本科学生毕业设计
微型车曲轴成形工艺及模具设计
系部名称：汽车与交通工程学院
专业班级：车辆工程 BW 07-9 班
学生姓名：吕守宏
指导教师：王国田
职称：实验师
黑龙江工程学院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
Microcar Crankshaft Forming Technology
and Mold Design
Candidate：Lv Shouhong
Specialty：Vehicle engineering
Class：BW07-9
Supervisor：experimenter. Wang Guotian
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
摘要
曲轴是最重要的锻件之一。曲轴锻造技术是微车曲轴锻造成形工艺的重要发展趋势。对于精密锻造的微车曲轴，非调制钢将逐渐替代其它原材料。曲轴锻后只进行可控冷却，而不需要进行热处理，避免了热处理变形，节约了能源消耗。精锻后的曲轴只需少量加工就可直接使用，提高了生产效率及材料利用率，降低了生产成本，因此大大提高了曲轴的市场竞争能力。
从80年代发展至今，许多发达国家在曲轴生产过程中，广泛运用CAD／CAM，CAE 技术，采用生产管理信息系统和集成制造系统，实现了锻造生产对原材料、工艺和工艺装备最佳方案的选择和整个过程的控制，其锻造生产的合理化、自动化程度很高。
微型车曲轴成形工艺及模具的设计这一课题研究的主要内容有：曲轴的国内外现状，曲轴毛坯成形方法及特点的比较，曲轴结构的设计，曲轴锻造工艺及工艺方案的确定，曲轴模具的设计。
因此，通过课题的研究过程掌握汽车发动机曲轴模具的设计过程，了解锻造的基本工艺，熟练应用PROE、CAD等绘图软件，并具有一定的实验技能和生产实践知识。
关键词：曲轴；成形；工艺；模具设计；模锻
ABSTRACT
The crankshaft is the most important one of the forgings. The crankshaft forging technology is microcar crankshaft forging an important development trend forming process. For precision forging microcar crankshaft, the modulation of the steel will gradually replace other raw materials. The crankshaft forging only controlled cooling after heat treatment. without the need to avoid the heat treatment deformation, save the energy consumption. After precise forging the crankshaft small quantities processing can be used directly. improve the production efficiency and material utilization and reduced production cost, thus greatly improve the market competition ability of the crankshaft.
From the 1980s development so far. many developed countries in the crankshaft production process. the widely used CAD/CAM. CAE technology. using production management information system and integrated manufacturing system. realize the forging production material. process and process equipment best options and the entire process control. the forging production rationalization, high degree of automation.
Microcar forming technology and crankshaft mold design and the subject of research contents include: of the crankshaft situation at home and abroad. crankshaft blank forming methods and characteristics of comparison. crankshaft structure design. crankshaft forging process and technology strategy decision. crankshaft die design.
Therefore. through the topic research process master automobile engine crankshaft mould design process, understand the basic process. skilled forging PROE. such as CAD application of the drawing software. and has certain experiment skill and production practice knowledge.
Key words: The Crankshaft; Forming; Craft; Mold Design; Mould Forging
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
第1章绪论 (1)
1.1曲轴成形国内外研究现状 (1)
1.1.1国内研究现状 (1)
1.1.2国外研究现状 (2)
1.2曲轴毛坯成形方法及特点比较 (3)
1.2.1铸造成形 (3)
1.2.2 锻压成形 (5)
1.3 选题意义 (7)
第2章曲轴结构的设计 (8)
2.1 曲轴的工作条件和设计要求 (8)
2.2 曲轴结构设计的主要内容 (9)
2.2.1 曲轴的材料及结构型式的选择 (9)
2.2.2 曲轴主要尺寸的确定 (9)
2.3 本章小结 (14)
第3章曲轴锻造工艺及工艺方案的确定 (15)
3.1 曲轴锻造工艺概述 (15)
3.1.1曲轴的自由锻工艺 (16)
3.1.2曲轴的模锻工艺 (16)
3.1.3曲轴的全纤维锻造工艺 (17)
3.2曲轴精密模锻成形工艺 (18)
3.2.1精密模锻主要应用 (18)
3.2.2锻件材料特性 (19)
3.2.3曲轴精锻工艺分析 (19)
3.3热锻件图尺寸的确定 (21)
3.4预锻件的设计 (24)
3.5设备吨位的选择 (26)
3.6毛坯尺寸的确定 (27)
3.7本章小结 (27)
第4章曲轴锻模设计 (28)
4.1模具结构设计 (28)
4.2锻模材料和热处理规范概述 (32)
4.3曲轴模具加工工艺 (33)
4.4本章小结 (33)
结论 (34)
参考文献 (35)
致谢 (37)
附录 (38)
第1章绪论
1.1曲轴成形国内外研究现状
汽车曲轴是汽车发动机的主要运动部件，工作情况极其复杂，他的性能优劣直接影响着发动机的可靠性和寿命。曲轴作为内燃机中承受冲击载荷传递动力的关键零件，是内燃机5大件(机体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴)中最难以保证加工质量的零部件。曲轴恶劣的工况条件，对其材质、毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。其中任何一个环节的质量对曲轴的寿命和整机的可靠性都有很大的影响。因此世界各国十分重视技术研究，不断改进曲轴加工工艺，最大可能地提高曲轴寿命。由于曲轴的锻造工艺复杂，如何降低载荷、提高模具的使用寿命都是制定曲轴成形工艺所必须重点考虑的，因此，优化曲轴模具结构、消除成形缺陷、提高材料利用率、改善曲轴精密模锻工艺不但可以提高生产效率，也可以为同类曲轴相关模具设计提供理论和实践依据。
1.1.1国内研究现状
近年来，我国汽车生产企业以及曲轴专业生产厂家通过对引进技术的消化吸收和自行开发，总体水平有了较大的提高。例如东风汽车公司载重汽车曲轴是在一条由德国奥姆科公司生产的自动线上，运用纤维墩锻法实现锻造的。锻件重量150 kg。自动线由6台主机和相配套的机械手组成。毛坯经中频感应加热后送入930 mm的辊锻机，经辊锻备坯后由机械手送入1．2万t楔式热模锻压力机模锻，模锻成型、切边后送入800t 机械式切边压力机切边， 180t液压曲轴扭转机扭出曲拐转角，最后将曲轴送入1600t 液压校正机对锻件进行精压。整条线的工作完全自动化，单件生产节拍40S。中国第一汽车集团公司于1991年装备了一条大体上相同的锻造自动线，用于锻造载重汽车曲轴。这条自动线是由德阳第二重型机器厂按照德国的生产许可证生产的。
在引进技术、走跨越式发展道路的同时，我们也看到，国内曲轴制造技术的发展受到诸多方面的限制，距世界先进水平仍相差很远，甚至于还满足不了我国汽车制造业发展速度的需要。我国曲轴专业生产厂家不是很多。且整体规模小、专业化程度低、企业设备陈旧、产品设计和工艺落后、性能寿命和可靠性差、品种杂乱和“三化”程度低，这些都影响了汽车整车的技术需要和运行稳定性要求。目前，国内虽已有一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备来充分发挥应有的作用。从总体上讲，改造和更新陈旧的普通锻造设各、
改进落后的曲轴制造工艺、推广应用曲轴设计先进技术，在我国锻造业尤其是汽车制造领域，显得尤为急迫。
从大环境看，我国锻造业具有悠久的历史，对我国国民经济和社会主义现代化建设做出了巨大贡献，但是，整个锻造行业的发展与我国乃至世界信息化进程的速度相比，还很不适应。就锻造技术而言，还有不少落后的工艺、能耗高、科学化及现代化水平低，与国外先进水平相比尚有较大差距；就锻造设备而言，既有微机控制的自动锻造生产线，也有使用了近百年的夹杆锤。因此，我国的锻件总量可谓世界前列，但锻造业的发展并非世界强国，主要表现有：自动化水平低，设备重复建设，利用率偏低，特别是大型锻造设备，布局不合理：人均劳动生产率低：大锻件、模锻件的产量大，但锻件精度低，能耗高，材料利用率低；研究方法比较落后，新工艺推广慢，信息化与科技武装尚处于起步阶段。
二十世纪九十年代中后期，锻造技术在中国大陆得到了快速发展，研究前沿主要在以下方面：(1)突出发展精密净形成型，发展少无切削技术。国内部分企业热精锻的齿轮精度己达rr7．9级，冷精锻的尺寸精度可达0．02-0．05ram。(2)塑性加工的智能化。在国内塑性加工业界，现代信息技术受到普遍重视，CAD／CAM／CAE技术的应用日益广泛，计算机模拟成为国内塑性加工中一个最为活跃的领域。部分科研单位采用这一技术来进行塑性加工工艺过程的模拟，达到预知金属的流动、应变、应力、温度分布、模具受力、可能的缺陷及失效形式的目的。有科研人员开发的应用软件或者对已有软件进行的二次开发，甚至可以预知产品的显微结构、性能以及残余应力，这对于优化工艺参数和模具结构、缩短产品研制周期、降低研制成本具有重要意义。(3)复合技术。如铸锻复合工艺、冲锻复合工艺、冷热复合锻造工艺以及轧锻复合工艺等，这些工艺的发展带动国内锻造行业不断探索新的工艺和新的设备与技术。(4)液压成型技术。近年来由于国内汽车工业的发展，在液压成型汽车零部件方面有了新的进展。液压成型技术的应用，简化了模具结构，缩短了产品的生产周期，同时还可以制造出其它方法所不能制造的复杂工件。(5)激光成型技术。激光在制造业得到越来越广泛的重视，国内锻造行业正在积极探索以激光成型技术为基础的快速原型制造。(6)新材料精密成型工艺。为了减轻机械设各和汽车的重量，轻合金(铝、镁合金等)新材料的应用越来越多，这些新材料的精密成型技术是中国急需发展的重要技术方向，目前国内已着手研究具有自主知识产权的串行工艺和装备，以期进入世界竞争的行列。
1.1.2 国外研究现状
随着经济的全球化，信息时代的深入发展，世界锻造市场进入了时尚市场的时代，即市场呈现多样性和多变性，主要特点为个性化需求明显，快字当头。欧洲锻造工业
自1999年后呈现增长强劲，特别是2000年其锻造业非常火爆。日本及亚洲其他一些国家的锻造业表现平平，其中日本和韩国在2000年前后出现了前所未有的滑坡。印度锻造业有所发展，是亚洲地区近年来发展最快的国家。俄罗斯锻造工业复苏，不断地冲击着亚太市场。美国在汽车锻件生产方面有所回升，但仍受到巨大进口的冲击，其锻造业主要集中在航空、航天及军事器械领域，汽车锻件几乎被进口锻件占领。在美洲，巴西锻造工业开始显示强劲发展，成为欧、日锻造企业在美国市场上潜在的强有力的竞争对手。总的来讲，由于世界汽车工业、机车船舶工业以及航空航天业的高速发展，带动世界锻造业呈总体上升的趋势。
为适应制造业全球化生产和销售的需要，发达国家加大了锻造业的技术发展力度，基本走向如下：(1)突出发展精密净形成形和少无切削技术。(2)锻造成形过程向着科学化、数字化和可控化发展。成形技术的开发和应用更加合理，更加符合金属实际情况，可以找到最优的方法和工艺。所有的变形和过程控制、设计都在实现数字化，如CAD／CAM／CAE的应用，以及模拟技术的应用，同时利用数字化技术，对整个成形过程进行控制。(3)产品的全过程控制，锻造生产企业不再是简单的锻件供应商，而要发展成为零部件供应商，为此锻件从零件设计开始就要考虑整体工艺问题。(4)锻造技术的灵活性与柔性发展。(5)复合技术在锻造行业的应用引起重。
1.2曲轴毛坯成形方法及特点比较
在几乎所有的将热能转换为机械能的机械中, 曲轴都是不能缺少的零部件。在大型柴油机中, 它的制造成本几乎占整个发动机的50%。通常情况下, 它的使用寿命几乎就代表了整个发动机的寿命。一台曲轴损坏了的发动机是没有太大的维修价值的, 因为维修成本太高。曲轴在机械中承担的是复杂而又苛刻的交变应力, 疲劳破坏是主要形式。如何提高曲轴的使用寿命, 尽可能降低曲轴毛坯成本是热加工行业的重要课题。在我国, 对于性能要求不高的曲轴采用铸造方法获得; 小型曲轴采用模锻方法生产; 低速柴油机曲轴依赖于进口, 现已开始自由锻成形工艺研究; 中速柴油机曲轴生产采用全纤维锻造成形及自由锻成形。
1.2.1 铸造成形
用铸造的方法将毛坯生产出来也许是所有生产曲轴毛坯方法中工艺上最为简单的。用普通的型砂做模子, 将用于制造曲轴的金属材料加热至液体状态后浇灌到砂模中, 待金属液体冷却下来后去除型砂就可得到曲轴毛坯, 这一过程的确不复杂。对铸造而言, 曲轴算不上是复杂零件, 制作砂型并不困难。但是, 这种方法生产出来的曲轴质量和性能不容乐观, 气空、缩松、成分偏析、晶粒粗大等铸造缺陷使其抗疲劳性能极差, 重要机械用的曲轴是不能用这种方法生产的。不过用这种方法生产曲轴也有
优点, 它不需要大型压力加工设备和昂贵的模具, 生产周期短(相比模锻), 毛坯的切削余量较小(相比自由锻)。单件小批量生产不重要的曲轴在经济上是合算的。考虑到钢的铸造性能不如铸铁, 用球墨铸铁来生产小型曲轴, 这种曲轴作为一般机械使用并无不妥, 但作为重要动力机械(如远洋轮船)的大型曲轴那就很不合适了。为了安全可靠, 它们必须用压力加工的方式来生产。随着球墨铸铁的发展, 性能不断提高, 球铁已成为取代锻钢制造小型曲轴的首选材料。球铁与锻钢相比, 具有质量轻、成本低等优点。当前在轻型发动机中普遍采用铸态珠光体球铁。
1.2.1.1 铸型
由于球墨铸铁有较大的共晶膨胀特性, 易造成铸件的外观变形, 故铸型的紧实度必须要高,以使铸型有较大的刚度, 一般要求铸型硬度大于或等于90 单位; 型砂必须严格控制水分, 一般在4.0%～5.0%范围内, 视气候及造型方法而定;型砂必须有足够的透气性, 型腔必须有足够好的排气功能, 否则紧实度提高后, 浇注时很容易“呛火”;砂箱必须有足够的强度; 要有牢固的砂箱夹紧措施等。下面是曲轴生产中几种常用的造型方法:
震压造型: 震压造型曾是我国曲轴生产中应用较为广泛的造型方法。它与手工造型相比, 虽有技术先进和较高的生产率等优点, 但从铸铁石墨化膨胀对砂型硬度及刚性等工艺要求来看, 则有些不足。首先是型面硬度不够高; 其次, 该方法造型后其硬度分布不均匀, 一般是型面较高、中间低、背面高且砂型的硬度分布不利于排气; 再次,这种造型方法起模机构不平稳、砂型精度低, 从而导致铸件的尺寸及形状精度低; 此外, 该方法噪音大, 型面利用率低, 故近几年在工业发达国家和我国主要汽车生产基地已趋于淘汰。
高压造型: 高压造型的特点是, 砂型硬度高,有利于球铁石墨化膨胀的自补缩, 对防止铁液凝固过程中石墨化膨胀而产生的型壁位移是很有利的, 可以提高曲轴内在质量; 另一方面, 它的铸型精度高。除这些优点外, 它也存在一些不足, 其一是砂型的透气性差; 其二是型面上水平面与侧立面的硬度差大, 型面中心与砂箱边缘的硬度差也较大, 影响了铸件材质的均匀性; 其三是设备一次性投资大; 其四是高压造型对砂箱要求高, 模具寿命较短, 型砂再生性差及设备维修费用高等。
气冲造型: 气冲造型方法是利用气流冲击型砂造型的一种方法。生产表明, 气流冲击造型工艺方法与其它粘土砂型工艺相比, 具有紧实度高、噪音低、机器结构简单等特点, 但也存在铸型硬度不均匀, 在铸型上层紧实度低, 当砂型很矮时, 则有砂型紧实度低的缺点。
铁型覆砂铸造: 铁型覆砂铸造是应用得较广的一种特种铸造方法。优点是: ( 1)
铸型的硬度高,易于实现自补缩, 缩孔、缩松缺陷明显减少, 组织致密。( 2) 金属液冷却速度快, 使铸件晶粒细小, 基体中珠光体的含量高, 铸件质量高。( 3) 实现无冒口铸造工艺, 尺寸及形状精度高, 加工余量小, 工艺出品率高。( 4) 适于大批量生产, 劳动生产率高,覆膜砂用量少, 劳动条件好, 经济性好。缺点是: 透气性差, 易产生夹渣、气孔等缺陷; 设备投资大, 通用性差。
壳型填铁丸铸造: 壳型填铁丸铸造方法是在壳型的外围填充铁丸以固定壳型, 然后浇注铁液的一种先进的特种铸造方法。在国外普遍采用此方法生产球铁曲轴。我国仅上海汽车铸造总厂采用, 以形成规模生产, 一汽也正要上马该生产线该方法与铁型覆砂铸造有同样的优点, 且透气性好, 成本低, 铁丸回收性好, 可反复使用; 模具更改容易, 通用性好; 铁丸冷却容易。该工艺适于大批量生产, 是一种很有发展前途的工艺方法。
1.2.1.2 浇注系统的设计
球铁曲轴容易产生夹杂和皮下气孔缺陷, 同时由于球化和孕育也要产生渣, 因此, 浇注系统应能保证铁水平稳地流入铸型, 并要求有良好的挡渣作用。同时, 由于球墨铸铁的浇注温度一般较灰铸铁低, 为了防止冷隔和浇不足, 必须采取较快的浇注速度, 故浇道尺寸就应相应地加大。一般采用F直∶F横∶F内=4 ∶8 ∶3 的截面比例, 它可
保证铁水进入横浇口后流速显著减小, 在略有压力作用下平稳进入型腔, 不会出现喷射、飞溅。
1.2.2 锻压成形
1.2.2.1 模锻成形：
模锻是目前最常见的生产小型曲轴的方式,它是在大吨位锻压设备上用大型专用
模具来生产曲轴毛坯。对于模锻而言, 曲轴属于形状复杂的锻件, 不能单靠一个模膛来完成成形, 需要在一副锻模中开几个模膛, 使毛坯在几个模膛中逐步变形,最后在
终锻模膛中得到曲轴毛坯。
模锻件的形状应使锻件能从模膛中顺利地取出和容易充满模膛。为此, 在设计模锻件时, 应考虑分模面、出模斜度及圆角等问题。通常是用锻件最大轮廓的纵向剖面作为分模平面。对曲轴而言,如果曲拐不是呈180°对称分布, 为了锻件易于从模膛中取出, 就得在一些地方加敷料。敷料加得越多, 材料浪费越多, 且机加工切削量越大。模锻时,模膛的周围沿分模面还须开有毛边槽, 因而模锻件的四周就形成一圈毛边,
需在切边压力机上切除。虽然有上述二种浪费, 但由于模锻生产的曲轴精度大大高于自由锻, 且敷料又大大少于自由锻,所以材料利用率仍然大大高于自由锻。
模锻生产的曲轴明显的呈现金属纤维组织,性能提高, 使得曲轴的性能和可靠性
优于自由锻。由于模具的作用, 生产率大大高于自由锻用模锻方式生产曲轴是目前大批量生产曲轴的主要方式。随着生产批量的增大, 模锻效率高,节省材料和切削加工工时等带来的经济利益就会大大超出模具费损失, 使得模锻件的成本低于自由锻很多。这就是目前汽车、拖拉机等行业用模锻法生产曲轴的原因。
模锻法生产曲轴的缺点在于模具成本相当高, 生产批量小时无经济效益; 模具生产周期长,不利于快速组织生产; 所需设备吨位较大, 在一定程度上限制了它的使用1.2.2.2 自由锻成形
曲轴自由锻成形, 可分为块锻和弯锻, 块锻曲轴由于曲拐处无法锻出, 于是只好用加敷料的方式将其填平, 机加工予以切除, 再加上自由锻时其它地方的余量也很大, 这就难免造成了自由锻曲轴毛坯的肥头大耳。由于毛坯加工成零件的过程中, 机加工切削量极大, 材料的利用率极低。这一方法生产的曲轴由于大量的切削加工使曲轴的纤维流线切断, 使抗弯曲和抗疲劳能力受到影响。弯锻曲轴采用胎模锻出曲拐, 因此较之块锻余量少,机加工切削量较少, 材料的利用率较高, 抗弯曲和抗疲劳能力较好。块锻和弯锻对工人的技术水平要求较高, 仅适宜于单件小批量生产。我国船舶工业中许多厂家现在仍用这一方法生产曲轴毛坯。
1.2.2.3全纤维锻造成形
全纤维镦锻曲轴是20 世纪后期发展起来的一种新的曲轴毛坯生产技术, 主要应
用于中速柴油机中, 其原理为先将金属材料锻造成棒料,然后机械加工成台阶轴,最后在镦锻专用模具内成形。模具每次只对一个曲拐进行热变形。在模具内, 当上方的弯曲模块随液压机力对棒料进行弯曲的同时, 位于下方的左右镦粗模块同时向中间作相对的镦粗运动, 这样就锻出了一个曲拐。第一个曲拐不需定位, 从锻第二个曲拐起, 依次用已锻出的曲拐定位, 如果各曲拐间同方向相隔同样的角度, 那么从锻第二拐开始就不需要更换定位模块了, 这样一次加热就可以锻出几个曲拐, 甚至于可以锻出整个曲轴。如果各曲拐间不是依次相隔同样的角度, 那么在角度发生变化时就需要变换定位模块了。在锻造一根曲轴的过程中, 需要多少次更换定位模块要视各曲拐间隔角度的规律性而定。在进行全纤维镦锻曲轴的过程中, 定位模块的更换次数越少越好, 这样在一个锻造温度区间可多锻几个曲拐, 不仅可以节省时间, 还可以节省定位模块的费用, 从而使曲轴毛坯的生产成本大幅下降。
全纤维镦锻曲轴的装置把压力机一部分垂直力转换为水平力, 一部分垂直力作为弯曲力。模具工装设计要解决的关键问题是如何将压力机的上下运动转变为协调的模具工装上下与左右运动, 从而解决弯曲模在进行弯曲的同时左右方的镦粗模同时向中间运动而完成镦粗动作。
全纤维镦锻法生产曲轴有很多优点: ( 1) 与上述的几种曲轴毛坯生产方法比较, 金属流线好, 有利于提高性能和使用寿命; ( 2) 镦锻前的棒料可进行需要的或较大锻造比的自由锻, 以保证其内部组织符合要求, 曲轴使用的可靠性最佳; ( 3) 曲轴毛坯的精度较高, 可节省金属材料和切削加工工时, 成本下降; ( 4) 因为每次只锻一个曲拐, 所需锻造设备吨位也较小。
全纤维镦锻是一种新型的、有前途的曲轴生产方法, 它已在一些重要动力机械中经受过复杂载荷和苛刻工作环境的考验, 必将在生产中得到越来越广泛的应用。
1.3 选题意义
在汽车锻件中，曲轴是最重要的锻件之一。曲轴精密锻造技术是微车曲轴锻造成形工艺的重要发展趋势。精锻后的曲轴只需少量加工就可直接使用，提高了生产效率及材料利用率，降低了生产成本，因此大大提高了曲轴的市场竞争能力。目前我国生产的曲轴锻件仍然存在加工余量大且不均匀、锻件热成形充不满、锻件及模具结构设计困难等问题，使得曲轴的生产质量受到限制。
曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。如果其中任何一个环节质量没有得到保证，则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性。世界汽车工业发达国家对曲轴的加工十分重视，并不断改进曲轴加工工艺。
在生产实践中，有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，改变了我国传统锻造产业的基本面貌，主要表现在以下几个方面：(1)增加设计功能，减少设计成本；(2)缩短设计和分析的循环周期：(3)增加产品和工程的可靠性；
(4)采用优化设计，降低材料的消耗或成本；(5)在产品制造或工程旌工前预先发现潜在的问题；(6)模拟各种试验方案，减少试验时间和经费等等。
因此，通过课题的研究过程掌握汽车发动机曲轴模具的设计过程，了解锻造的基本工艺，熟练应用PROE、CAD等绘图软件，并具有一定的实验技能和生产实践知识。
第2章 曲轴结构的设计
曲轴是发动机中最重要的机件之一。它的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。曲轴的破坏事故可能引起发动机其它零件的严重损坏，在发动机的结构改进中，曲轴的改进也占有重要地位。随着内燃机的发展与强化，曲轴的工作条件越来越恶劣了。因此，曲轴的强度和刚度问题就变得更加严重了。在设计曲轴时，必须正确选择曲轴的尺寸参数、结构型式、材料与工艺，以求获得经济最合理的效果。
2.1曲轴的工作条件和设计要求
曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩共同作用下工作的，从而使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态；对内不平衡的发动机曲轴还承受内弯矩和剪力；未采取扭转振动减振措施使曲轴还可能作用着幅值较大的扭转振动弹性力矩。这些载荷都是交变性的，可能引起曲轴疲劳失效。实践表明，弯曲载荷具有决定性作用，弯曲疲劳失效是主要破坏形式。因此曲轴结构强度的研究重点是弯曲疲劳强度，曲轴设计上要致力于提高曲轴的疲劳强度。
曲轴形状复杂，应力集中现象相当严重，
特别在连杆轴颈与曲柄臂的过渡圆角处和润滑
油孔出口附近的应力集中尤为突出。通常的曲
轴断裂、疲劳裂纹都始于过渡圆角和油孔处。
曲轴弯曲疲劳破坏和扭转疲劳破坏严重。弯曲
疲劳裂缝从轴颈根部表面的圆角处发展到曲
柄上，基本上成450折断曲柄；扭转疲劳破坏通常是从机械加工不良的油孔边缘开始，约成450剪断曲柄销，如图2.1。所以，在设计曲轴时，要特别注意设法缓和应力集中现象，强化应力集中部位。
曲轴各轴颈在很高的比压下，以很大的相对速度在轴承中发生滑动摩擦。这些轴承在实际变工况运转条件下并不总能保证为液体摩擦，尤其当润滑油不洁净时，轴颈表面遭到强烈的磨料磨损，使得曲轴的实际使用寿命大大降低。所以，设计时，要使其各摩擦表面耐磨，并匹配好适当材料的轴瓦。
曲轴是曲柄连杆机构中的中心环节，其刚度亦很重要。如果曲轴弯曲刚度不足，则可能发生较剧烈的弯曲振动，使活塞连杆和轴承的工作条件大为恶化，影响这些零件的工作可靠性和耐久性，甚至使曲轴箱局部应力过大而开裂。曲轴的扭转刚度差，图2.1曲轴的疲劳破坏 a ）弯曲疲劳破坏 b ）扭转疲劳破坏
则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动。轻则引起噪音，加速曲柄上齿轮等传动件的磨损；重则使曲轴断裂。所以，设计时，应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。
由于曲轴受力复杂，几何断面形状比较特殊，在设计时，至今还没有一个能反映客观实际的理论公式可供通用。因此，目前曲轴的设计主要是依靠经验来设计。2.2曲轴结构设计的主要内容
2.2.1曲轴的材料及结构型式的选择
在结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决定着曲轴的体积、重量和寿命。因此，必须根据内燃机的用途及强化强度，正确的选用曲轴材料，在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采用一般材料。以铸代锻，以铁代钢。作为曲轴的材料，除了应具有优良的机械性能以外，还要求有高度的耐磨性，耐疲劳性和冲击韧性。同时也要使曲轴的加工容易和造价低廉。
发动机曲轴通常用高强度、冲击韧性好的中碳钢或中炭合金钢，经模锻和调质处理，对轴颈表面通过高频率淬火和氮化处理，经精加工而成。本设计中采用45钢模锻曲轴。
汽车发动机曲轴有整体式和组合式两种结构形式。整体式曲轴是将曲轴做成一个整体零件，如图 2.2。它的优点是具有较高的强度和刚度、结构紧凑、质量小，目前发动机多采用此种形式。
2.2.2曲轴主要尺寸的确定
在选定曲轴材料、毛坯制造及其基本结构型式后，便从单位曲拐（包括主轴颈、曲柄销和曲柄等主要部分）着手确定主要尺寸和结构细节。
曲轴与活塞连杆组件和机体有密切的联系，曲轴的设计不能孤立地进行。曲轴长
度方向的尺寸基本上取决于缸心距L
0。并列连杆式V型发动机的L
主要决定于轴承负
荷。所以，曲轴的基本尺寸大多根据发动机的总体布置来考虑。
根据轴选择适当的螺纹，如表2.1。
2.2.2.1连杆轴颈的直径D2和长度L2
根据微型车结构，选取气缸直径D=72mm 。
在考虑曲轴颈的粗细时，首先是确定连杆轴颈的直径D
2
。由《内燃机设计》可知：
V型发动机的D
2/D（连杆轴颈直径/气缸直径）比值在0.55～0.65范围。即D
2
=39.6～
46.8㎜。由于位于同一连杆轴颈上的每一对气缸的一级往复惯性力的合成变为一个旋转的离心力，再加上原有的离心力，使总的离心负荷显得特别大。因此，为减轻离心负荷希望V型发动机的D
2
/D较小。此外，V型发动机一般在连杆轴颈上并列两个连杆，
每个连杆很窄，为保证最佳的轴颈长度和直径的比例，D
2
/D也必须较小。
综合上述情况，在本次设计中取连杆轴颈直径D
2
=40㎜。
从增加曲轴的刚性和保证轴承的工作出发，应使连杆轴颈的长度L
2
控制在一定范围内，同时注意曲拐各部分尺寸协调。由《内燃机设计》表可知。V型发动机连杆轴
颈长度L
2按L
2
/D=0.45～0.60取值，即L
2
=18～24㎜时，轴承的承载能力最大。若L
2
过长，则流经轴承的机油量就减少，冷却度差，油温升高而使油粘度下降，轴承的承载能力反而降低。此外，轴承过长对曲轴变形的顺应性差，容易造成棱缘过负荷。轴承负荷越大，油膜厚度就越小，用相对较窄的轴承较好。为了保证曲柄强度，曲柄臂
厚度应适当加厚，这也要求减小L
2。所以本次设计中取L
2
=22㎜，其宽度与滚针轴承
相配合。
连杆轴颈的尺寸可以依据承压面的投影面积F
2=0.01/D
2
L
2
㎝2与活塞投影面积F=
πD2/400 ㎝2之比来校核。此比值据统计应在0.2～0.5范围内。而且汽油机偏下限，
V型发动机也偏下限。在本次设计中，F
2/F=
2
2
2
4
D
l
D
=0.35，所以所设计的连杆轴颈符合
要求。
图2.2 曲轴立体图
表2.1 选用螺纹规格
2.2.2.2主轴颈的直径D1 和长度L1
如果从曲轴沿全长度具有等刚度要求出发，可以认为主轴颈与曲柄销一样粗就行了。而从轴承负荷出发，由于主轴承最大负荷小于连杆轴承，因此主轴颈可以比曲柄销更细。为了最大限度地加强曲轴的刚度，可适当加粗主轴颈，这是因为加粗主轴颈能增加曲轴轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，但几乎不增加曲轴的转动惯量，故可提高自振频率，减轻扭振危害。同时，加粗主轴颈可相对缩短其长度，使曲柄加厚以加强整根曲轴的薄弱环节。
由《内燃机设计》表可知，对V型发动机而言，主轴颈D
1的取值范围为D
1
=（0.60～
0.70）D=43.2～50.4㎜。根据以上分析，则取D
1
=50㎜。本设计中主轴颈选用滚动轴
承，主轴颈长度与轴承宽度相配合。
主轴颈长度L1一半比曲柄轴颈长度小些，但是L1/D1不得小于0.3.以维持油压保证轴承的承载能力。
L1=25mm 。
2.2.2.3曲柄
发动机曲轴的曲柄臂形状大多数采用椭圆或圆形，本设计中采用圆形曲柄臂，这是由于圆形曲柄便于机械加工和抛光，而表面抛光是提高合金钢曲轴疲劳强度的重要措施之一。
曲柄臂应选择适当的厚度、宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。曲柄臂在曲拐平面内的抗弯能力以其矩形断面的抗弯模数σW 来衡量： 6
2
bh W =σ （㎜2） 式中
b — 曲柄臂的宽度（㎜）；
h — 曲柄臂的厚度（㎜）。
由上式可知，在提高曲拐平面内的抗弯能力上，显然，增加曲柄臂厚度h 要比增加曲柄臂宽度b 要好得多。有实验例子表明，h 增加10%，σW 提高20%，而实际抗弯强度可提高40%；b 增加10%，抗弯能力也应提高10%，而实际只提高了5%，这是因为曲柄臂越宽，应力分布越不均匀。在本次设计中，取b=50㎜，h=8㎜。
重叠度
132
21=-+=?R D D R=32mm 。
符合小排量发动机采用组合式曲轴时，由于结构限制，重叠度Δ为负值的要求。 在轴颈与曲柄臂交界出，设计一个宽为0.5㎜的台阶，以便精磨轴颈和圆角时，砂轮不与曲柄臂相碰。在曲柄臂与轴颈连接处，为了减小应力集中，提高疲劳强度，往往采用圆角过渡。过渡圆角半径的增大与其表面粗糙度的降低，是增加曲轴疲劳强度的有效措施。通常取圆角半径r=（0.05～0.09）D 1=2～3.6㎜，
取r=2.5㎜。
表2.2曲轴主要参数
2.2.2.4平衡重
铸造曲轴的平衡重一般与曲轴铸成一体，这样可使加工较简单，并且工作可靠。平衡重应尽可能使其重心远离曲轴旋转中心，即用较轻的重量达到较好的效果，以便尽可能减轻曲轴重量。如图2.3 ，平衡重的径向尺寸和厚度应以不碰活塞裙底和连杆大头能通过为限度。
2.3 本章小结
本章主要介绍了曲轴设计的过程。在绘制曲轴零件图中，主要介绍了零件图应该标明的尺寸、公差、加工精度等标注要求，在设计曲轴结构的基本要求中主要介绍了曲轴的材料及结构型式的选择，曲轴的工作条件、设计要求、结构要求等，在曲轴零件设计的主要内容中分析了曲轴各部分结构的设计要求，如何比较曲轴总体设计方案，绘制曲轴的零件图，最后说明了曲轴零件的修正与定型，从总体上掌握了曲轴的设计过程。
锻造工艺模具（CAD/CAE）分析与设计 姓名：李洋李静涛赵艳峰 课程名称：拉杆接头模锻设计 指导教师：马瑞 班级：07级锻压一班 2010年11月
拉杆接头模锻设计 李洋李静涛赵艳峰 （燕山大学机械工程学院） 摘要：本次项目是通过锤上模锻成形生产制动器杠杆，锤上模锻主要用于锻件的大批量生产，是锻造生产中最基本的锻造方法。 主要设计步骤有制定锻件图；计算主要参数；确定设备吨位；作热锻件图，确定终锻模膛；确定飞边槽的形式和尺寸；计算毛坯图；选择制坯工步；确定坯料尺寸；设计滚压模膛；设计终锻模膛；绘制锻模图等。 前言：通过这次课程设计，我们掌握了基本的模锻设计理论，积累了一些设计经验，为以后的工作学习奠定了基础。 1.锻件图设计 锻件图是根据零件产品图制定的，在锻件图中要规定：锻件的几何形状、尺寸；锻件公差和机械加工余量；锻件的材质及热处理要求以及其他技术条件等内容 1.1 分模位置。 为便于锻件脱模，选拨杆锻件的最大投影面为分模面。 1.2 锻件质量 锻件质量为2Kg,拨杆材料为45钢，即材质系数为M1 1.3 拔杆体积 拔杆体积为2.68*106mm3 密度：7.85*10-6K g/ mm3 1.4 锻件复杂系数 S=Vd/Vb=2000/(7.46×18.73×5.9×7.85)=0.309，为3级复杂系数S3 1.5 公差和余量 查《锻压手册》表3-1-3[GB12362-1990]【普通级】 长度公差为2.2（+1.5 -0.7），高度公差为1.6（+1.1 -0.5），宽度公差为1.6（+1.1 -0.5）错差公差0.5mm 残留边公差0.7mm 1.6 机械加工余量 余量的确定和锻件形状的复杂程度，成品零件的精度要求，锻件的材质，模锻设备，工艺条件等很多因素有关，为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，留有一定的加工余量是必要的该零件的表面粗糙度为∨3（25-100um）查《锻压手册》表3-1-1[GB12362-1990]锻件内外表面的加工余量查得厚度方向1.5-2.0mm 水平方向1.5-2.0mm 取2mm 1.7 模锻斜度 为了使锻件容易从模膛中取出，一般锻件均有模锻斜度，附加的模锻斜度会增加金属的损耗和机械加工余量，因此在保证锻件出模的前提下，应选用较小的模锻斜度，拔模斜度应按锻件各部分高度和宽度之比值H/B和长度和宽度之比值L/B确定,根据上述原则，该锻件未标注斜率为7°。
第 2章冲裁 填空题 1.冲裁件的断面质量由塌角、光亮带、断裂带、毛刺4部分组成。 2.冲裁件在板料或条料上的布置方法称为排样。 3.冲裁时冲裁件与冲裁件之间，冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料称为搭边和 侧搭边。 4.当间隙较小时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸大于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸小于凸模尺寸。 5.当间隙较大时，冲裁后材料的弹性恢复使落料件的尺寸小于凹模尺寸，冲孔件 的尺寸大于凸模尺寸。 6.影响冲裁件尺寸精度的因素有间隙、材料性质、工件形状与尺寸、其中间隙起 主导作用。 7.凸模刃口磨钝时，在落料件的上端产生毛刺，而凹模刃口磨钝时，在冲孔件的 下端产生毛刺。 8.冲裁力合力的作用点称为模具的压力中心，模具的压力中心必须通过模柄轴 线而与压力机滑块的中心线相重合。 9.复合模在结构上的主要特征是有一个既是落料凸模有是冲孔凹模的凸凹模。 10.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。 判断题 1.冲裁件的排样是否合理主要用材料利用率来衡量。（√） 2.常用的卸料装置可分为固定卸料装置和弹压卸料装置，固定卸料装置常用于冲 裁厚料和冲裁力较大的冲件，弹压卸料装置一般用于冲裁薄料及精度要求高的
冲件。（√） 3.导料板的作用主要是保证凸模有正确的引导方向。（×） 4.冷冲压工艺可分为分离工序和成型工序两大类。（√） 5.倒装复合模落料凹模装在上模，顺装复合模落料凹模装在下模。（√） 6.上、下模座、导柱、导套的组合体叫冲模。（×） 7.凸凹模就是落料、冲孔复合模中把凸模和落料凹模做成一体的工作零件。（×） 8.取合理小间隙时有利于提高制件质量，取合理大间隙时有利于延长模具寿命。（√） 9.垫板的主要作用是把凸模连接到模座上。（×） 10.影响冲裁件尺寸精度有两大方面因素，一是冲模凸、凹模本身制造偏差，二是冲裁 结束后冲裁件相对于凸模或凹模的尺寸偏差。（√） 简答题 1.何谓冲模？ 加压将金属或非金属板料分离、成型或结合而得到制件的工艺装备叫冲模。 2.何谓复合模？ 只有一个工位，并在压力机的一次行程中，同时完成两道或两道以上的冲压工序的冲模叫复合模。 3.确定冲裁间隙的主要根据是什么？ 主要根据冲件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素给间隙规定一个范围值。 4.试述落料模由哪些零件组成。 主要由工作零件：凸模、凹模； 定位零件：到料板（倒料销）、承料板、挡料销； 卸料零件：弹压（固定）卸料板； 导向零件：导柱、导套； 固定零件：上、下模座、模柄、凸模固定板、垫板；
塑料成型工艺及模具设计 学校徐州工程学院姓名刘鹏班级 10机制专2 一、填空题(每空1分,共30分) 1、高聚物中大分子链的空间结构有、及三种 形式。 2、塑料成型时有三种应力形式、、与。 3、分型面的形状 有、、、。4、合模机构应起到以下三个方面的作 用、、。 5、推出机构中设置导向装置的目的就是,该导柱安装固定 在上。 6、注塑成型时,一般而言,塑料为非结晶型、熔体粘度低或为中等的,模温取 值 ; 为高粘度熔体的,模温取。 7、压缩模中,溢式压缩模与其她类型压缩模在结构上的区别就是, 它的凸模与凹模的相对位置靠定位,这种模具不适于成型的塑料,不宜成型的制品。 8、注塑模典型浇注系统结构 由、、、等组成。 9、在实际生产中斜导柱的常用斜角a为,最大不超 过。 10、导柱结构长度按照功能不同分为三段、、。 二、单项选择题(每小题1分,共10分) 1、用螺杆式注塑机加工塑料制品过程中可以有效降低熔融粘度的方法为( )。 A、增加螺杆转速 B、降低喷嘴温度 C、增加注塑压力 D、降低模具温度 2、下列塑件缺陷中不属于制品表面质量缺陷的就是( )。 A、应力发白 B、冷疤 C、云纹 D、缩孔 3、从尽量减少散热面积考虑,热塑性塑料注射模分流道宜采用的断面形状就是( )。 A、圆形 B、矩形 C、梯形 D、‘U’形 4、塑料的加工温度区间应该为( )之间。 A、脆化温度与玻璃化温度 B、玻璃化温度与粘流态温度 C、粘流态温度与分解温度 D、玻璃化温度与橡胶态温度 5、在注射成型过程中,耗时最短的时间段就是( )。 A、注射时间 B、保压时间 C、冷却时间 D、模塑周期 6、对大型塑件尺寸精度影响最大的因素就是( )。
冲压模具设计与加工工艺 引言 在目前激烈的市场竞争中，产品投入市场的迟早往往是成败的关键。模具是高质量、高效率的产品生产工具，模具开发周期占整个产品开发周期的主要部分。因此客户对模具开发周期要求越来越短，不少客户把模具的交货期放在第一位置，然后才是质量和价格。因此，如何在保证质量、控制成本的前提下加工模具是值得认真考虑的问题。模具加工工艺是一项先进的制造工艺，已成为重要发展方向，在航空航天、汽车、机械等各行业得到越来越广泛的应用。模具加工技术，可以提高制造业的综合效益和竞争力。研究和建立模具工艺数据库，为生产企业提供迫切需要的高速切削加工数据，对推广高速切削加工技术具有非常重要的意义。本文的主要目标就是构建一个冲压模具工艺过程，将模具制造企业在实际生产中结合刀具、工件、机床与企业自身的实际情况积累得高速切削加工实例、工艺参数和经验等数据有选择地存储到高速切削数据库中，不但可以节省大量的人力、物力、财力，而且可以指导高速加工生产实践，达到提高加工效率，降低刀具费用，获得更高的经济效益。 关键词 冲压模具；加工工艺 冲压技术的现状及发展方向 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。 冲压技术的现状 目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的
进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的可行性及可能出现的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试模费用，也缩短了制模具周期。 研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT16~17级；我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAM/CAE技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形。 精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖件冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达2 ~5微米，进距精度2~3微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定差距。 冲模具的发展 .在冲模的设计制造上,目前正朝着以下两方面发展:一方面,为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，各种高效、精密、数控自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展。 冲压模的工艺与冲压模具 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，
模具考试试题复习题 1.冲压工序主要有哪几类？其特点是什么？ 分离工序和成形工序 分离工序的特点是沿着一定边界的材料被破坏而使板料的一部分与另一部分相互分开，如冲孔，落料，切边等。成形工序是指在板材不被坏的前提下，使毛坯发生塑性变形使其形成所需要形状和尺寸的工件，其特点是通过塑性变形得到所需零件，如弯曲，拉伸等。 2.凹凸模之间的间隙对冲压的影响？ 间隙对尺寸精度的影响：间隙越大，板材所受的拉伸作用增强，使落料件的尺寸小于凹模尺寸，冲空间尺寸大于凸模尺寸。 间隙对冲裁力的影响：间隙越小，冲裁件所受的切向压力越大，使冲裁力增加。 间隙对模具寿命的影响：间隙越小，磨损越大，模具的使用寿命减短。 3.分析简单模复合模级进模的特点及作用 简单模：每次行程只能完成单一的冲裁工序，应用于单件生产。 复合模：压力机在一次行程中在一个工位能完成两次或两次以上的冲裁工序，其结构紧凑加工精度高，生产率高适用于批量生产，尤其是能够保证内孔与外轮廓的同心度。 级进模：又称连续模，其特点是压力机在一次冲裁行程中，能够完成两次或两次以上的多工位冲裁工序，适用于结构复杂了零件批量生产。 4.什么是相对弯曲半径，影响最小弯曲半径的因素？ 毛坯的外层材料受切向压力作用，其塑性变形程度取决于r/t的比值，这个比值称为相对弯曲半径，影响最小弯曲半径的因素主要有板材的厚度宽度，板材的表面质量，板材的纤维方向，板材的机械性能等。 5.拉伸过程存在哪些问题？ 起皱和破裂。 起皱的应对措施：采用压边圈防止毛坯拱起，此外增加板材的厚度，减小拉伸力也能减缓起皱的倾向。破裂的应对措施：采用增大圆角和在凹模表面涂抹润滑剂的措施。 6.基准的选择原则： 粗基准的选择原则：选择与加工位置保障精度的面，不重复使用原则，余量均匀原则，选择大而平整的表面原则，便于装夹原则。 精基准的选择原则：基准重合，基准统一，互为基准原则，自为基准原则。 7孔加工刀具有哪些？分别用于什么场合？ 麻花钻：用于孔的粗加工 扩孔钻：用于已加工孔的进一步扩大加工。 铰刀：用于孔的半精加工和精加工。 镗刀：和扩孔钻一样，用于孔的扩大加工，精加工。 8.电火花成形加工有哪些？分别用于什么场合？ 单电级加工：广泛应用于型腔电火花加工。 多电极更换法：适用于尖角，窄缝多的型腔加工。 分电极加工法：适用于自动化程度较高的复杂零件加工。 9.什么是电规准？它对型腔加工的意义？ 脉冲电源发送提供电火花加工的脉冲宽度，脉冲间隔，峰值电流的一组参数，这组参数称为电规准。粗规准：用于电火花精加工；中规准用于精加工与粗加工之间的过渡加工。精加工用于电火花的精加工。 10.模具间隙的调整方法有哪些？哪些用于间隙大小，哪些用于调整均匀？ 垫片法，镀铜法，透光法，涂层法，工艺尺寸法，工艺定位器法，工艺定位孔法，试切法
塑料成型工艺及模具设计 一、填空题（每空1分，共30分） 1、聚合物的物理状态分为玻璃态、高弹态、粘流态三种。 2、成型零部件工作尺寸的计算方法有平均值法和公差带法。 3、注塑成型工艺参数为温度、压力、各阶段的作用时间。 4、注塑模的支持零部件包括固定板、支承板、支承块、模座等。 5、注射模的浇注系统有主流道、分流道、浇口、和冷料穴组成。 6、注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却、和脱模几个步骤。 7、导向机构的作用有导向作用、定位作用和承受一定的侧向压力。 8、塑料一般是由树脂和添加剂组成的。 9、注塑成型工艺过程包括成型前准备、注塑过程和塑件的后处理三个阶段。 10．塑料按理化特性分为热塑性塑料和热固性塑料。 二、选择题（每题2分，共20分） 1、热塑性塑料在常温下呈坚硬固态属于（A） A、玻璃态 B、高弹态 C、粘流态 D、气态 2、注塑机料筒温度的分布原则是（A） A、前高后低 B、前后均匀 C、后端应为常温 D、前端应为常温 3、主流道一般位于模具的中心，它及注塑机的喷嘴轴心线（D） A、垂直 B、相交 C、相切 D、重合 4、多型腔模具适用于（B）生产 A、小批量 B、大批量 C、高精度要求 D、试制 5、模具排气不畅可能导致的塑件缺陷是（A） A、烧焦痕 B、翘曲 C、拼接缝 D、毛刺 6、注塑机XS-ZY-125中的“125”代表（D） A、最大注射压力 B、锁模力 C、喷嘴温度 D、最大注射量 7、下列不属于注射模导向机构的是（D） A、导柱 B、导套 C、导向孔 D、推杆 8、合模时导柱及导套间呈（B） A、过孔 B、间隙配合 C、过渡配合 D、过盈配合 9、下列塑料中属于热固性塑料的是（C） A、聚乙烯 B、ABS C、酚醛 D、尼龙 10、从尽量减少散热面积考虑，热塑性塑料注射模分流道宜采用的断面形状是（A） A、圆形 B、矩形 C、梯形 D、U形 三、判断题（每题1分，共5分） 1、同一塑料在不同的成型条件下，其流动性是相同的。（×） 2、同一塑件的壁厚应尽量一致。（√） 3、一副塑料模可能有一个或两个分型面，分型面可能是垂直的、倾斜或平行于合模方向。（√） 4、注射成型时，为了便于塑件的脱模，在一般情况下，使塑件留在动模上。（√） 5、尺寸较大的模具一般采用4个导柱，小型模具通常用2个导柱。（√） 四、简答题（每题4分，共20分） 1、什么是塑料？塑料有哪些性能特点？（列出5条即可）
目录 第一章绪论 (2) 一．毕业设计应达到的要求 (2) 二．塑料模具的分类 (2) 三．塑料成型在工业生产中的重要性 (2) 第二章．零件的工艺分析 (3) 一．材料的选择 (3) 二．产品工艺性与结构分析 (5) 第三章模具结构设计 (7) 一．模具型腔的设计 (7) 二.成型零件的设计与计算 (12) 三．模架的设计 (16) 第四章绘制装配图和零件图及总结 (19) 参考文献 (19)
前言 毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前的一次综合性设计。在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。 本次毕业设计也得到了老师和同学的帮助，在此一一表示感谢！由于实践经验的缺乏，且水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师批评指正。 在编写说明书过程中，我参考了《塑料模成型工艺与模具设计》、《实用注塑模设计手册》和《模具制造工艺》等有关教材。引用了有关手册的公式及图表。但由于本人水平的有限，本说明书存在一些缺点和错误，希望老师多加指正，以达到本次设计的目的。
《锻造工艺及模具设计》 一、填空题 1、锻造大型锻件时,__＿_____与＿__＿_＿＿＿_就是两个最基本也就是最重要得变形工步。 2、一张完整得计算毛坯图包含锻件图得一个_＿_____＿__、＿_＿___＿__与____ ＿＿___三部分。 ３、热锻件图得尺寸标注,高度方向尺寸以____＿___＿__为基准,以便于锻模机械加工与准备检验样板、 ４、在精锻工艺中,常用得下料方法就是:_______＿_____;__＿＿_____＿_______。 5、实现少无氧化加热得方法很多,常用得方法有:＿_＿＿_______、 与____＿＿__＿_＿_＿__＿_＿＿__＿＿等、 ６、自由锻工艺所研究得内容就是:＿＿＿______________＿__＿_与_____＿＿_＿__＿＿___＿＿___两个方面。 7、根据镦粗坯料得变形程度可分为三个变形区:_＿__＿__＿＿___＿＿、____＿＿_ ＿_____与＿＿__＿_＿____＿＿______。 8、设计顶件装置时,主要解决________＿_＿____＿_,__＿___＿＿____＿_____＿ ________以及＿__＿__________＿_＿__问题。 ９、顶镦时得主要问题就是____＿＿＿＿与____＿_____,研究顶镦问题应首先_______＿____＿＿为主要出发点,其次就是＿__________＿___＿_＿_＿以提高生产率。 10、按照冷却速度得不同,锻件得冷却方法有三种:在空气中冷却,___＿_＿_____＿ ____;在灰沙中冷却,___＿_＿_______＿_;在炉内冷却,________＿______、 １1、滚柱式旋转锻造机,锻模就是＿＿______＿__＿_＿而旋转,锻件得截面一定就是＿_______。 12、确定设备吨位得传统方法有＿____＿＿__＿_＿____与_＿__＿________＿_两 种。 二、判断题(本大题共1０道小题,每小题１分,共1０分) 1、空气锤得吨位用锤头得质量表示、( ) 2、自由锻只适用于单件生产。( ) 3、坯料加热温度越高越便于锻造。( ) 4、一般情况下,锻造冲孔前应先将坯料镦粗,以减小冲孔深度。 ( ) ５、弯曲就是自由锻得基本工序之一。( ) 6、过热得钢料就是无可挽回得废品,锻打时必然开裂。
模具设计与制造方案 材料：Q235钢 一、冲压件工艺性分析 工件有冲孔、内孔翻边、落料三个工序。材料为Q235钢，具有良好的冲压性能，适合冲裁。工件的尺寸全部为自由公差，可看作IT14级，尺寸精度较低，普通总裁即可满足要求。 二、冲压工序方案的确定 工件包括三个基本工序，这里采用级进模生产。级进模生产只需 一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求。 三、主要设计计算 1.排样方式的确定及其计算. 因工件的形状较为复杂，排样采用直 排。搭边值取1.5和1.8，送料采用导轨形式 得料宽为: B＝（L max+2a+2b）=110mm+3.6mm+4mm=117.6mm 注：b—板料进入导轨宽度。A—搭边余量。L max—条料宽度方向(
冲裁件的最大尺寸。)步距27.9mm，一个步距的材料利用率＝ A/B S?100%＝（1020.5/3375）%＝30.4%（A一个冲裁伯的面积；B—条料宽度；S—步距。） 2.冲压力的计算 模具采用级进模，选择弹性卸料、下出件。 冲裁力：F＝F落+F冲＝KL tτ（L－零件总的周长，包括零件外轮廓和内孔。）F＝KL tτ＝1.3?350.25?1?380＝173023.5N 卸料力：F X＝K X F=0.04?173023.5=6921N 冲压工艺总力：F Z＝F+F X＝173023.5N+6921N＝179944.5N 落料所需冲裁力：F落＝KL落tτ＝271.2?1?380＝133972.8N 落料部分所需卸料力：F X 落＝K X F落＝0.04?133972.8N＝5359N 冲孔所需冲裁力：F孔＝KL孔tτ＝79.05?1?380＝39050.7N 冲孔部分所需卸料力：F X 孔＝K X F孔＝0.04?39050.7N＝1562N 3.翻边工艺的分析及翻边力的计算 由零件图可以反应出内孔的翻边为变薄翻边，且是在平板料上的翻边。由图上给出的尺寸可知预冲孔的大小未知，因而要判断预冲孔的大小。 4.工作零件刃口尺寸计算 零件采用自由公差因而可取公差值为IT14根据材料及板厚查得冲裁间隙Z min=0.100mm,Zmax=0.140mm.各工作零件的刃口尺寸计算如下： 冲孔凸模与凹模尺寸的计算
以GB5786-M8六角头螺栓为例来说明...冷镦锻工艺是一种少无切削金属压力加工工艺。它是一种利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，并借助于模具，使金属体积作重新分布及转移，从而形成所需要的零件或毛坯的加工方法。 冷镦锻工艺的特点： 1．冷镦然是在常温条件进行的。冷镦锻可使金属零件的机械性能得到改善。 2．冷镦锻工艺可以提高材料利率。它是以塑性变形为基础的压力加工方法，可实现少切削或者无切削加工。一般材料利用率都在85%以上，最高可达99%以上。 3．可提高生产效率。金属产品变形的时间和过程都比较短，特别是在多工位成形机上加工零件，可大大提高生产率。 4．冷镦锻工艺能提高产品表面粗糙度、保证产品精度。 二、冷镦锻工艺对原材料的要求 1．原材料的化学成份及机械性能应符合相关标准。 2．原材料必须进行球化退火处理，其材料金相组织为球状珠光体4-6级。 3．原材料的硬度，为了尽可能减少材料的开裂倾向，提高模具使用寿命还要求冷拔料有尽可能低的硬度，以提高塑性。一般要求原材料的硬度在HB110~170（HRB62-88）。 4．冷拔料的尽寸精度一般应根据产品的具体要求及工艺情况而定，一般来说，对于缩径和强缩尺寸精度要求低一些。 5．冷拔料的表面质量要求有润滑薄膜呈无光泽的暗色，同时表面不得有划痕、折叠、裂纹、拉毛、锈蚀、氧化皮及凹坑麻点等缺陷。 6．要求冷拔料半径方向脱碳层总厚度不超过原材料直径的1-1.5%(具体情况随各制造厂家的要求而定）。 7．为了保证冷成形时的切断质量，要求冷拔料具有表面较硬，而心部较软的状态。 8．冷拔料应进行冷顶锻试验，同时要求材料对冷作硬化的敏感性越低越好，以减少变形过程中，由于冷作硬化使变形抗力增加。 三、紧固件加工工艺简述 紧固件主要分两大粪：一类是螺纹类紧固件；另一类是非螺纹类紧固件或联接件。这里仅针对螺纹类紧固件进行简述。 1. 螺纹类紧固件加工流程一般都是由剪断、冷镦、或者冷挤压、切削、螺纹加工、热处理、表面处理等生产工序组成的。 材料改制工艺流程一般为： 酸洗→拉丝→退火→磷化皂化→拉丝→(球化磷化) 螺纹类紧固件冷加工艺流程订要有以下几种情况: 8.8级以下的螺纹紧固件产品加工流程 打头→清洗→搓螺纹→清洗→表面处理→包装 8.8级以下的螺纹紧固件产品加工流程 打头→清洗→切削→热处理→穿垫搓螺纹→清洗→表面处理→包装 8.8-10.9级螺纹紧固件产品加工流程 打头→清洗→切削→搓螺纹→热处理→清洗→表面处理→包装 10.9-12.9级螺纹紧固件产品加工流程 打头→清洗→热处理→切削→滚螺纹→清洗→无损检测→清洗→表面处理→包装 2. 螺纹类紧固件常用材料
工艺过程卡 零件名称大 孔 凸 模 零 件 编 号 2 材 料Cr12MoV 件 数 1 序号工序 名称 加工简要说明工时设备 1 锻造按Φ20×95mm备料； 2 热处理退火；热处理炉 3 车 削 在车床上装夹校正，打中心孔，车外圆尺寸到 Φ20mm，精车外圆到图纸要求，掉头平端面，车削 Φ14mm外圆到Φ14.25mm，Φ15mm外圆到 Φ15.4mm； 车床 4 热处理按照热处理工艺，对刃口工作部分局部淬火达 到58~62HRC； 热处理炉 5 外圆 磨削 磨削Φ14和Φ15mm外圆到图纸要求的尺寸和粗糙 度； 万能外 圆磨床 6 钳工修整； 7 检验根据图纸对尺寸和形状位置精度检验零件精度
工艺过程卡 零件名称小 孔 凸 模 零 件 编 号 3 材 料Cr12MoV 件 数 4 序号工序 名称 加工简要说明工时设备 1 锻造按Φ15×95mm备料； 2 热处理退火；热处理炉 3 车 削 粗车外圆至Φ12.26mm，精车Φ12mm至尺寸要 求。两端允许打中心孔。车削Φ6mm到尺寸Φ 6.1mm，车削Φ8mm外圆，留有单边0.2mm余量， 车削端面，到尺寸要求； 车床 4 热处理按照热处理工艺，对刃口工作部分局部淬火达 到58~62HRC； 热处理炉 5 外圆 磨削 磨削Φ6mm和Φ8mm外圆到图纸要求的尺寸和粗糙 度； 万能外 圆磨床 6 钳工修整； 7 检验根据图纸对尺寸和形状位置精度检验
工艺过程卡零 件名称挡 料 销 零 件 编 号 4 材 料T8A 件 数 2 序号工序 名称 加工简要说明工时设备 1 锻造按Φ16×20mm备料； 2 热处理退火；热处理炉 3 车 削 在车床上装夹校正，打中心孔，车削端面，车Φ12mm 和Φ6mm外圆，留单边0.2mm余量并倒角，车削2 ×0.2mm的槽至尺寸要求； 车床 4 热处理按热处理工艺，局部淬火达到43~48HRC；热处理炉 5 外圆 磨削 磨削Φ12mm、Φ6mm和Φ12mm下端面，到图纸要 求的尺寸和表面粗糙度； 万能外 圆磨床 6 钳工修整
河北工程大学 毕业设计说明书转向摇臂轴的锻造工艺及模具设计 目录 1. 锻件图的设计 2. 确定锻锤吨位 3. 确定毛边槽形式和尺寸 4. 绘制计算毛坯图 5. 制坯工步选择 6. 确定坯料尺寸 7. 制坯型槽尺寸 8. 锻模型槽设计 9、锻前加热、锻后冷却及热处理要求 10、参考文献
第一章综述 锻造的根本目的是活的所欲形状和尺寸的锻件，同时其性能和组织要符合一定的技术要求。它是在一定的温度条件下，用工具或模具对坯料施加外力，是金属发生塑性流动，从而使坯料发生提及的转移和形状的变化，获得所需要的锻件。 锻件可分为自由锻，模锻和特殊成型方法三大类：自由锻是在锻锤或压力机上使用简单或通用的模具是坯料变形获得所需形状和性能的锻件。它适用于单件或小批量生产。模锻事在锻锤压力机上使用专门的模具是坯料在模膛中成型获得所需形状和尺寸的锻件。它适用于成批或大批量生产，按照变形情况的不同，有区分为开式模锻，闭式模锻，挤压和体积精压等，特殊成形的方法通常用专用设备，使用专门的工具或模具使坯料成形，获得所需的形状和尺寸的锻件，它适用于产品的专业化生产。目前，生产中采用的特殊成型方法有电墩，辊轧，旋转锻造，摆动碾压，多向模锻和超塑性锻造等。 平锻机属于曲柄压力机类设备，所以它具有热模锻压力机模锻的一切特点，如
行程固定，滑块工作速度与位移保持严格的运动学关系，锻件高度方向尺寸稳定性好；震动小，不需要庞大的设备基础；可用组合式、镶块式锻模。 平锻机上模锻的工艺特点 1、平锻机上模锻的优缺点 模锻锤的锤头、热模锻压力机的滑块都是上、下往复运动的，但它们的装模空间高度有限，因此，不能锻造很长的锻件。如果长锻件仅局部镦粗，而其较长的杆部不须变形，则可将棒料水平放置在平锻机上，以局部变形的方式锻出粗大部分。 平锻机有两个工作部分，即主滑块和夹紧滑块。其中，主滑块作水平运动，而夹紧滑块的运动方向随平锻机种类而变。垂直分模平锻机的夹紧滑块作水平运动，水平分模平锻机的夹紧滑块作上、下运动。 装于平锻机主滑块上的模具称为凸模（或冲头），装于夹紧滑块上的模具称为活动凹模，另一半凹模固定在机身上，因此称为固定凹模。所以，平锻模有两个分模面，一个在冲头和凹模之间，另一个在两块凹模之间。 平锻工艺的实质就是用可分的凹模将坯料的一部分夹紧，而用冲头将坯料的另一部分镦粗、成形和冲孔，最后锻出锻件。 在平锻机上不仅能锻出局部粗大的长杆件，而且可以锻出带盲孔的短轴类锻件，还可以对坯料进行卡细、切断、弯曲与压扁等工序，同时还能用管坯模锻。因此，在平锻机上可以模锻形状复杂的锻件。 （1）平锻机上模锻的优点 在平锻机上模锻与其它设备上模锻相比具有以下优点： 1）能锻造热模锻压力机和模锻锤所不能锻造的具有通孔或长杆类锻件。 2）因为大部分采用闭式模锻没有飞边，在凹模中成形的锻件外壁不需要模锻斜度，并能直接锻出通孔，因此能节约大量金属，如图11.1所示。 （a）锤模锻件（b）平锻件 平锻机模锻时节约金属的实例 3）对于形状简单、重量不大的锻件，可用长棒料进行多件模锻，可以节省下料工时和减轻劳动量。 4）平锻机结构刚性好，工作时振动小，滑块行程准确，行程不变，锻件精度高。
第一节冲压工艺与模具设计的内容 及步骤 冲压工艺与模具设计是进行冲压生产的重要技术准备工作。冲压工艺与模具设计应结合工厂的设备、人员 等实际情况，从零件的质量、生产效率、生产成本、劳 动强度、环境的保护以及生产的安全性各个方面综合考 虑，选择和设计出技术先进、经济上合理、使用安全可 靠的工艺方案和模具结构，以使冲压件的生产在保证达 到设计图样上所提出的各项技术要求的基础上，尽可能 降低冲压的工艺成本和保证安全生产。一般来讲，设计 的主要内容及步骤包括： ⒈工艺设计 (1) 零件及其冲压工艺性分析根据冲压件产品 图，分析冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求、原 材料尺寸规格和力学性能，并结合可供选用的冲压设备 规格以及模具制造条件、生产批量等因素，分析零件的 冲压工艺性。良好的冲压工艺性应保证材料消耗少、工 序数目少、占用设备数量少、模具结构简单而寿命高、 产品质量稳定、操作简单。 (2) 确定工艺方案，主要工艺参数计算在冲压工 艺性分析的基础上，找出工艺与模具设计的特点与难点，根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案，内容包括 工序性质、工序数目、工序顺序及组合方式等。有时同 一种冲压零件也可能存在多个可行的冲压工艺方案，通 常每种方案各有优缺点，应从产品质量、生产效率、设 备占用情况、模具制造的难易程度和寿命高低、生产成 本、操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较，
确定出适合于现有生产条件的最佳方案。 此外，了解零件的作用及使用要求对零件冲压工艺与模具设计是有帮助的。 工艺参数指制定工艺方案所依据的数据，如各种成形系数（拉深系数、胀形系数等）、零件展开尺寸以及冲裁力、成形力等。计算有两种情况，第一种是工艺参数可以计算得比较准确，如零件排样的材料利用率、冲裁压力中心、工件面积等；第二种是工艺参数只能作近似计算，如一般弯曲或拉深成形力、复杂零件坯料展开尺寸等，确定这类工艺参数一般是根据经验公式或图表进行粗略计算，有些需通过试验调整；有时甚至没有经验公式可以应用，或者因计算太繁杂以致于无法进行，如复杂模具零件的刚性或强度校核、复杂冲压零件成形力计算等，这种情况下一般只能凭经验进行估计。 (3) 选择冲压设备根据要完成的冲压工序性质和各种冲压设备的力能特点，考虑冲压加工所需的变形力、变形功及模具闭合高度和轮廓尺寸的大小等主要因素，结合工厂现有设备情况来合理选定设备类型和吨位。 常用冲压设备有曲柄压力机、液压机等，其中曲柄压力机应用最广。冲裁类冲压工序多在曲柄压力机上进行，一般不用液压机；而成形类冲压工序可在曲柄压力机或液压机上进行。 ⒉模具设计 模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘制等内容。
锻造工艺学及模具设计复习思考题 1)试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。 2)钢锭常见缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？ 3)常见的型材缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？ 4)锻造用型材常采用哪些方法下料？各自有何特点？ 5)铸锭作为锻造坯料时如何下料？ 6)试说明锻前加热的目的和方法。 7)氧化和脱碳有哪些共性和异性？ 8)氧化和脱碳可产生哪些危害？如何防止？ 9)过烧和过热有哪些危害? 如何防止？ 10)导致裂纹产生的内应力有几种？清阐述它们相应的应力状态。 11)通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处？原因何在？如何防止？ 12)锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么？ 13)怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？ 14)为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？ 15)两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？ 16)选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？ 17)均热保温的目的是什么？ 18)冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、 19)少无氧化加热主要有哪几种方法？其中火焰加热法的基本工作原理是什么？ 20)金属断后冷却常见缺陷有哪些？各自产生原因是什么？ 21)为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹？ 22)金属锻后冷却规范一般包括哪些内容？ 23)锻件热处理的目的是什么？ 24)中小锻件通常采用哪些热处理？各自作用是什么？ 25)通常大锻件采用哪些热处理？各自作用是什么？ 26)导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么？ 27)镦粗和拔长各有哪些用途？ 28)镦粗工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。 29)拔长工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。 30)为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差？应怎样解决？ 31)空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么？应采取哪些措施加以解决？ 32)试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。 33)冲孔时易出现哪些质量问题？应采取什么措施解决？ 34)试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。 35)芯轴扩孔时金属主要沿切向流动的原因是什么？此时锻件尺寸变化特点是什么？应怎样防止壁厚不 均？ 36)辗压扩孔的工艺特点是什么？生产时易产生哪些质量缺陷？怎样防止？ 37)弯曲时坯料易产生哪些缺陷？它们产生的原因是什么？ 38)自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自由锻面临的主要问题是什么？为什么？ 39)试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。 40)自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？ 41)锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与锻件大小有何关系？ 42)确定自由锻设备吨位有几种方法？为什么水压机锻造所依据的变形力能参数不同？
<<冲压工艺与模具设计>>试题库及答案 一填空题 1．冷冲压的优点有：生产率高、操作简便，尺寸稳定、互换性好，材料利用率高。2．冷冲压是利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种加工方法。 3．一般的金属材料在冷塑变形时会引起材料性能的变化。随着变形程度的增加，所有的强度、硬度都提高，同时塑性指标降低，这种现象称为冷作硬化。 4．拉深时变形程度以拉深系数m 表示，其值越小，变形程度越大。 5．材料的屈强比小，均匀延伸率大有利于成形极限的提高。 6．冲裁件的断面分为圆角，光面，毛面，毛刺四个区域。 7．翻孔件的变形程度用翻孔系数K 表示，变形程度最大时，口部可能出现开裂8．缩孔变形区的应力性质为双向压缩应力，其可能产生的质量问题是失稳起皱 9．精冲时冲裁变形区的材料处于三向压应力，并且由于采用了极小的间隙，冲裁件尺寸精度可达IT8-IT6级。 10．冷冲压模具是实现冷冲压工艺的一种工艺装备。 11．落料和冲孔属于分离工序，拉深和弯曲属于成形工序。12．变形温度对金属塑性的影响很大，一般来说，随着变形温度的升高，塑性提高，变形抗力降低。 14．材料在塑性变形中，变形前的体积等于变形后的体积，用公式来表示即：ε1+ε2+ε3=0 。 15．冲裁的变形过程分为弹性变形，塑性变形，断裂分离三个阶段。16．冲裁模工作零件刃口尺寸计算时，落料以凹模为基准，冲孔以凸模为基准，凸模和凹模的制造精度比工件高2-3级。 17．冲裁件之间及冲裁件与条料侧边之间留下的余料称作搭边。它能补偿条料送进时的定位误差和下料误差，确保冲出合格的制件。 18．弯曲零件的尺寸与模具工作零件尺寸不一致是由于弯曲回弹而引起的，校正弯曲比自由弯曲时零件的尺寸精度要高。 19．拉深时可能产生的质量问题是起皱和开裂 21用于实现冷冲压工艺的一种工艺装备称为冲压模具。 22冲压工艺分为两大类，一类叫分离工序，一类是变形工序。 23物体在外力作用下会产生变形，若外力去除以后，物体并不能完全恢复自己的原有形状和尺寸，称为塑性变形。
第二章模具设计与制造 在大型工业生产中，人们为了提高生产力，使工业用零件生产快捷、批量生产、外形美观、简洁、品质稳定及零件有预定的功用和使用寿命，故人们为此而设计了该零件外形可开合、多次重复使用的模腔，称之为模具. 第一节常用设备及工具 一、常用设备： CNC加工中心、计算机铣床、计算机3D抄数机、车床、铣床、磨床、钻床、镗床、手提打磨机、砂轮机、磨刀机、手提砂轮机、吊钻机、电葫芦、线切割机、攻牙机、电焊机、氧焊机、氩焊机、手动压力泵、空气压缩机、锯床、雕刻机、灯箱、粹火炉、无心研磨床、拋光机等等二、常用工具： 钳子、虎口钳、铁钻、扳手、六角匙、起子、铁锤、研磨石、手锯、锉刀、卡尺、千分尺、高度尺、分度尺、直尺、直角尺、角度尺、厚薄规、塞规、塞尺、外圆规、内圆规、R规、硬度测试仪、光洁度测试仪. 第二节合金模和塑料模的主要区别： 一、模具主要区别: 二、适用啤注材料的区别: 第三节工模的基本结构及各部分的常用材料 一、模具常用部件名称及定义: １、上哥\下哥： 上哥为嵌入上内模的镶件，下哥为嵌入下内模的镶件． ２、上/下模镶针： 嵌入上/下内模的销子叫上/下模镶针，用来制作工件上的盲孔或通孔等． ３、行位/斜鸡/行位油板/斜鸡油板/斜边/压条： 行位即滑块，行位的工作面为工件料位，有两面为滑动面，一面贴斜鸡(又名压座、压块)滑动，中间穿有斜边(又名斜导边、斜导销)，起推动行位的作用．另外在行位的工作面和斜鸡的滑动面都嵌有油板(即耐磨块)． ４、方铁(垫脚)/底板： 方铁在底板(又名底部固定板，下模板、Ｃ板)与下模框之间用来固定间隔距离，提供顶出啤件的行程，为弹簧提供行程范围．
冲压模具成型工艺及模具设计 设计课题：工件如下图所示，材料Q235，板料厚度1mm，年产量8万件，表面不允许有明显的划痕。设计成型零件的模具。 技术要求：未注圆角为R1；未注公差为IT14级；材料厚度t=1mm 一、冲压工艺分析 1、该零件的材料是Q235，是普通的碳素工具钢，板厚为1mm，具有良好 的可冲压性能。 2、该零件结构简单，并在转角处有R1的圆角，所冲的三个孔都是Φ5的 尺寸，工艺性比较好，整个工件的结构工艺性好。 3、尺寸精度，零件上的三个孔的尺寸精度为IT12～13级，三个孔的位置 精度是IT11～12级，其余尺寸的公差为IT12～14，精度比较低。 结论：适合冲压生产。 二、工艺方案确定 该工件包括落料、冲孔两个基本工序，有以下3种工艺方案： 方案一：先落料，后冲孔。采用单工序模具生产。 方案二：落料—冲孔复合冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔—落料级进冲压，采用级进模生产。 方案一模具结构简单，但需要两道工序两幅模具，成本高而生产率低，难以满足中批量生产需求。
方案二只需一副模具，工件精度及生产效率都较高。 方案三也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但位置精度不如复合模具冲裁精度高。 通过对上述三种方案的分析比较，成型该零件应该采用方案二复合模具成型。 三、确定模具类型及结构形式 1、该零件质量要求不高，板的厚度有1mm, 孔边距有6mm，所以可以选用 倒装复合模。 2、定位方式的选择：控制条料的送进方向采用两个导料销，控制条料的 送进步距采用挡料销。 3、卸料、出件方式的选择：采用弹性卸料。下出件，上模刚性顶件。 4、导向方式的选择：为了方便操作，该模具采用后侧导柱的导向方式。 冲压件的形状简单、精度要求不高、生产批量为中批量，为了使得模具寿命较高，采用有导向、弹性卸料、下出件的模具结构形式。 四、工艺计算 1、确定最佳排样方式，并计算材料利用率，选择板料规格。 该零件为近似矩形零件，设计排样1、排样2三种排样方式，如图：排样1： 排样2：
冲压工艺及模具设计 学习
《冲压工艺及模具设计》课程学习指南 20 —20 学年第学期 机学生使用 任课教师：王芳 一、课程基本情况、性质、研究对象和任务 总学时：40学时课堂教学：36学时实验教学：4学时 先修课：机械设计金属与塑料成型设备 《冲压工艺及模具设计》是高等工业院校材料成型方向开设的一门主干专业技术课，也是制造类其它专业的一门重要选修课。它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，综合性和实践性较强的课程。本课程的主要任务是分析各类冲压成形的变形规律，认识典型冲压成形工艺方法和模具结构，掌握冲压工艺与模具设计方法。 通过本课程学习，使学生在下列能力培养方面得到锻炼与提高： 1．能应用冲压变形理论，分析中等复杂冲压件变形特点，制定合理冲压工艺规程。 2．协调冲压设备与模具的关系，选择冲压设备的能力。 3．熟悉掌握冲模设计计算方法，具备中等复杂冲模结构选择和设计的能力，所设计的冲模应工作可行、操作方便、便于加工和装配，技术经济性好。 二、教材处理 本课程选用机械工业出版社出版，姜奎华主编的《冲压工艺及模具设计》。本教材内容比较全面，结构编排严谨。但由于学时限制不可能对所有教材内容一一详细讲解。所以应紧
紧抓住本课的重点内容，搞清模具设计的有共性的规律，从而能做到举一反三，逐类旁通，为今后的学习工作打下基础。 三、学习参考书 1．刘建超、张宝忠主编．冲压模具设计与制造．北京：高等教育出版社，2004年 2．王孝培主编．冲压手册．北京：机械工业出版社，1990年 3．冲模设计手册编写组编著．冲模设计手册．北京：机械工业出版社，2000年 4．模具实用技术丛书编委会．冲模设计应用实例．北京：机械工业出版社，1994 5．冯炳尧、韩泰荣、蒋文森编．模具设计与制造简明手册（第二版）．上海科学技术出版社，1998年 6．模具设计与制造技术教育丛书编委会．模具制造工艺与装备．北京：机械工业出版社，2003年7．国家技术监督局．冲模模架．北京：中国标准出版社，1991 8．许发越主编．模具标准应用手册．北京：机械工业出版社，1994年 9．李天佑主编．冲模图册．北京：机械工业出版社， 1988 四、关于考试的说明 期末考试：100% 五、各次课基本内容，重点难点，自我测验及作业