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毕业设计

连杆毛坯辊锻模具设计

时间:2015-10-09 23:44:33   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:1576   评论:0

摘 要

    辊锻是一种回转塑性加工技术,它具有变形力小,生产效高,锻件质量好,模具寿命高,劳动条件好等优点。辊锻为模锻提供合适的坯料,称为制坯辊锻;用于直接成形某些锻件称为成形辊锻。

    这次毕业设计我设计的是连杆毛坯辊锻模具设计,对于制坯辊锻,应按照计算毛坯图的要求选择坯料,根据最大变形程度计算出辊锻道次,选择型槽系统,合理分配道次变形量。根据变形规律计算出每道次的坯料截面尺寸,使各道次变形相适应。在选择型槽系时,除合理分配变形量外,尚需考虑辊锻时的稳定性。要注意型槽形状与坯料之间的配合关系,还要考虑到增大变形量受到稳定性条件的限制。对于成形辊锻型槽,除考虑制坏辊锻设计的要点外,还要考虑成形性及尺寸精度的要求。辊锻时后滑区占据变形区的大部分,因此型槽后壁易成形而前壁难成形。可通过转换辊锻方向的方式使前后壁各处于一次易成形区,从而使型槽充满良好。准确计算前滑值可保证长度方向的尺寸精度。除了在理论上计算外,参考已有实测数据的实例也很重要。

关键词  模具;辊锻;连杆   

目录

摘要…..... I

第1章 绪论................ 1

1.1 辊锻模具的工艺现状............. 1

1.2 辊锻成型的发展领域.......... 1

1.3 选题意义............. 2

第2章 连杆的结构及工艺分析...... 3

2.1 连杆功能和结构特点......... 3

2.2 连杆零件图分析......... 3

2.3 零件原毛坯尺寸的计算........ 4

2.4 辊锻道次的确定......... 5

2.5 本章小结....... 5

第3章 辊锻模具结构设计........ 6

3.1 辊锻型槽系的选择..... 6

3.1.1 坯料在型槽中的稳定性......... 6

3.1.2 型槽几何尺寸、相应矩形和型槽尺寸变化方法... 7

3.2 中间咬入................ 9

3.3 辊锻毛坯各道截面尺寸计算........... 9

3.3.1 辊锻毛坯过渡区段长度尺寸的确定.... 10

3.3.2 型槽纵向长度尺寸确定..... 12

3.3.3 纵向型槽图绘制................. 12

3.4 辊锻模具总装图........... 15

3.5 本章小结........... 15

第4章 辊锻模具的固定和使用说明...... 16

4.1 模具的固定方式......... 16

4.2 型槽类型......... 16

4.3 模具的重要作用........ 16

4.4 降低模具生产成本的措施..... 17

4.5 模具的使用注意事项.............. 18

4.6 本章小结......... 18

结论............................... 19

致谢....................... 20

参考文献............. 21

第1章 绪论
1.1 辊锻模具的工艺现状

    由于辊锻工艺具有一系列的优点,所以在国内外都得到普遍推广和应用。在国外制坯辊锻已得到广泛采用。如在美国辊锻作为制坯与热模压力机配套已达60%~70%,在德国、俄罗斯用辊锻机与压力机连成各种产品的自动线也为数不少。在军工生产中用辊锻工艺生产航空发动机的涡轮叶片、飞机的大梁、直升机的螺旋叶、坦克的履带节、穿甲弹尾翼及步枪刺刀等。

    我国近二十年来在辊锻技术上有了较大发展,制坯辊锻在汽车、拖拉机制造业中广泛应用,成形辊锻对一些成形难度较大的复杂锻件,已研制成功并应用于生产,例如连杆、叉车货叉、汽车前轴等零件,都已形成专业化生产大规模生产的非钣金钢件冷镦、模锻、金属模等 。钣金出料热轧、冷轧、热卷、冷卷钣金加工、拉深、整型、折弯,冲孔,落料有色金属压铸,粉末冶金塑料件注塑、吹塑,挤塑模具其他分类:合金模具、钣金模具、塑料模具、冲压模具、橡胶模具、铸造模具、锻造模具、挤出模具、压铸模具、汽车模具、滚丝模具。

    最常用的辊锻机是两侧有机架支承的双支承式辊锻机,它具有较大的刚度,可得到高精度的锻件,其辊径有250~1250毫米多种规格,相应的辊锻力为400~4000千牛。 有的双支承辊锻机在一端有辊轴伸出,这是悬臂式和双支承式结合的复合型辊锻机,它既能实现纵向辊锻又能在悬臂端完成横向展宽成形。在大批量辊锻生产中,广泛采用机械手传送工件,实现生产过程的自动化,提高生产率,减轻劳动强度[1]。

1.2 辊锻成型的发展领域

    辊锻成形的发展有两个重要领域。其一是精密辊锻技术,包括冷精辊技术。在板片类零件的精密成形上有良好的发展前景,如在叶片成形与变截面钢板弹簧上均有优势。其二是在长轴类锻件生产上实现体积分配与预成形,减少最终成形负荷,组成精辊精锻复合生产线,用较少投资大批量生产复杂锻件。载货汽车前轴精辊精锻生产线是一个成功的范例。这种生产线投资只有传统的万吨压力机生产线的1/5~l/8,而产品质量与生产能力相当。辊锻成形技术的发展将在以上两方面推动我国锻造行业的技术进步[3]。

1.3 选题意义

    本次设计的主要内容是连杆毛坯模具的设计,主要掌握连杆的工艺、辊锻变形特点、辊锻的基本原理、辊锻的设计要点及进行连杆毛坯辊锻模具的结构设计。

    通过这次毕业连杆毛坯辊锻模具设计,巩固辊锻成形与模具设计的专业基础知识,基本掌握了辊锻模具的设计方法和设计步骤,对模具的基本结构和制造工艺有了一定认识,熟悉了设计规范和国标,提高了绘图能力,培养了独立思考和动手的能力。在设计过程中从发现错误到弄懂,再发现错误,循环中我懂得了比较多东西。为以后我走向工作岗位打下坚实的基础。

第2章 连杆的结构及工艺分析
2.1 连杆功能和结构特点

    连杆是汽车发动机中的主要部件之一,其小头经活塞销与活塞连接,大头与曲轴连杆轴颈连接。燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀,以很大的压力压向活塞顶面,连杆则将活塞所受的力传给曲轴,推动曲轴旋转。

     在发动机工作过程中,连杆要承受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用,连杆除应具有足够的强度和刚度外,还应尽量减小连杆自身的质量,以减小惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。为了减少磨损和便于维修,在连杆小头孔中压入青铜衬套,大头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。为了保证发动机运转均衡,同一发动机中各连杆的质量不能相差太大,因此,在连杆部件的大、小头两端面设置了去不平衡质量的凸块,以便在称质量后切除不平衡质量。连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安装、搬运等要求,连杆大、小头的厚度相等在连杆小头的顶端设有油孔或油槽,发动机工作时,依靠曲轴的高速转动,把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内,以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。

2.2 连杆零件图分析

    如下图2-1所示为摩托车连杆锻件图,属于长轴类锻件,材料为45号优质碳素结构钢。

    由连杆锻件的形状与尺寸及塑性变形分析可知,它具有三大特点:

    1. 锻件的尺寸与宽度、高度的尺寸相差较大。

    2. 锻件沿长度方向的横截面变化较大。

    3. 杆部呈工字形断面。

    因此在拟定辊锻工艺及模具型槽设计时,必须考虑这些因素。

随着自动化技术不断创新,经过辊锻技术分析,考虑连杆的形状及尺寸,采用D600-3K型三机架自动辊锻机上的三道连续制坯成形辊锻工艺,生产率达每分钟20件以上,不仅明显提高了生产率,还可降低连杆锻柸的成本。

连杆毛坯辊锻模具设计

图2-1连杆锻件毛坯

2.3 零件原毛坯尺寸的计算

    由于辊锻过程使毛坯在每一道变形时除了少量金属展宽外,大部分金属都沿辊锻方向被伸长,使毛坯横截面不断减少,因此,毛坯截面应大于辊锻件的最大截面,可按式2-1确定。

连杆毛坯辊锻模具设计                      (2-1)

式中  连杆毛坯辊锻模具设计 -毛坯截面积,mm2连杆毛坯辊锻模具设计

     连杆毛坯辊锻模具设计 --辊锻件最大截面积,mm2;

     连杆毛坯辊锻模具设计 -截面增大系数,连杆毛坯辊锻模具设计

    根据辊锻件图,通过计算毛坯截面图及直径图方法,并按钢材标准规格决定毛坯尺寸Ф40的圆钢。

2.4 辊锻道次的确定

    确定辊锻道次N的主要依据是金属延伸量的大小及辊锻件成形的难易程度,可按式2-2初步确定

连杆毛坯辊锻模具设计                         (2-2)

式中   连杆毛坯辊锻模具设计-总延伸系数,连杆毛坯辊锻模具设计

连杆毛坯辊锻模具设计-辊锻件最小截面积,mm2;

连杆毛坯辊锻模具设计 -平均延伸系数,连杆毛坯辊锻模具设计一般为1.5~2.5,本连杆连杆毛坯辊锻模具设计=1.7。

代入式得:

 连杆毛坯辊锻模具设计

    根据辊锻道次的计算及连杆制坯成形工艺的分析,确定辊锻道次N为3道,即制坯、预成型、和终成型。

    各道毛坯是在1150摄氏度高温下进行辊锻变形的,而且开始变形时产生的变形余热会使毛坯的温度略有升高,随着时间的推移,毛坯温度逐渐下降,所以,根据这种情况,其压下量应逐渐减少。

    最后一道终成型辊锻可采取中温辊锻,已获得较高尺寸精度与较光洁的表面。为此,该道辊锻的压下量应取得小一些。

    在计算各道辊锻工序变形量的分配时,要求各截面的压下量一致,以保证各截面有均匀的伸长量,避免辊锻件在轴线上左右流动相差较大。

根据以上的工艺分析及理论计算可知,第三道终成型辊锻毛坯就是连杆的辊锻件尺寸。

2.5 本章小结

    本章主要是连杆的工艺性分析,对其进行了工艺方案的确定及辊锻道次的确定和各道次的工艺分析。


标签:连杆毛坯辊 模具设计 

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