机械工程毕业设计_连杆锻模设计及数控加工

G=6.3KA (4.4)

式中 G—锤落下部分质量（kg）；

A—锻件和飞边（按仓部的0.5计算）在水平面上的投影（cm2） K—材质系数，取1.0

G=6.3KA=6.3?1.0?35022kg=2206.4kg≈3000kg 故选用3t锻锤。

表4.4 飞边槽尺寸与锻锤吨位的关系（mm）

锤吨位 1t夹板锤 1t模锻锤 1.5t模锻锤 2t模锻锤 3t模锻锤 5t模锻锤 10t模锻锤 hf 0.6 1-1.6 1.6-2 2 3 3 5 h1 3 4 4 4 5 2?6 36 B 8 8 8 10 12 2?6 16 b1 20 25 25-30 30-40 30-40 50 50 R 1.5 1.5 2 2.5 3 3 3 备注 齿轮锁扣b1=30 齿轮锁扣b1=40 齿轮锁扣b1=45 齿轮锁扣b1=55 4.4 确定飞边槽的形式和尺寸

锤上模锻为开式模锻，一般终锻模膛周围必须有飞边槽，其主要作用是增加金属流出模膛的阻力，迫使金属充满模膛。飞边还可容纳多余金属。锻造时飞边起到缓冲作用，减弱上模对下模的打击，使模具不易压塌和开裂。此外飞边处厚度较薄，便于切除。飞边槽一般由桥口和仓部组成。

（1）飞边槽形式的选择 连杆锻件质量为1.73kg，质量不大，而且形状上下对称，还不太复杂，故选用标准形见图4.7，其优点是桥口在上模，模锻时受热时间短，温开较低，桥口不易压塌和磨损。

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图4.7飞边槽的结构形式

（2）飞边槽的尺寸确定 设计锤上飞边槽尺寸有两种方法：

①吨位法。锻件的尺寸即是选择吨位的依据，也是选择飞边槽尺寸的主要依据。生产中通常按设备吨位来选定飞边槽尺寸，如表4.4所列。

②计算法。利用经验公式计算桥口高度hf后根据表4.4确定其他相关尺寸。

hf?0.015S (4.5) 式中 S—锻件在分模面上的投影面积（

）。

hf?0.015S?0.0159630?1.5mm

由表4.4可以看出飞边槽的尺寸选用3t中的下限。即:

hf=3mm b1=30mm B=12mm h1=5mm R=3mm 飞边断面积: S飞=b1（h1?11hf）+bh-(R12??R12)2 (4.6) 24 S飞= 30(5+1.5)+123-（25-0.253.14?25） =220.25220（

）

因杆部断面积太小，考虑到拔长难以达到最小断面积，需增大飞边槽仓部宽度b1；大头部分叉口较宽分料困难，流入飞边槽的金属较少，将该处b1减小到20mm。使模膛安排紧张，且增加承击面积。

锻件飞边平均断面积为：

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Af=0.7S飞=0.7?220=154 mm2 (4.7) 飞边体积：Vf =1104?154mm3=170016mm3

4.5 设计终段模膛

终锻模膛是锻件最后成形的模膛，通过它获得带飞边的锻件。终锻模膛是按照热锻件图制造的，模膛设计的主要内容是绘制热锻图和确定飞边槽尺寸。

考虑金属的热胀冷缩，热锻件图上的尺寸应比锻件图的相应尺寸有所放大。终锻温度下的收缩率为普通钢：1.2%-1.5%；连杆热锻件图考虑1.5%冷缩率。根据生产中的经验总结，考虑到锻模使用后承击面下陷，模膛深度减小及精压是变形不均，横向尺寸增大等因素，需要修改几处尺寸：连杆小头高度40.5mm处，理论上应为41mm，实际取为41.5mm；大头和小头一样；小头?50mm应为?50.6mm，而实际仍为?50mm等。绘制的热锻件图见锻件图。

4.6 设计预锻模膛

带工字形截面的锻件以两杆为其代表。锻件大部分表面不经过机械加工。质量要求严格，不允许有折叠，成品连杆有质量要求，尺寸精度要求高。一般均采用预锻。

预锻模膛是用来对制坯后的坯料进一步变形，合理地分配坯料的各部位的金属体积，使其接近锻件外形，改善金属在终锻模膛内的流动条件，保证终锻时成形饱满；避免折叠、裂纹或其他缺陷，减少终锻模膛的磨损，同时还可以提高终端模膛寿命，使锻件的尺寸稳定。

叉形锻件模锻时常常在内端角处产生不满的情况，为避免这种缺陷，终锻前需要进行预锻，用带有劈料台的预锻模膛先将叉形部分劈开（如图4.8）。这样，终锻时就会改善金属流动情况，保证内端角部位充满。

图4.8 叉形部分劈料台

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B=0.25B=0.25?30?2=15mm h=(0.4-0.7)H=0.5?41.5≈20mm R取20mm。

?可以是等宽的如图所示，也可以是变宽的，而变宽的效果较好。

预锻模膛和终锻模膛的形状基本一样，也是根据热锻件图加工出来的。

预锻模膛与终锻模膛的差别不大，为了尽可能做到预锻后的坯料容易地放入终锻模膛，预锻模膛的宽度比终锻模膛的小1-2mm，高度比终锻模膛的高2-5mm,预锻模膛的宽度有终锻的111mm改为109mm;两端的高度由41.5mm改为43mm;杆部的高度由19.3mm改为21mm,杆部中间部分由5mm改为5.5mm等。

为了锻模制造方便，预锻模膛的斜度一般应与终锻模膛相同。故锻模斜度不变。 预锻模膛的圆角半径一般比终锻模膛大，这样可以减轻金属流动阻力，防止产生折叠。一般 R预?R终?C （4.8） 式中 C一般为2-5mm。 因此，预锻模膛的圆角半径取15mm。 此外，预锻与终锻不同之处详见连杆热锻图。

4.7 绘制计算毛坯图

根据平面变形假设进行计算并经修正所得的具有圆形或方形截面的中间坯料叫计算毛坯或计算坯料，它的各个横截面积等于沿锻件长度上各相应截面积加上飞边的截面积。即： Aj?Ad?Af?Ad?2?A?f (式4.9) 式中 Aj—任意一处计算毛坯的横截面积；

Ad—相应处锻件的横截面积； Af—相应处飞边的横截面积； A?f—相应处飞边槽的横截面积；

?—充满系数，形状简单的锻件取0.3-0.5，形状复杂的取0.5-0.8，两端面一般取1，计算中，由于两杆形状复杂，?取0.5

根据Aj可以计算出计算毛坯上任意处的直径dj（或边长aj）,即

dj?1.13Aj (4.10)

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