连杆锻模型槽设计及CAM

　　山东泰安某摩配锻造有限公司是生产各种型号摩托车连杆锻件的企业，该企业传统连杆模具电火花加工所用的电极是采用二维AutoCAD绘图，手工制作。其方法是：用线切割机床切割出模板，用手工方法加工出电极的曲面形状。这种方法存在精度难以得到保证、一致性非常差、新产品的开发周期很长等问题。由于锻模的设计要满足精度以及达到组织性能良好等要求，同时模具要有足够的强度和较高的寿命，要求制造简单、安装、调试及维修方便。

　　螺旋压力机模锻是一种投资较少的生产工艺，且生产的连杆质量较好，得到了广泛应用。本文根据厂家提供的冷锻件进行了针对螺旋压力机设备连杆锻模型槽的设计以及连杆锻模的高速切削加工。

1 模具型槽设计

　　以螺旋压力机用锻模作为研究对象，确定连杆的生产工艺为：加热(感应加热)→制坯（辊锻机）→预锻→终锻→切边→校正。

　　1.1 锻坯图

　　模锻生产过程、工艺规程制订、锻模设计、锻件检验及锻模制造都依赖于锻件图，它是根据零件图而设计，分为冷锻件图和热锻件图两种。冷锻件图用于最终锻件检验，热锻件图用于锻模设计和加工制造。冷锻件图通称为锻件图，以下为其所需内容。

　　(1)JC125摩托车连杆锻坯图如图1。

    图1 摩托连杆锻坯图

　　(2)技术要求：未注圆角R₂，未注拔模斜度7°，非加工面应圆滑过渡；不允许有锻造裂纹、夹渣、折叠、缺肉等缺陷存在；大小端面的扭曲≤0.2，平行度≤0.2；纵向剖面金属纤维不得间断、紊乱；未注锻造公差按GB1084-791T15级；热处理：正火；表面经抛丸处理，并防锈。

　　1.2 设备吨位的确定

　　结合企业现有设备和经验公式选择锻造连杆的吨位，螺旋压力机的吨位选择计算公式如下：

    P=-KS/q

　　式中：P为螺旋压力机公称压力；K为系数，在热锻和精压时，约为80kN/cm²，在锻件轮廓比较简单时，约为50kN/cm²；S为锻件总变形面积，它包括锻件面积、冲孔连皮面积及飞边面积；q为锻件变形系数，变形程度小的取1.6、不大的取1.3、大的取0.9～1.1。上式适用于锤击一次成形所需设备的吨位，若采用2～3次锤击成形，则按计算值减半。

　　由于连杆模锻属热锻，且锻件变形程度较大，所以系数K取80kN/cm²，锻件变形系数q取1.1，而经过估算S为7000.751mm²。最后算得螺旋压力机公称压力P为5090kN，采用2～3次锤击成形，因此按计算值减半，为2545kN。基于以上计算结果，并为确保锻件质量，故选用4000kN螺旋压力机。

　　通过后续的Deform-3D数值模拟，可发现，连杆锻造过程中压力逐渐上升，在形成飞边时压力达到最大，载荷达到2.51×10⁶N，与经验公式的计算相符合。