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1、锻造工艺与模具设计实验指导书实验一、空气锤结构及工作原理一、实验目的（1） 了解 750kg 空气锤的组成、各部分作用；（2） 掌握 750kg 空气锤工作原理及操纵方法。二、实验设备及厂房750kg 空气锤，实训中心厂房三、实验内容（1） 空气锤的组成部分如图 2-4-10 所示。（2） 对照示意图和实物，说出空气锤结构部分包括的内容及作用。工作部分：包括落下部分（活塞、锤杆和上砧块）和锤砧（下砧、砧垫和砧座） 传动部分：由电动机、带和带轮、齿轮、曲柄连杆及压缩活塞等组成操纵部分：由上下旋阀、旋阀套和操纵手柄等组成机 身：由工作缸、压缩缸、立柱和底座组成。（3）简述空气锤的工作原理四、实验总
2、结整理每个同学按上述内容完成实验报告实验二、典型锻件的模锻工艺设计 一、实验目的（1）（2）（3）（4）学会分析模锻件的结构工艺性。 学会用 CAPP 软件进行模锻工艺设计。 学会制定模锻工艺过程。 学会分析模锻件锻后的质量。二、实验设备及要求微型计算机、CAPP 软件三、实验内容模锻的锻造工艺过程通常包括以下内容。1、绘制模锻锻件图模锻锻件图是根据零件图及模锻工艺特点制定的，它是确定变形工序、设计 和制造锻模、计算坯料和检验锻件的依据。 在确定模锻锻件图时需预先考虑锻 件的分模面、加工余量、锻造公差、工艺余块、模锻斜度及圆角半径等因素。 （） 分模面分模面即锻模上、下模或凸、凹模的分界面。
3、分模面可以是平面，也可以 是曲面。 锻件分模面的位置选择是否合理，关系到锻件成形、锻件出模、材料 利用率等一系列问题。 其选择原则是：分模面应选在模锻件具有最大水平投影 尺寸的位置上，最好为锻件中部的一个平面，并使锻件上加工余量最少，上、下 模膛深度最浅且尽可能基本一致。这样可使上、下模膛具有相同的轮廓，易于发 现上、下模的错移，金属容易充满模膛，便于取出锻件，并利于锻模的锻造。在 保证上述基本原则的基础上，为提高锻件质量和生产过程的稳定性，还应考虑以 下要求。 饼块类锻件的高度小于或等于直径时，应取径向分模，而不能选轴向分模， 以利于锻模、切边模的加工制造和减少余块等金属消耗。 对于头部尺寸
4、明显偏大的锻件，最好用曲面而不用平面分模，可使上、下模 膛深度大致相同，有利于整个锻件充填成形。 有流线方向要求的锻件，应考虑锻件工作时的受力特点。（） 加工余量、模锻公差和工艺余块模锻件的加工余量和公差比自由锻件小得多，其数值根据锻件大小、形状和 精度等级有所不同，一般加工余量为 ，公差为 之间，用时可查有关手册。模锻生产为成批生产，应尽量少加或不加工艺余块。 （） 模锻斜度。为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与模膛侧壁接触部分需有一定斜度。锻 件上的这一斜度称为模锻斜度。 模锻斜度不包括在加工余量内，一般取、 、 等标准值。 模膛深度与宽度之比增大时，应取较大斜度 值。因冷却引起收缩，锻件的
5、内壁斜度值 应比外壁斜度值 大一级。（） 圆角半径。模锻件上所有两平面的交角处均需做成圆角。 其作用是：锻造时易于金属 充满模膛，便于取模，保证锻件质量；避免锻模凹角处产生应力集中，减缓模具 外圆角处的磨损，提高模具寿命。 钢的模锻件外圆角半径 r 取 ，内 圆角半径 R 是外圆角半径 r 的 倍。 模膛深度越深，圆角半径取值越大。 2、 确定模锻工步模锻工步主要根据模锻件的形状和尺寸来确定。工步的名称和所用的模膛相 一致，如拔长工步所用的模膛称为拔长模膛等。 模锻件按形状分为以下两大类。 （） 长轴类。此类锻件的长度明显大于其宽度和高度，如台阶轴、曲轴、连杆、弯曲摇臂 等。 锻造时锤击方向垂
6、直于锻件轴线，常选用拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等工步。因此，终锻时金属沿高度与宽度方向流动，而长度方向流动不明显。由于在拔长、滚压等制坯工步时，坯料已沿轴线方向流动改变了形状，各横 截面已和锻件相应的横截面面积与飞边截面积之和近似相等，所以能保证终锻时 金属充满模膛，且各处飞边均匀。 坯料的横截面面积大于锻件最大横截面面积 时，可只选用拔长工步。 而当坯料的横截面面积小于锻件最大横截面面积时， 采用拔长和滚压工步。 锻件轴线为曲线时应设弯曲工步。对于小型长轴类锻件，为了减少钳口料和提高生产率，常采用一根棒料同时 锻造几个锻件的锻造方法，因此，应增设切断工步，将锻好的件切离。对于形状复杂的锻
7、件，还应增设预锻工步，最后在终锻模膛中模锻成形，如 锻造弯曲连杆模锻件。坯料经过拔长、滚压、弯曲等三个工步后，形状接近于锻 件，然后经预锻、终锻两个模膛制成带有飞边的锻件。 至此在锤上进行的模锻 工步已经完成。 再经切飞边等其他工步后，即可获得合格锻件。某些模锻件选用周期轧制材料时，可以省去拔长、滚压等工步，使模锻过程简 化，提高了生产率。（） 饼块类。此类锻件主轴尺寸较短，在分模面上投影为圆形或长宽尺寸相近，如齿轮、 法兰、十字轴、万向节叉等。 模锻时，坯料轴线方向与锤击方向相同，金属沿 高度、宽度和长度方向均产生流动。 常采用镦粗或压扁等工步制坯，然后终锻。 形状简单的锻件可直接终锻成形。
8、3、 坯料计算坯料重量为锻件、飞边、连皮、钳口料头和氧化皮重量的总和。 一般飞边 是锻件重量的；氧化皮是锻件、飞边、连皮等重量总和的 。4、 选择模锻设备4、 模锻的后续工序普通模锻件均带有飞边，带孔锻件还有冲孔连皮，通常采用冲切法去除飞边， 其后尚有清除氧化皮及校正工序。 清除氧化皮的方法有滚筒清理、喷丸清理等， 以便于检验表面缺陷及切削加工。 锻件在切边、冲孔、热处理及表面清理过程 中若有变形，应进行校正，大、中型锻件在热态下校正，小锻件亦可冷态校正， 此工序可在终锻模膛中进行，亦可在专门的校正模具中进行。对于精度要求较高的锻件，应进行精压。 精压可全部或部分代替切削加工， 分平面精压和体
9、积精压两类。此外，锻造工艺对结构设计也有一定的要求，根据模锻的特点及工艺要求，模锻件结构设计的基本原则如下。1 必须具有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径，保证模锻件易于从锻模中取 出。2 在零件的非结合面、不需进行切削加工处，应有合理的模锻斜度和圆角。 为了减少工序，零件的外形应力求简单，最好要平直和对称，截面的差别不 宜过大，避免薄壁、高筋、凸起等外形结构。 在分模面上避免小枝杈和薄突缘。 避免窄沟、深槽、深孔及多孔结构，以便于制造模具并延长模具寿命。 孔径 小于 和孔深大于直径两倍的孔结构均不易锻出，应尽量避免。 对于形状复杂的锻件，应尽量采用锻焊结构，以减少工艺余块，简化模锻工 艺。四、步骤及结果分析（） 选择设计题目。 有两题可供选择：1 奖杯，如图-1 所示，要求美观耐蚀，批量生产；2 齿轮，如图-2 所示，要求耐蚀和耐磨，批量生产。（2） 进行模锻件的结构工艺性分析，即对所选零件进行结构工艺性分析并进 行修改。（3） 用 CAPP 软件进行设计，获得模锻工艺文件。（4） 确定结构，包括制坯、预锻和终锻模膛。（5） 选择坯料尺寸，根据锻件图确定坯料的重量和尺寸。（6） 确定模锻工步和工艺卡。（7） 分析模锻件的质量。图 2-1 奖杯图 2-2 齿轮