阶梯轴锻造工艺设计

1、热加工工艺课程设计阶梯轴锻造工艺设计 院 系： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间：年月日至年月日黄河科技学院课程设计任务书 学院 系 专业 级 班学号 姓名 指导教师 题目: 阶梯轴锻造工艺设计 课程: 热加工工艺课程设计 课程设计时间： 月 日至 月 日 共 周课程设计工作内容与根本要求(技术参数、设计要求、设计任务、工作方案、所需相关资料)纸张不够可加页1技术参数： 阶梯轴零件图2设计任务与要求完成后需提交的文件和图表等： 任务1绘制锻件图。2确定锻造工序。3计算坯料质量及尺寸均选择锻造比为1.2、钢、烧损质量为锻件质量的2.0%，料头质量除料头尾外还包含冲切掉

2、的金属质量。4选择锻造设备及吨位。5确定锻造温度范围、加热冷却及热处理标准。(1)设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。(2)按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书不少于2000字。3工作方案进程安排 熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作 1天确定铸造工艺方案 1天工艺设计和工艺计算 2天绘制铸件铸造工艺图 1天确定铸件铸造工艺步骤 2天编写设计说明书 3天辩论 1天4主要参考资料?热加工工艺根底?、?工程材料及成形技术根底?、?机械设计手册?系主任审批意见：审批人签阶梯轴锻造工艺设计摘要随着我国钢铁产业的迅速开展，已跻身世界钢铁生产大国的行列，各个产业对钢铁的需

3、求量也逐步增大。随着高新、精密科技的开展，对锻造技术的要求也会越来越高。比方自由锻等等。确定阶梯轴的锻造工艺过程主要包括绘制锻件图、确定变形工艺及锻造比、确定毛皮质量和尺寸、选定锻造设备、确定锻造温度及标准和制作锻件工艺卡。同时在锻造过程中要注意加工余量以及锻造公差，还要合理严格的控制温度及其锻件的烧损率。本文在这里主要分析了阶梯轴的结构，并且根据其结构特点确定了其锻造工艺，轴是支撑转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。机器中以回转运动的零件就装在轴上，因阶梯轴有便于零件的装配的作用，因此在装配零件中，阶梯轴有着不可替代的作用。 关键词： 自由锻、锻造比、锻造工艺、加工余量、

4、锻造公差、烧损率目录绪论6锻造工艺7锻件的结构特点7锻件的工艺流程7自由锻的工序特点72、锻造阶梯轴的结构与分析82.1 阶梯轴的结构分析8 2.2 阶梯轴的工艺分析8 3、阶梯轴设计方案与步骤93.1 绘制轴锻件图93.2 制定变形工艺方案103.3 计算坯料质量与尺寸10 3.4 确定锻造设备103.5 确定锻造温度及标准11 确定温度范围11 确定加热标准及火次11 确定冷却方法及标准12 确定热处理标准124、锻造工艺流程135、总结15附录：16参考文献17 绪论因为我对锻造比拟感兴趣和了解，所以这次课程设计我选做的是阶梯轴锻造工艺设计。锻造生产在机械制造工业以及其他工业中用途很大，

5、为这些行业提供了大量的锻件毛坯、工件或者零件。一般对受力大的重要机械零件，大多采用锻造的方法制造。例如：1、国防工业：如飞机、坦克、大炮、枪支的大局部零件。2、交通运输业：如机车、汽车、轮船上的曲轴和推力轴等主要部件。3、电力工业：发电设备中的主要零件如水轮机主轴、透平叶轮、转子及护环等。4、农业机械：如拖拉机、收割机等主要零件。5、轻工业：如自行车、缝纫机等主要零件。锻造是机械制造中常用的成型方法，锻造师利用锻压机械对金属皮料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造与冲压同金属性加工性质，统称锻造。与其他加工方法相比，锻造生产率高，锻件的形状、

6、尺寸稳定性较好，并有较佳的力学性能。锻件的最正确优势是强韧性好，纤维组织合理，因此被广泛运用。锻件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或适宜的压缩力的物件。这种力量的典型的通过使用压力实现的。锻件的优点有可伸展的长度、可收缩的横截面；可收缩的长度、可深站的横截面；可改变的长度、可改变的横截面。锻造的种类有：自由锻、热模锻、顶锻、滚锻和模锻。1、锻造工艺1.1锻件的结构特点 锻造是机械制造中常用的成型方法锻造，利用锻压机械对金属坯料施加压力使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造与冲压同属塑性加工性质统称锻压。与其他加工方法相比锻造生产率高锻件的形状尺

7、寸稳定性较好并有较佳的力学性能。 流程 锻件的优势是由于金属材料通过塑形变形后消除了内部缺陷如打碎碳化物非金属夹杂物并使之沿变形方向分布改善或消除成分偏析等得到了均匀、细小的低倍和高倍组织。 锻造按在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工热锻是在高于坯料金属再结晶温度上加工。有时还处于加热状态但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。锻造成型方法可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成型扎制、辊锻、辗扩等。的工序特点 自由锻的工序可分为根本工序、辅助工序及精整工序三大类。根本工序是使金属产生一定程度的变形以到达所需形状和尺寸的工艺过程包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转及

8、错移等工序。辅助工序是为根本工序操作方便而进行的预先变性工序有压肩、压钳口、倒棱等。精整工序是用以减少锻件外表缺陷而进行的工序校正、滚圆外表平整等。本文主要是利用自由锻进行加工的。所以主要介绍自由锻自由锻是利用压力或冲击力是金属在上、下抵铁之间产生塑性变形从而获得所需锻件形状尺寸的方法。自由锻分为手工锻造和机械锻造两种。自由锻可锻造各种质量的简单形状锻件并因锻造过程是局部变形变形抗力小特别适用单件小批量水轮主轴、多管曲轴、连杆等大型锻件生产。 2、锻造阶梯轴的结构与分析阶梯轴的结构分析 阶梯轴是工程中常用的一种零件，工作环境也比拟复杂受到各种力的的作用。这些力以使其产生拉伸、压缩、扭转和弯曲变

9、形。这些因素使在做轴时必须有更高的强度和刚度。而锻造件在锻造的时候可以使其产生纤维组织强化钢材同时锻造也可以打碎铸态组织获得较高综合力学性能。对于要求更高的轴类可以通过锻造再加上淬火、调质处理使钢获得更好的力学性能。同时用锻件做零件毛坯可以减少用材节约资金比拟经济实惠。 2.2 阶梯轴的工艺分析 根据阶梯轴的使用要求和条件进行分析、研究总结出自己的设计方案。由于阶梯轴的结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后将其设计为4局部即将100作为一局部将60和54作为一局部将40作为一局部将剩下的作为一局部选用自由锻。由于锻件比拟简单故不需要设置余块。通过查表和计算确定其锻造公差、锻造比、和烧损

10、率以及锻造设备选用0.4t自由锻锤。 3、阶梯轴设计方案与步骤3.1 绘制锻件图 锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工具、指导生产和验收锻件的主要依据。它是以机械零件图为根底结合自由锻工艺特点考虑到机械加工余量、锻造公差、工艺余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成。 根据零件图上阶梯轴长为340mm，最大直径为100mm，对照课本金属成形工艺设计中表3-3所列的零件总长为315630mm，最大直径为120160mm，可查的锻造精度等级为F级的锻件余量及公差为104mm。 由于锻件形状比拟简单故可不必增设工艺余块。如下列图所示。 制定变形工艺方案 由于阶梯轴是形状比拟简单的轴杆类，锻件变形工艺简单，且材

11、料为常用45钢，塑形较好，容易变形，因此其主要变形工艺可参考金属成型工艺设计表3-6中的工艺可将其分为压肩、端部拔长、切料等。如下列图 1、下料2. 拔长后并切料头 3. 切肩并拔长 4. 端部拔长并切料头 3.3计算坯料质量与尺寸 根据齿轮轴锻造件图，自左向右分为3个圆柱体，分别算其质量m1、m2、m3，单位为kg，即M1=/= M2=/=0 M3=/=3.37 锻件质量为M锻=m1+m2+m3=+= 假设将锻件至于煤炉中加热，并一次锻成，有表3-8所列查得加热烧损率按锻件的质量2%计算，即 M烧=M锻2%=0.2074 截料损失按锻件质量的4%计算，即得 M头= M锻4%=0.4148 那

12、么坯料质量M坯=M锻+M烧+M头=kg 锻件以钢材为坯料，可按锻件最大面积110mm对照表3-11所列热扎圆钢标准直径，选用130mm热扎圆钢。并由m=vp算出坯料体积为cm，再除以130mm圆钢截面积，即可算出坯料长度为200mm 3.4确定锻造设备 锻造设备的选择有查表法与经验类比法。但假设能查得表格数据那么应优先选择，此锻件属于圆轴类，按毛坯质量或直径选用0.4t自由锻锤。 确定温度范围 锻造温度范围是指锻件有始锻温度到终端温度的间隔。确定锻造温度的根本原那么，是保证金属材料在锻造温度范围内具有良好的塑形和较低的变形抗力，能锻出优质的锻件。由于此轴用的是45钢，根据工程材料知识可知45钢

13、在不同的温度下有不通同的相，而它在1000多度时呈现奥氏体相，奥氏体相具有较好的塑形和韧性易于在高温下变形。再由表3-16中差得始锻温度为1200终锻温度为800。 确定加热标准及火次 根据45钢的塑形、强度、导热及膨胀系数、组织特点、加热变化、断面尺寸、导热性能和直径等因素，可以确定采用火焰炉一段式加热。 确定冷却方法及标准 锻件在锻后冷却时按冷却速度分为空冷、坑冷和炉冷。由于此锻件属于中小型锻件，所用材料塑形较好，所以采用堆放空冷即可。 确定热处理标准 锻件常规热处理是将锻件冷却到室温。再将锻件加热进行热处理。另外是将锻造与热处理联在一块进行，即锻造过后直接进行淬火或正炽热处理。这样可以起

14、到变形强化和热处理双重作用，使锻件既获得高强度和高塑性综合力学性能。 根据工程材料所学知识，该坯料锻造成型后，在粗加工前必须先经去应力退火处理，并再加工后再进行调质处理。假设质量要求不高，可用正火代替调质以降低本钱。假设外表要求较高，那么还需在精加工前进行淬火和回火处理。 4、锻造工艺流程锻件名称阶梯轴锻件材料45坯料质量坯料尺寸130200mm火次锻造温度操作工序工序简图锻造设备及工具11200800下料并锻出头部切割机、电锯或乙炔焰气割、0.4t自由锻锤、胎膜拔长0.4t自由锻锤、上平砧、下平砧拔长修整台阶胎膜5、总结这次课程设计我懂得了许多知识，学到了许多知识，掌握了一些热加工的一些根本

15、的流程和工序。我了解了锻压的根本分类，主要分为锻造和冲压等其中锻造分为自由锻和模锻等。本次课程设计中主要运用了自由锻，从而使我对自由锻过程有了了解，并对锻造工艺设计有了进一步的认识，锻造工艺根本过程分为绘制锻件图、制定变形工艺、计算皮料质量和尺寸、确定锻造设备、确定锻造温度及标准和填写锻造工艺卡。 这次课程设计使我不仅再次复习了热处理的根本内容，也使我掌握了刚学的热加工工艺根底知识，这次课程设计对我的启发很大，不仅学到了书本上的理论知识，而且学到了许多课外知识，比方对计算机的使用等等。同时对以后的课程设计有了根底对论文的格式有了根本认识，使我在以后的论文写作中可以运用自如。总之，我会不断地去学

16、习，不断地挑战自己，不断地超越自己，从而不断地完善自己。附录：表1 阶梯轴类锻件机械加工余量与公差零件总长L零件直径D大于05080120160200250315至5080120160200250315400余量a与极限偏差，锻造精度等级F0315728393104-3156308393104114125135-630100093104114125135146167-1000160010412513514615616718819816002500-13514615616717719820525004000-16717718819821922940006000-1982082192310-表2热

17、轧圆钢直径GB/T720-1996567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363840424548505255565860636568707580859095100105110115120125130140150160170180190200210220240250-表3 自由锻锤的锻造能力范围锻件类型及规格锻锤落下局部质量/t1235圆饼D/mmH/mm2003525050300100400150500200600300750300圆环D/mmH/mm1506035075400100500150600200100025

18、01200250圆筒D/mmd/mmL/mm150100165175125200125200125300125350150400700500550圆轴D/mmG/kg8010012520015030017550022575027510003501500方块H=B/mmG/kg802515050175702001002503503008004501000扁方B/mmH/mm1007160151752020025400406005070070钢锭直径/mm125200250300400450600钢坯边长/mm100175225275350400550注：D锻件外径；d锻件高度；B件宽度；L锻件长度；G锻件质量。表4各类合金的锻造温度范围合金种类常用钢号始锻温度终锻温度锻造温度范围普通碳素结构钢Q195，Q215，Q235，Q2751300120700750600450优质碳素结构钢20Mn，40，45,50,55,6012001250800400450碳素工具钢T8，T8A,T9，T9A,T1010501150750800