“锻造”是金属加工的主要方法和手段之一，锻锤是多种锻压机器的先驱。尽管各种锻造成形新工艺、新设备的不断涌现，但锻锤由于结构简单、操作方便、成形速度快、适应性强、投资少等优点，至今仍然起着非常重要的作用。特别是程控全液压锻锤的出现，使锻锤在现代锻造工业技术发展中又一次得到了复兴。
s q KkTG3 b1 cd5 锻锤的突出优点在于打击速度快，因而
模具接触时间短，特别适合要求高速变形来充填模具的场合。例如带有薄筋板、形状复杂的而且有
重量公差要求的锻件。由于其快速、灵活的操作特性，其适应性非常强，有人称之为“万能”设备。因而特别适合多品种、小批量的生产。锻锤是性价比较优的成形设备。
)f rt vN7 U\{Z{F %8 1 锻模的设计
91XHz14 9Ba<'wk/>" 1.1零件分析
Z}wAh|N- !c7Od
)] 连杆是汽车发动机中的零件，主要用来连接活塞和曲轴。其功能是将活塞承受的燃油爆发力传递给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。汽车发动机转速很高，连杆在高速运动中将承受很大的交变应力。
mUbaR urB.K<5ZA 1.2 确定分模位置
{xX|5/z )J0V B't 分模面一般应该设置在锻件的最大轮廓处，在本设计中如图1所示A-A截面为最大截面，所以A-A截面为分模面。
&Te:l-x 1.3 确定加工余量和公差
*79<ypKG$ M{QNpoM 根据锻件图的具体数据，进行以下计算：
<k!G%R<9 ngjbE + 估算锻件质量：杆长L=210-40-60=110mm；杆部的截面积为=32x24=768mm2
elN3B91\6r e1-=|!U7# 所以连杆杆部的体积约为：V=110x768=84480mm3大头体积：R内＝37.5mm；R外＝120/2＝60mm；又因为连杆大头只有一半为此次锻造所需要有效部分，所以大头体积为：V大头＝1/2xπh(R2外-R2内)＝1/2x3.14x40(602-37.52)=137767.5mm3
.YkKIei 小头体积：R外=29.6mm；R=21.5mm
{Hv=iVmt 所以小头体积为：V小头＝πh（R外2- R内2）＝3.14 x 40(29.5 2-21.5 2) ＝51244mm 3；
2 H#vA 所以该连杆的体积为：V＝V杆+ V大头+ V小头＝84480+137767.5+51244≈273491.5 mm 3；
4hs4W,2! M＝ρv＝7.85x273491.51x10-3＝2146.9g；所以锻件质量约为2.15Kg。
dEiX! k$ # 锻件的复杂系数：S＝V/ V外包＝273491.5 /1352000＝0.20 ；得该锻件级别为Ⅲ级S3，形状复杂系数为较复杂[1]。
8] *{ i 锻件材质系数的确定
A VjtK 由锻件图要求知道，该零件材料为高碳非调质钢，由相关质料知该零件材质系数为M 2。
N_0O"" d 公差与余量
r.GjM#X 确定模锻件在长度、宽度、高度方向上的加工余量尺寸和公差[2]：
I}=}S"v 高度公差：
= Dg D&_ 高度及水平尺寸的单边余量约为1.7～2.2mm。取2mm
U PC& O 1.4 确定锻锤吨位
:<W 8uDAs 因为该柴油机连杆件为大批量生产，要求有较高的生产效率，为降低成本，所以系数取较大系数6.3.
itU01 得k取值为1.0[1]。F＝13000+760 x 23＝30400 mm 2
u$"5SGI6 现有双作用模锻锤吨位确定的经验公式：G＝(3.5～6.3)kF =6.31.0 x 30400＝1920kg，选取2吨锤。
/%7eo?@, 1.5 设计终锻型槽
MqqS3
终锻型槽是按热锻件图加工和检验的，收缩率为1％。根据类似连杆生产经验总结，考虑到锻模使用后承击面下陷，型槽深度减小及精压时变形不均，横向尺寸增大等因素，需修改几处尺寸：
pLU>vQA （1）辐板处增厚0.5mm，如图2所示。
S]>_o "|HV （2）连杆小头高度42.3mm处，其理论高度为：42.3 x（1+1％）＝42.7mm；实际取43.5mm。大头左上端与右下端做成斜面，将高度尺寸42.5mm上下各增0.7mm。`
h4#5j'RO （3）中间杆厚度: 25.5 x (1+1%)=25.8mm
){} #v& （4）两头圆中心线长： 210 x（1+1％）＝212mm；但考虑到该零件需用圆心做中心定位，所以热锻件两圆心距不变仍取212mm。
PD?H5W3@ （5）大头半圆边距：126.4 x (1+1%)=127.7mm。
zSO[f （6）大头内圆半径：32 x（1+1％）＝32.3mm；
}bVyvH 1.6 设计预锻型槽
w~9gZ&hdp 由于锻件复杂，须设置预锻型槽，以便达到如下目的：
3,?y ! 1）确保金属无缺陷的流动，易于充填型槽；2）减少材料流向毛边的损失；3）减小终锻型槽磨损；4）取得所希望的流线和便于控制锻件的力学性能．
9` muk 大头叉部的预锻：
9(_ /jU4mc 因为大头有叉，且叉间距离不大，所以必须在预锻型槽中使用坯料台，预锻时依靠劈料台把金属挤向两侧，流入叉部型槽内。由于该锻件叉部不是太窄，如图3尺寸所示。
?>_.~b ~ 1.7 绘制计算毛坯图
BzZy s 由原计算数据所得的截面图显然不够圆滑，所以应对其进行修正，其修正后的图如连杆的剖面图和计算毛坯图中的双点划线部分。因修正后面积变化不大，所以修正后最大截面积可以依然取原来的最大截面积3066mm ，最大截面周长也取原来值62.6mm。
l;2bBx7vW 1.8 制坯工步的选择
<O WPG, 由文献[1]查表4-59，得制坯工步为拔长-开式滚压，综合两个简单毛坯制坯工步，最后确定连杆制坯形式为开式拔长-开式滚压。
X%dOkHarB 1.9 确定坯料尺寸
+*dJddz 模锻用原材料的体积应包括锻件本体、毛边、连皮、夹钳料头和加热引起的氧化皮之总和。原材料的横截面尺寸及长度是以计算毛坯为基础，再根据热锻件特点及所选订的制坯工步、模锻方法确定。
y Z{YIy~ 确定坯料计算公式。则
j405G4BVW L头=L计-L计1-L杆2=289-83.5-100=105.5mm;V头=V计-V计1-V杆2=375040-10448-72000=198551mm2;A拔=V头/L头=198551/105.5=1882 mm2;
TaC)N A滚=1.2A均=1.2*1298=1557.6 mm2
:\[ F= A坯=A拔-K (A拔-A滚)=1882-0.033(1882-1557.6)=1871 mm2
y^
:x2P 则选方钢边长a1= = =43.6mm,选a=45mm的方钢。
`y\:3bQ4
烧损率δ＝3％；坯料体积为：V ＝V （1+δ）＝367655.5*（1+3％）＝378685.2mm3；坯料长度：L ＝V /a2＝190mm；
u{ng\d*KE} 根据坯料的质量和长度，该连杆锻件适用于采用调头模锻，一料一件，考虑到实际情况，下料为方钢45mmx400mm。
it,%T)2H 1.10 锻模结构设计
(F)zj< {f 根据前面计算可知，模锻该连杆的设备为2吨模锻锤机组，考虑到实际应用中加热炉一般在锤的右方，现假设实际加工中加热炉在锤的右方，故拔长型槽布置在右边，滚挤型槽布置在锻模锻模左边，预锻工步从左至右。
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/d 1.11 连杆模锻工艺流程的最终确定
Rq*m x<HDX 1）下料：剪切机冷切；2）加热：1220～1240℃；3）模锻：2t模锻锤，拔长、开式滚挤、预锻、终锻；4）热切边：1600kN切变压力机；5）打磨毛刺：砂轮机；6）
热处理：① 油冷淬火 ② 淬火后应及时回火③ 锤用锻模燕尾的硬度，要求比型面低HRC4～6单位。7）酸洗：酸洗槽；8）冷校正：1t夹板锤；9）冷精压：1000KN精压机；10）探伤；11）测硬；12）检验。
C {) )T5G 2 锻模材料的选择
o8,K1ic5# 按
锤锻模用材料应满足的基本要求，另外考虑到该连杆锻件为批量生产，生产数量较大，最后选用5CrMnSiMoV做为该模具用钢，该钢种锻模硬度数据为如下：
>i~c> +R 型槽：321～364HB； 表面：35～39HRC； 燕尾部分：286～321HB；30～35HRC
P'K')]D=! 3 结论
_,}Ye,(^= 该锻模保证了连杆锻件的外廓尺寸和精度要求，降低了生产成本，提高了生产效率，满足了生产要求。
n RGH58
