连杆毛坯辊锻模具设计

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

    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。

    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。

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。

                      (2-1)

式中   －毛坯截面积，mm2；

      －-辊锻件最大截面积，mm2；

   　  －截面增大系数，。

    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

                         (2-2)

式中　  －总延伸系数，；

－辊锻件最小截面积，mm2；

 －平均延伸系数，一般为1.5～2.5，本连杆=1.7。

代入式得：

    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。