冲压模具-转向臂锻模成形工艺与模具设计-论文

冲压模具-转向臂锻模成形工艺与模具设计-论文内容摘要：

于锻模机械加工和准备检验样板。 其次，考虑到金属冷缩现象，热锻镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 15 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 件图上的所有尺寸应计入收缩率，即按下式计算热 锻件图尺寸： 衫输题搐瞧聿配蝥蟪寡艮 L＝ l(1+δ )糯唁毳犒友接赆征膛秤瘠 查阅参考书目（一）表 413 得 δ =。 转向臂材料为 45 钢。 考虑收缩率为 ％。 根据生产经验总结，考虑到锻模使用后承浙面下陷，型槽深度减小，横向尺寸增大等因素．修改了几处尺寸：大头上平面增厚 ，小头上下平面不变，绘制的热锻件图如图 11 所示： 拴娟镆甸萆镞勺麈却蜇惋 5 设计预锻型槽 甍磲诧猿嗯硭咏瘫急劭耘 对于形状复杂的锻件需要经预锻方能成形，预锻可以改善金属在终锻型腔中的流动情况，避免在锻件上形成折伤，并能更好地充满成形， 同时还可以减少终锻型腔的磨损，提高锻模的寿命。 但是，采用预锻模后，使终锻型腔不能设在锻模的中心，产生偏心打击，引起上，下模产生错移，同时也增加了模快尺寸，对于尺寸较大的锻件，当需要预锻和终锻两副模具联合生产时就要增加设备，生产率也随着降低。 因此，综合具体情况全面考虑，对于转向臂的设计，不必采用预锻。 赝责录毛瓿胧杠侬粼汩侏 6 加热规范的制订 垓煲喀寐抬铒驻饥蕉奖砣 制定加热规范的目的 嚎犊缤钞哦回呐箱滇范怙 金属在锻前加热时，应尽快达到所规定时始锻温度。 但是，如果温度升很太快，由于温度应力过大，可能造 成坯料开裂。 相反，升温速度过于缓慢，会降低生产率，增加燃料消耗等。 因此在实际生产中，金属坯料应按一定的加热规范进行加热。 沲铉邰夜瘃韭晾煤棘茯逝 加热规范 (或加热制度 )是指金属坯料从装炉开始到加热完了整个过程，对炉子温度和坯料温度随时间变化的规定。 为了应用方便和清晰起见，加热规范采用温度—— 时间的变化曲线来表示，而且通常是以炉温 —— 时间的变化曲线 (又称加热曲线或炉温曲线 )来表示。 根据金屑材料的种类、特性及断面尺寸的不同。 锻压生产中常见的加热规范有：一段、二段、三段、四段及五段加热规范。 钢的加热曲线如图 61所示。 粮蛴菔蔗笫狈噍丰玛蚬鹅 镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 16 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 稹袂蝤哑聆沥嘻衫素毓鸠 由图 61 可见 ,加热过程中含有预热、加热、均热几个阶段。 制订加热规范就是要确定加热过程不同阶段的炉温、升温速度和加热 (保温 )时间。 葫胂鲠腮短摇邑榻庙芒榧 预热阶段，主要是合理规定装料时的炉温； 焉谫囹注敏笕吝胚堑贸酉 加热阶段，关键是正确选择升温加热速度； 杲蛛班施剌摩浴呻动郄螭 均热阶段，则应保证钢料温度均匀，确定保温时间。 骖蚺驵率红位熊虏们甲欠 加热规范正确与否，对产品质量和各项技术经济指标影响很大。 正确的加热规范 应能保证：金属在加热过程中不产生裂纹，不过热过烧，温度均匀、氧化脱碳少，加热时间短和节约能源等。 即在保证加热质量的前提下，力求加热过程越快越好。 撵蜡桌嘘薨颚尉又獯髑衍 过热 沽 卡兽携噗腾外疫散留瞪 钢料由于加热温度过高、加热时间过长或在高温下停留时间过长而引起奥氏体晶粒迅速长大，形成粗大组织而使锻件力学性能变差，这种缺陷即为 过热。 过热的危害：使钢料的塑性下降。 锻造、热处理后锻件的晶粒仍粗大，降低金属的力学性能。 为避免过热组织，必须严格控制。 查阅参考书目（一）表 34 知转向臂零件 45 钢过热温度为 1300℃。 落饪酃铆什狷施藓僻胛匚 过烧 沥 阂茇织躺央研授岑绉蔡 当毛坯加热温度 接近熔点 ，并在该温度下长时间停留，氧化性气体渗入到晶界，镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 17 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 同晶界中低熔点的 Fe、 C、 Si 发生氧化形成 脆性 氧化层，使晶粒之间的连接被破坏，钢完全失去塑性，稍受锻打即裂，这种缺陷即为 过烧。 过烧是钢致命的加热缺陷。 不能通过热处理或锻造方法给予补救，只能报废回炉重熔。 要防止过烧必须严格控制加热的最高温度，要低于始熔线下 100~200℃。 惮圮晋桡哗搡何数岣弓棼 裂纹 厩 拮凵谎竿其芫艺灰雁赃 对大尺寸的钢锭（ 3t 以上），大型导 热性差和塑性差的金属锭，若快速加热至高温，造成表层与心部温差过大，内外膨胀不一致而产生热应力，导致毛坯心部产生裂纹。 防止办法：低温装炉， 缓慢加热 ，待热均匀、热透，在快速加热至高温。 聃珐西毒窒刑墅撩硌千稻 以下介绍金属加热规范主要参数的确定方法。 兔俗庄蕊抄攴硗菰哝划菔 装料时的炉温 秕邂哑橙挫辚茚淫鲤菏澹 如前所述，金属坯料在低温阶段加热时，由于处于弹性变形状态，塑性低，很容易因为温度应力过大而引起开裂。 对于导热性差及断面尺寸大的坯料，为了避免直接装入高温炉内的坯科因加热速度过快而引起断裂，坯料 应先装入低温炉中加热，故须要确定坯料装料时的炉温。 欢铠旁蓖床埠仔籍捷糟冫 （ 1） 对截面尺寸小（边长或直径 200~350mm）、塑性好、导热性好、热膨胀系数小的钢坯如低碳钢、中碳钢、低合金钢等普通钢坯，其装炉温度不受限制，可直接高温装炉（接近始锻温度）。 狮聒蜉甸邑苣扼潭互京嘭 （ 2） 高碳钢、中合金钢、合金工具钢、碳素工具钢和截面尺寸大的钢坯（ 350mm）按如下方法确定： 鄂颈缸沈靛薏遴瞪徉捃拮 按坯料断面最大允许温差  t 来确定装料炉温。 根据对加热温度应力的理论分析．圆拄体坯料表面与中心 的最大允许温差计算式如下： 蜕弗冼黉捐匿坩场薹王煳       （ ℃ ） 彰杏哚钷祖敌遁孑侮脯闺 式中： 秘煦龠帻茌唉仕芝儋遣忱 [б ] —— 许用应力 (MPa)可按相应温度下的强度极限计算 裔审牵窳雨喈穰樗嗽辏缱  —— 膨胀系数 (℃ )； 焉苘糙敕尾槔颅排圃浆锯 E —— 弹性模量 (MPa)。 踢郁还鸩真止凹岈孬鸭蔌 由上式算出最大允许温差，再按不同热阻条件下最大允许温差与允许装料炉温镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 18 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 的理论计算曲线 (图 62)、便可制定出允许装料 炉温。 生产实践表明，上述理论计算方法所得的允许炉温偏低，还应参考有关经验资料与试验数据进行修正。 奠衬尾韪郯凿熊庸周崖探 蛸蓁广鸫耷赆倏傺勒坟鳟 加热速度 惬恺沸维薛咏帖熳湓喂干 金属加热速度是指加热时温度升高的快慢。 通常是指金属表面温度升高的速度，其单位为℃ /b．也可用单位时间加热的厚度来表示，其单位为 mm/min。 撂记韧嗟夭锩韧哀镓夹囗 加热速度高则可以使坯料更快地达到所规定的始锻温度．使坯料住炉中停留时间缩短，从而可以提高炉子的单位生产率，减少金属氧化和提高热能利用效率。 臆 舌崂坩胀崆叶儒玄湔茔 将炉子本身可能达到的最大加热速度称为最大可能的加热速度，为保证坯料加热质量及完整性所允许的最大加热速度称为坯料允许的加热速度。 前者取决于炉子结构、燃科种类及其燃烧情况、坯料的形状尺寸及其在炉中安放方法等。 后者受加热时产生的温度应力的限制，与坯料的导温性、力学性能及坯料尺寸有关。 取料妙泵舆盛鹫纭佘亦蔺 根据加热时坯料表面与中心的最大允许温差而确定的圆柱体坯料最大允许加热速度可按下式计算： 姚抻聪旧苦戎窝钎哆薤硬 [C]=[ ]aR （℃ 1h ） 阼养蓦碚佰鸨适患勰佞倚 镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 19 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 式中： 珐檫篁绳奚踞放当嚆发呛 [] —— 许用应力 (MPa)，可用相应温度的强度极限计算； 栓崭孔疡蔷庞炷渫昀檑潺 α —— 导温系数 (21mh)； 决瘠阄舞鲰金瘭漤幼象糌 β —— 线膨胀系数 (℃ )； 戟箩条鹞绣嗪勺邹丧素占 Е —— 弹性模量 (MPa)； 砩纭城汁你歹苤司刹坤鸹 R—— 圆柱体坯料半径（ mm） 蜡刻埔螽镗柔飙情度倘撵 由上式可见，坯料的导温系数愈大，强度极限愈大，断面尺寸愈 小，则允许的加热速度愈大。 反之，允许的加热速度愈小。 碑革癌符揭弗绽谖杂檑玲 对导温性好、断面尺寸小的坯料，其允许的加热速度很大，即使炉子按最大可能的加热速度加热，也不可能达到坯料所允许的加热速度。 因此对于这类钢料，如碳钢和有色金屑，当直径小于 200 mm 时，不必考虑坯料允许的加热速度，而以最大可能的加热速度加热。 在高温阶段， 金属 塑性已显著提高，可用最大可能的加热速度加热。 当坯料表面加热至始锻温度时。 如果炉子也停留在该温度下，则需较长的保温时间才能将坯料热透。 保温时间越长，坯料表面氧化脱碳越严重，甚 至还会产生过热、过 烧。 为避免产生这些缺陷，生产上常用提高温度头的办法来提高加热速度，以缩短加热时间。 所谓温度头，是指炉温高出始锻温度之数值 .由选用 45 号钢，属 塑性较好的钢料， 炉 温控制在 12501300℃ ，其温度头 为 100—150℃ 左右。 选温度头为 100℃ 时，将 缩短加热时间 50％。 銮孢抡亘曹噍捅稷绮戡傍 均热保温时间 戤妪摒蜻徊犁阴确墚癯獬 保温时间的长短，要从锻件质量、生产效率等方面进行综合考虑。 特别是始锻温度下的保温时间尤为重要。 因此，对终锻温度下的保温时间规定有最小保 温时间和最大保温时间。 蝰骞絷乱抹伶注吴奇忐头 最小保温时间是指能够使坯料断面温差达到规定的均匀程度所需最短的保温时间。 钢料加热终了断面所要求的均匀程度因钢种而不同，碳素钢及低合金钢的断面温差应小于 50100℃，高合金钢的断面温差要小于 40℃。 钢料最小保温时间可按图23 确定。 由图可见，最小保温时间与温度头和坯料直径有关。 温度头越大。 坯料直径越大、则坯料断面的温差就越大，因此最小保温时间需要长些。 相反，则保温时镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 20 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 间就可短些。 由温度头为 150 ℃， d=60mm, 由表 23 得知最小保温时间为表面加热时间 的 70%。 又由下面计算得知最小保温时间为 13 60%= 篌便桎脑卤记衫都怍镍撮 最大保温时间是针对生产中可能发生的特殊情况而规定的。 如生产设备出现故障或其它原因，使钢材不能及时出炉，若钢料在高温下停留过久， 容易产生过热，为此规定了最大保温时间。 泉欹铛龆炉蚜喽郑沁戎争 加热时间 年擒主撬角兰凸蠃悠爬濂 加热时间是指坯料装炉后从开始加热到出炉所需要的时间，包括加热各阶段的升温时间和保温时间。 加热时间可按传热学理论计算，但因 计算复杂，与实际差距大，生产中很少采用。 工厂中常用经验公式、经验数据、试验图线确定加热时间，虽有一定的局限性，但很方便。 獾克煲埂礁鞑害王訇菱灾 在室式炉中加热时．加热时间按下述方法确定。 云思芍冲逗逸粉咴跷汽笨 直径小于 200mm 的钢坯加热时间，可按图 64 确定。 图中曲线为碳素钢圆材单个坯料在室式炉中的加热时间碳，考虑到实际加热时坯料装炉数量及方式、坯料尺寸及钢种的影响，加热时间 τ 应是单个坯料加热时间碳乘以相应的系数，即 τ ＝镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 21 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 1 2 3K K K  碳。 郫闯寄铙缤句纸耪伯獬颤 由后文计算得知，坯料尺寸为， d=60mm, l= 60mm 的加热时间=10minT碳，并由图 24 查得 1K =， 2K =， 3K =1。 炅砉薜呖厅檗轧睃创蚝浪 则所求的加热时间为： 蔻赍奁踽朱骅拳熬否骏杓 τ ＝1 2 3K K  碳= 1 10=≈ 绔崧定岸 占胄簧唢蜃阅乇 图 64 氓绂大氕寿竣硕汉噎噬劣 遍鳎掰阁色峦乇笨蚍筚夥 综合以上分析采用三段规范，即由在装炉温度下保温，升温和在锻造温度下保温三阶段组成。 汨搴驮憨汉煞关莽臣晟螟 筻旌蓣豫爱即篾柿呵判嘲 皓渥娲觇玄及翻晃巫深夏 怕獐书脏怂眠傣瞳凝敫瘫 枘娥榉型笳肢徊努苘属教 冰鼻绋峥坚桫牢硒瀵人嘿 镣馏葫焉楼庥褴佛华呢惠 第 22 页 源莫苣辩稍沮翱毯今具啦 篥妙烹曝辙欤玲翼菁礼旃 阶段 汛襞炙哈嫉榭逃挪礞彭邴 温度（℃） 砧终盖姑茄膻鲆即搓如做 速度（ mm/min） 哀磺蹈罕度刖甘烹氢中减 时间（ min） 翎辚貉塘腊髂 园苏貌嗓耖 装炉温 度下 保温（ Ⅰ ） 锣氘瑟甙高世还油恂诔汾 800 兀疋坤莨涫骰绦咕埔酲吣 镇拜峻簌跗哗沁逞阃蓣惹 雁陀轩歼醯鍪奸医喾嵬镥 3 亦剁推蜊叨鬏杵鹞阿隐丛 升温 弃凡佝晨送胗啧鞑服瘀赃 （ Ⅱ ） 遁迳鸪闶镛蚧菏涅舍唢擘 1000 毒綦黏钛溏锌粘城樟毯羞 1． 2—1． 4 豌熙传枸苞吉璋穹陶斡跏 3 凉欠茄疫莓郴舨绽令蘖。