阶梯轴切边模课程设计说明书

1 锻件要求及工艺分析
1.1锻件零件图，如图1.1。

图1.1 锻件三维图1.2 冷锻件图，如图1.2。

图1.2 冷锻件图
1.3锻件切边工艺分析
由初步造型得出锻件体积为2mm 214658.305d v mm =，其外轮廓包容体的体积为23.1416.516.53328210.545b v x mm =⨯⨯=，从而可初步得出锻件形状复杂系数
14658.3050.5128210.545
d b v s v =
== 由锻件形状复杂系数查【1】表4-3得其形状复杂程度一般，代号2s ，根据零件材料查资料【1】得其材质系数为1M ，由锻件的体积以及材料密度得出锻件的质量：
314658.305
7.85/0.151000
d m v g cm kg ρ=⨯=
⨯=.
锻件材料为T10A 钢，采用热切边方式。

2 切边力的计算
根据[1]可知，切边力的计算公式为：
(1.6~2.0)b P F σ=
P 为切边力，N ；F 为剪切面积，2mm ；b σ为锻件在剪切状态下的强度极限，MPa 。

经UG 造型，然后分析计算出剪切面积F=2382.8321mm ，因为锻件采用冷切边查
/6991999GB T - 45钢600b MPa σ=。

将以上数值代入上式得：
22.0600382.8321 4.61046P KN T =⨯⨯=⨯=
3 切边凹模设计
3.1切边凹模结构设计
切边凹模有直刃式、斜刃式和堆焊刃口式，因为此锻件只需简单的切边处理，考虑到生产效率和模具的加工难易程度，采用直刃式凹模刃口，如图3.1。

图3.1 直刃口
3.2 切边凹模尺寸计算
3.2.1切边凹模刃口尺寸计算
查[2]表637，得出切边凹模计算原则，根据飞边的相关尺寸，飞边槽尺寸如图3.2。

图3.2 飞边槽尺寸图 得出凹模的相关尺寸如下： （1）刃口高度S 的计算：
刃口高度25S h =+ 2h —锻件飞边桥部高度，mm 。

代入数值得出： 1.65 6.6S mm =+=。

（2）刃口宽度b 的计算：
刃口宽度b 按飞边桥部宽度取，即b=8mm 。

（3）刃口凸台高度1h 、的计算：
刃口凸台高度1h 、一般比锻件飞边仓部高度大2~3mm ，即取1h 、=4.8+3=7.8mm 。

（4）模壁斜度的计算：
模壁斜度α一般取=3~7α︒︒，为便于锻件切边后落料，取=7α︒。

（5）保护凸台h 、的计算：
一般=h 、
飞边仓部高度，即=4.8h mm 、。

切边凹模具体尺寸如图3.3。

图3.3 刃口尺寸图
3.2.2 凹模模块外形尺寸确定
查[2]表11—2得凹模外形尺寸确定原则：
宽度1max 2(40~50)B B mm =+⨯。

根据锻件三维模型图经UG 计算后得出锻件
max max 147,310B mm L mm ==。

将max B 代入上式得出1B =227mm 。

长度1max 2(40~50)L L mm =+⨯，将max L 代入得出1390L mm =。

锻件为水平分模，而平分模面模块高度H=50mm 。

3.2.2 凹模模块外形尺寸确定
查[2]表11—2得凹模外形尺寸确定原则：
宽度1max 2(40~50)B B mm =+⨯。

根据锻件三维模型图经UG 计算后得出锻件
max max 52,75B mm L mm ==。

将max B 代入上式得出1B =152mm 。

长度1max 2(40~50)L L mm =+⨯，将max L 代入得出1175L mm =。

锻件为水平分模，而平分模面模块高度一般H=50mm 。

3.2.3 钳口设计
因为锻件在锻造过程中设计了钳口，故切边模也应设计钳口以方便放置钳口料。

查[1]11—3，由锻件棒料直径得出钳口尺寸min 40B =mm ，H=32mm 。

3.3.3切边凹模尺寸图，如图3.4。

图3.4 切边凹模尺寸图
4 垫板尺寸的确定
查[1]表11—15，由锻件的最大外形尺寸取垫板的具体参数为 A=120 B=70，结合其他参数绘制垫板尺寸如图4.1。

图4.1 垫板尺寸图
5 凹模模座尺寸的确定
因为锻件形状较为简单，且质量小于0.5kg ，故采用冷切边方式，在选用用螺钉紧固的冷切边模。

查[1]表11—17 查用螺钉紧固凹模的底座组合尺寸。

结合锻件外形尺寸，选用1号底座。

其具体尺寸为：
底座外形尺寸 装配尺寸 序号 B 1B 2B H h L K l 1 330
400
300
190
130
220
120
115
根据其规定尺寸可知从底座底面到垫板底面的高度H=40mm 。

6 切边冲头及加持器的设计
冲头加持器采用斜楔固定方式，查[1]表11—10取夹持器d=50mm,再结合表11—10得出其他尺寸。

d
H
L
B 1B
2h
a
1a 1h 1α α 50 120 130 150
70 50 22.5 42.5 24.5
5︒
5︒
其尺寸如图6.1。

图6.1 冲头加持器图
6.2.1 压力机的选择
根据2中计算出的切边力查[1]表11—9选择压力机的型号为K117A ，其最大封闭高度为340mm ，其最小封闭高度为140mm 。

6.2.2模具闭合高度计算
查[2]第九章模锻后续工序可知模具闭合高度的计算公式为：
min +15~20(15~20)H H mm H H H -≤≤--max 垫闭垫（）
式中 min H 为压力机最小闭合高度； H 垫 为垫板的高度； max H 为模具最大闭合高度。

代入具体数值得出：
14020203402020mm H mm -+≤≤--闭
即 140300mm H mm ≤≤闭
为方便冲头的设计，及有足够的运动空间，且又需满足其闭合高度的校核，取
=300H 闭mm 。

6.2.3 切边冲头的具体尺寸计算
查[1]可知切边冲头的高度尺寸计算公式：
121h H h h S =--+
式中 1h 为切边凹模底座下支撑面到切边凹模刃口上平面高度； 2h 为当采用标准冲头夹持器市，为加持器高度； 1S 为冲头进入切边凹模深度，一般取110~15S mm =； H 为模具闭合高度，按压力机规格计算。

代入数值得出：
3004020505010150h mm
=----+=
查[1]11—7 可知切边模间隙，单边间隙取值为0.8mm~1.0mm 之间，取单边间隙为1.0mm 。

因为锻件形状较为简单，且不需很大的切边力，为简化冲头的形状，固采用简化冲头形式，其具体尺寸如图6.2。

图6.2冲头零件图
7 斜楔的设计
查[1]表11—23得出紧固冲头的斜楔尺寸如下： L=600；a=82，h=88，R=5；15;5αα=︒=︒。

其尺寸如图7.1 。

图7.1 斜楔尺寸图
8 卸料板及支撑管设计
8.1 支撑管尺寸确定
查[1]参考图11—44可知支撑管尺寸图，如图8.1。

图8.1 支撑管尺寸图
8.2 卸料板尺寸确定
为简化模具设计，初步确定卸料板为矩形卸料板，查[1]图11—43可知卸料板基本机构，结合切边冲头的尺寸，确定卸料板的尺寸。

1120
a a
==；
1120
b b
==；取A=300；中间冲头通过孔按冲头的尺寸确定，单边见习取1mm。

参考文献
[1] 吕炎主编. 锻模设计手册（2版）. 北京：机械工业出版社，2005.10.
[2] 郝滨海编著. 锻造模具设计简明手册. 北京：化学工业出版社，2005.12.
[3] 姚泽坤主编.锻造工艺与模具设计（2版）.西安：西北工业大学出版社，2009.9（2011.01重印）.
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