下载文档原格式
基于自由锻的大型连杆体胎模锻工艺设计基于自由锻的大型连杆体胎模锻工艺设计文/李伟阳,康海鹏,朱保亮,李大乔·宝鸡石油机械有限责任公司热工分公司本文针对特殊的大型连杆体，在不适合模锻的情况下，设计出一种自由锻结合胎模锻的锻造工艺，利用胎模锻出连杆体的杆部和球形头部，再自由锻锻出连杆体头部，使整个连杆体外形接近零件，避免锻件流线机加工时被切断，设备和模具投入小、锻件重量轻、机加工余量少，锻件力学性能更优越。
背景介绍连杆体在传递力的过程中，承受着很高的周期性冲击力、惯性力和弯曲力，这就要求连杆体具有高的强度、韧性和疲劳性能。
由于模锻成形接近最终产品几何形状和尺寸精度，同时可以改善其组织，获得更高的力学性能，所以在连杆体生产中占据主导地位。
模锻连杆体具有大批量、小规格的特点，对于某些大尺寸连杆体需要投入大型的模锻设备和模具才能完成。
本文针对小批量、结构简单、尺寸大的连杆体，设计出一种在自由锻基础上结合胎模锻的锻造工艺，可以锻造出接近零件外形的连杆体毛坯，减少锻件重量和机加工余量，满足设备模具的较小投入，具有显著的经济效益。
零件结构和工艺性分析图1为连杆体零件示意图，总长1298mm，厚度150mm，重量270kg，材料42CrMo。
分析其结构：可以分为大方形头部，圆形杆部和拍扁的球形小头部。
与传统连杆体相比，杆部没有工字凹槽，有利于胎模成形，大头部重量大，结构简单，适用于自由锻成形，小头外圆部为球形，可以通过球形模摔球后拍扁成形。
锻造工艺设计锻造过程如下：下料→加热→粗拔长杆部台阶→加热→分料模分料→杆部摔模拔长杆部→拍扁锻方大头部→加热→模锻球形小头→拍扁球形小头→精整→正火。
根据锻件重量和尺寸，确定在3t电液锤上锻造，整个锻造过程分3火次完成，分料时由于杆部直径相对较小（φ145mm），重量小，为了能更准确地分料，用分料模来限制金属流动，然后杆部在杆部摔模内成形，保证了杆部的尺寸和表面质量。
连杆的模锻工艺及模具设计任务书1．课题意义及目标意义:通过本课题的研究,培养学生综合运用所学知识的能力及用基本知识和专业知识解决生产中实际问题的能力,培养学生探索未知开拓创新的科学精神以及从事工程实践的基本能力。
目的:根据开式模锻成形理论和连杆零件图的要求,结合连杆锻造的技术和特点，对连杆锻造工艺进行具体分析,确定合理的连杆模锻工艺。
以所学专业为基础,以实用为目的,通过对连杆锻造工艺的分析及相关参数计算,进行模具设计。
2．主要任务1）、完成开题报告2）、零件图和模具装配图3）、设计说明书一本4）、电子资料一份3．主要参考资料[1]崔柏伟.发动机连杆模锻工艺及模具[J].机械工程师,2007,12:87-88 .[2]张昌明.铝合金连杆模锻工艺研究[J].机械设计与制造,2008,11:105-106.[3]刘昱虹.大型连杆锻造成形工艺分析[J].锻压机械,2000,35,04:25-26[4]陈晓华.典型零件模具图册[M].机械工业出版社,2006.审核人：年月日连杆的模锻工艺及模具设计摘要：本次毕业设计主要是对给定的连杆进行分析，然后进行锻件图的设计，确定锻锤吨位，然后选择模锻工步，再计算毛坯，确定坯料的尺寸，设计拔长模膛和滚压模膛，设计终锻模膛和预锻模膛，还需要设计锁扣、燕尾、键槽等。
本设计还涉及PROE、CAD软件，还有绘制表格，生成曲线图。
最后绘制了零件图和模具装配图。
通过这次设计，让我巩固了我大学所学的知识，受益良多。
关键词：连杆，模膛Abstract:The graduation project is mainly on a given link is analyzed and then design forging figure, and then select the forging step, and then calculate the blank determine the blank size, design stretching grooves and rolling grooves,determine the tonnage hammer,design the final forging die bore and blockers bore, also I need to design lock, dovetail, keyway and so on. This design also involves PROE, CAD software, and draw tables, generate graphs. Finally, draw spares and mold assembly drawing. Through this design, let me consolidate my knowledge of the university,and I benefited a lot. Keywords: link, bore1 前言 (3)2 锻件图的设计 (4)2.1 分模位置 (4)2.2 估算零件质量 (4)2.3 锻件形状复杂系数S (4)2.4 确定加工余量 (5)2.5 锻模斜度 (5)2.6 确定锻件公差 (5)2.7 锻件圆角半径 (5)2.8 冲孔连皮 (6)2.9 冷锻件图 (6)3 确定锻锤吨位 (8)4 飞边槽的确定 (9)5.1 计算毛坯图 (10)5.2 计算毛坯图的分析利用 (13)6 坯料的尺寸确定 (14)6.1 坯料体积和重量 (14)6.2 坯料规格的确定 (15)7 模锻工步选择 (16)8 拔长模膛 (17)8.1 作用 (17)8.2 型式 (17)9 滚压模膛设计 (19)9.1 作用 (19)9.2 型式 (19)9.3 纵向截面形状设计 (19)9.4 宽度B (21)9.5 尾部及钳口 (21)10 终锻模膛 (23)10.1 热锻件图设计 (23)10.2 钳口设计 (24)11 普通锁扣设计 (25)12 模锻锤的锻锤参数 (26)13 燕尾 (27)14 锻模结构设计 (28)14.1 模膛的布置 (28)14.2 模膛中心的确定 (28)14.3 模膛壁厚确定 (28)14.4 模块尺寸的确定 (29)14.5 模锻材料的选择 (29)14.6 连杆模锻工艺流程的最终确定 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1前言连杆指的是在机构中的两端分别和主动、从动构件连接，用来传递运动的杆件。
第？6卷第1期 锻压装备与制造技术2021年2月Vol. 56 No. 1 CHINA METALFORMING EQUIPMENT & MANUFACTURING TECHNOLOGYFeb. 2021某胀断连杆锻造工艺工装设计及验证刘宗江，肖宜仰,刘庆义，齐建,钱福梅（潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊261061）某胀断连杆是一款用于！型8缸大功率柴油机,其连杆为全新设计。
根据产品图样，需要在锻造车间热模锻生产线进摘要:本文通过对某胀断连杆进行工艺分析提出了锻造工艺方案，并介绍了设备吨位选取及~锻模设计，通过工艺试验,优化了 工艺参数。
关键词：工艺方案;设备吨位;~锻模设计;工艺验证中图分类号:TG316.3 文献标识码:AD01：10.16316/j.issn.1672-0121.2021.01.021 文章编号：1672-0121（2021 ）01-0079-03------282.0----------------------图1某胀断连杆总成简图行自制连杆锻件的样试工艺开发。
按批量生产的要计算，选DRF4000热模锻压力机。
求进行样机连杆毛坯的试制,试制成功后,根据市场 需求,具备批量生产能力。
1产品结构分析及工艺方案制定1.1产品结构分析连杆中心距282mm ，是我公司目前最大的胀断连杆,连杆大小头厚度不同，连杆上下不对称（图1）。
连杆材料选用C70S6，连杆锻造，机加工用胀断工艺。
1・2设备吨位计算设备吨位的计算是根据锻造力P 确定的叫公式为!-（50〜70）"（1）式中:!——变形力，0N ；"—包括飞边桥在内的锻件，cm 2,毛坯量"-487.2cm 2； 50〜70为,根据材锻件度根据，设备公称 力应比变形力大，一般选为1.18左右的变形力为宜，经收稿日期:2020-09-03 ；修订日期:2020-10-18作者简介：刘宗江（1967—）,男，硕士，高级工程师，热加工技术工艺总师，主要从事柴油机连杆锻造工艺研究。
连杆的模锻工艺及模具设计连杆的模锻工艺及模具设计任务书1．课题意义及目标意义:通过本课题的研究,培养学生综合运用所学知识的能力及用基本知识和专业知识解决生产中实际问题的能力,培养学生探索未知开拓创新的科学精神以及从事工程实践的基本能力。
目的:根据开式模锻成形理论和连杆零件图的要求,结合连杆锻造的技术和特点，对连杆锻造工艺进行具体分析,确定合理的连杆模锻工艺。
以所学专业为基础,以实用为目的,通过对连杆锻造工艺的分析及相关参数计算,进行模具设计。
2．主要任务1）、完成开题报告2）、零件图和模具装配图3）、设计说明书一本4）、电子资料一份3．主要参考资料[1]崔柏伟.发动机连杆模锻工艺及模具[J].机械工程师,2007,12:87-88 .[2]张昌明.铝合金连杆模锻工艺研究[J].机械设计与制造,2008,11:105-106.[3]刘昱虹.大型连杆锻造成形工艺分析[J].锻压机械,2000,35,04:25-26[4]陈晓华.典型零件模具图册[M].机械工业出版社,2006.审核人：年月日连杆的模锻工艺及模具设计摘要：本次毕业设计主要是对给定的连杆进行分析，然后进行锻件图的设计，确定锻锤吨位，然后选择模锻工步，再计算毛坯，确定坯料的尺寸，设计拔长模膛和滚压模膛，设计终锻模膛和预锻模膛，还需要设计锁扣、燕尾、键槽等。
本设计还涉及PROE、CAD软件，还有绘制表格，生成曲线图。
最后绘制了零件图和模具装配图。
通过这次设计，让我巩固了我大学所学的知识，受益良多。
关键词：连杆，模膛Abstract:The graduation project is mainly on a given link is analyzed and then design forging figure, and then select the forging step, and then calculate the blank determine the blank size, design stretching grooves and rolling grooves,determine the tonnage hammer,design the final forging die bore and blockers bore, also I need to design lock, dovetail, keyway and so on. This design also involves PROE, CAD software, and draw tables, generate graphs. Finally, draw spares and mold assembly drawing. Through this design, let me consolidate my knowledge of the university,and I benefited a lot. Keywords: link, bore1 前言 (3)2 锻件图的设计 (4)2.1 分模位置 (4)2.2 估算零件质量 (4)2.3 锻件形状复杂系数S (4)2.4 确定加工余量 (5)2.5 锻模斜度 (5)2.6 确定锻件公差 (5)2.7 锻件圆角半径 (5)2.8 冲孔连皮 (6)2.9 冷锻件图 (6)3 确定锻锤吨位 (8)4 飞边槽的确定 (9)5.1 计算毛坯图 (10)5.2 计算毛坯图的分析利用 (13)6 坯料的尺寸确定 (14)6.1 坯料体积和重量 (14)6.2 坯料规格的确定 (15)7 模锻工步选择 (16)8 拔长模膛 (17)8.1 作用 (17)8.2 型式 (17)9 滚压模膛设计 (19)9.1 作用 (19)9.2 型式 (19)9.3 纵向截面形状设计 (19)9.4 宽度B (21)9.5 尾部及钳口 (21)10 终锻模膛 (23)10.1 热锻件图设计 (23)10.2 钳口设计 (24)11 普通锁扣设计 (25)12 模锻锤的锻锤参数 (26)13 燕尾 (27)14 锻模结构设计 (28)14.1 模膛的布置 (28)14.2 模膛中心的确定 (28)14.3 模膛壁厚确定 (28)14.4 模块尺寸的确定 (29)14.5 模锻材料的选择 (29)14.6 连杆模锻工艺流程的最终确定 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1前言连杆指的是在机构中的两端分别和主动、从动构件连接，用来传递运动的杆件。
模锻成形工艺案例班级 :序号 :姓名 :目录第1章绪论 (2)1.1模具和模具工业 (2)1.2我国模具的现状和发展趋势 (2)1.3数控技术在模具加工中的应用 (3)第2章零件的分析 (4)2.1连杆功能和结构特点 (4)2.2分析零件图 (5)第3章模锻及锤用锻模的了解 (6)3.1模锻工艺概述 (6)3.2锻模概述 (7)3.3锤用锻模介绍 (8)3.3.1 锤上锻模的特点 (8)3.3.2 锤上锻模的工艺路线 (9)第4章连杆锻模的设计 (10)4.1锻件图的设计 (10)4.1.1 确定分模位置 (10)4.1.2 机械加工余量的确定 (12)4.1.3 模锻件的公差的确定 (13)4.1.5 圆角半径的确定 (16)4.1.6 冲孔连皮 (17)4.1.7 技术要求 (17)4.2计算锻件的主要参数 (18)4.3确定锻锤吨位 (19)4.4确定飞边槽的形式和尺寸 (20)4.5设计终段模膛 (21)4.6设计预锻模膛 (21)4.9确定坯料尺寸 (26)4.10制坯模膛的设计 (28)4.11模膛结构设计 (31)4.12连杆模锻工艺流程 (38)参考文献 (39)第1章绪论1.1模具和模具工业在现代化工业产品中，60%一90%的工业产品需要使用模具加工，模具工业己成为工业发展的基础，许多新产品的开发和生产在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。
而作为制造业基础的机械行业，据国际生产技术协会预测，21世纪机械制造工业的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都依靠模具完成。
因此，模具工业已成为国民经济的重要基础。
模具工业发展的关键是模具技术的进步，模具技术又涉及到多学科的交叉。
模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。
世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平，己取得了显著的经济效益。
纵观世界经济的发展，模具工业在经济繁荣和经济萧条时代都不可或缺。
经济发展较快时，产品畅销，自然要求模具能跟上;而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然想方设法开发新产品，因此，国内外行家都称现代模具工业是不衰的工业。
如今，模具工业在国民经济发展过程中己发挥着越来越重要的作用，其发展历程从技术角度来看，大致可分为5个阶段:手工操作阶段、手工操作机械化阶段、数字控制阶段、计算机阶段和CADC/AE/CAM信息网络技术一体化阶段。
CAD/CAM技术是随着信息技术的发展应运而生的，模具行业则是最早采用CAD/CAM技术的行业。
模具CAD/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。
它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。
1.2我国模具的现状和发展趋势我国的模具工业发展较快，模具制造的水平也在逐步提高，但和工业发达国家相比，仍存在较大差距，主要表现在模具品种较少、精度差、寿命短、生产周期长、经济效应差、力量分散、管理水平低等方面。
由于模具制造技术的相对落后，造成了模具供不应求的状况，远不能适应国民经济发展的需要，严重影响工业国内制造水平的限制，不得不依赖进口。
我国模具工业要想在短时间内赶上世界工业发达国家的水平，还要付出许多艰苦的努力。
根据我国模具技术的发展现状及存在的问题，模具制造技术今后应朝着以下几个方面发展。
1）模具制造技术向生产精密、高效、长寿命模具方向发展，以满足模具市场的需要。
2）加速模具标准化和商品化进程，以提高模具质量，缩短模具制造周期。
3）大力开发和推广模具CAD/CAM技术，以提高模具制造过程的自动化程度。
4）积极开发模具制造的新工艺、新技术、新材料，以满足用户对模具的不同需求。
5）发展模具专业化生产，以提高模具制造的反应灵活性并提高质量和效率。
1.3数控技术在模具加工中的应用模具零件制造属于单件小批量生产方式，型腔、型芯的形状往往比较复杂，难以在短时间内自动完成，制造质量也不易保证。
在数控技术出现之前，除了用于大批量生产的专门生产线具有较高的自动化程度外，各种零件的制造基本上由手工操作完成。
此时零件一般由直线、圆弧等简单的几何元素构成。
数控技术的产生和发展，为复杂曲线、曲面模具零件的单件加工提供了极为有效地手段。
锻模CADC/AM技术的优越性(1)CAD/CAM技术可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。
因为借助软件系统不仅可以充分利用数据库资源，而且实现人机交互，有利于发挥人机各自的特长，使模具设计和制造工艺更加合理。
更为重要的是，采用CADC/AM技术极大地提高了加工能力，很好地解决了传统方法难以加工或根本无法加工的复杂模具型腔的加工难题。
(2)CAD/CAM技术可以节省时间，提高效率。
借助计算机，能使设计算和图样绘制成为自动化，从而大大缩短设计时间。
CAD与CAM一体化，减少了中间环节的过渡时间，显著缩短从设计到制造的周期。
产周期的缩短有利于产品的更新换代。
(3)CAD/CAM技术可以较大幅度地降低成本。
计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。
采用优化设计后，也大大节省了原材料。
用CAM可减少模具的加工和调试工时，使制造成本降低。
(4)CAD/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程中解出来，使其可以从事更多的创造性劳动。
模具CAD/CAM的优越性不局限于以上几点，还可列举好多，但是可以肯定的是这一高智力、知识密集、更新速度快、高效益的新技术最将取代传统的模具设计与制造技术。
第2章零件的分析2.1连杆功能和结构特点连杆是汽车发动机中的主要部件之一，其小头经活塞销与活塞连接，大头与曲轴连杆轴颈连接。
燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力压向活塞顶面，连杆则将活塞所受的力传给曲轴，推动曲轴旋转。
连杆部件一般是由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母等所组成，如图2.1所示。
在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。
连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。
为了减少磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。
为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小头两端面设置了去不平衡质量的凸块，以便在称质量后切除不平衡质量。
连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。
考虑到装夹、安装、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等（基本尺寸相同）。
在连杆小头的顶端设有油孔（或油槽），发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。
2.2分析零件图连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，杆体与杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。
仔细阅读连杆的零件图和相关资料得出连杆总成的主要技术要求如下：1.为了使连杆大、小头运动副之间配合良好，大头孔的尺寸公差等级取为IT6，表面粗糙度Ra应不大于1.0μm；小头孔的尺寸公差等级取为IT7，表面粗糙度Ra 应不大于2.0，对它们的圆柱度也相应地规定了严格的要求。
2.大、小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，进而影响发动机的效率，故两孔中心距的尺寸公差等级应不低于IT9(0.115mm)。
大、小头孔中心线在两个相互垂直的方向上的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，致使汽缸磨损不均匀，缩短发动机的寿命，同时也使曲轴的连杆轴颈磨损加剧。
3.连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，一般规定垂直度公差等级应不低于9级（0.062mm）。
4.连杆大小头两端面间距离的基本尺寸相同，但是其技术要求是不同的。
大头两端面间尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra部大于3.2μm；小头两端面间的尺寸公差等级为IT12，表面粗糙度Ra不大于6.3μm。
这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座內档之间没有配合要求。
连杆大头两端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。
5.为了保证发动机运转平稳，对连杆小头（约占连杆全长2/3）质量差和小头（约占连杆全长1/3）质量差分别给以严格的规定。
图2.1 连杆实体图第3章模锻及锤用锻模的了解3.1模锻工艺概述模锻工艺是金属毛坯在外力作用下发生变形充满模膛，获得所需形状、尺寸并具有一定机械性能的模锻件的锻造生产工艺。
根据模锻时锻件是否形成横向飞边，模锻工艺可分为两种：1）有飞边模锻即开式模锻，如图3.1a所示。
分模面与模具运动方向垂直，在模锻过程中分模面之间的距离逐渐减小，沿分模面形成横向飞边，依靠飞边的阻力使金属充满模膛。
其特点是锻件周围沿分模面形成横向飞边。
2）无飞边模锻即闭式模锻，如图3.1b所示。
分模面与模具运动方向平行，在模锻过程中分模面之间的间隙保持不变，不形成飞边。
如果毛坯体积过多，则在模膛充满后出现少量的纵向毛刺。
图3.1 a)开式模锻图3.1 b)闭式模锻根据金属毛坯的温度不同，模锻工艺可以分为三种：1）热模锻将金属毛坯加热至再结晶温度以上时进行模锻。
2）温模锻将金属毛坯加热至金属再结晶温度以下某个适当的温度范围内进行模锻。
3）冷漠段在室温中对金属毛坯进行模锻。
3.2锻模概述锻压加工是机械制造工业的一个重要加工方式，它的加工特点是坯料经过加热，在锤锻或压力机等锻压设备及模具的动力作用下，坯料内部的应力状态达到一定的条件后，引起形状改变为最终形状的锻件。
由于锻件的内部组织与机械性能较好，因此一般承载力件多选用锻压方法进行生产。
而锻模是金属在热态和冷态下进行体积成形（锻压）时所用模具的统称。
根据不同的情况，锻模的分类也有多种：1）按锻造设备不同，锻模可以分为锤用锻模、螺旋压力机用锻模、热模锻压力机用锻模、平锻机用锻模、水压机用锻模、辊锻机用锻模、高速锤用锻模、摆輾机用锻模等等，这种分类方法主要考虑了各种锻压设备的工作特点、结构特点和工艺特点，因此决定了锻模的结构和使用条件有所不同。
2）按工艺用途不同，锻模可以分为锻造模具、挤压模具、辊锻模具、冷镦模具、校正模具、压印模具、精整模具、精锻模具、切边模具、冲孔模具等等。
这种方法主要考虑不同变形工序的规律，因此各类锻模的模膛设计和模锻结构也有所不同。
3）其它的分类方法，如按锻模的结构不同分为整体模和组合镶块锻模;按终锻模膛结构不同可分为开式锻模和闭式锻模；按分模面的数量不同分为单个分模面锻模和多向分模面锻模等。
