圖 19 圖 42 中間導柱上模座 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 中間導柱上模座結構參數 湖北文理學院學士學位論文 20 表 42 中間導柱下模座結構參數 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 型導柱 和導套 A型導柱結構形式見圖 43，其各部分的結構參數見表 43，材料選用 20 鋼，熱處理要求滲碳深度 ～ ，硬度 58～ 62HRC，技術條件按 JB/T 8070— 1995 的規(guī)定。在圖 43中， R*的值可由制造廠家決定，沒有固定的數值。直徑 d=40mm，公差帶 h5，長度 L=210mm 的 A型導柱可標記為“導柱 A20h5 120 GB/T ”。 A型導套結構形式見圖 44，其各部分的結構參數見表 44，材料選用、熱處理、硬度要求 和技術條件與 A型導柱相同。在圖 中， R*的值可由制造廠家決定，沒有固定的數值。直徑 d=40mm，公差帶 H6，長度 L=115mm， H=43mm 的 A 型導套可標記為“導套 A20H6 115 43 GB/T ”。 表 43 導柱結構參數 表 44 導套結構參數 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） 左導柱 40 0 0 210 右導柱 45 0 0 210 湖北文理學院學士學位論文 22 尺寸 （ H6） （ H7） 尺寸 偏差 左導套 40 + 0 + 0 55 + + 115 43 4 1 右導套 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，曲柄連桿機構也是剛性連接的，因此滑塊具有強制運動的性質，滑塊行程次數固定，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。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，因此對基礎沒有劇烈的沖擊和振動，不需要強大的安裝基礎。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節(jié)機構，整體剛度高，減少機器變形提高鍛件精度。滑塊的行程 次數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《鍛造模具簡明設計手冊》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 湖北文理學院學士學位論文 24 結論 本文對十字軸的預鍛成形過程中遇到一些問題進行了應用性的研究和分析，改進了十字軸成形過程中預鍛模具。在課題的進行過程中，得到了許多的寶貴經驗，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，比如模具結構、鍛造溫度、設備工作速度、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計進行了研究，可以說實際生產和數字化聯(lián)系還有待進一步發(fā)展，可進一步研究制造業(yè)全過程的數字化技術，為實現(xiàn)實際生產數字信息化奠定基礎。 經過這次十字軸的鍛造模具設計，讓我更加熟練的掌握了整個模具的設計過程。 .在這次的畢業(yè)設計中我學會了很多，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計?？傊?，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，她以嚴謹的治學態(tài)度和敬業(yè)精神深深的感染了我對我的工作學習產生了深淵的影響，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)，他們在學業(yè)上的心細指導為我工作和繼續(xù)學習打下了良好的基礎，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對我的學習，生活和工作的支持和關心。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。湖北文理學院學士學位論文 26 參考文獻 [1] 中國鍛壓協(xié)會． 模鍛工藝及其設備使用特性 [M]．國防工業(yè)出版社， 2020 [2] 李志尊． UG NX 基礎應用與范例解析 [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計數字化系統(tǒng)開發(fā) [M]．山東大學出版社， 2020 [4] 王亮申． 三維數字設計與制造 :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]．北京科技大學學報， 1997 [7] 洪慎章 ,李名堯． 鍛造實用數據速查手冊 [M]．機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 郝濱海． 鍛造模具簡明設計手冊 [M]．化學工業(yè)出版社， 2020 [9] 胡亞民 , 華林． 鍛造工藝過程及模具設計 [M]．中國林業(yè)出版社 ， 2020 [10] 姚澤坤． 鍛造工藝學 ．西北工業(yè)大學出版社 [M]， 1998 [11] 中國機械工程學會生產工程分會編譯 [M]． 德英法漢機械制造術語辭典，第一分冊，鍛造和模鍛 ．中國標準出版， 1994 [12] 李永剛．汽車系列化零件直齒圓錐齒輪精鍛模具數字化設計系統(tǒng)開發(fā) [D]．山東大學碩士學位論文， 200 [13] Z. GRONOSTAJSKI, M. HAWRYLUK[C] ． The main aspects of precision fing． Wroc?aw University of Technology， 2020 [14] Lin Zou, Juchen Xia,Xinyun Wang, Guoan Hu． Optimization of die profile for improving die life in the hot extrusion process[J] ． Journal of Materials Processing Technology， 2020 [15] . Tomov, . Gagov, . Radev ． Numerical simulations of hot die fing processes using finite element method[J]． Journal of Materials Processing Technology (2020