| 珠儿 | 2008-05-24 20:50 |
6105QA连杆锤锻模具设计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。 1 锻模的设计 1.1零件分析 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。 1.2 确定分模位置 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。  根据锻件图的具体数据，进行以下计算： 估算锻件质量：杆长L=210-40-60=110mm；杆部的截面积为=32x24=768mm2 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 小头体积：R外=29.6mm；R=21.5mm 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； 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； M＝ρv＝7.85x273491.51x10-3＝2146.9g；所以锻件质量约为2.15Kg。 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]。 锻件材质系数的确定 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。 公差与余量 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]： 高度公差：  高度及水平尺寸的单边余量约为1.7～2.2mm。取2mm 1.4 确定锻锤吨位 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. 得k取值为1.0[1]。F＝13000+760 x 23＝30400 mm 2 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。 1.5 设计终锻型槽 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： （1）辐板处增厚0.5mm，如图2所示。  （3）中间杆厚度: 25.5 x (1+1%)=25.8mm （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。 （5）大头半圆边距：126.4 x (1+1%)=127.7mm。 （6）大头内圆半径：32 x（1+1％）＝32.3mm； 1.6 设计预锻型槽 由于锻件复杂，须设置预锻型槽，以便达到如下目的： 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． 大头叉部的预锻： 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。  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。 1.8 制坯工步的选择 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。 1.9 确定坯料尺寸 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。 确定坯料计算公式。则 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; A滚=1.2A均=1.2*1298=1557.6 mm2 A坯=A拔-K (A拔-A滚)=1882-0.033(1882-1557.6)=1871 mm2 则选方钢边长a1= = =43.6mm,选a=45mm的方钢。 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； 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。 1.10 锻模结构设计 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。 1.11 连杆模锻工艺流程的最终确定 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。 2 锻模材料的选择 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： 型槽：321～364HB； 表面：35～39HRC； 燕尾部分：286～321HB；30～35HRC 3 结论 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。 |
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