長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)說明書

長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)說明書,長安,汽車,萬向節(jié),鍛造,鑄造,工藝,設(shè)計(jì),說明書,仿單 任務(wù)書題 目 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)題目來源 教師自擬學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級指導(dǎo)教師 職 稱 教 研 室畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)與要求模鍛件一種非常常用的零件成形方式，其由于成形精度較高，性能好而被廣泛應(yīng)用在汽車等行業(yè)。本課題要求完成長安汽車萬向節(jié)叉的鍛造工藝的設(shè)計(jì)，包括各種鍛造參數(shù)的確定，并完成終鍛模膛設(shè)計(jì)。最后采用有限元分析軟件完成該鍛件的溫度場的模擬，分析不同鍛造溫度以及不同外界環(huán)境溫度下鍛件的溫度場分布情況，以及鍛件的應(yīng)力分布情況。最終完成畢業(yè)論文撰寫，畫出終鍛模膛模具設(shè)計(jì)裝配圖（包括三維圖）及相關(guān)零件圖，圖紙量至少 1張 A0 圖紙。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)程2017.12.27-2018.01.31 查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計(jì)重點(diǎn)，注意事項(xiàng)，撰寫開題報(bào)告。2018.02.01-2018.02.28 繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，鍛造工藝設(shè)計(jì)。2018.03.01-2018.03.31 有限元分析軟件學(xué)習(xí)，鍛模設(shè)計(jì)。2018.04.01-2018.05.10 分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)。2018.05.10-2018.05.17 指導(dǎo)老師、評閱老師評閱，整理資料準(zhǔn)備答辯。2018.05.25 答辯。指導(dǎo)教師（簽字） 畢業(yè)論文工作組組長（簽字） 學(xué)生（簽字） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）起止時(shí)間： 20XX 年 12 月 27 日 至 20XX 年 05 月 25 日 注：本表由指導(dǎo)教師填寫，于每學(xué)年第 1 學(xué)期 18 周，經(jīng)畢業(yè)論文工作組審批，隨畢業(yè)論文裝訂由學(xué)院存檔。開題報(bào)告論文（設(shè)計(jì)）題目 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師一、課題研究的背景制造是人類最主要的生產(chǎn)活動(dòng)之一。它是指人類按照所需要目的，運(yùn)用主管掌握的知識(shí)和技能，應(yīng)用可利用的設(shè)備和工具，采取有效的方法，將原材料轉(zhuǎn)化為有利用價(jià)值的物資產(chǎn)品并投放到市場的全過程。鍛造生產(chǎn)是機(jī)械零件毛坯的主要加工方法之一。通過鍛造，不僅可以得到機(jī)械零件的形狀，而且能改善金屬內(nèi)部組織，提高金屬的機(jī)械性能。一般對受力，要求高的重要機(jī)械零件，大多才用鍛造生產(chǎn)方法制造。如汽輪發(fā)電機(jī)軸、轉(zhuǎn)子、葉輪、葉片、護(hù)環(huán)、大型水壓機(jī)立柱、高壓缸、軋鋼機(jī)軋輥、內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿、齒輪、軸承、以及國防工業(yè)方面的火炮等重要零件，均采用鍛造生產(chǎn)。因此鍛造生產(chǎn)廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、汽車、拖拉機(jī)、收獲機(jī)械、石油、化工、航空、航天、兵器等工業(yè)部門，就是在日常生活中，鍛造生產(chǎn)亦具有重要位置。從某種意義上說，鍛件的年生產(chǎn)量，模鍛件在鍛件總產(chǎn)量中所占的比例，以及鍛造設(shè)備大小和擁有量等指標(biāo)，在一定程度上反映了一個(gè)國家的工業(yè)水平。鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造沖壓）的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊件外，多采用鍛件。二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢汽車工業(yè)的發(fā)展對高品質(zhì)、低成本鍛件的需求不斷上升。轉(zhuǎn)向萬向節(jié)滑動(dòng)叉是一個(gè)重要的汽車零件，其形狀復(fù)雜，尺寸精度和形位公差要求高，鍛造結(jié)構(gòu)工藝性差。目前，采用鍛模工藝進(jìn)行生產(chǎn)，鍛件成形質(zhì)量差，材料利用率低；因此需要一種新的加工工藝，以提高成形質(zhì)量，減少材料浪費(fèi)，降低成本滑動(dòng)叉?zhèn)鹘y(tǒng)上采用的開式模鍛工藝生產(chǎn)，飛邊大，材料浪費(fèi)嚴(yán)重且尺寸精度差；為了降低鍛件成本，針對滑動(dòng)叉的形狀特征，又提出了一些先進(jìn)的工藝方案，比如一種少無飛邊模鍛的新工藝，使預(yù)制毛坯在封閉的模膛內(nèi)成形，實(shí)現(xiàn)鍛件進(jìn)凈成形。而其國外美國用 315MN 水壓機(jī)模鍛 F-102 殲 272 個(gè)零件和 3200 個(gè)螺釘，使飛機(jī)質(zhì)量減輕了擊機(jī)上對的整體大梁，取代了 45.5 至 54.5kg，使其結(jié)構(gòu)和性能大大提高。而本課題研究的是長安汽車萬向節(jié)叉是一個(gè)叉形零件，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼的鍛造件，也有采用中碳鋼的精密鑄造件；滑動(dòng)叉形狀復(fù)雜，而且叉桿部截面呈圓形，傳統(tǒng)的整體閉式模鍛工藝難以實(shí)現(xiàn)無飛邊鍛造。國內(nèi)主要鍛造廠例如馬鞍山新江機(jī)械有限公司、東風(fēng)汽車鋼鍛件有限公司在研究傳統(tǒng)無飛邊鍛造工藝和擠壓工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)了滑動(dòng)叉無飛邊閉式模鍛新工藝，以滿足滑動(dòng)叉的無飛邊鍛造的要求。無飛邊鍛造工藝是一種先進(jìn)的鍛造工藝，通常用于高品質(zhì)鍛件的生產(chǎn)。與有飛邊 鍛造工藝相比，無飛邊鍛造工藝中鍛件在封閉的模腔內(nèi)成形，不產(chǎn)生飛邊，節(jié)省材料，成形精度高，可實(shí)現(xiàn)鍛件的近凈成形或凈成形。有限元模擬研究表明，與開式模鍛工藝相比，無飛邊和小飛邊閉式模鍛新工藝具有鍛件精度高、成形質(zhì)量好、材料利用率高、所需設(shè)備噸位小等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。我國的鍛造生產(chǎn)與世界先進(jìn)國家的水平相比還有一定的差距。工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模鍛件已占全部鍛件的 70%，而我國尚不足 30%。國外有成千上萬條鍛造生產(chǎn)自動(dòng)生產(chǎn)線，大型自由鍛造水壓機(jī)普遍配備了鍛造操作機(jī)等，而我國在這些方面還是處于薄弱狀態(tài)。精鍛技術(shù)和大型段鍛件的生產(chǎn)水平與一些工業(yè)發(fā)展中國家相比較低，一些航空產(chǎn)品上的精鍛件和重要的大型自由鍛件還常常需要從國外進(jìn)口。在 CAD/CAM 一些發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入實(shí)用階段，在這些方面，我國還是剛剛起步。三、課題研究的目的意義 鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造沖壓）的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機(jī)械中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊件外，多采用鍛件；鍛造是壓力加工的一種，通過機(jī)械施壓使高溫可塑金屬變形以達(dá)到規(guī)定的外形和尺寸。鍛造的目的是坯料成形及控制其內(nèi)部組織性能達(dá)到所需幾何形狀、尺寸以及品質(zhì)的鍛件，其并不包括改變物理性質(zhì)。這個(gè)靠后續(xù)熱處理和表面處理解決。常見的是模鍛，是把金屬壓入模具成形。一般鑄件的內(nèi)部組織和力學(xué)性能不如鍛件，比較重要的零件都選用鍛造工藝過程；另外鍛造生產(chǎn)還具有節(jié)約金屬、生產(chǎn)效率高，靈活性大等有點(diǎn)。通過鍛造能使鑄造組織中的疏松、氣孔壓實(shí)，把粗大的鑄造組織（樹枝狀晶粒）擊碎成細(xì)小的晶粒，并形成纖維組織。當(dāng)纖維組織沿著零件輪廓合理地分布時(shí)，能提高零件的機(jī)械性能。因而，鍛制成零件強(qiáng)度高，可承受更大的沖擊載荷。在承受同樣大小沖擊載荷的情況下鍛制零件尺寸可以減小，即節(jié)省了金屬。四、研究內(nèi)容本課題研究的內(nèi)容是長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)，其中包括以下內(nèi)容：1. 各種鍛造參數(shù)的確定，完成模具設(shè)計(jì)及完成終鍛模膛設(shè)計(jì)。2. 采用有限元分析軟件完成該鍛件的溫度場的模擬。3. 分析不同鍛造溫度以及不同外界環(huán)境溫度下鍛件的溫度場分布。4. 分析不同鍛造溫度以及不同外界環(huán)境溫度下鍛件的應(yīng)力分布情況。五、研究方案及內(nèi)容 經(jīng)分析、估量，該設(shè)計(jì)劃分為以下四個(gè)階段：第一階段：1）認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)要求，明確設(shè)計(jì)目的；2）查閱相關(guān)資料，整理出所需的大致信息；3）規(guī)劃初期的方案。第二階段：1）制定并分析萬向節(jié)叉鍛造設(shè)計(jì)方案；2）進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算、校核； 第三階段：1）完成相關(guān)鍛件的二維及三維建模圖；2）完成終鍛模膛模具設(shè)計(jì)裝配圖；第四階段：1）整理資料、書寫報(bào)告；2）完成答辯 PPT，準(zhǔn)備答辯。六、論文提綱第一章緒論1.1 課題研究目的及意義1.2 論文主要研究內(nèi)容第二章零件分析及工藝方案的確定2.1 零件分析2.2 工藝方案的確定第三章錘上模鍛件的設(shè)計(jì)3.1 確定分模位置3.3 模鍛斜度3.3 圓角半徑 3.4 技術(shù)條件 3.5 計(jì)算鍛件的主要參數(shù)第四章 模鍛變形工步的確定4.1 繪制計(jì)算毛坯圖4.2 制坯工步選擇 4.3 確定坯料的尺寸 4.4 確定鍛錘噸位第五章 錘鍛模型槽設(shè)計(jì)5.1 確定毛邊槽形式和尺寸5.2 確定鉗口5.3 確定終鍛型槽5.4 設(shè)計(jì)預(yù)鍛型槽5.5 滾擠形型槽的設(shè)計(jì)第六章 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及包括鍛前加熱，鍛后冷卻及熱處理要求的確定6.1 確定加熱方式及鍛造溫度范圍6.2 確定加熱時(shí)間6.3 確定冷卻方式及規(guī)范6.4 確定鍛后熱處理方式及要求七、工作量的估計(jì)、工作條件（一）工作量的估計(jì)1、設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核相應(yīng)的參數(shù)；2、零部件的二維圖紙、三維建模、鍛件圖；3、撰寫論文設(shè)計(jì)說明書；4、制作畢業(yè)答辯 PPT；5、翻譯一篇英文資料。（二）工作條件1、圖書館，圖書期刊資料和電子文獻(xiàn)資料；2、裝有制圖、建模軟件的電腦。八、工作進(jìn)程2017.12.27-2017.01.31 查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計(jì)重點(diǎn)，注意事項(xiàng)，撰寫開題報(bào)告。2018.02.01-2018.02.28 繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，鍛造工藝設(shè)計(jì)。2018.03.01-2018.03.31 有限元分析軟件學(xué)習(xí)，鍛模設(shè)計(jì)。2018.04.01-2018.05.10 分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)。2018.05.10-2018.05.17 指導(dǎo)老師、評閱老師評閱，整理資料準(zhǔn)備答辯。2018.05.25 答辯。九、存在的問題及擬解決采取的措施（1）模型的溫度場發(fā)生改變時(shí)，模型會(huì)發(fā)生變形，其應(yīng)力應(yīng)變場也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變。（2）熱應(yīng)力分析涉及到多種物理場綜合作用的結(jié)果，如溫度場和應(yīng)力場的耦合、電磁場和溫度場的耦合、流體場和溫度場的耦合等，這些多物理場耦合分析中需要同時(shí)考慮各個(gè)物理場的作用小效果及相互之間的影響。 （3）鍛造參數(shù)確定是的人為計(jì)算誤差、系統(tǒng)誤差。上述問題將通過查閱文獻(xiàn)，借鑒相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，請教老師和與周圍同學(xué)探討等途徑進(jìn)行解決。參考文獻(xiàn)[1] .王先逵主編 機(jī)械制造工藝學(xué)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1997.10[2].孟少農(nóng)主編 機(jī)械加工工藝手冊，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [3].陳宏鈞，方向明，馬素敏主編 典型零件機(jī)械加工生產(chǎn)實(shí)例，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [4].劉友才，肖繼德主編 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，北京,機(jī)械工業(yè)出版社，1991.5 [5].Boyes W E·Jigs and Fixtures·America，SME，1982[6].趙志修 機(jī)械制造工藝學(xué)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985. [7].張世昌 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，天津：天津大學(xué)出版社，2002. [8].宋昭翔 機(jī)械制造基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.[9].王先逵 機(jī)械制造基礎(chǔ)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.指導(dǎo)教師意見及建議（從選題、理論與實(shí)證準(zhǔn)備、研究（設(shè)計(jì)）方法、工作安排等方面給出評價(jià)，并提出指導(dǎo)意見）：該生查閱了大量資料，對模鍛有了一定的了解，模鍛在機(jī)械零件毛坯加工中具有不可替代的作用，根據(jù)課題要求，制訂了合理的工作計(jì)劃，同意開題。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日畢業(yè)論文工作組意見及建議準(zhǔn)予開題畢業(yè)論文工作組組長簽字： 年 月 日注：1.此表由學(xué)生填寫后，交指導(dǎo)教師簽署意見，經(jīng)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作組審批后，才能開題。2.此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。中期檢查表論文（設(shè)計(jì)）題目 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師計(jì)劃完成時(shí)間 20XX 年 5 月 25 日按照進(jìn)度安排應(yīng)完成的任務(wù)2017.12.27-2018.01.31 查（借）閱資料，了解本課題設(shè)計(jì)重點(diǎn)，注意事項(xiàng)，撰寫開題報(bào)告2017.02.01-2018.02.28 繼續(xù)閱讀文獻(xiàn)，制定初步的設(shè)計(jì)方案。2018.03.01-2018.03.31 開始預(yù)選設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行材料準(zhǔn)備、鍛件的三維建模圖的繪制及終鍛造模具裝配圖的完成。實(shí)際完成情況查閱資料后了解到本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)和注意事項(xiàng)，按時(shí)完成了開題報(bào)告以及文獻(xiàn)翻譯。通過深入了解資料，制定了設(shè)計(jì)方案，材料準(zhǔn)備已完成，并進(jìn)行模具以及終鍛模膛的設(shè)計(jì)。目前有哪些問題和困難，擬采取的解決方法分型面的選取存在問題，模具的倒角太大以及鍛件上的孔不應(yīng)做成通孔，應(yīng)該是盲孔，在模具設(shè)計(jì)過程中應(yīng)多加注意，及時(shí)與老師溝通。檢查中發(fā)現(xiàn)的問題與建議通過前期的工作，該生對模鍛認(rèn)識(shí)還存在交大的問題，對模鍛中一些結(jié)構(gòu)的功能還不清楚，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中不知所云，建議進(jìn)一步加強(qiáng)模鍛鍛模的認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)。畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日注：1.最后一欄由指導(dǎo)教師填寫。2. 此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。指導(dǎo)教師評分表學(xué)院：XXXX 專業(yè)班級：XXX 學(xué)生姓名：XXX 學(xué)號：XXX畢業(yè)論文題目 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)評 價(jià) 項(xiàng) 目（參考） 分值 打分01 工作態(tài)度，工作作風(fēng)工作態(tài)度 02 畢業(yè)論文完成情況 20 12.003 查閱文獻(xiàn)資料能力04 綜合運(yùn)用知識(shí)能力05 研究方案的設(shè)計(jì)能力06 研究方法和手段的運(yùn)用能力能力水平07 外文應(yīng)用能力40 28.008 文題相符程度09 寫作水平10 寫作規(guī)范程度11 篇幅，論文工作量論文質(zhì)量12 論文的理論或?qū)嶋H價(jià)值40 28.0綜合評定成績 68.0評價(jià)意見該生以長安汽車萬向節(jié)叉零件為例，完成了該零件的鍛造工藝設(shè)計(jì)及零件終鍛模膛設(shè)計(jì)，從整個(gè)過程來看，該生僅對基本方法有了了解，未做深入研究，學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)性稍顯不足，對于知識(shí)的理解較慢，但整體上來說，基本滿足了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。是否同意答辯 同意指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。I評閱教師評分表學(xué)院：XXX 專業(yè)班級：XXX 學(xué)生姓名：XXX 學(xué)號：XXX畢業(yè)論文題目 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)評 價(jià) 項(xiàng) 目（參考） 分值 打分01 查閱文獻(xiàn)資料能力02 綜合運(yùn)用知識(shí)能力03 研究方案的設(shè)計(jì)能力04 研究方法和手段的運(yùn)用能力能力水平05 外文應(yīng)用能力50 40.006 文題相符程度07 寫作水平08 寫作規(guī)范程度09 篇幅，論文工作量論文質(zhì)量10 論文的理論或?qū)嶋H價(jià)值50 20.0綜合評定成績 60.0評價(jià)意見論文對汽車萬向節(jié)的鍛造工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先分析了零件結(jié)構(gòu)，確定坯料質(zhì)量和尺寸，模鍛壓力和切邊壓力，然后進(jìn)行了鍛?？傮w設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行了有限元分析，得到鍛件溫度場及應(yīng)力分布。建議將第 4 章提前，先進(jìn)行有限元分析，才能得到不溫度和熱應(yīng)力。論文觀點(diǎn)正確，論據(jù)充分，對實(shí)際有指導(dǎo)意義，建議將論文結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)速整，P9 頁，2.6 這部分應(yīng)該在有限元分析及終鍛模商品體方案之后，論文總結(jié)（P28 頁）需進(jìn)一步凝練，建議修改后答辯。是否同意答辯 同意評閱教師（簽名）： 年 月 日注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。II答辯及成績評定表學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè)名稱答辯時(shí)間 答辯地點(diǎn) 指導(dǎo)教師題 目 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì) 記錄人 吳神麗姓 名 職 稱 姓 名 職 稱答辯小組成員提問及回答情況記錄（3~4 個(gè)主要問題）：1.鍛造工藝選擇中熱切邊的溫度為多少?答：熱切邊的溫度為 800℃。2.鍛造工藝設(shè)計(jì)中的熱處理鍛造工序還是指機(jī)加工？答：指的是后續(xù)的機(jī)加工。3.飛邊槽的作用是什么？答：（1）阻流作用即封閉住模膛，鍛造時(shí)阻止金屬外流，以保證充滿模膛。（2）容納多余金屬。（3）具有緩沖作用。記錄人簽字：年 月 日答辯小組評語及成績：該生能在規(guī)定時(shí)間敘述論文的主要內(nèi)容，對提出的問題一般能回答，無原則錯(cuò)誤。答辯小組經(jīng)過充分討論，根據(jù)該生論文質(zhì)量和答辯中的表現(xiàn)，同意評定論文成績?yōu)橹械?。答辯小組組長簽字： 年 月 日指導(dǎo)教師成績 68.0×40% =27.2評閱教師成績 60.0×20% =12答辯成績 72.0×40% =28.8畢業(yè)論文總評成績 68.0論文 等 級及格III畢業(yè)論文工作組意見：畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日注：1、總評成績=指導(dǎo)教師成績×40%＋評閱教師成績×20%＋答辯成績×40%。2、論文等級分優(yōu)秀（≥90 分）、良好（80-89 分）、中等（70-79 分）、及格（60-69 分）、不及格（＜60 分）。3、此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 IV摘要本論文以長安汽車萬向節(jié)叉為例完成了該鍛件鍛造工藝設(shè)計(jì)，并完成了終鍛模膛的設(shè)計(jì)。對零件結(jié)構(gòu)分析、零件工藝分析、坯料的質(zhì)量與尺寸計(jì)算、模鍛壓力與切邊壓力的確定、鍛造工藝的選擇以及鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定。通過本專業(yè)所學(xué)的知識(shí)并運(yùn)用了 SolidWorks2016 軟件對鍛件零件進(jìn)行三維建模，創(chuàng)建模具的上下模、終鍛模膛的飛邊槽設(shè)計(jì)、模架總體設(shè)計(jì)，運(yùn)用 Auto-CAD2014 軟件進(jìn)行二維圖繪制，標(biāo)注好詳細(xì)的公差尺寸要求、運(yùn)用 Workbench 15.0 有限元軟件進(jìn)行鍛件溫度場及熱應(yīng)力場分布分析，得出了在不同的溫度、不同的應(yīng)力條件下鍛件的不同位置會(huì)出現(xiàn)不同的顏色變化，根據(jù)顏色變化確定鍛件變形與開裂程度。根據(jù)模擬結(jié)果，終鍛溫度為 700℃時(shí)由于溫度太低，對變形不利，而當(dāng)終鍛溫度為 900℃時(shí)，殘余應(yīng)力太大，560MPa ，所以確定終鍛溫度為800℃，產(chǎn)生的熱應(yīng)力大概為 460MPa。關(guān)鍵詞：CAD/CAE；模具；萬向節(jié)叉；熱應(yīng)力VAbstractIn the study, the forging process and the finishing impression of an automobile universal joint fork were designed. The structural analysis, industrial analysis, mass and dimensioning, die forging pressure and the trimming stress and some other parameters such as heating before forging, post-forge cooling and heat treatment requirements were all determined. SolidWork2016 software was used in three-dimensional modeling of forging parts, upper and lower molds, the design of the flash die groove of the final forging die, the overall design of the mold frame, and so all. Auto-CAD2014 software was used to the two-dimensional drawings, includes the tolerance dimension of the molds. Workbench 15.0 software was introduced in the temperature and thermal stress field calculation. And the simulation results could help people to determine the deformation and cracked degree according to the color bar. The results show that it’s hard to deform during the forging on 700℃, and the thermal stress is about 560MPa during the forging on 900℃, so it’s the best temperature for the forging process 800℃, and the thermal stress is about 460MPa.Keywords: CAD/CAE，mould universal ，joint fork，thermal stressVI目錄摘要 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------IABSTRACT--------------------------------------------------------------------------------------------------------II第 1 章 緒論 ------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1 題研究的目的及意義 -----------------------------------------------------------------------------------11.1.1 鍛造模具的研究目的 -----------------------------------------------------------------------------11.1.2 模具 CAD/CAM 的研究意義 --------------------------------------------------------------------11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 -----------------------------------------------------------------------------------------21.3 本課題研究內(nèi)容 -----------------------------------------------------------------------------------------3第 2 章 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì) ------------------------------------------------------------------42.1 零件結(jié)構(gòu)分析 --------------------------------------------------------------------------------------------42.1.1 零件材料 --------------------------------------------------------------------------------------------62.1.2 主要表面分析及技術(shù)要求 -----------------------------------------------------------------------62.1.3 零件特點(diǎn) --------------------------------------------------------------------------------------------62.2 計(jì)算坯料的質(zhì)量與尺寸 --------------------------------------------------------------------------------62.2.1 坯料質(zhì)量的計(jì)算 -----------------------------------------------------------------------------------62.2.2 坯料尺寸的計(jì)算 -----------------------------------------------------------------------------------72.3 模鍛壓力與切邊壓力的確定 --------------------------------------------------------------------------72.3.1 模鍛壓力確定 ----------------------------------------------------------------------------------------72.3.2 切邊壓力的確定 --------------------------------------------------------------------------------------72.4 鍛造工序的選擇 -----------------------------------------------------------------------------------------82.5 鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定 ----------------------------------------------------------92.5.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍 --------------------------------------------------------------92.5.2 加熱時(shí)間及冷卻方式的確定 -------------------------------------------------------------------102.6 小結(jié) -------------------------------------------------------------------------------------------------------10第 3 章 長安汽車萬向節(jié)叉鍛模設(shè)計(jì) ----------------------------------------------------------------------113.1 鍛件鍛?？傮w設(shè)計(jì)方案的確定 ----------------------------------------------------------------------113.2 鍛模的設(shè)計(jì) ----------------------------------------------------------------------------------------------113.2.1 確定鍛件的分型面及分型線 -------------------------------------------------------------------113.2.2 制定鍛件的機(jī)加工余量及公差 ----------------------------------------------------------------13VII3.2.3 鍛模生成及凸凹模分割 -------------------------------------------------------------------------143.3 預(yù)鍛模具設(shè)計(jì)圖 ----------------------------------------------------------------------------------------173.4 鍛模飛邊槽的設(shè)計(jì) -------------------------------------------------------------------------------------173.5 模架總體設(shè)計(jì) -------------------------------------------------------------------------------------------193.6 鑲塊設(shè)計(jì) -------------------------------------------------------------------------------------------------203.7 小結(jié) -------------------------------------------------------------------------------------------------------20第 4 章 萬向節(jié)叉有限元分析 -------------------------------------------------------------------------------214.1 不同溫度下 45 鋼的性能變化 -----------------------------------------------------------------------214.2 有限元分析前置參數(shù)設(shè)置 ----------------------------------------------------------------------------224.3 鍛件溫度場及應(yīng)力分布分析 -------------------------------------------------------------------------254.4 小結(jié) -------------------------------------------------------------------------------------------------------27總結(jié) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------28參考文獻(xiàn) ----------------------------------------------------------------------------------------------------------29致謝 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------30附錄 A -------------------------------------------------------------------------------------------------------------311第 1 章 緒論1.1 課題研究的目的及意義1.1.1 鍛造模具的研究目的現(xiàn)如今，塑料模具、鍛造模具及其所配套的 CAD/CAM 技術(shù)在機(jī)械行業(yè)中出于領(lǐng)軍地位，鍛造模具的地位尤為重要；它使傳統(tǒng)金屬零件的加工生產(chǎn)流程得到了簡化，它同樣也是傳統(tǒng)模具制造的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)之一，它需要依靠計(jì)算機(jī)軟進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)及配合各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行加工生產(chǎn)。以便加工人員能進(jìn)行更方便的生產(chǎn)自己想要的產(chǎn)品。在工程師們的不斷研究中，鍛造模具行業(yè)逐漸偏向于設(shè)計(jì)優(yōu)化、流程優(yōu)化生產(chǎn)優(yōu)化的理念進(jìn)行研發(fā)。鍛造生產(chǎn)能夠顯著地減少機(jī)械零件的生產(chǎn)加工周期 [1]。提高了產(chǎn)品的性能并且使工藝流程得到簡化，更為重要的是減輕了工人師傅們的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本。鍛造模具同塑料模具都是為用來進(jìn)行產(chǎn)品成型所制造的。它大體可以劃分為動(dòng)模和定模兩部分，或稱途模和凹模，在工作過程中的開合來進(jìn)行產(chǎn)品的擠壓成型。鍛造的過程同樣分為初鍛和終鍛兩部分，往往終鍛過程較為復(fù)雜。在產(chǎn)品成型的過程中，氣壓、沖頭等一系列外部構(gòu)件把外力傳遞給動(dòng)模和定模，上下模具框架為擠壓產(chǎn)生的力起了緩沖作用。因?yàn)殄懺炷＞咴趯?shí)際的加工生產(chǎn)中對生產(chǎn)效率有明顯的提高并且能夠節(jié)約生產(chǎn)原料，提高了生產(chǎn)效率，因此在全國眾多工廠中得到了廣泛的應(yīng)用。針對鍛造模具，本文以長安汽車萬向節(jié)叉零件為例進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)、零件受熱應(yīng)力場及溫度場模擬分析，簡要描述了模具在實(shí)際生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。1.1.2 模具 CAD/CAM 的研究意義隨著機(jī)械 CAD/CAM 行業(yè)蓬勃發(fā)展，現(xiàn)模具能夠?qū)崿F(xiàn)三維軟件自動(dòng)分?；蛴萌S設(shè)計(jì)軟件手動(dòng)輔助分模，大大縮短模具研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間?，F(xiàn)在甚至是未來模具行業(yè)的發(fā)展更趨向于設(shè)計(jì)與制造智能化、一體化、集成化。此次設(shè)計(jì)是針對長安汽車萬向節(jié)叉的鍛造中終鍛部分模具的設(shè)計(jì)，涉及三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具分模設(shè)計(jì)、二維工程圖及 ANSYS 溫度場應(yīng)力場分析仿真，總體涵蓋了鍛模的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，完全與工廠實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)需求接軌 [2]。 終鍛模是零件進(jìn)行模具鍛造時(shí)使毛坯料在型腔內(nèi)擠壓成型而獲得產(chǎn)品的模具。設(shè)計(jì)之初重要的是選擇鍛件的材料，按照工廠所給圖紙的要求即選擇了 452鋼。終鍛之前需先將鍛件進(jìn)行加熱，以達(dá)到終鍛所需的溫度要求，接著將預(yù)熱的初鍛件放置在鍛造設(shè)備上，按照要求施加壓力，迫使鍛件因其自身的塑性變形發(fā)生內(nèi)部分子流動(dòng)，進(jìn)而成型獲得終鍛件 [3]。所設(shè)計(jì)的鍛造模具在實(shí)際運(yùn)用中既要承受鍛錘的高速?zèng)_擊作用及負(fù)載壓力，并且還要承受在鍛件成型過程中的急冷、急熱和冷熱交變狀態(tài)，對于模具的材料需要其滿足高耐磨及強(qiáng)度剛度。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀經(jīng)過了幾代機(jī)械行業(yè)乃至模具行業(yè)科研人員的不斷挖掘發(fā)展，目前模具行業(yè)及其配套的 CAD/CAM/CAE 在整個(gè)行業(yè)起了不可替代的位置，基本上國內(nèi)大小公司都離不開這三方面聯(lián)合設(shè)計(jì)模具的應(yīng)用，并一直刷新行業(yè)應(yīng)用記錄，比如更高的模具制造精度及更優(yōu)化的鍛造方案，有卓越的貢獻(xiàn)。尤其在近幾年模具行業(yè)借助 Ansys 等 CAE 軟件配合進(jìn)行實(shí)際工況產(chǎn)品應(yīng)力場及溫度場的模擬分析，可謂是模具行業(yè)質(zhì)的突破 [4]。同時(shí)更多的科研人員進(jìn)行在 SolidWorks 和UG 軟件平臺(tái)上針對模具設(shè)計(jì)的二次開發(fā)軟件，更加方便了設(shè)計(jì)人員開發(fā)模具，直接縮短了設(shè)計(jì)流程。升級傳統(tǒng)模具制造生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)方案是進(jìn)行模具CAD/CAM/CAE 聯(lián)合研究開發(fā)，它作為當(dāng)今機(jī)械行業(yè)高水平發(fā)展的方向一直被廣泛的應(yīng)用 [5]。此技術(shù)借助計(jì)算機(jī)軟件給設(shè)計(jì)者提供了很好地工作平臺(tái)，提高了模具設(shè)計(jì)效率，提高了模具的制造精度及使用的安全系數(shù)。通過有限元軟件分析能夠進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的簡化、模具鍛造工藝的優(yōu)化、鍛件成型工藝的升級等。鍛造模具行業(yè)的 CAD/CAM/CAE 的發(fā)展?fàn)顩r符合總體機(jī)械類相關(guān)軟件的發(fā)展進(jìn)程，基本上設(shè)計(jì)軟件每升級一版本，模具行業(yè)的科研進(jìn)度也跟上一個(gè)版本。目前相關(guān)的軟件發(fā)展情況基本如下所述:CAD 從前幾年的僅僅能夠二維平面圖形設(shè)計(jì)、三維實(shí)體模型模擬設(shè)計(jì)、自由曲面模型模擬設(shè)計(jì)、參數(shù)化模擬設(shè)計(jì)、特征模型模擬設(shè)計(jì)等等，到近些年來隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，此類設(shè)計(jì)軟件基本結(jié)合了當(dāng)今熱門的智能化、集成化等新關(guān)鍵詞進(jìn)行開發(fā)軟件，進(jìn)而發(fā)展為新的技術(shù)特點(diǎn)。進(jìn)而 CAD 技術(shù)能夠具備更好地協(xié)同開發(fā)、簡化設(shè)計(jì)流程等優(yōu)點(diǎn)。CAM 行業(yè)一直處于并接軌于高精度機(jī)床編程、以更好地工藝進(jìn)行工件的加工生產(chǎn)，盡可能的縮短工廠的生產(chǎn)效率，并通過軟件的編程基本減少了實(shí)際數(shù)控機(jī)床及加工中心的離線編程，使編程人員面對三維實(shí)際模型更好地更方便的編寫G 代碼程序 [6]。CAE 技術(shù)也在近幾年得到了廣泛的普及，對件及具結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計(jì)算，進(jìn)而得到鍛件在不同工作狀態(tài)下（溫度場）的位移和應(yīng)力分布3情況。最終為模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理改進(jìn)提供更有效的理論依據(jù) [6]。盡管說我國的 CAD/CAM/CAE 鉆研利用在近幾年來發(fā)展迅速，為此感到特別欣慰，然而相對于其他的工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家如日美韓德等國相比還有非常大的差距，此述的差距大體表現(xiàn)在這幾個(gè)方面：（1）我國的 CAD/CAM 的運(yùn)用集成化程度相對較低，目前很多企業(yè)的運(yùn)用仍然停留在畫圖、NC 編程等單項(xiàng)技能的利用上。（2）目前國內(nèi)的 CAD/CAM 系統(tǒng)的軟、硬件均要依靠通過進(jìn)口來獲得，而擁有自主版權(quán)的軟件相對比較少。（3）由于缺少設(shè)備運(yùn)用和技術(shù)指導(dǎo)，很多公司盡管目前已經(jīng)引進(jìn)了 CAD/CAM 系統(tǒng)，但其使用功能卻沒能充分發(fā)揮出來。1.3 本課題研究內(nèi)容此次設(shè)計(jì)是綜合了機(jī)械類常用的 CAD 設(shè)計(jì)軟件及 CAE 分析軟件進(jìn)行的。SolidWorks 是位于美國馬薩諸塞州的達(dá)索公司（Dassault Systemes S.A）專門為了從事機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)人員研發(fā)的視窗應(yīng)用軟件，它擁有強(qiáng)大的非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)功能及較為完善的模具分模一體化設(shè)計(jì)功能。本設(shè)計(jì)用該軟件進(jìn)行鍛件的三維設(shè)計(jì)并且對其進(jìn)行分模，以分出凸模具和凹模具，并用其他內(nèi)嵌于 SolidWorks 的模具輔助外掛軟件設(shè)計(jì)模架、頂針、導(dǎo)向柱等模具必須零件。設(shè)計(jì)完長安汽車萬向節(jié)叉鍛件，將其導(dǎo)入 ANSYS Workbench 15.0 正確應(yīng)用瞬態(tài)傳熱分析的初始條件進(jìn)行溫度場及應(yīng)力場分析。通過分析可以清晰看出鍛件在不同溫度下的應(yīng)力分布及變化情況。為了方便工廠工人加工，用二維 CAD 軟件出模具總裝工程圖及凹模、凸模工程圖，方便實(shí)際組裝及加工。通過機(jī)械類多軟件綜合的設(shè)計(jì)分析充分發(fā)揮了CAD/CAE 在模具行業(yè)的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過程中我走訪了某鍛件鍛造加工廠，親臨了加工廠實(shí)際生產(chǎn)，跟工廠師傅交流了鍛造的工藝要求，也體驗(yàn)了鍛造設(shè)備的使用，因而本設(shè)計(jì)充分貼近工廠生產(chǎn)之所需。由于我自己的學(xué)術(shù)水平有限，因此本論文難免存在學(xué)術(shù)方面的不妥之處，還請各位老師和同學(xué)們的批評指正。4第 2 章 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)2.1 零件結(jié)構(gòu)分析先進(jìn)行零件結(jié)構(gòu)分析，所設(shè)計(jì)的零件為長安汽車萬向節(jié)叉如圖 2.1 所示，萬向節(jié)叉是叉形件。萬向節(jié)叉用在主動(dòng)軸與從動(dòng)軸中，用來控制兩者間的角度并進(jìn)行動(dòng)力傳遞。因其作為連接件，使被連接的零件間存在規(guī)定范圍內(nèi)的角度變化，在整個(gè)汽車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用，故萬向節(jié)叉需承受的扭轉(zhuǎn)矩較大剛度需求較高，同時(shí)其在實(shí)際工況中環(huán)境不同，有時(shí)需承受的載荷較大。主動(dòng)軸將發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的轉(zhuǎn)矩通過萬向節(jié)叉?zhèn)鬟f給從動(dòng)軸以輸出轉(zhuǎn)矩，在不平行情況下主要起連接主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的作用。當(dāng)然，萬向節(jié)叉這類零件應(yīng)用范圍較為廣泛，不僅僅用在汽車傳動(dòng)行業(yè)方向上，也用于機(jī)械行業(yè)非標(biāo)件設(shè)計(jì)過程中，甚至民用傳動(dòng)設(shè)備的生產(chǎn)制造過程中。大體上，可用于如下場所：兩軸不同心、兩軸間平行但不相交或空間平行且相交、兩軸的空間夾角在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)常變化等場所 [7]。分析長安汽車萬向節(jié)叉的整體形體尺寸及表面粗糙度等公差要求，容易看出：該零件整體體積較小，各種圓角較多，但圓角尺寸不大，形狀不是很復(fù)雜，因其是連接件，非傳動(dòng)件，故其精度要求不高，但為了保證連接位置的精度配合要求，也需要通過鍛壓機(jī)如圖 2.2 所示，初鍛終鍛兩步鍛造成型。頂部頭端的設(shè)計(jì)較為麻煩，內(nèi)孔需在終鍛后用加工中心繼續(xù)加工，并且在設(shè)計(jì)過程中需要考慮其脫膜的角度，防止不易脫膜及卡模等現(xiàn)象出現(xiàn)，包括初鍛及終鍛過程只能鍛造其大體形狀，末端的凹槽需要數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，在鍛造的過程中，因其材料內(nèi)部分子聚集加強(qiáng)，使其組織更為緊密，碳化物分布及流線分布更為合理，故能夠提高鍛件整體熱處理性能及提高其強(qiáng)度及使用壽命。如果企業(yè)要求加工花鍵槽或者是滑槽，則按照實(shí)際工藝進(jìn)行零件設(shè)計(jì)。按照工廠要求選取鍛件的材料為熱軋鋼 45 鋼，此材料擁有相對較好的金屬材料穩(wěn)定性，較高的強(qiáng)度，并方便后期機(jī)加工。具體該鍛件的工藝方案及材料相關(guān)屬性如下表及相關(guān)數(shù)據(jù)所述，零件預(yù)期設(shè)計(jì)的實(shí)物圖如圖 2.3 所示。5圖 2.1 長安汽車萬向節(jié)叉零件圖圖 2.2 鍛壓機(jī)實(shí)體圖圖 2.3 萬向節(jié)叉的預(yù)期實(shí)物圖62.1.1 零件材料選取 45 鋼，原因是 45 鋼的切削性能較好，幾乎沒有加工問題，所以加工中不需要采取特殊工藝措施。2.1.2 主要表面分析及技術(shù)要求外圓表面用于支撐該零件連接，兩個(gè)掛耳面和底面用于承受動(dòng)力。技術(shù)要求是表面缺陷深度允許值為 0.5mm；熱處理是調(diào)質(zhì) HB230—260；表面清理是為了便于淬火裂紋的檢查,采用酸洗進(jìn)行表面清理。2.1.3 零件特點(diǎn)盤類零件（ H≤ D ）在終鍛之前都要先進(jìn)行預(yù)鍛，但包括預(yù)鍛和終鍛過程都在鍛壓機(jī)里完成。預(yù)鍛后沿原鍛料毛坯截面軸向剪裁制成模樣近乎鍛件的中間毛坯，從而保證鍛件進(jìn)行最后的終鍛時(shí)使鍛件各處充分填充金屬并且有均勻毛邊，進(jìn)而降低了模槽的磨損損耗，延長其使用壽命。2.2 計(jì)算坯料的質(zhì)量與尺寸2.2.1 坯料質(zhì)量的計(jì)算首先根據(jù)鍛件的形狀以及尺寸計(jì)算其鍛件質(zhì)量，然后考慮到加熱時(shí)的表面氧化損失，切去熱邊還有去毛刺的質(zhì)量，最后計(jì)算鍛件所用的坯料質(zhì)量，其計(jì)算式為：m毛切燒鍛坯 ??（燒損值 為 0.035）kg07.235.0?燒 ?98.13?v?鍛kg.?切160毛綜上，毛坯的質(zhì)量為 2.377kg。72.2.2 坯料尺寸的計(jì)算計(jì)算毛坯在整個(gè)設(shè)計(jì)中起到了關(guān)鍵的作用，對于鍛件的結(jié)構(gòu)特性，本文首先就選擇采用 45 熱軋鋼。所需毛坯具體參數(shù)選定如下：鍛件毛坯截面積： S 坯 = （1.02～1.05）S 均 =1.03×1841600=1841680mm2鍛件毛坯截面尺寸： A 坯 =60mm2 鍛件毛坯長度： L 坯 =V 坯 / S 坯 =147334400/1841680=80mm鍛件毛坯直徑： 根據(jù) A 坯 = (D/2 )2，得 D=75.3mm?2.3 模鍛壓力與切邊壓力的確定2.3.1 模鍛壓力確定 預(yù)鍛和終鍛的完成需要在熱模鍛壓力機(jī)內(nèi)完成。其中對于終端成型壓力的確定可以有以下公式計(jì)算得出：公式鍛鍛鍛鍛 ）（）（ S?b2D01.0.-18P???（2.1）式中 P 鍛 為模鍛所需壓力 ,N；D 鍛 為平面圖為圓形的鍛件直徑,mm ；b 為金屬在終鍛溫度下的抗拉強(qiáng)度,N/mm 2 ；?S 鍛為分模面上鍛件的投影面積，mm 2；在本鍛件中，直徑 D 鍛 =124 mm；45 鋼的抗拉強(qiáng)度為 b=600 N/mm2；?S 鍛 =π D 鍛 /4=12070.16mm2?最終代入數(shù)據(jù)可以計(jì)算出所需要的鍛模壓力為 P 鍛 =11966.1KN最終選取的鍛模壓力機(jī)為 16000KN 規(guī)格的鍛模壓力機(jī)。2.3.2 切邊壓力的確定待終鍛完成后還需要對帶飛邊的鍛件進(jìn)行切除，此過程需要在切邊壓力機(jī)上完成，選擇切板壓力機(jī)要根據(jù)相關(guān)切邊壓力選取的規(guī)則來選取，則切邊壓力計(jì)算的公式為：F 切 =1.7 bL(2.5t +B) 公式?（2.2）公式中: F 切 為切邊壓力 ,單位 N；b 為在該溫度下材料抗拉強(qiáng)度，單位 N/ mm2 ；8L 為鍛件分模線周長,單位 mm ； t 飛邊槽部厚度,單位 mm ；B 為零件高度方向的正偏差,單位 mm ；45 鋼的抗拉強(qiáng)度為 b =600 N/mm2；鍛件的周長 L=423.34mm；飛邊槽部?厚度 t=3.0 mm；B=1.0 mm。將以上數(shù)據(jù)帶入計(jì)算公式得到：切變壓力大小為 P 切 =1.7 600 423.34 （2.5 3+1）=3670.35KN，考慮到??實(shí)際情況選取切邊壓力機(jī)規(guī)格為 4500KN。2.4 鍛造工序的選擇其加工流程如下：下料→加熱→拔長→預(yù)鍛→終鍛→熱切邊→磨毛刺→清除氧化皮。具體鍛造工藝流程如表 2.1 所示。表 2.1 長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝卡長安汽車萬向節(jié)叉鍛造工藝設(shè)計(jì)材料代號 45GB－T699-1999工序號工序和工步 工序（工步內(nèi)容）與要求 設(shè)備名稱 工具名稱1 下料 冷剪切按“鍛件毛坯小料手冊” 250t 剪床 切刀、卡尺2 加熱 按“鍛件毛坯加熱守則 ”爐溫 1250°C，料溫 1200°C 加熱爐3 拔長 坯料的橫截面積逐漸縮小而長度逐漸增長的過程 3t 模鍛錘4 預(yù)鍛 先粗略鍛造，形成大體輪廓 3t 模鍛錘5 終鍛預(yù)鍛的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)節(jié)的修補(bǔ)，這樣鍛件能夠最終成型，從而提高鍛造效率。 3t 模鍛錘6 熱切邊 切邊溫度 T 為 800℃ 1.6t 壓力機(jī) 切邊壓力機(jī)9相對于鍛模而言，其種類有很多，單純依據(jù)模膛數(shù)量分為單模膛模和多模膛模；根據(jù)鍛件的成形過程機(jī)理可分成閉式鍛模及開式鍛模；按照鍛件的加工工序又可分為制坯模、預(yù)鍛模、終鍛模、彎曲模等。按鍛件制造方式可分為團(tuán)體模和組合模；很多企業(yè)中依照鍛造設(shè)備來區(qū)分鍛模種類，以此可分為胎模、錘鍛模、機(jī)鍛模、平鍛模、輥鍛模等。各種各樣的模鍛件滿足了機(jī)械行業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)零件的需求，相應(yīng)配套的模鍛件是完全處于凸凹模間進(jìn)行鍛壓成型得到的。通過翻閱相關(guān)書籍、查閱相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)資料，定義本設(shè)計(jì)的鍛件為普通鍛件，并且歸類于柱形鍛件。同時(shí)，萬向節(jié)叉鍛件一般是小規(guī)模同尺度批量生產(chǎn)，便于機(jī)械流程化、工藝流程化及自動(dòng)生產(chǎn)化，本此畢業(yè)設(shè)計(jì)采用了開式單型槽熱模鍛，并且選用熱鍛模曲柄壓力機(jī)進(jìn)行鍛模模鍛。通過上述圖紙分析及工藝流程的確定，我們可以進(jìn)一步對其進(jìn)行模具鍛模設(shè)計(jì)及后續(xù) CAE 分析并且可以進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。2.5 鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理要求的確定2.5.1 確定加熱方式，及鍛造溫度范圍鍛造件在正式機(jī)加工之前都需要進(jìn)行熱處理，以便利于機(jī)加工時(shí)切削，同時(shí)也是細(xì)化晶格消除內(nèi)應(yīng)力以延長鍛件的使用壽命。下面將對萬向節(jié)叉鍛件進(jìn)行熱處理并依據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。在整個(gè)鍛造的過程當(dāng)中，鍛造毛坯料熱處理的目的是在鍛造時(shí)減小變形量、提高金屬塑性使液體金屬能更好的在模腔內(nèi)流動(dòng)成型，以使終鍛后的鍛件得到良好的金屬力學(xué)性能。金屬毛坯件的可以通過通電加熱或者燃料辦連續(xù)加熱爐加熱，本論文設(shè)計(jì)的鍛件是采用半連續(xù)加熱爐加熱。為了保證金屬在理論的鍛造溫度范圍里獲得更好的力學(xué)性能，查閱了相關(guān)熱處理資料，熱軋鋼 45 鋼是碳鋼且屬于含碳量在 0.42%—0.50%之間的中碳鋼，因此選用鍛件的初始鍛造溫度為 1200℃，終鍛溫度為 800℃。其下表為常見金屬材質(zhì)鍛造溫度：7 磨毛刺 要求殘留毛邊不大于 1mm 砂輪機(jī) 砂輪片8 清除氧化皮 酸洗清理10表 2.2 常見金屬材質(zhì)鍛造溫度2.5.2 加熱時(shí)間及冷卻方式的確定這里所指的加熱時(shí)間是自毛坯進(jìn)入加熱爐內(nèi)加熱時(shí)到從加熱爐取出的整個(gè)過程所消耗的時(shí)間，它包含整個(gè)過程的升溫和保溫兩個(gè)過程。 加熱時(shí)間是整個(gè)坯料裝爐后從最先加熱到出爐所需的時(shí)間，包括加熱整個(gè)階段的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。加熱時(shí)間可以按照 計(jì)算，其中 D 表示毛坯的直徑（cm ），???表示 45 鋼的金屬化學(xué)影響系數(shù)，一般取值為 0.11（h/cm ）。?模具熱疲勞會(huì)導(dǎo)致疲勞失效，這種失效現(xiàn)象尤其體現(xiàn)在凸凹模成型面上，甚至?xí)樦鸭y逐漸擴(kuò)大，模具經(jīng)過反復(fù)的受熱受冷刺激后其內(nèi)部多少會(huì)有些疲勞變形。為了盡量避免模具生產(chǎn)后的疲勞破壞等問題，這里需要必須保證其熱處理工藝，好比在壓鑄之前模具本身務(wù)必要進(jìn)行充分的高溫加熱，并盡量做到保持一定的高溫；根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，常規(guī)的冷卻的方式有氣冷、水冷、爐內(nèi)冷卻等方式，其中爐內(nèi)冷卻因隔絕空氣使其冷卻速度最慢，這里我們選擇常規(guī)的在空氣中冷卻。2.6 小結(jié)本章主要內(nèi)容是對零件結(jié)構(gòu)分析、零件工藝分析、坯料的質(zhì)量與尺寸計(jì)算、模鍛壓力與切邊壓力的確定、鍛造工藝的選擇、鍛前加熱、鍛后冷卻及熱處理11要求的確定，通過對這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，有利于后續(xù)鍛模的設(shè)計(jì)。12第 3 章 長安汽車萬向節(jié)叉鍛模設(shè)計(jì)3.1 鍛件鍛?？傮w設(shè)計(jì)方案的確定了解了零件的屬性及材