【正文】 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。 .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。 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)。 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。圖 45 為十字軸模具的部分尺寸及相關(guān)組件。 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。滑塊的行程 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。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)。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。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)。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 ”。 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 43中， R*的值可由制造廠家決定，沒有固定的數(shù)值。 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。 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。鐓粗后坯料的高度為 H=55mm。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。 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）。通過改變預(yù)鍛型腔的外形，使終鍛時所用的預(yù)鍛件不僅沒有飛邊，還能與終鍛模腔有更大的接觸面積，這樣，就能降低 加工載荷，圖 38 坯料 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 節(jié)約能量，減少開式模鍛第二階壓下量，使金屬更好的填充模腔，最重要的使坯料在成形過程中受力 均勻，消除終鍛件的應(yīng)力集中。產(chǎn)生預(yù)鍛飛邊的另一個原因就是坯料尺寸過大，坯料尺寸可以取根據(jù)預(yù)鍛模膛和終鍛模膛體積計算，在目前采用的工藝，無論怎么修改坯料的尺寸，都會產(chǎn)生預(yù)鍛飛邊，僅僅是飛邊大小的問題，這也是現(xiàn)在生產(chǎn)中所存在的問題。預(yù)模腔內(nèi)壁存在相對運動，因而存在摩擦力，摩擦力的存在阻礙金屬的流動，但由于坯料受到的豎直方向的力，足以抵抗摩擦力，因而，坯料首先充填髖部，然后再充填軸部。坯料如圖 38。 選取 D=40mm 然后求出下料長度 L： L== 247?？紤]到坯料在鐓粗時不致產(chǎn)生彎曲，備料方便以及節(jié)省材料，應(yīng)使坯料長度 L 與與直徑 D之比值 L/D=～ 。 圖 36 終鍛模上模 圖 37 終鍛模下模 坯料體積計算 V=（ Vd+Vf+Vt） (1+δ％ ) 式中： V— 坯料體積， mm3 Vd— 鍛件（包括沖孔連皮）體積， mm3 Vt— 機加工和工藝余量體積， mm3 δ — 金屬加熱損耗率，（在電阻爐中加熱δ =～ ）。如圖 35所示為四角鎖扣的相關(guān)尺寸參數(shù)如下所示： 圖 35 四角鎖扣 鎖 扣高度： H=25 鎖扣寬度： B= 鎖扣長度： L=50 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 a=5186。鎖扣可分為兩大類，一類是平衡鎖扣（也稱形狀鎖扣），主要用于具有落差的鍛件；另一類是普通鎖扣，普通鎖扣又可分為圓形鎖扣，縱向鎖扣，側(cè)面鎖扣，和四角鎖扣。 鎖扣設(shè)計 為了避免引起鍛模錯移，導(dǎo)致鍛件產(chǎn)生錯差，并加速熱模鍛壓力機導(dǎo)軌和模具導(dǎo)柱導(dǎo)套的磨損。 飛邊的選用 飛邊槽的結(jié)構(gòu)形式如圖 34。根據(jù)鍛件尺寸，可選用模塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 L B H/mm 為： 240 240 130。 圖 32 十字軸熱鍛件圖尺寸 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 33 十字軸熱鍛件三維圖 終鍛模的設(shè)計 分模面的制定 分模面的選擇的基本要求是保證鍛件能從模膛中順利的取出來，因此應(yīng)選擇在十字軸鍛件最大橫截面處，即選擇在上下對稱中心線位置分模。 根據(jù) UG 圖計算出鍛件投影面積為： F=， 模鍛力： P=73 =。 k2— 金屬變形抗力系數(shù)（ kN/cm2），開式模鍛 k2=（ 46～ 73） kN/cm2 ，閉式模段 k2=（ 60～ 80） kN/cm2。 模鍛力的計算： P=k1k2F P— 模鍛力（ kN）。 設(shè)計研究方案 11 Mn=π d2hρ（ d為外廓直徑， h為高，ρ為密度）。 本十字軸設(shè)計中坯料所用材料為 20CrMnTi，密度ρ =。 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 第三章 十字軸預(yù)應(yīng)力閉合鍛模設(shè)計 十字軸鍛件幾何尺寸分析 圖 31 十字軸冷鍛件圖尺寸 如圖 31，是本課題所用十字軸冷鍛件圖尺寸，從圖中可以看出，本課題所要成 形的十字軸是由兩個直徑大一點的圓柱以相互成 90 度，對稱套在一起的，在其外側(cè)再接直徑小一點的圓柱，然后在相套圓柱交接處，上下挖出平面為正方形的平臺，這樣，一個十字軸的特征圖就成形了。網(wǎng)格化處理時，一般選擇網(wǎng)格單元數(shù)在 800020200 之間，不能太多也不能太少。 （ 6）參數(shù)的調(diào)整 ：在計算機運行過程中，由于參數(shù)設(shè)置的不當(dāng)，比如網(wǎng)格劃分不恰當(dāng)，剛性面與工 件脫離等，模擬時就會出現(xiàn)錯誤，需要調(diào)整。 （ 5）后處理過程 ：計算機在計算程序運行結(jié)束后對數(shù)據(jù)進行分析整理，并且用較直觀的方法輸出數(shù)據(jù)的過程，這就是 DEFORM 的后處理過程。在前處理初始條件的建立中，一定的實際經(jīng)驗可以少走彎路。 （ 3）前處理 ：依據(jù) DEFORM 的“ PreProcessor”所提示的步驟，建立前處理。本課題所用 UG 生成 STL文件。 DEFORM 模型的建立 （ 1）定義幾何特征 ：根據(jù)模鍛的理論和所研究的問題，設(shè)計出相應(yīng)的模具，輸出DEFORM3D 軟件可以識別的 STL 文件或其他可用的二進制文件。即使是更為復(fù)雜的機加工也可以進行模擬。并提供了諸如切除飛邊的布爾運算等 3D 幾何模型處理的功能。由用戶自定義的局部網(wǎng)格密度控制為較高層次用戶提供了更加靈活的方法。自動網(wǎng)格生成器可設(shè)計研究方案 9 以基于特定的分析過程控制局部單元尺寸優(yōu)化完成網(wǎng)格劃分。 DEFORM3D有著很好的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。主要功能如下：模擬分析自由鍛、模鍛、積壓、軋制、擺碾、平鍛、輾鍛等多種塑性成形工藝過程；模擬和分析冷、溫、熱塑性成形問題；模擬和分析多工序塑性成形問題。 DEFORM3D 簡介 DEFORM 的特點 DEFORM3D是美國 Battell 研究院開發(fā)的一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。求交運算是創(chuàng)建一個體，它包含兩個不同的體共享的體積。布爾運算操作包括求和、求差和求交運算，求和運算是將兩個或更多個實體的體積合并為單個體。目標(biāo)體是用戶首先選擇的需要與其他實體合并的實體或片體對象，工具體是用來修改目標(biāo)體的實體或片體對象。 最重要的是布爾操作，特征的布爾運算操作用于確定在建模過程中多個實體之間的合并關(guān)系。 鏡像體操作：通過鏡像體操作，可是實體相對于一個基準(zhǔn)面產(chǎn)生鏡像對稱。 拉伸、回轉(zhuǎn)操作：通過拉伸、回轉(zhuǎn)等同類型操作可將二維制圖依據(jù)設(shè)計的 需要轉(zhuǎn)化成三維立體造型。 草圖操作：通過草圖操作，可以在一個自定義的平面上進行二維制圖，一般用來完成，零件簡單截面的繪制。 本課題有關(guān) UG 的運用 在本課題中，使用 UG 主要是用來制作模擬所用的模具，包括傳統(tǒng)工藝下的預(yù)鍛模具，對預(yù)鍛改進后的預(yù)鍛模具，還有終鍛模具，當(dāng)然，還要做模擬所用的坯料。 湖北文理學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 隨著 UG NX 版本的不斷更新，其操作界面也不斷改進，絕大多數(shù)功能都可通過按鈕操作來實現(xiàn)，并且在進行對象操作時，具有自動推理功能。 自從 1990 年 UG軟件進入中國以來，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在汽車、航天、軍工、模具等諸多領(lǐng)域大展身手，現(xiàn)已成為我國工業(yè)界主要使用的大 CAD/CAE/CAM 軟件。其 中在美國航空航天工業(yè)已安裝了 15000 多套 UG 軟件，并且該軟件占有幾乎俄羅斯航空市場和北美汽車發(fā)動機市場。 同以往使用較多的 AutoCAD 等通用繪圖軟件比較， UG直接采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、矢量化和關(guān)聯(lián)性處理、三維建模同二維工程圖相關(guān)聯(lián)等技術(shù)，大大節(jié)省了用戶的設(shè)計時間，從而提高了工件效率。此外，變形體內(nèi)的應(yīng)力場是在外力作用下產(chǎn)生的，一般外力通過模具施加在坯料上，坯料變形的反作用力也由模具承擔(dān)，合理的模具設(shè)計還應(yīng)該使鍛件變形時的流動阻力盡可能小，使模具的載荷分布均勻，降低模具的峰值應(yīng)力，由于金屬的塑性與應(yīng)力狀態(tài)關(guān)系密切，壓應(yīng)力的個數(shù)越多，靜水壓應(yīng)力數(shù)值越大，材料的塑性越好。在三向壓應(yīng)力的情況下，金屬主要朝著最小阻力方向 流動。 模具對金屬變形的影響也尤為重要。由于溫度較高，氧化皮軟化，摩擦系數(shù)有所降低，這時的氧化皮在某種程度上具有潤滑劑的功能。 再次，影響金屬成形的外部因素還有設(shè)備工作速度的影響。因此，要減少飛邊消耗，應(yīng)設(shè)法較早建立足夠大的飛邊阻力。如果變形過程中此處的溫度降低很快，阻力會急劇增加。 影響金屬成形的外部因素中，最主要的就是飛邊槽的影響，鑒于飛邊槽兩部分不同的作用，設(shè)計飛邊槽時最主要的任務(wù)是合理確定飛邊槽橋部的寬度和高度，橋部阻止金屬外流主要是靠坯料與橋部上下間的摩擦力，根據(jù)金屬塑性變形規(guī)律，減小飛邊厚度或增加飛邊寬度都可以提高飛邊阻力，但同時也增加了模鍛的成形力，為了保證金屬順利填充模腔，希望飛邊橋部阻力大些，但阻力過大，會使模鍛成形的動力不足，對模鍛錘會造成因打擊能量不足而上下模不能打靠，因此，飛邊槽的設(shè)計要根據(jù)情況而定。模鍛前，模具一