汽車前軸熱模鍛工藝設計論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　BACHELOR DISSERTATION</p><p>　　論文題目： 汽車前軸熱模鍛工藝設計 </p><p>　　學位類別： 工學學士 </p><p>

2、　　學科專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p><b>　　作者姓名：</b></p><p><b>　　導師姓名：</b></p><p><b>　　完成時間：</b></p><p>　　汽 車 前 軸 熱 模 鍛 工 藝 設 計&

3、lt;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　沖擊載荷大、形狀復雜的汽車前軸對強度、剛度和疲勞壽命的要求更苛刻，因為它的質量直接或間接的影響到汽車的驅動系統(tǒng)的平穩(wěn)性和車輛荷載的安全行駛。所以必須通過模鍛成形來熱模鍛卡車和大型客車的前軸，來確保零件的強度和疲勞壽命指標。</p><p>　　熱模鍛，是鍛造工藝技術的一種，一般是

4、指將金屬毛坯加熱至高于材料再結晶溫度，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熱模鍛壓機作為一個整體模鍛汽車前軸的生產工藝越來越普遍,并明顯提高了工藝和模具設計的水平。但為了達到提高產品質量和降低生產成本的要求,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

5、的模鍛工藝和模具設計。</p><p>　　關鍵詞：汽車前軸；熱模鍛；模具設計；熱校正；熱處理</p><p>　　Automobile Front Axle Hot Die Forging Process Design</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Impact load,

6、complex shape front axle strength, stiffness and fatigue life requirements for more demanding, because safe driving stability and vehicle affect its quality is directly or indirectly to the car's drive system load. I

7、t must be shaped to hot forging axle trucks and large buses by swaging, to ensure the strength and fatigue life of the index components.</p><p>　　Hot forging, a forging technology, generally refers to the me

8、tal blank is heated to a temperature above the recrystallization temperature of the material, the use of metal mold plastic forming blank forging method for precision forging shapes and sizes.</p><p>　　Now,

9、120 MN hot die forging press die forging of automobile front axle production process as a whole is becoming more common, and improve the level of technology and die design. But in order to improve product quality and red

10、uce production costs, for more than 95 kg of truck front axle and truck front axle, many difficulties and problems still exist in the process of production. This article is based on a typical truck front axle as an objec

11、t, to analyze and introduce G312 die forging technology</p><p>　　KEY WORD：Automobile front axle；Hot-die forge；Design of die；Thermal correction；Heat treatment</p><p><b>　　目 錄</b><

12、;/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外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1國外前軸鍛件生產技術的發(fā)展1</p><p>　　1.2.2早期國內前軸的一些生產工藝2</

13、p><p>　　1.3課題研究的主要內容2</p><p>　　第二章 鍛件的工藝分析及相關模膛設計3</p><p>　　2.1 鍛件結構的分析3</p><p>　　2.2 鍛件圖的分析3</p><p>　　2.2.1 分模位置3</p><p>　　2.2.2 模鍛斜度4<

14、/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)分析6</p><p>　　2.5 熱模鍛壓力機的噸位選擇6</p><p>　　2.5.1 模鍛力6&

15、lt;/p><p>　　2.5.2 設備規(guī)格選擇7</p><p>　　2.6 制坯工步分析7</p><p>　　2.6.1 制坯工步設計要求7</p><p>　　2.6.2 制坯工步選擇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

16、設計8</p><p>　　2.6.5 前軸彎曲模設計11</p><p>　　2.7 終鍛模膛設計11</p><p>　　2.7.1 模膛尺寸11</p><p>　　2.7.2 飛邊槽尺寸的確定12</p><p>　　2.8 切邊模設計13</p><p>　　2.8.1 壓

17、力機的選取13</p><p>　　2.8.2 切邊凸、凹模間隙14</p><p>　　2.8.3 切邊凹模結構14</p><p>　　2.8.4 切邊凹、凸模的固定14</p><p>　　2.9 熱校正模膛設計14</p><p>　　2.9.1 熱校正模膛設計要求14</p><

18、;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計和主要模具裝配圖17</p><p>　　3.1 模架設計17</p><p>　　3.1.1 概述17</p><p>　　3.1.2 基本要

19、求17</p><p>　　3.1.3 模架結構形式17</p><p>　　3.1.4 模架設計依據(jù)及內容17</p><p>　　3.1.5 導向裝置19</p><p>　　3.1.6 頂料裝置21</p><p>　　3.2 終鍛模具裝配圖及相關零件圖設計23</p><p>

20、;　　3.2.1 模架結構形式23</p><p>　　3.2.2 模塊尺寸23</p><p>　　3.2.3 模塊承壓強度校核23</p><p>　　3.2.4 模架主要部件尺寸確定23</p><p>　　3.2.5 導向裝置24</p><p>　　3.2.6 導柱導套的設計24</p>

21、;<p>　　3.3 切邊模裝配圖及相關零件圖設計24</p><p>　　3.3.1 切邊凸、凹模座設計24</p><p>　　3.3.2 卸飛邊裝置25</p><p>　　3.3.3 切邊模總裝配圖25</p><p>　　3.4 熱校正模具裝配圖及相關零件圖設計25</p><p>　

22、　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 結論27</b></p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p>

23、;<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景及意義</p><p>　　汽車前軸生產制造已經隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展有了很大進步，所以前軸質量也引起了越來越多的關注。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動,需承受較大的扭轉、彎曲等復雜負荷所產生的交變應力,從而容易導致塑性和彈性變

24、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>　　汽車前軸具有復雜的幾何形狀，并且要承受更多的負載，所以需要高彎曲強度和疲勞壽命，它的輥鍛成形的技術以及相關模具的設計制造都比較繁瑣。</p><p>　　通過該設計，我們學會了自己去思考，自己去解決問題，盡管設計過程中困難

25、重重，仍然需要堅持不懈的研究下去，遇到不懂的問題要虛心的向知識淵博的老師們請教，如此可增強對剛學書本相關領域的領悟能力和鞏固所學技能。同時在設計的整個過程中，應做好有計劃的工作，設定預期的目標，并去完成它。</p><p>　　1.2 汽車前軸模鍛工藝</p><p>　　1.2.1 國外前軸鍛件的發(fā)展史</p><p>　　二十世紀六十年代，120MN熱模鍛壓力機

26、的發(fā)明，使得一體化模鍛G312汽車前軸的工藝成為可能。而在應用和研究大型熱模鍛壓力機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集團和奧姆科集團率先研發(fā)的熱模鍛壓力機鍛造56t的貨車前軸生產線；吉利沃爾沃汽車研發(fā)集團則采用160MN熱模鍛壓力機來模鍛超過8t載貨汽車的前軸。</p><p>　　1.2.2 早期國內前軸的一些生產工藝</p><p>　　二十世

27、紀七十年代，為了趕上世界最先進前軸鍛造技術腳步，全套的G312前軸流水線由東風汽車公司從德國奧姆科集團引進，其主要的工藝流程為用中頻感應器加熱制坯輥鍛彎曲預鍛終鍛切邊熱校正。這種流程的優(yōu)點是鍛件質量好，制造生產機械一體化效果好。</p><p>　　1.3課題研究的主要內容</p><p>　　本課題主要研究內容如下：</p><p>　?、鸥鶕?jù)所給的冷鍛件圖紙確定

28、生產工藝流程；</p><p>　　⑵通過工藝分析，進行各個模膛、模架的設計；</p><p>　　⑶CAD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模膛設計</p><p>　　2.1鍛件結構的分析</p><p>　　汽車前軸鍛件屬于平面彎曲軸線類的鍛件，分模

29、面的類型為平面分模，鍛件在分模面上的彎曲度大，因此需要對坯料進行彎曲變形。</p><p>　　因為該鍛件輥鍛成形相對容易，僅中間凹槽部分有時較難充滿，但只要在該處設計一定阻力就可保證充滿，所以不必設置預鍛工步；又由于該鍛件具有工字型截面冷卻的時間快，因此不設置預鍛，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

30、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>　　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，再此基礎上，盡量選其截面最大的地方。分模位置如圖所示：</p><p&

31、gt;<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尺寸而定，通常偏大些；該鍛件的技術條件表明模鍛斜度為7°。</p><p><b>　　如圖所示：</b&g

32、t;</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角直徑的一半，其大小直接影響模具壽命，根據(jù)生產經驗，模膛內角直徑的一半過小易使應力聚集在一處而裂開。根據(jù)鍛件技術要求一般為5mm。</p><p>　　2.2.4 鍛件熱處理</p>

33、;<p>　　鍛件的熱處理是根據(jù)一定的熱處理規(guī)范進行的，依據(jù)斷面尺寸、鍛件鋼種及技術要求等，結合并參考相關的手冊和資料制訂。其中需考慮的內容有加熱溫度、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：</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&#

34、176;，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，以下步驟為轉軸熱處理工藝方法：</p><p>　　硬度要求為：40Cr材料，調質后HRC24-28</p><p>　　熱處理工作：正火：850&#

35、176; ±10° 保溫85分 空冷</p><p>　　淬火：850° ±10° 保溫85分 水冷</p><p>　　回火：620° ±10° 保溫120分 水冷</p><p>　　42CrMn前軸熱處理工藝方法：</p><p&g

36、t;　　正火：850° ±10° 保溫90分 空冷</p><p>　　淬火：850° ±10° 保溫90分 介質冷</p><p>　　回火：620° ±10° 保溫120分 水冷</p><p>　　42CrMn的汽車前軸硬度要求為：HB285

37、-333，為了確保所要求范圍內的回火硬度，因此回火溫度需要在-10-+30℃之間適當?shù)恼{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，機械壓力機上的模鍛件可分為短軸類鍛件、長軸類鍛件、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

38、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（預鍛）終鍛。由于鍛件結構較易成型，則可省去預鍛工步。</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><p>　　根據(jù)UG冷鍛圖和CAD二維圖可知：</p><p>　　鍛件體積：11790564.4307mm

39、9;；</p><p>　　質量：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，安裝注塑模向導，鼠標點擊注塑模工具，下拉菜單選擇計算面積，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

40、。</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 熱模鍛壓力機的規(guī)格要求</p><p><b>　　2.5.1 模鍛力</b></p><p>　　式中 P—模鍛力（KN）；</p><

41、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>　　F=(1244+238.447x2.4) =1816.3cm²，k1取1.1，k2取0.8；則</p><p>　　P

42、=1.1x46x1816.3x0.8 KN=73523.8 KN。</p><p>　　2.5.2 設備規(guī)格選擇</p><p>　　選擇機械壓力機噸位時盡量不要太大，以便于安穩(wěn)的工作，較少經費的消耗，故選用現(xiàn)有的120MN熱模鍛壓力機。</p><p>　　2.6 制坯工步分析</p><p>　　2.6.1 制壞工步注意事項</p&

43、gt;<p>　　在熱模鍛像G312這樣的長軸類鍛件時，應該多注意力學的分析。直接在模膛內進行鍛造的一般原料會產生飛邊槽，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，如果有大量金屬進了飛邊槽，將會產生不必要浪費；而截面較大的頭部，則會因金屬不足，不能充滿。所以，長軸類鍛件應盡可能多的去分析其橫截面積的分布方式，進行合理的運算，才能夠保證金屬的利用率達到一定的程度，同時還能保證金屬能夠填滿型腔，得出完整

44、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，此鍛件應采用輥鍛+彎曲工步。</p><p>　　2.6.3 確定原毛坯尺寸</p><p>　　根據(jù)公式： =（+）（1+δ）， </p><p>　　式中： —鍛件體積；&

45、lt;/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><p>　　可得=11790564+1961399.67=13751963.7。</p><p>　　毛坯直徑按計算它的最大

46、的截面積：</p><p><b>　　=1.13，</b></p><p>　　根據(jù)計算的值,按國家標準選取圓鋼，再計算毛坯的長度。</p><p>　　可得：=95mm，=1800mm。</p><p>　　2.6.4前軸輥鍛模的設計</p><p>　　G312汽車前軸的輥鍛模由輥鍛制坯模、

47、預成形模和終成形模組成。輥鍛模每個道次的生產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，而預成形輥鍛模型槽是利用熱預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>　　輥鍛外輪廓大小根據(jù)輥鍛機的輥子尺寸、輥之間的距離大小等機器的標注參數(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）<

48、/p><p>　　圖5 G312前軸輥鍛模外形尺寸</p><p>　　(1) 制坯模的設計</p><p>　　制坯模是決定最終制坯成形的重要組成部分，使下一步預成形輥鍛件毛坯制作更為簡潔。根據(jù)預成形輥鍛毛坯的尺寸、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

49、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>　?、贋榱嗽龃髮捳沽?，減少延伸量，托板對應地方的型槽上應該有橫向阻力槽。</p><p>　?、跒榱私酉聛淼念A成形型槽有必要的各輥鍛穩(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計，再將這種型狀的毛坯翻轉90。</p><p><

50、;b>　　圖6 鍛制坯簡圖</b></p><p>　　（2）預成形模的設計</p><p>　　G312前軸預成形輥鍛件圖就是下圖。圖7加放1.2％收縮量形成熱預成形輥鍛件圖。</p><p><b>　　圖7 成形輥鍛件圖</b></p><p>　　(3) 終成形模的設計</p>&

51、lt;p>　　終成形模的高、寬按照熱輥鍛件圖上所對應的高寬長度來進行設計，而長需將金屬質點的前滑現(xiàn)象考慮在內，比較常用的方法是在熱輥鍛件圖標準上減去前滑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，相應的壓下量呈幾何函數(shù)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。實踐表明在生產過程中取G312前軸輥鍛件前滑值S3％。</p><p&g

52、t;　　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，當內部金屬溫度較高的時候，相應的密閉區(qū)域內愈來愈小，隨著越來越大的壓縮蒸汽形成的壓力會導致壓縮蒸汽噴發(fā)時容易造成以下不良影響：</p><p><b>　?、倌＞咭讚p壞；</b></p><p>　?、谑雇邪宄洳粷M等現(xiàn)象。</p><p><b>

53、;　　(4) 型槽布置</b></p><p>　　型槽布置根據(jù)圖8。如此布置：1. 運送熱棒料的時間被大大減少了2.當經過輥軋變形力最大的第三道次時輥鍛機兩機架的受力比較勻均，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><p><b>　　圖8 輥鍛模排布圖</b></p><p>　　2.6.5 前軸彎曲模設計&

54、lt;/p><p><b>　　圖9 彎曲模膛結構</b></p><p>　　2.7 終鍛模膛設計</p><p>　　2.7.1 模膛尺寸</p><p><b>　?、艧徨懠D設計</b></p><p>　　G312汽車前軸熱鍛件圖是根據(jù)冷鍛件圖來進行設計，由鍛件的形狀以

55、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。又因為金屬有熱脹冷縮，所以設計熱鍛件圖時熱鍛件圖上長寬高應加上收縮率，由此得出熱鍛件圖所需尺寸：</p><p><b>　　L=l·（1+δ）</b></p><p>　　式中    L——熱鍛件圖尺寸；</p><p>　　l——冷鍛件

56、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><b>　　⑵終鍛模膛設計</b></p><p>　　由熱鍛件圖可以準確的把握各部分尺寸，終鍛模膛就由那些尺寸而來。

57、</p><p>　　2.7.2 飛邊槽尺寸的確定</p><p>　　機械壓力機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></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

58、><p>　　參考設備公稱壓力為120MN熱鍛模壓力機所確定的數(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><b>　　2.8 切邊模設計</b></p><p>　　2.8.1 壓力機的選取</p>

59、<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—需切邊鍛件周長；</p><p>　　—鍛件垂直方向正公差。</p><p>　　所以 P=6573710

60、.88～7888453.06N。</p><p>　　一般在10MN閉式單點壓力機切邊是可行的，而根據(jù)壓力機的裝?？臻g可知，仍需選用120MN機械壓力機，其工作臺能夠裝載該切邊模。</p><p>　　2.8.2 切邊凸、凹模間隙</p><p>　　一般為簡化模具，使之安全生產和保證切邊質量，沖頭和凹模單邊間隙取0.8～1.5為宜。</p><

61、p>　　2.8.3 切邊凹模結構</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，當鍛件為曲面分模時，切邊模的凹模應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。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>　　

62、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>　　2.9 熱校正模膛設計</p><p>　　2.9.1 熱校正模膛制造要求</p><p>　　校正模膛

63、制造加工時應該注意鍛件有時會有些面無法受力的情況，導致其垂直方向會增大，從而影響到了鍛件的精度和質量，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，校正模膛應在沿分模面方向作較大的圓角；經切邊后鍛件由于鍛件沒有飛邊和夾鉗料頭，校正后不利于起模，應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

64、模膛尺寸分析</p><p>　　校正模膛所鍛壓的零件時經過切除飛邊形成，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>　　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生飛邊，但在校正模上下模之間留有1～2mm的間隙。</p>

65、<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取一定尺寸棒料進行冷切；</p><p>　?、诩訜幔河弥蓄l的感應爐將零件加熱到1150～1180℃；</p><p>　?、圯佸懀喊鸭訜嵬瓿傻陌袅戏诺捷佸憴C來拔長制坯；</p><p>　?、軓澢喊伍L后的毛坯，進行適當?shù)膹澢?，使得在模鍛時

66、受力均勻，以免浪費材料；</p><p>　　⑤模鍛：在模鍛模膛中終鍛進行彎曲后的零件；</p><p>　?、耷羞叄号髁辖涍^終鍛產生飛邊，將其放入切邊模進行切邊；</p><p>　?、邿嵝Ｕ呵羞吅蟮牧慵粲忻?，放入熱校正模膛進行整形；</p><p><b>　?、嗵絺?lt;/b></p><p

67、><b>　?、釞z測，入庫。</b></p><p>　　第三章 汽車前軸熱模鍛模架設計和主要模具裝配圖</p><p><b>　　3.1 模架設計</b></p><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

68、塊以及承受機械壓力機的鍛造力和頂料產生的沖擊的基礎部件，這個部件在熱模鍛時支撐所有的載荷。模架質量大，制造復雜，價格不菲，以通用模架質量為例，120MN機械壓力機模架質量50t～65t。</p><p>　　3.1.2 基本要求</p><p><b>　　①模架的組成</b></p><p>　　模架是由上、下模座，上、下墊塊，上、下模塊、頂

69、料裝置以及模具定位零件與緊固件組成。</p><p>　?、谀＜茉靸r一般較昂貴，其結構形式一般具有較好的實用性；</p><p>　?、勰＜苁侵饕芰Σ课?，上下模板等承受鍛造負荷均應采用高強度合金鋼制造，并進行恰當?shù)臒崽幚恚?lt;/p><p>　?、苣＜鼙３制鋵嵱眯缘幕A上，應盡可能地簡化其他結構，便于使用；</p><p>　?、菽＜軕撛谀?/p>

70、些模具上具有通用性，以便不同模具的裝拆和調節(jié)；</p><p>　　⑥模架上所有的緊固件位置都需要布置得當，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衅鹬乜?。</p><p>　　3.1.3 模架結構形式</p><p>　　模架一般包括十字鍵式以及窩座式。</p><p&g

71、t;　　3.1.4 模架設計依據(jù)及內容</p><p><b>　　①模架設計依據(jù)</b></p><p>　　鍛件的工藝參數(shù)和品種、鍛件的年生產量、設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積。</p><p>　　②模架結構形式的確定</p><p>　　根據(jù)鍛件的工藝參數(shù)和生產品種，以及生產方式

72、可選擇模架的結構形式為窩座式。</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：S=（1～1.5）</p><p><b>　　模塊高度：≥3</b></p><p>

73、;　　模塊長度將由鍛件尺寸和鎖扣尺寸得出</p><p><b>　　承壓面積強度校核：</b></p><p>　　=10P/F≤300MPa</p><p>　　式中 —承壓面的單位面積（MPa）；</p><p>　　P—設備的名義壓力（KN）；</p><p><b>　　F—

74、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><p>　　H設—設備最大封閉高度（mm）；</p><p>　　a —設備封閉高度調節(jié)量（mm），系數(shù)0.25是考慮模架

75、和和設備之間的制造誤差。</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： ≤100MPa </p><p>　　式中 —模架底板承受的應力。</p><p>　　3.1.5 導向

76、裝置</p><p>　　機械壓力機模架的導向裝置主要是用于提升鍛件質量、精度，便于調試模具，減少模具的錯移量。模架導向裝置按結構分一般有四種：導柱導套式、導板（鎖扣）式、X導軌式和復合式。</p><p><b>　?、賹е鶎资?lt;/b></p><p>　　導柱導套式的導向裝置是由導柱、導套等零件組成。一般采用雙導柱式設在模架的后面，但也有

77、少數(shù)采用三個或四個導柱式。</p><p>　　導柱需要有一定的強度和剛度以便支撐熱模鍛時的錯移力，因此導柱直徑應該足夠大。</p><p>　　導柱和導套應依次同上、下模板采用過盈配合禁固。導柱和導套之間一般留有一定的間隙，以保證導向的精確性，一般導柱和導套之間單邊留有0.2mm～0.3mm的間隙。</p><p>　　導向裝置中一般還包括潤滑和清除氧化皮等零件，

78、因此一般在導套內加工出一定的油槽，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準來進行設計，目前暫時沒有通用標準。</p><p>　　導柱導套的優(yōu)點在于其導向長，而且導向過程比較可靠、穩(wěn)定，模架安裝配簡單。而其缺點為當機械壓力機滑塊運動時一般對導柱有側向力，加快導柱導套之間的磨損，因此要保證潤滑暢通。</p><p>　　導柱導套的導向裝置如下圖所示：</p&

79、gt;<p>　　圖15 導柱導套裝置</p><p><b>　?、趯О迨?lt;/b></p><p>　　導板式導向裝置其模塊采用窩座內左側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。</p><p>　　導板式導向裝置，該裝置是由下模架三個導向塊和七塊錫青銅導板，及上模架一件弓字形導向板和七塊錫青銅導板組成，并布置

80、在模架的后端。</p><p>　　導板水平尺寸是由模架的寬度和模塊大小對稱分割，導板高度為錫青銅導板的高度H加上、下導板的高度之差h。錫青銅導板的厚度取20mm～30mm，高度取40mm～120mm，導板間隙一般取0.2mm。</p><p>　　導板式導向裝置是在近幾年興起的一種機構，其優(yōu)點在于減少了導向裝置對設備精度的影響，同時也便于維修，其精度也易恢復；而其缺點顯而易見，導向行程短

81、。</p><p>　　導板式導向裝置如圖17所示：</p><p><b>　?、踃導軌式</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，并在其上開有一定角度的導向面。</p><p>　　鍛造過程其間隙始終能保持不變且上下導板之間不受鍛造溫度的影響是X導軌式其最大的優(yōu)點。</p&

82、gt;<p><b>　　④復合式</b></p><p>　　導柱導套和X導軌復合式導向裝置可以根據(jù)其各自的優(yōu)缺點需進行克服，此時可采用復合式導向裝置。</p><p><b>　　3.1.6頂料裝置</b></p><p>　　模架內設有頂料裝置可有效提高模鍛效果，其位置由設計模架的典型鍛件的尺寸和形狀確

83、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>　　它適用于模架與設備的頂料桿是完全一致的情況下，才能采用。在按照典型產品模架設計時，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

84、示：</p><p><b>　　②平板式頂料裝置</b></p><p>　　該裝置是由設備上的頂桿推頂平板，再由平板推頂模架內的頂桿，它一般適用于有預鍛和終鍛兩個模膛的情況。它的缺點是鍛造時需按一定順序進行。預鍛模膛及終鍛模膛內一般不可能同時存在鍛件，因此平板在頂料時會產生一定的傾斜，從而會產生卡塞的可能，因此在設計平板時，應在其兩端盡可能的做成球狀或者具有較大的

85、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>　　該裝置是由壓力機頂桿推頂其模架中的雙臂杠桿，進而再推頂平板，因而頂料動作平穩(wěn)，平板推頂墊板內的頂板和連在一起的頂桿，再通過墊板內的推板推頂其模架內的頂桿。這種結構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&g

86、t;<p>　　杠桿平板式頂料裝置如下圖所示：</p><p><b>　　④杠桿式頂料裝置</b></p><p>　　該裝置是一種可靠并且被廣泛采用的結構，一般適用于多模膛單點頂料的鍛件。其結構比較復雜，組成零件有多臂杠桿、可分軸承、彈簧、導套、頂桿等。其優(yōu)點在于生產過程中，頂料平穩(wěn)又可靠，但缺點也顯而易見，結構復雜，上、下模座內被挖空，模架強度、剛

87、度減弱。</p><p>　　杠桿式頂料裝置如下圖所示：</p><p>　　3.2 終鍛相關零件圖設計</p><p>　　3.2.1 模架結構形式</p><p>　　根據(jù)鍛件工藝分析采用窩坐式模架。</p><p>　　3.2.2 模塊尺寸</p><p>　　根據(jù)鍛件的大小及其相關工藝參

88、數(shù)可選定：</p><p>　?、拍K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；</p><p>　?、饶K高度：≥193.4mm。</p><p>　　3.2.3 模塊承壓強度校核</p&

89、gt;<p>　　=10P/F=76.9MPa≤100MPa</p><p>　　3.2.4 模架主要部件尺寸確定</p><p>　　⑴模架封閉高度：H=1487.5mm；</p><p>　　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，墊板內一般要布置

90、頂料桿；</p><p>　?、却_定頂料桿型式、位置、行程和數(shù)量；</p><p>　　由設備頂料機構，根據(jù)鍛件要求頂料的行程和位置，確定頂桿的結構形式、長度。</p><p>　?、晒ぷ髋_尺寸為2240mmX2990mm，將模架安裝于工作臺上相應位置。</p><p>　　3.2.5 導向裝置</p><p>　　依

91、據(jù)所學分析可采用導柱導套式的導向裝置。</p><p>　　3.2.6 導柱導套的設計</p><p>　　經查表可知，對應的機械壓力機導柱尺寸分別為：</p><p><b>　　，。</b></p><p><b>　　導套尺寸分別為：</b></p><p><b

92、>　　。</b></p><p>　　導柱、導套平面圖如下所示：</p><p>　　圖21 導柱、導套尺寸外形</p><p>　　注：終鍛模其他相關零件見附件。</p><p>　　3.3 切邊模裝配圖設計</p><p>　　3.3.1 切邊凸、凹模座設計</p><p>

93、;<b>　?、磐鼓Ｗ脑O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>　?、瓢寄Ｗ脑O計</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

94、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>　　當沖頭和凹模之間由于間隙過小，切邊時凸模進入凹模，導致切除后的飛邊經?？ㄔ跊_頭上不易去除，則需要卸料飛邊裝置。</p><p>　　經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

95、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計</p><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

96、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 結論</b></p><p>　　本課題的主要內容是經過機械設計基礎、沖壓模設計、注塑模設計和壓鑄模設計的學習，總結經驗，通過查閱各種鍛模相關

97、書籍，將鍛壓模設計盡可能的熟悉，再實踐鞏固所學知識，提高解決實際問題能力。本文通過對G312汽車前軸熱模鍛工藝的設計分析，取得了以下成果：</p><p>　?、?在汽車前軸熱模鍛工藝設計過程中采用多道工步進行制坯，包括較先進的輥鍛模的使用，盡管看似復雜，卻避免了材料的浪費以及提高了材料的力學性能。</p><p>　?、?對于生產工藝流程中各個模膛的設計進行較為完整的分析，以便之后的上、

98、下模具設計。</p><p>　?、菍δ＞摺⒛＜苓M行一定的參數(shù)分析和強度校核和選擇適合的導向裝置與頂料裝置，以便確保鍛壓時使鍛件符合設計要求和工藝穩(wěn)定、安全進行。</p><p>　?、仍谀ｅ懏a生飛邊后，經切邊模切除飛邊，一定會留下毛刺，而經過熱校正處理，可以進一步將鍛件整形，提高鍛件質量，達到工藝參數(shù)要求。</p><p><b>　　參考文獻</

99、b></p><p>　　[1]朱偉成.汽車零件精密鍛造技術[M].北京：北京理工大學出版社，2005.11[2]武科塔保甲諾維茨.金屬板料成型及其模具設計實例.[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.02[3]安藤弘行.溫熱鍛造.鍛造工藝.1995[4]成大先. 機械設計手冊.化工工業(yè)出版社. 2004</p><p>　　[5]劉全坤.材料成形基本原理[

100、M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[6]王以華.鍛模設計技術及實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009..</p><p>　　[7]鄭家賢.沖壓模具設計入門[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[8]張海渠.模鍛工藝與模具設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.</p><p><

101、;b>　　致 謝</b></p><p>　　此次汽車前軸熱模鍛的工藝設計是在尊敬的汪珺老師的細心指導下完成的，歷經將近三個月半的時間完成的，在這論文即將結束的一刻，請允許我向辛勤指導和熱心幫助我的汪珺老師致以衷心的感謝與崇高的敬意。</p><p>　　從課題的選擇到確定，從課題的準備到課題的進行，從工藝的設計到論文的編寫等等，指導最終完成，這都是在汪珺老師的悉心

102、指導下，一步一個腳印去分析，去討論而完成。在這次畢業(yè)設計的過程中，汪老師細心的指導、耐心的解答、淵博的理論知識與豐富的實踐經驗給我留下了深刻的印象，也從側面體現(xiàn)出一個作為即將離開校園的應屆畢業(yè)生在工作經驗、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充自身學識，更加努力的完成任務，當遇到問題時，應向汪珺老師一樣，認真分析，換位思考，堅定的去完成。</p><p>　　最后，感謝培養(yǎng)我們的學校、學院，