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连杆零件的锻模设计目录一．设计锻件图 (3)二．绘制锻件图 (8)三．设计终锻模膛 (9)四．确定锻造设备吨位 (13)五．设计预锻模膛 (14)六．绘制计算毛坯图 (15)七．确定坯料尺寸 (25)八．制坯模膛设计 (26)九．连杆锤锻模结构设计 (31)总结 (33)参考文献 (35)一．设计锻件图1.确定分模面分模面选在最大直径中部，如图下图所示。
把复杂形状放在上模，利用锻锤打击惯性使上模成型饱满，又可以利用锻件自重从上模容易脱出。
根据零件图很容易确定上下模对称直线分模。
分模面零件图2.确定加工余量和公差初估算锻件的质量为1.4kg；经查表40钢材质系数为M1；形状复杂系数属s3级。
S= mfmn=140024⨯⨯4⨯7.8510=0.19,查表5—3得水平方向和厚度方向的单边加工余量为 1.7～2.2mm，取2mm。
经查表5—4得高度公差为2.0 1.40.6+-mm，长度公差为2.8 1.90.9+-mm，宽度公差为2.2 1.50.7+-mm，错差公差为0.6mm残留飞边公差为0.7mm。
厚度公差经查表5—5，为2.0 1.50.6+-mm。
因该连杆机械加工时以大小头断面为定位基准，为保证平面度锻件在热处理、清理后要增加一道压印工序（平面冷精压）。
压印后机加工余量单边取0.75mm压印所需余量单边为0.4mm，则压印后大小头高度为（38+2×0.75）mm=39.5±0.2mm，模锻后大小头高度为（38+2×0.75+2×0.4）mm=40.3mm，考虑到保证压印有余量，模锻后厚度公差调整为1.3 1.00.3+-mm.考虑到大头叉部成型困难，故宽度公差增加，压印后，水平方向压印略有增加，故加工余量可适当减少，表现在宽度公差取3.5 2.51.0+-mm，长度公差取1.5 1.50+mm.表2-6 锤上模锻水平方向尺寸公差（mm）表2-7 内、外表面的加工余量Z1（单面）（mm）3.确定模锻斜度为了使锻件易于从模堂中取出，一般锻件与模堂壁接触部分须带一定的斜度，这斜度称为模锻斜度。
.锻模结构设计：模架热模锻压力机滑块速度低，工作平衡，所以其上锻模多数采用在通用模架上装置模膛镶块的组合式结构。
每台设备一般配置数套通用模架，根据不同的锻件设计具有相应模膛的标准镶块，以适应生产的需要。
组合式锻模由两部分组成：第一部分由模座、垫板、镶块紧固零件、导柱导套及顶料装置等构成，通常称为模架；第二部分是带模膛的镶块。
1.模架模架的种类很多，可按不同的工艺要求设计。
但应在结构上食品店镶块拆装、调整方便及坚固可靠，各种镶块的通用性要好，应尽可能允许镶块多次翻新使用，最后，还应便于加工制造。
目前常用的模架结构形式有压板式模架和定位键式模架。
（1）模架结构形式1）压板式模架：这类模架采用斜面压板压紧镶块，具有坚固刚性大、结构简单、允许镶块多次翻新使用的优点，但镶块的长度和宽度尺寸不允许过大，压紧斜面的加工要求较高，镶块安装调整较困难，因此它适用于大批量少品种的圆饼类锻件或长度较短的长轴类锻件生产。
2）定位键式模架：这类模架的特点是镶块、垫板和模座之间均用十字形布置的键实现前后左右方向定位，用螺栓将三者紧固成一体。
与预锻和终锻镶块相应的垫板彼此分开。
新的镶块直接由压板压紧在垫板上，翻新后的镶块在安装时，则需要再加一块垫板，以保证模具封闭高度不变。
垫板制成不同的厚度，以便适应镶块的多次翻修。
当需要在水平方向上调整久违位置时，高将定位键更换成不同规格的偏心键。
（2）导向装置：模架导向装置由导柱、导套等零件组成。
一般模架用两副导柱导套，分立于模架后部；必要时亦可采用三或四副导柱导套，分立于模架的三角或四角。
工作时，导柱导套不脱离。
（3）顶料装置：顶料装置的作用是把热模锻压力机顶杆的动作传递给锻模镶块中的顶杆。
一般设备上的顶杆数在5个以内，而每个预锻或终锻镶块中有1到2个顶杆。
当设备上的顶杆在数量和上与镶块中顶杆不相符合时，可以采用各种形式的顶料装置，把设备上顶杆的动作均匀地分配并传送到各镶块的顶杆上去。
锻压模具设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握锻压模具设计的基本概念、原理及流程。
2. 学生能掌握锻压模具设计中的关键参数计算方法，如模具应力、应变分析。
3. 学生能了解不同类型的锻压模具结构及其应用。
技能目标：1. 学生能运用CAD软件进行锻压模具的初步设计与绘制。
2. 学生能运用相关软件对锻压模具进行强度、刚度分析，评估模具性能。
3. 学生能通过课程学习，具备解决实际工程中锻压模具问题的初步能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习锻压模具设计，培养对机械制造、模具设计等工程领域的兴趣和热情。
2. 学生在团队协作中，培养沟通、协作能力，增强团队意识。
3. 学生能够关注我国锻压模具行业的发展，树立为我国制造业发展贡献力量的信心。
课程性质：本课程为专业技术应用型课程，以实践操作为主，理论教学为辅。
学生特点：学生为中职或高职模具设计与制造专业二年级学生，具备一定的模具基础知识和技能。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习和从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 锻压模具设计基本理论：- 锻压工艺原理及分类- 锻压模具结构及工作原理- 锻压模具材料的选择与应用2. 锻压模具设计关键参数计算：- 模具应力、应变分析- 模具受力与位移计算- 模具寿命估算3. 锻压模具设计方法与步骤：- 模具设计的基本要求- 模具设计的步骤与方法- 模具设计中的注意事项4. 锻压模具结构设计：- 常见锻压模具结构特点及应用- 模具零部件设计- 模具装配图的绘制5. 锻压模具设计软件应用：- CAD软件在模具设计中的应用- 分析软件在模具性能评估中的应用6. 锻压模具设计实例分析：- 分析实际工程中的锻压模具设计案例- 总结模具设计经验与技巧教学内容安排与进度：- 第1-2周：锻压模具设计基本理论- 第3-4周：锻压模具设计关键参数计算- 第5-6周：锻压模具设计方法与步骤- 第7-8周：锻压模具结构设计- 第9-10周：锻压模具设计软件应用- 第11-12周：锻压模具设计实例分析本教学内容依据课程目标，结合教材章节内容，注重理论与实践相结合，确保学生能够掌握锻压模具设计的基本知识和技能。
锻造模具设计知识点锻造模具设计是机械设计中的重要内容，是实现金属锻造工艺的关键环节。
本文将介绍锻造模具设计的基本知识点，包括模具类型、设计要点和注意事项等。
一、锻造模具类型1.顶料模具顶料模具用于产生从上模到下模胚料的压力。
它由上部和下部两个模块组成，上部用于提供锻后凸轮面的形状，下部用于支撑、定位和组合。
2.剪断模具剪断模具用于将锻造过程中的多余材料切割、去除，使锻件得到所需形状。
它由切断刃和切割装置组成，能够实现高效率、高精度的切断。
3.胀圈模具胀圈模具用于在锻件上形成圆形凸台或凹槽。
通过胀圈模具的运动，使锻件发生径向变形，从而实现凸台或凹槽的形成。
4.内外圆模具内外圆模具用于锻造圆形截面的工件，如轴、套筒等。
内圆模具用于锻造内圆形工件，外圆模具用于锻造外圆形工件。
它们通过模具的闭合来实现锻造成形。
二、锻造模具设计要点1.材料选择锻造模具需要具备高强度、高硬度和高抗磨损性能。
常用的材料有工具钢、合金钢和硬质合金等。
根据具体工件的需求，选择适合的模具材料。
2.结构设计模具结构设计要考虑锻造工艺的要求，包括模具的拆卸和组合、导向和定位等。
模具结构应合理布局，方便操作和维护。
3.尺寸精度模具设计应考虑锻件的尺寸精度要求，包括锻件的公差限制、收缩率等。
模具尺寸要根据锻件的实际情况进行调整。
4.冷却系统设计模具设计要考虑冷却系统的设置，以提高锻件的冷却速度和均匀性。
合理的冷却系统可以降低模具温度，延长模具使用寿命。
三、锻造模具设计注意事项1.模具寿命模具设计应预留足够的寿命，避免频繁更换和修理。
根据不同工件的锻造次数和要求，选择合适的模具材料和热处理工艺。
2.模具加热锻造模具在使用前需要进行预热。
加热温度和时间要根据模具材料和尺寸进行控制，以免造成热应力和热裂纹。
3.模具维护锻造模具在使用过程中需要进行定期维护，包括模具清洁、润滑和尺寸检查等。
及时发现并修复模具的损坏和磨损问题，以保证模具的正常使用。
1:锻造：锻造是一种借助工具或模具在冲压或压力作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法，其主要任务是解决锻件的成形及其内部组织性能的控制，以获得所需几何形状、尺寸和质量的锻件。
2:锻造与其他加工方法相比优点：锻造加工生产率最高，锻件的形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。
锻件的最大优势是纤维组织合理、韧性高。
3：锻造生产分为自由锻、模锻和特种锻造。
（1）自由锻：自由锻一般是借助简单工具，如锤、砧、型砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗、拨长、弯曲、冲孔、扩孔等方式生产零件毛坯的方法。
自由锻还可以借助简单的模具进行锻造，亦称胎模锻。
（2）模锻：模锻是将坯料放入上、下模块的型槽间，借助锻锤头、压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件的方法。
4.锻前材料准备主要包含两项内容：一是选择材料；二是按锻件大小切成一定长度的毛坯。
5.钢锭中存在的常见缺陷有偏析、夹杂、气体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤等。
（1）偏析：偏析是钢锭在凝固过程中产生的化学成分以及杂质的分布不均匀的现象，包括枝晶偏析和区域偏析等。
偏析是由于选择性结晶，溶解度变化，密度差异和流速不同造成的。
不同元素于不同温度下在固液两相中的溶解度不同，由不同温度梯度形成的结晶差别，凝固过程中的收缩及各种化学反应过程等都将引起偏析，即成分在宏观，微观区域的分布不均匀，偏析会造成力学性能不均和裂纹缺陷。
目前减轻偏析的措施有：1)改进熔炼技术，尽量降低P,S含量2).采用VCD技术及真空浇注技术；3)改进锭模形状，控制凝固条件；4)加冒口发热剂或用电渣加热冒口。
钢锭钟的枝晶偏析现象可以通过锻造，再结晶，高温扩散和锻后热处理得到消除，而区域偏析很难通过热处理方式消除，只有通过反复镦-拔变形工艺才能使其化学成分趋于均匀化。
（2）溅疤：当钢锭采用上注法浇注时，钢液将冲击钢锭模底而飞溅起来附着在模壁上，溅珠和钢锭不能凝固成一体，冷却后就形成溅疤。
前言随着科学技术的发展需要，锻造技术已经成为近代金属加工领域的一项重要组成部分，是实现少切割或无切割的先进工艺，其广泛应用在机械制造、电子电器及日常生活中。
锻造模是实现生产的基本条件。
在锻造模的设计和制造基础上，目前正朝着两个方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代化生产的需要，各种设备及模具技术都在发展；另一方面。
为了适应产品更新换代，各种简易冲模也得到了迅速发展〉为了获得良好的冲压制品，必须考察工件的工艺性，进行工艺计算及制定工艺路线，最后设计出合理的模具。
锻造模具设计是模具设计与制造专业一个最重要的教学环节,是一门实践性很强的学科，是我们对所学知识的综合运用，通过对专业知识的综合运用，使学生对模具从设计到制造的过程有个基本上的了解，为以后的工作及进一步学习深造打下了坚实的基础。
课程设计的主要目的有两个：一是让学生掌握查阅查资料手册的能力，能够熟练的运用CAD进行模具设计。
二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。
下面是本次设计---热锻件模的说明书，在设计过程中通过查阅书籍、老师帮助及同学讨论，修改后编成的，力求规范、合理。
由于本人理论水平有限，实践经验不足，说明书中难免有不妥和错误的地方，敬请老师批评指正。
一、设计热锻件图1．零件结构分析如下图1-1所示齿轮的产品图。
材料20GrMnTi。
大批量生产，用室试油炉加热，在横锻锤上生产。
该齿轮胚锻件由一个大圆柱叠加上一个小圆柱组合而成。
零件的总体尺寸为φ175.5mm×55mm；中间有一个φ42mm和6个宽13mm的花键槽。
其模锻的基本工艺为：墩粗—终锻。
图1—12.零件材料分析20CrMnTi的基本特性：采用特殊工艺，具有成份均匀稳定、淬透带窄、晶粒细小、纯净度高、表面质量良好、热顶锻性能优良等优点，可以较好地满足齿轮质量要求。
3. 确定分模面确定分模面应根据以下原则：（1）容易脱模；（2）成形良好；（3）平衡侧压力；（4）保证承力面强度；（5）便于检查错移；（6）简化锻模制造。
分模面选在最大直径中间，如齿轮锻件图。
把复杂形状放在上模,利用锻锤打击惯性使上模成形饱满,又可利用锻件自重容易从上模中脱出。
4. 确定加工余量和公差1) 估算锻件质量mf预选加工余量2.5㎜.按图<a>计算锻件体积,将锻件分解成简单几何体相加减,取模锻斜度中间值(预设外模锻件斜度a=5°,内模锻斜度β=7°),圆角半径忽略不计.这样,将齿轮锻件分解为大实心圆柱小实心圆柱减大孔及两环形孔.按零件图加上加工余量,具体估算如下:a) 实心体:V 1=()2771335.180224⨯+⨯π㎜3=3108.950⨯㎜3 b) 大孔: V 2=()604124⨯π㎜3=1.79175㎜3 c) 两环形槽: V 3=()9711392224⨯-⨯π㎜3=3108.201⨯㎜3 则: V f = V 1 -V 2 - V 3 =3108.950⨯-1.79175-3108.201⨯=3109.669⨯㎜3 锻件质量: m f =V f ⨯密度=kg 2.51085.7109.66963=⨯⨯⨯-2)计算形状复杂系数S该齿轮外廓包容体为一圆柱体,直径为Ф180.5㎜,高60㎜,所以: 外廓包容体体积V N =()605.18024⨯π㎜3=3105.1534⨯㎜3 按公式:44.0105.1534109.66933=⨯⨯==N fV V S . 所以:该齿轮形状复杂数2S 级. 3) 20GrMnTi 材质系数为1M 4)计算加工余量及公差查参考文献,表5-3和5-4Ф175.54㎜()14.1819.19.08.2254.175+-=⨯+⇒㎜Ф66㎜()4.705.17.02.2266+-=⨯+⇒㎜Ф144㎜()4.1389.19.08.22144+-=⨯-⇒㎜Ф42㎜()6.375.17.02.2242+-=⨯-⇒㎜9㎜()114.16.00.29+-=+⇒㎜查参考文献，表5-2和5-5 55㎜()600.25.05.25.255+-=++⇒㎜28㎜()335.15.00.30.228+-=++⇒㎜Ф168㎜和10㎜均不考虑加工余量.由查参考文献<1>表5-4可得,残留飞边公差为1.0㎜,错差公差为1.0㎜.5. 确定模锻斜度为了使锻件易于从模膛中取出，一般锻件与模膛侧壁接触部分需带一定的斜度，这称为模锻斜度。
当模锻设备具有顶料机构时，外模斜度可缩小︒2—︒3，但一般不宜小于︒3按最大为圆处计算:1=B L , 12.054.17528<==B H ,查参考文献<1>表5-6得:外模锻件斜度a=5°,内模锻斜度β=7°,与预设模锻斜度相等. 6. 确定圆角半径锻件上圆角可以使金属容易充满模膛、起模方便和延长模具使用寿命。
圆角半径大小会使锻模在热处理或使用中产生裂纹或压塌变形，在锻件上也容易产生折纹。
所以在制件公差允许条件下圆角半径尽可能大。
查参考文献<1>表5-7和表5-8,考虑制件倒角值和加工余量,175.1975.15>==H t,所以:取外圆半径r=2㎜,内圆角半径R=(1.5～2.5) r=4㎜.7. 冲孔连皮根据锻件结构，确定冲孔连皮形式为平底连皮，因为它适用于直径不大的孔。
按公式计算:94.6606.056025.04645.06.0525.045.0=+-⨯-=+--=h h d s ㎜所以:取S=7㎜ 按公式计算:()122601.0421.01=+⨯+=++=h R R ㎜8. 校核(1) 实心体: V 1=()274.703314.181224⨯+⨯π㎜3=3100.955⨯㎜3 (2) 大孔: V 2=()606.4124⨯π㎜3=4.81509㎜3 (3) 两环形槽: V 3=()94.704.1382224⨯-⨯π㎜3=3106.200⨯㎜3 则: 锻V = V 1 -V 2 - V 3 =3109.672⨯㎜36108.7-⨯⨯=锻锻V m ㎏=5.3㎏44.0105.1534109.67233=⨯⨯==N V V S 锻该齿轮形状一般,系数均为2S 级.则锻件图所取的机械加工余量和公差是合理的. 9. 绘制锻件图并写出技术条件(如附图)二.设计终锻模膛1．热锻件图按公式：()%11a l L +=L ——热锻件图基本尺寸()mm ；l ——冷锻件图上相应基本尺寸()mm ； 1a ——终锻温度下锻件收缩率；，钢为（1.2～1.5）%；不锈钢为（1.5～1.8）%；铝合金为（0.8～1.0）%；铜合金为（1.0～1.3）%齿轮材料为20GrMnTi ，所以取1a =1.4%，所有尺寸计算如下：()()()()()()()mmmm mm mm mm mm mm 1.44%4.11233601.38%4.116.373.16%4.112332.11%4.11113.140%4.114.1384.71%4.114.707.183%4.1114.181=+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+⨯=+⨯=+⨯=+⨯=+⨯=+⨯绘成热锻件图如下图1—2齿轮锻件热锻件图1—22. 飞边糟设计开式锻模在分模面沿终锻模膛周边设置有飞边槽，飞边槽形式和尺寸对锻件成形影响很大，所以设计终锻模膛另一重要任务便是确定飞边槽形式及有关尺寸。
由锻件图看出，该锻件的飞边槽可选用型式2飞边槽，按经验公式计算：A h 015.0=飞飞h ——飞边桥高度()mm ；A ——锻件在分模面上的投影面积()2mm根据已知条件可知：mmh mm D A 4.22.25757015.02.2575714.18144222===⨯==飞ππ查参考文献<1>表5-9 取6号第二组得：211233;32;12;5.2;5;3mm A mm b mm b mm r mm h mm h ======飞飞。
3．钳口通常在模膛前端设计有钳口，钳口与相通的沟槽称为钳口井。
钳口主要用来容纳夹持坯料的夹钳和便于锻件从模膛中取出。
浇口用来浇注铅水、石蜡等，以复制终锻模膛的形状，作检验用。
根据钳口不同的功能可分为常用钳口、特殊钳口、圆形钳口、共享钳口等形式，该锻件不用夹钳进行锻模，钳口专为锻件出模和交口用，所以，此锻模模腔前端设计特殊钳口。
查参考文献<1>表5-10根据已知飞边槽尺寸查得， 锻锤吨位为30KN ，再查参考文献<1>表5-13得，钳口宽度B=65()mm 。
根据以求条件=锻m =5.3㎏ 查参考文献<1>表5-12得：浇口尺寸：b=10()mm ,a=3()mm ,mm l l 8.75.155.0,5.0=⨯=≥取δδ——锻件外壁最小壁宽()mm4．预锻模膛设计在生产中通常只有在锻件形状复杂，如连杆、拨叉、叶片等成形困难，且批量大的情况下，采用预锻模膛是合理的。
所以此齿轮锻件无需进行预锻模膛设计。
三、确定模锻设备吨位1、所需锻压力0FA K K F s /210σ= 式中1K ——应变速度系数，查参考文献<1>表4-6；2K ——变形方式和摩擦条件影响系数，查参考文献<1>表4-7；/s σ——终锻温度下坯料真实屈服强度，锻造用钢查参考文献<1>表4-8，锻造用有色金属查参考文献<1>表4-9；A ——锻件在与锻压方向垂直的平面上的投影面积()mm ，对带飞边的锻件，要包括飞边桥部； 0锻F ——所需锻压力（N ）。
在求钳口中已求得锻锤吨位为30KN ，根据已知条件查表4-6，4-7取：1锻K 取=3；2锻K =4根据公式：NF F gH F W 6.4132653069.08.92102.1302023020=⇒⨯⨯⨯⨯⨯=⇒∆=-锻锻锻ην所以：a S SMp 4.1342.25632436.41326530//=⇒⨯⨯⨯=σσ 根据已知条件查取：1K 取=2；2K =4 所以：KN F 275512.256324.134420=⨯⨯⨯=2、公称吨位F()KN F F F 33061275512.125.1~2.10=⨯=⇒=结论：选30KN 锤，即3t 模锻锤，选40000KN 热模锻曲柄压力机。
四、设计制坯模膛此齿轮锻件是属圆盘类锻件，其锻模工艺为墩粗—终锻。
五、锤锻模结构设计1、墩粗台设计按21D D D >>墩在mm mm 1.1511.181φφ和之间取，mm D 170φ=墩，考虑到墩粗后坯料边缘到墩粗后边缘距离各取20mm ,墩粗台宽度为210mm ，其高度为：mm Dh 7.581104102.1334V 232=⨯⨯==ππ墩坯考虑到锻模在墩粗时，锻模不打靠，故墩粗台的高度取50mm 。
