毕业设计摩托车尾盖锻造模具设计(编辑修改稿)

毕业设计摩托车尾盖锻造模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

•年，印度为 /人•年。 我国最具代表性的汽车锻造公司的全员劳动生产率为 50吨 /人•年，浙江温州地区的统计约为 /年•人。 3) 能源消耗与环保 我国能源总量为世界第三位，能源消费是世界第二位，占世界总消费量 10%。 能源利用率只达 32%，日本为 57%，而每百万美元 GDP的二氧化碳排量却是 ，是日 本的 倍，印度的。 4) 模具寿命 我国热锻模寿命一般在 40006000件，主要受工艺设计、锻造设备、加热、润滑等因素河北工程大学科信学院毕业设计 3 影响，国外模具寿命在 1000015000件， 是我国的 ，模具寿命是影响锻件成本的主要因素，提高锻模的寿命是锻造企业共同的使命。 我国已有 8MN以上液压机 140余台，其中 60MN125MN压机 9台，具备了 600MW亚临界火电机组， 700MN水电机全部大锻件的生产能力， 150MN液压机的投入使用，相应配套装备及工艺水平就位后将能制造 550600吨钢 锭，生产 300吨级优质锻件，逐步满足现全部靠进口的 700MW水电， 1000MW核电及超临界火电机组的大锻件。 我国模锻件生产企业，部分骨干企业采用了热模锻压力机，并相应配以操作机械手和多工位热成形压力机外，大多数企业仍采用双盘摩擦压力机上配以空气锤备培德人工操作生产工艺，使锻件精度，模具寿命，锻件质量稳定性均受影响。 因而锻造也面临一个国内由于汽车业的发展，国际上全球采购的良好发展机遇，因此锻造企业应加大企业的技改，大力采用打击能量可控的离合式螺旋压力机和热模锻压力机，并配以楔横轧，辊锻制坯工艺，工件传送逐步 向手工操作向自动化操作过渡。 从新材料（非调质钢）应用、剪切、加热、模具预热、润滑，此锻造工艺过程控制，锻件热处理及清理，不断地加以改造。 使我国的锻造业在已具备相当产能规模的基础上，提升整体竞争能力。 目前，我国大型 资 由锻件的生产处于 “过剩 ”与 “短缺 ”的双重压力之下，一般性大锻件供大于求，而对于技术含量和质量要求都很高的大型自由锻件则生产能力低或没有生产能力。 在汽车锻件方面，尽管卡车用模锻件已全部由我国自己生产，但轿车模锻件由于多数车型的知识产权不在我们手中，大部分仍然需要进口。 国内外对铝合金锻 造技术的研究现状 铝合金锻造成形有着广阔的应用前景。 目前，汽车生产大国如美国、日本、德国等发达国家是铝合金锻造技术研发与应用的领先者。 例如，在欧美，已在载重车上应用了铝合金锻件，如摇臂、支架等。 正在研发高强铝合金 7075代替传统的合金结构钢锻造重型卡车主轴等大型锻件的工艺。 在国外铝合金锻件应用的发展呈现如下几个特征 :1)应用由价格昂贵的、对性能要 求高的跑车向普通性能车扩展。 2)由载客用车向载货用车扩展。 3)由一般件向承载件扩展。 在锻造技术上，也呈现明显的特征 :1)即由简单的单工位墩粗和挤压成形，向多工步、多 种成形方法复合方向发展。 2)锻件也由简单向复杂方向发展。 在国内，我国铝合金的整体锻造水平较发达国家落后 1020年，目前仍处于单工位的简单墩粗和挤压方式生产形状相对较简单的锻件的阶段。 对于生产复杂的铝合金锻件时，由于没有合适的体积分配方式相配合，因此，飞边量大，使昂贵的铝合金材料浪费严重，大河北工程大学科信学院毕业设计 4 大增加了铝合金的生产成本。 目前，国内对复杂铝合金锻件的生产发展缓慢，生产成本大、费用高，无法满足需求。 铝合金锻造模具 CAD技术研究的意义 铝合金的塑性成形中，锻造工艺技术相对己经成熟，但是，多年的设计经验仍然 落后于锻造模具生产的发展。 目前，锻造模的形状越来越复杂，而且要求锻造模具有更高的强度和更高表面质量的产品。 虽然，在设计经验中有的已经合理的改进为设计准则，但大多数的模具设计仍然依靠个人的判断力、直觉和经验。 锻造模设计要通过试生产来验证，然后又要通过对模具修正以达到所需要控制的断面尺寸、平直度和表面质量的要求。 用计算机辅助设计技术可以节约设计时间、缩短制模时间、减少试模修模次数、提高劳动生产率、以及标准化、连续化和自动化程度的提高，从而可使工模具成本大幅度降低。 计算机辅助系统内存储了综合性的各种专业技术知识 和数据资料，加上人机对话，可实现工模具设计制造的质量、效率和经济性。 另外，由于从设计开始采用统一的基本数据进行控制，使工模具制造具有一致性、重复性和精确性，从而保证工模具有良好的稳定的质量。 锻造模具的计算机辅助设计也是模具优化设计的关键技术。 本课题的主要研究内容与意义 本文研究的主要内容可分为两大部分 ,一是通过零件的塑性成形工艺分析，用三维软件 (PRO/E)设计该零件的锻造模具；二是用金属材料塑性成形模拟软件 Deform 行有限元分析。 本文的主要意义是通过用计算机辅助设计快速设计 铝合金零件的锻造模具，用等温锻造的方法代替原来的机械加工，从而减少机械加工浪费材料的现象，降低成本。 河北工程大学科信学院毕业设计 5 第 2 章 摩托车铝合金消声器尾盖锻造工艺分析 铝合金 6061的一般特性 铝合金简介 铝是地壳中分布最 多 的元素之一，约 占 %。 仅次于氧和硅。 近几十年来，铝的材料工艺技术突飞猛进，如果想提高性能必然要考虑采用轻金属及复合材料。 比如活塞，如果摩托车采用钢制的活塞，其性能只能达到铝合金的一半。 铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、塑性好、易于成形、工艺简单、成本低廉等特点，在非民用的领 域，广泛用于制作飞机构件（蒙皮、框架、翼梁等）。 在飞机结构重量中，铝合金约占 50%~80%，成为宇航、航空工业的主要材料。 在民用工业中，铝合金应用的领域主要是：建筑和结构，容器和包装，交通运输以及电导体。 在两轮摩托车上，近年来推出的车型不断向高马力重量比发展，国外已经有大量使用此原料的习惯。 至于改装零件、赛车零件市场，铝合金制的产更是比比皆是，很多诸如升高脚踏、车把、发动机零件等，都是以一些高性能的铝合金作为原材料制作而成的。 在传统铝合金中，一般分为变形铝合金和铸造铝合金两大类，前者又有热处理强化的铝合金 （如硬铝与超硬铝合金）和热处理不能强化的铝合铝合金金（如防锈）。 80年代以来，又掀起了开发快速凝固新型铝合金以及 AlLi 系合金、 AlSc合金 新一代铝合金的新高潮，使铝合金在高科技领域中占据着极为重要的地位。 铝合金 6061的化学成份和一般特性 铝合金按其加工方法分为变形铝合金、铸造铝合金、粉末铝合金三大类；变形铝合金还可按其能否通过热处理来进行沉淀强化，而分成可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两类。 根据我国颁布的标准 (GB/T 31901996)，变形铝合金按其使用和工艺性 能分为 :防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝等四类。 用 LF 表示防锈铝、 LY 表示硬铝、 LC 表示超硬铝， LD表示锻铝。 以数字编号表示各组不同化学成分的铝合金。 例如， LD30（美国 ASTM 牌号6061）表示 30 号锻铝。 锻铝基本是 A1CuMgSi 系合金和 AICuMgFeNi 系合金，主要用于生产锻件。 6061 合金中的主要合金元素为镁与硅 （ AlMgSi） ， 并形成 Mg2Si。 具有中等强度 (6061T6 的强度达 245MPa)、 有良好的塑性和优良的可焊性 、 抗蚀性、河北工程大学科信学院毕业设计 6 可机加工性，适合作建筑装饰型材及各种需要良好 耐蚀性要求的结构件。 6061 合金产品大多在固溶处理与时效后应用，即在 T6 状态下应用，时效温度 155165C ，保温 18h。 6061 铝合金的锻造温度范围为 500C ~380C。 6061 合金的热学性能和化学成分如表 21和表 22。 表 21 6061的热学性能 铝合金 密度 / kg/m^3 液相 线 温度 /℃ 固相 线 温度 /℃ 线膨胀系数 比热容 / J/(kgK) 热导率（ T6） / W/(mK) 6061 2700 652 582 896（ 20℃ ） 167（ 25℃ ） 表 22 6061 合金的化学成分 铝合金在锻造时通常具有以下一些特点 纯铝塑性很高 ,易于成形；但是在铝中加入合金元素后，其成形性也随之降低，而且合金化程度愈高，其塑性愈低，给锻造带来一定的困难；此外，铝合金的其他特性，给锻造带来更多的困难。 几乎所有锻造用的铝合金都有较好的塑性。 低碳钢可以锻出的各种形状的锻件，用铝合金 都可锻出来。 但是，一般说来，由于铝合金的流动性差，在金属流动量相同情况，要河北工程大学科信学院毕业设计 7 比低碳钢需多消耗约 30%的能量。 铝合金由于导热性好，加热时内应力小，且易于均匀热透，所以坯料可以直接装入接近始锻温度的高温炉膛内进行快速加热。 挤压坯料在不产生锻造裂纹的条件下，不必进行保温，但铸造坯料加热时需要保温。 变形速度对铝合金工艺塑性的影响主要取决于合金加工硬化和再结品软化速度之间的关系。 研究结果表明，大多数铝合金随着变形速度的增大，在锻造温度范围内的工艺塑性并不发生显著降低。 这是因为变形 速度增大所引起的加工硬化速度的增加，没有使它超过该合金的再结品速度。 但是，一些化学成分比较复杂的铝合金，随着从动载变形 (锤上 )改为静载变形 (压力机 )，工艺塑性便要下降。 一般在低温范围内变形抗力对变形速度的变化不敏感，而在高温下 (锻造温度范围 )则比较敏感，变形速度增大，变形抗力增大。 根据变形速度对各类铝合金变形抗力影响的研究表明，当铝合金由压力机锻造改为锤上锻造时，变形抗力随着合金化程度的不同，大约增大了。 以上说明，铝合金可以在压力机上锻造，也可以在锤上进行锻造 :但是为了增大合金在锻造时的允许变形 程度，提高生产率，减少变形抗力，改善金属充填型槽的流动性，选用压力机来锻造铝合金比锤要好些。 各种锻压设备上的工具运动速度及金属变形速度的大致范围，见表 23所示。 表 23 各种锻压设备上的变形速度 铝合金的锻造温度范围一般都在 150℃ 以内，少数高强度铝合金的锻造温度范围甚至小到 100℃ ，相关资料表明，其变形温度基本上在 350℃ ~500℃ 之间。 由于铝合金的锻造温度范围很窄，所以一般都采用能精确控制加热温度的带强制循环空气的箱式电阻炉或普通箱式电阻炉进行加热，温差控制在 177。 10℃ 以内。 同 时，为了保证适当的锻造温度，提高合金的塑性和流动性，改善合金的成形条件，用于锻造和模锻的工具或模具需要预热。 表 24列出常用的变形铝合金的锻造温度范围。 河北工程大学科信学院毕业设计 8 表 24 铝合金锻造温度范围 所谓流动性是指合金在外力作用下充填锻模型腔的能力，它主要取决于合金的变形抗力和外摩擦系数。 铝合金质地很软，外摩擦系数较大，所以流动性较差，模锻时难于成形。 : 折叠是造成铝合金模锻件废品的一个主要缺陷，锻件因折叠造成的废品率约占整个废品率的 70%~80%以 上。 它是由于模锻时金属对流，形成某些金属的重叠，最后压合而成为折叠。 产生折叠的原因有 :锻件各断面形状和大小变化太剧烈，难以制坯，使金属流动复杂；形状复杂的锻件，没有预制坯和预锻，或者预制坯和预锻模膛设计不合理，与终锻模膛配合不当，局部金属过多或过少；操作失误，润滑不均，加压速度太快等。 由于铝合金的锻造温度范围窄，其锻造加热温度，尤其是淬火加热温度很接近合金的共晶熔化温度，容易发生过烧。 所以在锻件和模具加热以及锻件淬火加热时，必须十分注意温度上限，严格遵守工艺操作规程否则会引起锻件过烧。 锻件过烧后 ，表而发暗，有气泡，一锻就裂。 锻铝和硬铝很容易产生大晶粒，它们主要分布在锻件变形程度小而尺寸较大的部位、变形程度大和变形激烈的区域以及飞边区附一近。 另外，在锻件的表面也常常有一层粗晶，其产生原因有两种情况 :其一，是挤压坯料表层粗晶环被带入锻件 :其二，是模锻时模膛表河北工程大学科信学院毕业设计 9 而太粗糙，模具温度太低，润滑不良，使表面接触层激烈剪切变形，因而产生粗晶。 由于铝合金的塑性和流动性较差，很容易产生表面和内部裂纹。 坯料加热不足，保温时间不够、锻造温度过高或过低，变形程度太大，变形速度太高、锻造过程中产生的 弯曲、折叠没有及时消除，再次进行锻造，都很可能产生表面裂纹。 铝合金锻件的内部裂纹主要是由于坯料内部存在有粗大的氧化物夹渣和低熔点脆性化合物，变形时在拉应力和切应力的作用下产生开裂，不断扩大。 此外，由于铝合金的锻造温度范围很窄，如果模具和锻造工具没有预热，或预热温度不够也很有可能会引起锻件产生裂纹。 、涡流和穿流 其形成原因与折叠基木相同，也是由于金属对流或流向紊乱而造成，只不过有的部位尽管存在有流线不顺和涡流现象，但未能发展成折叠那样严重的程度。 穿流和涡流能明显的降低塑性指标、疲劳性能和抗腐蚀性 能。 、起皮和表面粗糙 铝合金因质地很软，外摩擦系数大，最容易粘模，这不仅会引起锻件起皮，使锻件表而粗糙，有时甚至因不能脱模而中断生产。 起皮，即在锻件表面呈薄片状起或脱落，主要原因是由于模膛表面粗糙、变形过于激烈、变形速度太快、变形温度太高、变形量太大，模锻时没有润滑或润滑不良造成的。 锻件表面粗糙产生主要原因是由于模锻表面不光滑，润滑剂不干净或燃点太高，涂抹过多，模。