畢業(yè)設(shè)計---汽車前軸熱模鍛工藝設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　BACHELOR DISSERTATION</p><p>　　論文題目： 汽車前軸熱模鍛工藝設(shè)計 </p><p>　　學(xué)位類別： 工學(xué)學(xué)士 </p><p>

2、　　學(xué)科專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　汽 車 前 軸 熱 模 鍛 工 藝 設(shè) 計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　沖擊載荷大、形狀復(fù)雜的汽車前軸對強(qiáng)度、剛度和疲勞壽命的要求更苛刻，因?yàn)樗馁|(zhì)量直接或間接的影響到汽車的驅(qū)動系統(tǒng)的平穩(wěn)性和車輛荷載的安全行駛。所以必

3、須通過模鍛成形來熱模鍛卡車和大型客車的前軸，來確保零件的強(qiáng)度和疲勞壽命指標(biāo)。</p><p>　　熱模鍛，是鍛造工藝技術(shù)的一種，一般是指將金屬毛坯加熱至高于材料再結(jié)晶溫度，利用模具將金屬毛坯塑性成形為鍛件形狀和尺寸的精密鍛造方法。</p><p>　　現(xiàn)在, 120MN熱模鍛壓機(jī)作為一個整體模鍛汽車前軸的生產(chǎn)工藝越來越普遍,并明顯提高了工藝和模具設(shè)計的水平。但為了達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)

4、成本的要求,單件重量超過95kg的卡車前軸和載貨汽車前軸,在生產(chǎn)過程中還存在不少困難和問題。這篇文章是以典型載貨汽車前軸作為對象，來分析和介紹G312汽車前軸的模鍛工藝和模具設(shè)計。</p><p>　　關(guān)鍵詞：汽車前軸；熱模鍛；模具設(shè)計；熱校正；熱處理</p><p>　　Automobile Front Axle Hot Die Forging Process Design</p&

5、gt;<p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Impact load, complex shape front axle strength, stiffness and fatigue life requirements for more demanding, because safe driving stability and vehicle aff

6、ect its quality is directly or indirectly to the car's drive system load. It must be shaped to hot forging axle trucks and large buses by swaging, to ensure the strength and fatigue life of the index components.</

7、p><p>　　Hot forging, a forging technology, generally refers to the metal blank is heated to a temperature above the recrystallization temperature of the material, the use of metal mold plastic forming blank for

8、ging method for precision forging shapes and sizes.</p><p>　　Now, 120 MN hot die forging press die forging of automobile front axle production process as a whole is becoming more common, and improve the leve

9、l of technology and die design. But in order to improve product quality and reduce production costs, for more than 95 kg of truck front axle and truck front axle, many difficulties and problems still exist in the process

10、 of production. This article is based on a typical truck front axle as an object, to analyze and introduce G312 die forging technology</p><p>　　KEY WORD：Automobile front axle；Hot-die forge；Design of die；Ther

11、mal correction；Heat treatment</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義1</p><p>　　1.2汽車前軸熱模鍛工藝及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p>

12、<p>　　1.2.1國外前軸鍛件生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展1</p><p>　　1.2.2早期國內(nèi)前軸的一些生產(chǎn)工藝2</p><p>　　1.3課題研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　第二章 鍛件的工藝分析及相關(guān)模膛設(shè)計3</p><p>　　2.1 鍛件結(jié)構(gòu)的分析3</p><p>　　2.2 鍛件圖

13、的分析3</p><p>　　2.2.1 分模位置3</p><p>　　2.2.2 模鍛斜度4</p><p>　　2.2.3 鍛件圓角半徑5</p><p>　　2.2.4 鍛件熱處理5</p><p>　　2.3 鍛件加工工藝初步擬定5</p><p>　　2.4 鍛件基本參數(shù)

14、分析6</p><p>　　2.5 熱模鍛壓力機(jī)的噸位選擇6</p><p>　　2.5.1 模鍛力6</p><p>　　2.5.2 設(shè)備規(guī)格選擇7</p><p>　　2.6 制坯工步分析7</p><p>　　2.6.1 制坯工步設(shè)計要求7</p><p>　　2.6.2 制坯

15、工步選擇7</p><p>　　2.6.3 確定原毛坯尺寸7</p><p>　　2.6.4 前軸輥鍛模的設(shè)計8</p><p>　　2.6.5 前軸彎曲模設(shè)計11</p><p>　　2.7 終鍛模膛設(shè)計11</p><p>　　2.7.1 模膛尺寸11</p><p>　　2.7

16、.2 飛邊槽尺寸的確定12</p><p>　　2.8 切邊模設(shè)計13</p><p>　　2.8.1 壓力機(jī)的選取13</p><p>　　2.8.2 切邊凸、凹模間隙14</p><p>　　2.8.3 切邊凹模結(jié)構(gòu)14</p><p>　　2.8.4 切邊凹、凸模的固定14</p>&l

17、t;p>　　2.9 熱校正模膛設(shè)計14</p><p>　　2.9.1 熱校正模膛設(shè)計要求14</p><p>　　2.9.2 校正模膛尺寸分析15</p><p>　　2.10 汽車前軸熱模鍛工藝流程最終確定15</p><p>　　第三章 汽車前軸熱模鍛模架設(shè)計和主要模具裝配圖17</p><p>

18、　　3.1 模架設(shè)計17</p><p>　　3.1.1 概述17</p><p>　　3.1.2 基本要求17</p><p>　　3.1.3 模架結(jié)構(gòu)形式17</p><p>　　3.1.4 模架設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容17</p><p>　　3.1.5 導(dǎo)向裝置19</p><p>　

19、　3.1.6 頂料裝置21</p><p>　　3.2 終鍛模具裝配圖及相關(guān)零件圖設(shè)計23</p><p>　　3.2.1 模架結(jié)構(gòu)形式23</p><p>　　3.2.2 模塊尺寸23</p><p>　　3.2.3 模塊承壓強(qiáng)度校核23</p><p>　　3.2.4 模架主要部件尺寸確定23</

20、p><p>　　3.2.5 導(dǎo)向裝置24</p><p>　　3.2.6 導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計24</p><p>　　3.3 切邊模裝配圖及相關(guān)零件圖設(shè)計24</p><p>　　3.3.1 切邊凸、凹模座設(shè)計24</p><p>　　3.3.2 卸飛邊裝置25</p><p>　　3.3.3

21、 切邊?？傃b配圖25</p><p>　　3.4 熱校正模具裝配圖及相關(guān)零件圖設(shè)計25</p><p>　　3.4.1 模架各部分尺寸確定25</p><p>　　3.4.2 熱校正模具總裝配圖26</p><p><b>　　第四章 結(jié)論27</b></p><p><b>

22、　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義</p><p>　　汽車前軸生產(chǎn)制造已經(jīng)隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展有了很大進(jìn)步，所以前軸質(zhì)量也引起了越來越多的關(guān)

23、注。汽車前軸(也被稱為前橋)是汽車底盤的重要組成部分,由于它在劇烈的沖擊載荷下運(yùn)動,需承受較大的扭轉(zhuǎn)、彎曲等復(fù)雜負(fù)荷所產(chǎn)生的交變應(yīng)力,從而容易導(dǎo)致塑性和彈性變形。為了避免車毀人亡的惡性事故的發(fā)生,對前軸的制造技術(shù)要求越來越高,被汽車行業(yè)所重視的程度也愈來愈高,因此通常國外把其又稱作“保安件”。 </p><p>　　汽車前軸具有復(fù)雜的幾何形狀，并且要承受更多的負(fù)載，所以需要高彎曲強(qiáng)度和疲勞壽命，它的輥鍛

24、成形的技術(shù)以及相關(guān)模具的設(shè)計制造都比較繁瑣。</p><p>　　通過該設(shè)計，我們學(xué)會了自己去思考，自己去解決問題，盡管設(shè)計過程中困難重重，仍然需要堅(jiān)持不懈的研究下去，遇到不懂的問題要虛心的向知識淵博的老師們請教，如此可增強(qiáng)對剛學(xué)書本相關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)悟能力和鞏固所學(xué)技能。同時在設(shè)計的整個過程中，應(yīng)做好有計劃的工作，設(shè)定預(yù)期的目標(biāo)，并去完成它。</p><p>　　1.2 汽車前軸模鍛工藝<

25、;/p><p>　　1.2.1 國外前軸鍛件的發(fā)展史</p><p>　　二十世紀(jì)六十年代，120MN熱模鍛壓力機(jī)的發(fā)明，使得一體化模鍛G312汽車前軸的工藝成為可能。而在應(yīng)用和研究大型熱模鍛壓力機(jī)方面德國始終處于世界前列，其中比較成功的案例如:德國Rhine Starr集團(tuán)和奧姆科集團(tuán)率先研發(fā)的熱模鍛壓力機(jī)鍛造56t的貨車前軸生產(chǎn)線；吉利沃爾沃汽車研發(fā)集團(tuán)則采用160MN熱模鍛壓力機(jī)來模鍛超

26、過8t載貨汽車的前軸。</p><p>　　1.2.2 早期國內(nèi)前軸的一些生產(chǎn)工藝</p><p>　　二十世紀(jì)七十年代，為了趕上世界最先進(jìn)前軸鍛造技術(shù)腳步，全套的G312前軸流水線由東風(fēng)汽車公司從德國奧姆科集團(tuán)引進(jìn)，其主要的工藝流程為用中頻感應(yīng)器加熱制坯輥鍛彎曲預(yù)鍛終鍛切邊熱校正。這種流程的優(yōu)點(diǎn)是鍛件質(zhì)量好，制造生產(chǎn)機(jī)械一體化效果好。</p><p>　　1.3課

27、題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題主要研究內(nèi)容如下：</p><p>　　⑴根據(jù)所給的冷鍛件圖紙確定生產(chǎn)工藝流程；</p><p>　?、仆ㄟ^工藝分析，進(jìn)行各個模膛、模架的設(shè)計；</p><p>　?、荂AD畫出基本的零件圖和裝配圖，及UG零件圖和模座圖。</p><p>　　第二章 鍛件的工藝分析及相關(guān)模膛

28、設(shè)計</p><p>　　2.1鍛件結(jié)構(gòu)的分析</p><p>　　汽車前軸鍛件屬于平面彎曲軸線類的鍛件，分模面的類型為平面分模，鍛件在分模面上的彎曲度大，因此需要對坯料進(jìn)行彎曲變形。</p><p>　　因?yàn)樵撳懠佸懗尚蜗鄬θ菀祝瑑H中間凹槽部分有時較難充滿，但只要在該處設(shè)計一定阻力就可保證充滿，所以不必設(shè)置預(yù)鍛工步；又由于該鍛件具有工字型截面冷卻的時間快，因此不

29、設(shè)置預(yù)鍛，故僅需采用一道終鍛成形即可。</p><p>　　圖1 汽車前軸零件圖</p><p>　　2.2 鍛件圖的分析</p><p>　　2.2.1 分模位置</p><p>　　分模面位置一般選擇較易拔模的位置，它直接影響零件質(zhì)量，在選擇分模面時，需多加考慮，盡可能確保能選出最合適的分模面。</p><p>　

30、　一般情況下，在考慮拔模斜度的前提下，盡量將鍛件上較不平的地方避開，再此基礎(chǔ)上，盡量選其截面最大的地方。分模位置如圖所示：</p><p><b>　　圖2 前軸分模面</b></p><p>　　2.2.2 模鍛斜度</p><p>　　一般模鍛傾斜角度取4°～8°，外模鍛傾斜角度一般常用5°；在里面斜度可由相對

31、尺寸而定，通常偏大些；該鍛件的技術(shù)條件表明模鍛斜度為7°。</p><p><b>　　如圖所示：</b></p><p>　　圖3 鍛件截面拔模斜度</p><p>　　2.2.3 鍛件圓角半徑</p><p>　　鍛件外邊的圓角直徑的一半及模具模膛內(nèi)角直徑的一半，其大小直接影響模具壽命，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，模膛內(nèi)

32、角直徑的一半過小易使應(yīng)力聚集在一處而裂開。根據(jù)鍛件技術(shù)要求一般為5mm。</p><p>　　2.2.4 鍛件熱處理</p><p>　　鍛件的熱處理是根據(jù)一定的熱處理規(guī)范進(jìn)行的，依據(jù)斷面尺寸、鍛件鋼種及技術(shù)要求等，結(jié)合并參考相關(guān)的手冊和資料制訂。其中需考慮的內(nèi)容有加熱溫度、冷卻方式及溫度維持不變的時間。</p><p>　　普通鋼材45#或50#熱處理工藝：<

33、;/p><p>　　淬火溫度840°—850°，溫度維持不變的時間為98min；回火溫度540°-550°，溫度維持不變的時間為100min，硬度基本要求HB241-285最好。</p><p>　　40Cr熱處理工藝方法：</p><p>　　40Cr熱處理硬度基本要求：HRC24-28，以下步驟為轉(zhuǎn)軸熱處理工藝方法：</

34、p><p>　　硬度要求為：40Cr材料，調(diào)質(zhì)后HRC24-28</p><p>　　熱處理工作：正火：850° ±10° 保溫85分 空冷</p><p>　　淬火：850° ±10° 保溫85分 水冷</p><p>　　回火：620° ±1

35、0° 保溫120分 水冷</p><p>　　42CrMn前軸熱處理工藝方法：</p><p>　　正火：850° ±10° 保溫90分 空冷</p><p>　　淬火：850° ±10° 保溫90分 介質(zhì)冷</p><p>　　回火：620&#

36、176; ±10° 保溫120分 水冷</p><p>　　42CrMn的汽車前軸硬度要求為：HB285-333，為了確保所要求范圍內(nèi)的回火硬度，因此回火溫度需要在-10-+30℃之間適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。</p><p>　　2.3 鍛件加工工藝初步擬定</p><p>　　根據(jù)鍛件形狀和模鍛工藝特點(diǎn)，機(jī)械壓力機(jī)上的模鍛件可分為短軸類鍛件、長軸

37、類鍛件、彎曲長軸類鍛件和擠壓類鍛件等四大類，每一類又可細(xì)分為若干組。</p><p>　　因此，由鍛件圖可以看出該鍛件第Ⅲ類彎曲長軸類鍛件，這類鍛件又屬于平面彎曲軸線鍛件。初步確定其制坯工步為輥鍛彎曲（預(yù)鍛）終鍛。由于鍛件結(jié)構(gòu)較易成型，則可省去預(yù)鍛工步。</p><p>　　圖4 熱模鍛G312前軸流程圖</p><p>　　2.4 鍛件基本參數(shù)分析</p&g

38、t;<p>　　根據(jù)UG冷鍛圖和CAD二維圖可知：</p><p>　　鍛件體積：11790564.4307mm³；</p><p>　　質(zhì)量：94.4708kg；重量：926.4431N。</p><p>　　在分模面前軸鍛件投影面積:124399.9mm²；（測量方法：打開UG零件圖，安裝注塑模向?qū)?，鼠?biāo)點(diǎn)擊注塑模工具，下拉菜單

39、選擇計算面積，再將零件圖在xy面投影這樣就得出了該鍛件在平面圖上的投影面積。）</p><p>　　鍛件周邊長度：2384.474mm。</p><p>　　鍛件毛坯的加工余量 鋼板座加2mm單面；拳頭部位加3-4mm 雙面；管材直徑為鋼板座截面的1.8倍以上。</p><p>　　2.5 熱模鍛壓力機(jī)的規(guī)格要求</p><p><b&

40、gt;　　2.5.1 模鍛力</b></p><p>　　式中 P—模鍛力（KN）；</p><p><b>　　k1—鋼種系數(shù) ；</b></p><p>　　k2—金屬變形抗力 ； </p><p><b>　　F—鍛件投影面積。</b></p><p>

41、;　　F=(1244+238.447x2.4) =1816.3cm²，k1取1.1，k2取0.8；則</p><p>　　P=1.1x46x1816.3x0.8 KN=73523.8 KN。</p><p>　　2.5.2 設(shè)備規(guī)格選擇</p><p>　　選擇機(jī)械壓力機(jī)噸位時盡量不要太大，以便于安穩(wěn)的工作，較少經(jīng)費(fèi)的消耗，故選用現(xiàn)有的120MN熱模鍛壓力

42、機(jī)。</p><p>　　2.6 制坯工步分析</p><p>　　2.6.1 制壞工步注意事項(xiàng)</p><p>　　在熱模鍛像G312這樣的長軸類鍛件時，應(yīng)該多注意力學(xué)的分析。直接在模膛內(nèi)進(jìn)行鍛造的一般原料會產(chǎn)生飛邊槽，而容納在飛邊槽金屬的多少又直接影響到對金屬的利用率，截面較小部分，如果有大量金屬進(jìn)了飛邊槽，將會產(chǎn)生不必要浪費(fèi)；而截面較大的頭部，則會因金屬不足，

43、不能充滿。所以，長軸類鍛件應(yīng)盡可能多的去分析其橫截面積的分布方式，進(jìn)行合理的運(yùn)算，才能夠保證金屬的利用率達(dá)到一定的程度，同時還能保證金屬能夠填滿型腔，得出完整的制件。</p><p>　　2.6.2 制坯工步選擇 </p><p>　　根據(jù)對該鍛件的分析，此鍛件應(yīng)采用輥鍛+彎曲工步。</p><p>　　2.6.3 確定原毛坯尺寸</p><p&

44、gt;　　根據(jù)公式： =（+）（1+δ）， </p><p>　　式中： —鍛件體積；</p><p><b>　　—飛邊體積；</b></p><p><b>　　—原毛坯體積；</b></p><p>　　δ—金屬加熱損耗率。</p>

45、<p>　　可得=11790564+1961399.67=13751963.7。</p><p>　　毛坯直徑按計算它的最大的截面積：</p><p><b>　　=1.13，</b></p><p>　　根據(jù)計算的值,按國家標(biāo)準(zhǔn)選取圓鋼，再計算毛坯的長度。</p><p>　　可得：=95mm，=1800mm

46、。</p><p>　　2.6.4前軸輥鍛模的設(shè)計</p><p>　　G312汽車前軸的輥鍛模由輥鍛制坯模、預(yù)成形模和終成形模組成。輥鍛模每個道次的生產(chǎn)成形序次又與所想序次有所不同，利用熱輥鍛件圖(加上1.2％收縮率的輥鍛圖尺寸)來確定終成形輥鍛模的型槽，而預(yù)成形輥鍛模型槽是利用熱預(yù)成形輥鍛件圖確定的，同樣利用熱制坯圖決定制坯模型槽。</p><p>　　輥鍛外輪

47、廓大小根據(jù)輥鍛機(jī)的輥?zhàn)映叽?、輥之間的距離大小等機(jī)器的標(biāo)注參數(shù)來確定。圖5是用來制造G312汽車前軸的輥鍛模外形尺寸。（利用壓環(huán)固定模塊法使模具間固定）</p><p>　　圖5 G312前軸輥鍛模外形尺寸</p><p>　　(1) 制坯模的設(shè)計</p><p>　　制坯模是決定最終制坯成形的重要組成部分，使下一步預(yù)成形輥鍛件毛坯制作更為簡潔。根據(jù)預(yù)成形輥鍛毛坯的尺

48、寸、外形以及根據(jù)截面圖和鍛件圖來確定制坯模（圖6為制坯圖）。用于設(shè)計的制坯模型槽是加入1.2％的收縮率后得到的。為了滿足托板部分寬度的尺寸要求，G312汽車前軸鍛件大的展寬量同樣也是制坯模所需要考慮的。另外也要考慮后續(xù)工序中輥鍛穩(wěn)定性和對稱性等一系列問題。</p><p>　　①為了增大寬展量，減少延伸量，托板對應(yīng)地方的型槽上應(yīng)該有橫向阻力槽。</p><p>　?、跒榱私酉聛淼念A(yù)成形型槽

49、有必要的各輥鍛穩(wěn)定性、對稱性。圖6所示的禮帽型(B—B切面)即為制坯型槽截面設(shè)計，再將這種型狀的毛坯翻轉(zhuǎn)90。</p><p><b>　　圖6 鍛制坯簡圖</b></p><p>　?。?）預(yù)成形模的設(shè)計</p><p>　　G312前軸預(yù)成形輥鍛件圖就是下圖。圖7加放1.2％收縮量形成熱預(yù)成形輥鍛件圖。</p><p&g

50、t;<b>　　圖7 成形輥鍛件圖</b></p><p>　　(3) 終成形模的設(shè)計</p><p>　　終成形模的高、寬按照熱輥鍛件圖上所對應(yīng)的高寬長度來進(jìn)行設(shè)計，而長需將金屬質(zhì)點(diǎn)的前滑現(xiàn)象考慮在內(nèi)，比較常用的方法是在熱輥鍛件圖標(biāo)準(zhǔn)上減去前滑S，才能使輥鍛件長度符合要求。相對其他鍛件前軸的鍛件托板 和“拳頭” 有一些高低不定的橫向、縱向截面，相應(yīng)的壓下量呈幾何函數(shù)

51、趨勢，限制了在變形區(qū)金屬的隨意滑動，因此可忽略不計這兩部分的前滑。實(shí)踐表明在生產(chǎn)過程中取G312前軸輥鍛件前滑值S3％。</p><p>　　由于G312汽車前軸差異很大的鍛件托板與桿部高，金屬在成形時較深型腔處有積水和油，當(dāng)內(nèi)部金屬溫度較高的時候，相應(yīng)的密閉區(qū)域內(nèi)愈來愈小，隨著越來越大的壓縮蒸汽形成的壓力會導(dǎo)致壓縮蒸汽噴發(fā)時容易造成以下不良影響：</p><p><b>　?、?/p>

52、模具易損壞；</b></p><p>　?、谑雇邪宄洳粷M等現(xiàn)象。</p><p><b>　　(4) 型槽布置</b></p><p>　　型槽布置根據(jù)圖8。如此布置：1. 運(yùn)送熱棒料的時間被大大減少了2.當(dāng)經(jīng)過輥軋變形力最大的第三道次時輥鍛機(jī)兩機(jī)架的受力比較勻均，對金屬的形成形狀以及輥鍛平穩(wěn)性起著不可或缺的作用。</p>

53、;<p><b>　　圖8 輥鍛模排布圖</b></p><p>　　2.6.5 前軸彎曲模設(shè)計</p><p><b>　　圖9 彎曲模膛結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2.7 終鍛模膛設(shè)計</p><p>　　2.7.1 模膛尺寸</p><p><

54、b>　?、艧徨懠D設(shè)計</b></p><p>　　G312汽車前軸熱鍛件圖是根據(jù)冷鍛件圖來進(jìn)行設(shè)計，由鍛件的形狀以及對鍛造工藝的要求，控制熱鍛件圖部分與冷鍛件圖差異在一定范圍內(nèi)。又因?yàn)榻饘儆袩崦浝淇s，所以設(shè)計熱鍛件圖時熱鍛件圖上長寬高應(yīng)加上收縮率，由此得出熱鍛件圖所需尺寸：</p><p><b>　　L=l·（1+δ）</b></

55、p><p>　　式中    L——熱鍛件圖尺寸；</p><p>　　l——冷鍛件圖尺寸；</p><p>　　δ——終鍛溫度下金屬的收縮率（取1.2％）</p><p>　　各部分尺寸如下圖所示：</p><p>　　圖10 汽車前軸熱鍛件圖</p><p><

56、;b>　　⑵終鍛模膛設(shè)計</b></p><p>　　由熱鍛件圖可以準(zhǔn)確的把握各部分尺寸，終鍛模膛就由那些尺寸而來。</p><p>　　2.7.2 飛邊槽尺寸的確定</p><p>　　機(jī)械壓力機(jī)的飛邊槽型式最基本的有兩個類型，像下圖所示：</p><p><b>　　圖11 飛邊槽型式</b><

57、;/p><p>　　根據(jù)表2-1確定終鍛飛邊的長寬高：</p><p>　　表2-1終鍛模膛飛邊槽尺寸</p><p>　　參考設(shè)備公稱壓力為120MN熱鍛模壓力機(jī)所確定的數(shù)值，選定：h=8mm,b=24mm,B=18mm,L=60mm,r1 =3mm,r2 =4mm。</p><p>　　圖12 飛邊槽尺寸圖</p><p&

58、gt;<b>　　2.8 切邊模設(shè)計</b></p><p>　　2.8.1 壓力機(jī)的選取</p><p><b>　　根據(jù)公式: </b></p><p>　　P=（1.5～1.8）S（2.5t+） 式中 =150MPa ；t=3mm；</p><p>　　S

59、—需切邊鍛件周長；</p><p>　　—鍛件垂直方向正公差。</p><p>　　所以 P=6573710.88～7888453.06N。</p><p>　　一般在10MN閉式單點(diǎn)壓力機(jī)切邊是可行的，而根據(jù)壓力機(jī)的裝?？臻g可知，仍需選用120MN機(jī)械壓力機(jī)，其工作臺能夠裝載該切邊模。</p><p>　　2.8.2 切邊凸、凹模間隙&l

60、t;/p><p>　　一般為簡化模具，使之安全生產(chǎn)和保證切邊質(zhì)量，沖頭和凹模單邊間隙取0.8～1.5為宜。</p><p>　　2.8.3 切邊凹模結(jié)構(gòu)</p><p>　　該鍛件沿凹模輪廓的切邊刃磨損情況都比較均勻，則切邊模凹模采用整體式。熱切邊時，當(dāng)鍛件為曲面分模時，切邊模的凹模應(yīng)該與鍛模分模面一致。但需注意該原則的局限性，分清是規(guī)則的平面分模面還是不規(guī)則的非平面。

61、而對于整體式凹模，一般都采用直刃口。</p><p>　　2.8.4 切邊凹、凸模的固定</p><p>　　整體式凹模一般用斜楔固定在模座上，同時在相互垂直的方向上裝定位螺釘，而凸模一般直接在壓力機(jī)滑塊上。</p><p>　　切邊凹、凸模截面圖如下圖所示：</p><p>　　圖13 切邊凸凹模截面</p><p>

62、;　　2.9 熱校正模膛設(shè)計</p><p>　　2.9.1 熱校正模膛制造要求</p><p>　　校正模膛制造加工時應(yīng)該注意鍛件有時會有些面無法受力的情況，導(dǎo)致其垂直方向會增大，從而影響到了鍛件的精度和質(zhì)量，這時就需要一定的空隙緩解此問題，所以在水平方向上模膛和鍛件間應(yīng)有一定空隙；為便于放置鍛件和避免上下模壓下時因擺動而刮傷鍛件，校正模膛應(yīng)在沿分模面方向作較大的圓角；經(jīng)切邊后鍛件由于鍛

63、件沒有飛邊和夾鉗料頭，校正后不利于起模，應(yīng)在模膛便于出模又不影響校正處開個缺口，以便于鍛件取出。</p><p>　　2.9.2 校正模膛尺寸分析</p><p>　　校正模膛所鍛壓的零件時經(jīng)過切除飛邊形成，其模膛所成形的零件尺寸即為零件熱鍛件尺寸。同時在校正模的模膛邊緣應(yīng)作出大約為R=3～5mm的圓角；模膛的表面粗糙度一般為～；制造公差如下表所示：</p><p>

64、;　　平面校正模膛的壁厚與間距一般是按照校正部分的形狀來確定的。盡管校正模已基本上不產(chǎn)生飛邊，但在校正模上下模之間留有1～2mm的間隙。</p><p>　　2.10 汽車前軸熱模鍛工藝流程最終確定</p><p>　?、傧铝希轰彺采线x取一定尺寸棒料進(jìn)行冷切；</p><p>　?、诩訜幔河弥蓄l的感應(yīng)爐將零件加熱到1150～1180℃；</p><

65、;p>　　③輥鍛：把加熱完成的棒料放到輥鍛機(jī)來拔長制坯；</p><p>　　④彎曲：拔長后的毛坯，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膹澢?，使得在模鍛時受力均勻，以免浪費(fèi)材料；</p><p>　?、菽ｅ懀涸谀ｅ懩Ｌ胖薪K鍛進(jìn)行彎曲后的零件；</p><p>　?、耷羞叄号髁辖?jīng)過終鍛產(chǎn)生飛邊，將其放入切邊模進(jìn)行切邊；</p><p>　?、邿嵝Ｕ呵羞吅蟮牧慵?/p>

66、有毛刺，放入熱校正模膛進(jìn)行整形；</p><p><b>　　⑧探傷；</b></p><p><b>　　⑨檢測，入庫。</b></p><p>　　第三章 汽車前軸熱模鍛模架設(shè)計和主要模具裝配圖</p><p><b>　　3.1 模架設(shè)計</b></p>&

67、lt;p><b>　　3.1.1 概述</b></p><p>　　模架我們又叫做模座或夾持器，用來夾緊模塊以及承受機(jī)械壓力機(jī)的鍛造力和頂料產(chǎn)生的沖擊的基礎(chǔ)部件，這個部件在熱模鍛時支撐所有的載荷。模架質(zhì)量大，制造復(fù)雜，價格不菲，以通用模架質(zhì)量為例，120MN機(jī)械壓力機(jī)模架質(zhì)量50t～65t。</p><p>　　3.1.2 基本要求</p><

68、;p><b>　?、倌＜艿慕M成</b></p><p>　　模架是由上、下模座，上、下墊塊，上、下模塊、頂料裝置以及模具定位零件與緊固件組成。</p><p>　　②模架造價一般較昂貴，其結(jié)構(gòu)形式一般具有較好的實(shí)用性；</p><p>　　③模架是主要受力部位，上下模板等承受鍛造負(fù)荷均應(yīng)采用高強(qiáng)度合金鋼制造，并進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臒崽幚恚?lt;/

69、p><p>　?、苣＜鼙３制鋵?shí)用性的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能地簡化其他結(jié)構(gòu)，便于使用；</p><p>　?、菽＜軕?yīng)該在某些模具上具有通用性，以便不同模具的裝拆和調(diào)節(jié)；</p><p>　?、弈＜苌纤械木o固件位置都需要布置得當(dāng)，這有利于模塊的精確定位，穩(wěn)定可靠，同時操作方便；</p><p>　?、咭话愕哪＜苌蠎?yīng)含有起重孔。</p>&l

70、t;p>　　3.1.3 模架結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　模架一般包括十字鍵式以及窩座式。</p><p>　　3.1.4 模架設(shè)計依據(jù)及內(nèi)容</p><p><b>　?、倌＜茉O(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　鍛件的工藝參數(shù)和品種、鍛件的年生產(chǎn)量、設(shè)備工作臺大小和滑塊鍛造壓力圖分布圖、模塊和模架所允許的承壓面

71、積。</p><p>　?、谀＜芙Y(jié)構(gòu)形式的確定</p><p>　　根據(jù)鍛件的工藝參數(shù)和生產(chǎn)品種，以及生產(chǎn)方式可選擇模架的結(jié)構(gòu)形式為窩座式。</p><p><b>　?、勰K尺寸</b></p><p><b>　　如右圖所示：</b></p><p>　　模塊的模壁厚度S

72、：S=（1～1.5）</p><p><b>　　模塊高度：≥3</b></p><p>　　模塊長度將由鍛件尺寸和鎖扣尺寸得出</p><p><b>　　承壓面積強(qiáng)度校核：</b></p><p>　　=10P/F≤300MPa</p><p>　　式中 —承壓面的單位

73、面積（MPa）；</p><p>　　P—設(shè)備的名義壓力（KN）；</p><p><b>　　F—承壓面積（）。</b></p><p>　　模架的閉合高度（總高度）： </p><p>　　H=-0.25a 式中 H—模架封閉高度（mm）；</p>

74、<p>　　H設(shè)—設(shè)備最大封閉高度（mm）；</p><p>　　a —設(shè)備封閉高度調(diào)節(jié)量（mm），系數(shù)0.25是考慮模架和和設(shè)備之間的制造誤差。</p><p>　　上、下模底板的高度： =（0.2～0.25）H</p><p>　　上、下墊板的高度：一般取=60mm～120mm</p><p>　　上、下模底板單位面積壓力：

75、≤100MPa </p><p>　　式中 —模架底板承受的應(yīng)力。</p><p>　　3.1.5 導(dǎo)向裝置</p><p>　　機(jī)械壓力機(jī)模架的導(dǎo)向裝置主要是用于提升鍛件質(zhì)量、精度，便于調(diào)試模具，減少模具的錯移量。模架導(dǎo)向裝置按結(jié)構(gòu)分一般有四種：導(dǎo)柱導(dǎo)套式、導(dǎo)板（鎖扣）式、X導(dǎo)軌式和復(fù)合式。</p><p><b>　?、賹?dǎo)

76、柱導(dǎo)套式</b></p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置是由導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件組成。一般采用雙導(dǎo)柱式設(shè)在模架的后面，但也有少數(shù)采用三個或四個導(dǎo)柱式。</p><p>　　導(dǎo)柱需要有一定的強(qiáng)度和剛度以便支撐熱模鍛時的錯移力，因此導(dǎo)柱直徑應(yīng)該足夠大。</p><p>　　導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)依次同上、下模板采用過盈配合禁固。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間一般留有一定的間隙，以保證導(dǎo)

77、向的精確性，一般導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間單邊留有0.2mm～0.3mm的間隙。</p><p>　　導(dǎo)向裝置中一般還包括潤滑和清除氧化皮等零件，因此一般在導(dǎo)套內(nèi)加工出一定的油槽，定時注入潤滑油。所有的這些裝置的零件尺寸大都是按照工廠自行制定的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計，目前暫時沒有通用標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)套的優(yōu)點(diǎn)在于其導(dǎo)向長，而且導(dǎo)向過程比較可靠、穩(wěn)定，模架安裝配簡單。而其缺點(diǎn)為當(dāng)機(jī)械壓力機(jī)滑塊運(yùn)

78、動時一般對導(dǎo)柱有側(cè)向力，加快導(dǎo)柱導(dǎo)套之間的磨損，因此要保證潤滑暢通。</p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)套的導(dǎo)向裝置如下圖所示：</p><p>　　圖15 導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置</p><p><b>　?、趯?dǎo)板式</b></p><p>　　導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置其模塊采用窩座內(nèi)左側(cè)定位與后定位墊板定位，靠右斜壓板和前斜壓板并加上螺釘緊固。

79、</p><p>　　導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置，該裝置是由下模架三個導(dǎo)向塊和七塊錫青銅導(dǎo)板，及上模架一件弓字形導(dǎo)向板和七塊錫青銅導(dǎo)板組成，并布置在模架的后端。</p><p>　　導(dǎo)板水平尺寸是由模架的寬度和模塊大小對稱分割，導(dǎo)板高度為錫青銅導(dǎo)板的高度H加上、下導(dǎo)板的高度之差h。錫青銅導(dǎo)板的厚度取20mm～30mm，高度取40mm～120mm，導(dǎo)板間隙一般取0.2mm。</p><

80、;p>　　導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置是在近幾年興起的一種機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)在于減少了導(dǎo)向裝置對設(shè)備精度的影響，同時也便于維修，其精度也易恢復(fù)；而其缺點(diǎn)顯而易見，導(dǎo)向行程短。</p><p>　　導(dǎo)板式導(dǎo)向裝置如圖17所示：</p><p><b>　?、踃導(dǎo)軌式</b></p><p>　　該裝置一般是在模架的上、下底板上各布置四個圓柱體，并在其上開有一定

81、角度的導(dǎo)向面。</p><p>　　鍛造過程其間隙始終能保持不變且上下導(dǎo)板之間不受鍛造溫度的影響是X導(dǎo)軌式其最大的優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　④復(fù)合式</b></p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)套和X導(dǎo)軌復(fù)合式導(dǎo)向裝置可以根據(jù)其各自的優(yōu)缺點(diǎn)需進(jìn)行克服，此時可采用復(fù)合式導(dǎo)向裝置。</p><p><b>　　3.

82、1.6頂料裝置</b></p><p>　　模架內(nèi)設(shè)有頂料裝置可有效提高模鍛效果，其位置由設(shè)計模架的典型鍛件的尺寸和形狀確定。一般開式模鍛其頂料行程比較短，但閉式模架的頂料行程長。模架經(jīng)常使用的頂料裝置有如下四種：</p><p><b>　?、僦蓖斄涎b置</b></p><p>　　它適用于模架與設(shè)備的頂料桿是完全一致的情況下，

83、才能采用。在按照典型產(chǎn)品模架設(shè)計時，需根據(jù)模架頂料桿的位置要求來制造頂料桿，確保能直通頂料。</p><p>　　直通頂料裝置如下圖所示：</p><p><b>　?、谄桨迨巾斄涎b置</b></p><p>　　該裝置是由設(shè)備上的頂桿推頂平板，再由平板推頂模架內(nèi)的頂桿，它一般適用于有預(yù)鍛和終鍛兩個模膛的情況。它的缺點(diǎn)是鍛造時需按一定順序進(jìn)行。

84、預(yù)鍛模膛及終鍛模膛內(nèi)一般不可能同時存在鍛件，因此平板在頂料時會產(chǎn)生一定的傾斜，從而會產(chǎn)生卡塞的可能，因此在設(shè)計平板時，應(yīng)在其兩端盡可能的做成球狀或者具有較大的圓角，以便防止卡塞。</p><p>　　平板式頂料裝置如下圖所示：</p><p>　?、鄹軛U平板式頂料裝置</p><p>　　該裝置是由壓力機(jī)頂桿推頂其模架中的雙臂杠桿，進(jìn)而再推頂平板，因而頂料動作平穩(wěn)，

85、平板推頂墊板內(nèi)的頂板和連在一起的頂桿，再通過墊板內(nèi)的推板推頂其模架內(nèi)的頂桿。這種結(jié)構(gòu)一般適用于需要推頂雙模膛，并且在每個模膛中有多頂桿的場合。</p><p>　　杠桿平板式頂料裝置如下圖所示：</p><p><b>　?、芨軛U式頂料裝置</b></p><p>　　該裝置是一種可靠并且被廣泛采用的結(jié)構(gòu)，一般適用于多模膛單點(diǎn)頂料的鍛件。其結(jié)構(gòu)

86、比較復(fù)雜，組成零件有多臂杠桿、可分軸承、彈簧、導(dǎo)套、頂桿等。其優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)過程中，頂料平穩(wěn)又可靠，但缺點(diǎn)也顯而易見，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，上、下模座內(nèi)被挖空，模架強(qiáng)度、剛度減弱。</p><p>　　杠桿式頂料裝置如下圖所示：</p><p>　　3.2 終鍛相關(guān)零件圖設(shè)計</p><p>　　3.2.1 模架結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　根據(jù)鍛件工藝分

87、析采用窩坐式模架。</p><p>　　3.2.2 模塊尺寸</p><p>　　根據(jù)鍛件的大小及其相關(guān)工藝參數(shù)可選定：</p><p>　　⑴模塊長度L： L=2300mm；</p><p>　　⑵模塊寬度B： B=1200mm；</p><p>　?、悄K模壁厚度S：S=67.5～101.25mm≥40mm；<

88、;/p><p>　　⑷模塊高度：≥193.4mm。</p><p>　　3.2.3 模塊承壓強(qiáng)度校核</p><p>　　=10P/F=76.9MPa≤100MPa</p><p>　　3.2.4 模架主要部件尺寸確定</p><p>　?、拍＜芊忾]高度：H=1487.5mm；</p><p>　　

89、⑵上、下模底板高度：=297.5～371.9mm；</p><p>　?、巧?、下墊板高度：一般取60mm～120mm，墊板內(nèi)一般要布置頂料桿；</p><p>　?、却_定頂料桿型式、位置、行程和數(shù)量；</p><p>　　由設(shè)備頂料機(jī)構(gòu)，根據(jù)鍛件要求頂料的行程和位置，確定頂桿的結(jié)構(gòu)形式、長度。</p><p>　?、晒ぷ髋_尺寸為2240mmX

90、2990mm，將模架安裝于工作臺上相應(yīng)位置。</p><p>　　3.2.5 導(dǎo)向裝置</p><p>　　依據(jù)所學(xué)分析可采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式的導(dǎo)向裝置。</p><p>　　3.2.6 導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計</p><p>　　經(jīng)查表可知，對應(yīng)的機(jī)械壓力機(jī)導(dǎo)柱尺寸分別為：</p><p><b>　　，。</b&

91、gt;</p><p><b>　　導(dǎo)套尺寸分別為：</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　導(dǎo)柱、導(dǎo)套平面圖如下所示：</p><p>　　圖21 導(dǎo)柱、導(dǎo)套尺寸外形</p><p>　　注：終鍛模其他相關(guān)零件見附件。</p>&l

92、t;p>　　3.3 切邊模裝配圖設(shè)計</p><p>　　3.3.1 切邊凸、凹模座設(shè)計</p><p><b>　?、磐鼓Ｗ脑O(shè)計</b></p><p>　　一般有四種形式：燕尾軸頭式、燕尾式、燕尾鍵塊式、燕尾短銷式。根據(jù)分析選用燕尾鍵塊式來固定沖頭。</p><p><b>　　⑵凹模座的設(shè)計<

93、;/b></p><p>　　一般也有四種形式：斜楔固定凹模的矮模座、斜楔固定凹模的高底座、螺釘壓塊固定凹模的底座、螺釘固定的凹模底座。根據(jù)分析選用螺釘緊固的凹模底座。</p><p>　　3.3.2 卸飛邊裝置</p><p>　　當(dāng)沖頭和凹模之間由于間隙過小，切邊時凸模進(jìn)入凹模，導(dǎo)致切除后的飛邊經(jīng)常卡在沖頭上不易去除，則需要卸料飛邊裝置。</p>

94、;<p>　　經(jīng)常使用的卸飛邊裝置的形式有：支撐管剛性卸飛邊器、爪型剛性卸飛邊器、彈性卸飛邊器、偏心凹槽卸飛邊器、橡膠彈性卸飛邊器。根據(jù)分析選用爪型剛性卸飛邊器。 </p><p>　　3.3.3 切邊?？傃b配圖（詳見圖紙）</p><p>　　圖22 汽車平衡軸終鍛裝配圖</p><p>　　3.4 熱校正模具裝配圖設(shè)計</p>&

95、lt;p>　　3.4.1 模架各部分尺寸確定</p><p>　　由于熱校正模及終鍛模模膛大小差不多，唯一區(qū)別為終鍛模膛帶有飛邊的型槽，而熱校正模主要鍛壓切邊后的熱鍛件不帶有飛邊槽，所以熱校正模模架尺寸和主要零件尺寸與終鍛模一致。</p><p>　　3.4.2 熱校正模具總裝配圖（詳見圖紙）</p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b&g

96、t;</p><p>　　本課題的主要內(nèi)容是經(jīng)過機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、沖壓模設(shè)計、注塑模設(shè)計和壓鑄模設(shè)計的學(xué)習(xí)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過查閱各種鍛模相關(guān)書籍，將鍛壓模設(shè)計盡可能的熟悉，再實(shí)踐鞏固所學(xué)知識，提高解決實(shí)際問題能力。本文通過對G312汽車前軸熱模鍛工藝的設(shè)計分析，取得了以下成果：</p><p>　　⑴ 在汽車前軸熱模鍛工藝設(shè)計過程中采用多道工步進(jìn)行制坯，包括較先進(jìn)的輥鍛模的使用，盡管看似復(fù)雜，卻

97、避免了材料的浪費(fèi)以及提高了材料的力學(xué)性能。</p><p>　?、?對于生產(chǎn)工藝流程中各個模膛的設(shè)計進(jìn)行較為完整的分析，以便之后的上、下模具設(shè)計。</p><p>　?、菍δ＞摺⒛＜苓M(jìn)行一定的參數(shù)分析和強(qiáng)度校核和選擇適合的導(dǎo)向裝置與頂料裝置，以便確保鍛壓時使鍛件符合設(shè)計要求和工藝穩(wěn)定、安全進(jìn)行。</p><p>　　⑷在模鍛產(chǎn)生飛邊后，經(jīng)切邊模切除飛邊，一定會留下毛

98、刺，而經(jīng)過熱校正處理，可以進(jìn)一步將鍛件整形，提高鍛件質(zhì)量，達(dá)到工藝參數(shù)要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]朱偉成.汽車零件精密鍛造技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2005.11[2]武科塔保甲諾維茨.金屬板料成型及其模具設(shè)計實(shí)例.[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.02[3]安藤弘行.溫?zé)徨懺?鍛造工藝.199

99、5[4]成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊.化工工業(yè)出版社. 2004</p><p>　　[5]劉全坤.材料成形基本原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[6]王以華.鍛模設(shè)計技術(shù)及實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009..</p><p>　　[7]鄭家賢.沖壓模具設(shè)計入門[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.<

100、/p><p>　　[8]張海渠.模鍛工藝與模具設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　此次汽車前軸熱模鍛的工藝設(shè)計是在尊敬的**老師的細(xì)心指導(dǎo)下完成的，歷經(jīng)將近三個月半的時間完成的，在這論文即將結(jié)束的一刻，請?jiān)试S我向辛勤指導(dǎo)和熱心幫助我的**老師致以衷心的感謝與崇高的敬意。

101、</p><p>　　從課題的選擇到確定，從課題的準(zhǔn)備到課題的進(jìn)行，從工藝的設(shè)計到論文的編寫等等，指導(dǎo)最終完成，這都是在汪珺老師的悉心指導(dǎo)下，一步一個腳印去分析，去討論而完成。在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，汪老師細(xì)心的指導(dǎo)、耐心的解答、淵博的理論知識與豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，也從側(cè)面體現(xiàn)出一個作為即將離開校園的應(yīng)屆畢業(yè)生在工作經(jīng)驗(yàn)、知識和眼界等方面的不足，但與此同時也激勵著我去更加努力的擴(kuò)充自身學(xué)識，更加努