1、熱加工工藝課程設(shè)計(jì)階梯軸鍛造工藝設(shè)計(jì) 院 系： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計(jì)時(shí)間：年月日至年月日黃河科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)院 系 專業(yè) 級(jí) 班學(xué)號(hào) 姓名 指導(dǎo)教師 題目: 階梯軸鍛造工藝設(shè)計(jì) 課程: 熱加工工藝課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)時(shí)間： 月 日至 月 日 共 周課程設(shè)計(jì)工作內(nèi)容與根本要求(技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)任務(wù)、工作方案、所需相關(guān)資料)紙張不夠可加頁(yè)1技術(shù)參數(shù)： 階梯軸零件圖2設(shè)計(jì)任務(wù)與要求完成后需提交的文件和圖表等： 任務(wù)1繪制鍛件圖。2確定鍛造工序。3計(jì)算坯料質(zhì)量及尺寸均選擇鍛造比為1.2、鋼、燒損質(zhì)量為鍛件質(zhì)量的2.0%，料頭質(zhì)量除料頭尾外還包含沖切掉

2、的金屬質(zhì)量。4選擇鍛造設(shè)備及噸位。5確定鍛造溫度范圍、加熱冷卻及熱處理標(biāo)準(zhǔn)。(1)設(shè)計(jì)圖樣一律按工程制圖要求，采用手繪或機(jī)繪完成，并用三號(hào)圖紙出圖。(2)按所設(shè)計(jì)內(nèi)容及相應(yīng)順序要求，認(rèn)真編寫說(shuō)明書不少于2000字。3工作方案進(jìn)程安排 熟悉設(shè)計(jì)題目，查閱資料，做準(zhǔn)備工作 1天確定鑄造工藝方案 1天工藝設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算 2天繪制鑄件鑄造工藝圖 1天確定鑄件鑄造工藝步驟 2天編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3天辯論 1天4主要參考資料?熱加工工藝根底?、?工程材料及成形技術(shù)根底?、?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?系主任審批意見(jiàn)：審批人簽階梯軸鍛造工藝設(shè)計(jì)摘要隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的迅速開展，已躋身世界鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)的行列，各個(gè)產(chǎn)業(yè)對(duì)鋼鐵的需

3、求量也逐步增大。隨著高新、精密科技的開展，對(duì)鍛造技術(shù)的要求也會(huì)越來(lái)越高。比方自由鍛等等。確定階梯軸的鍛造工藝過(guò)程主要包括繪制鍛件圖、確定變形工藝及鍛造比、確定毛皮質(zhì)量和尺寸、選定鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度及標(biāo)準(zhǔn)和制作鍛件工藝卡。同時(shí)在鍛造過(guò)程中要注意加工余量以及鍛造公差，還要合理嚴(yán)格的控制溫度及其鍛件的燒損率。本文在這里主要分析了階梯軸的結(jié)構(gòu)，并且根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定了其鍛造工藝，軸是支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。機(jī)器中以回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上，因階梯軸有便于零件的裝配的作用，因此在裝配零件中，階梯軸有著不可替代的作用。 關(guān)鍵詞： 自由鍛、鍛造比、鍛造工藝、加工余量、

4、鍛造公差、燒損率目錄緒論6鍛造工藝7鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)7鍛件的工藝流程7自由鍛的工序特點(diǎn)72、鍛造階梯軸的結(jié)構(gòu)與分析82.1 階梯軸的結(jié)構(gòu)分析8 2.2 階梯軸的工藝分析8 3、階梯軸設(shè)計(jì)方案與步驟93.1 繪制軸鍛件圖93.2 制定變形工藝方案103.3 計(jì)算坯料質(zhì)量與尺寸10 3.4 確定鍛造設(shè)備103.5 確定鍛造溫度及標(biāo)準(zhǔn)11 確定溫度范圍11 確定加熱標(biāo)準(zhǔn)及火次11 確定冷卻方法及標(biāo)準(zhǔn)12 確定熱處理標(biāo)準(zhǔn)124、鍛造工藝流程135、總結(jié)15附錄：16參考文獻(xiàn)17 緒論因?yàn)槲覍?duì)鍛造比擬感興趣和了解，所以這次課程設(shè)計(jì)我選做的是階梯軸鍛造工藝設(shè)計(jì)。鍛造生產(chǎn)在機(jī)械制造工業(yè)以及其他工業(yè)中用途很大，

5、為這些行業(yè)提供了大量的鍛件毛坯、工件或者零件。一般對(duì)受力大的重要機(jī)械零件，大多采用鍛造的方法制造。例如：1、國(guó)防工業(yè)：如飛機(jī)、坦克、大炮、槍支的大局部零件。2、交通運(yùn)輸業(yè)：如機(jī)車、汽車、輪船上的曲軸和推力軸等主要部件。3、電力工業(yè)：發(fā)電設(shè)備中的主要零件如水輪機(jī)主軸、透平葉輪、轉(zhuǎn)子及護(hù)環(huán)等。4、農(nóng)業(yè)機(jī)械：如拖拉機(jī)、收割機(jī)等主要零件。5、輕工業(yè)：如自行車、縫紉機(jī)等主要零件。鍛造是機(jī)械制造中常用的成型方法，鍛造師利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬皮料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，已獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造與沖壓同金屬性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛造。與其他加工方法相比，鍛造生產(chǎn)率高，鍛件的形狀、

6、尺寸穩(wěn)定性較好，并有較佳的力學(xué)性能。鍛件的最正確優(yōu)勢(shì)是強(qiáng)韌性好，纖維組織合理，因此被廣泛運(yùn)用。鍛件是金屬被施加壓力，通過(guò)塑性變形塑造要求的形狀或適宜的壓縮力的物件。這種力量的典型的通過(guò)使用壓力實(shí)現(xiàn)的。鍛件的優(yōu)點(diǎn)有可伸展的長(zhǎng)度、可收縮的橫截面；可收縮的長(zhǎng)度、可深站的橫截面；可改變的長(zhǎng)度、可改變的橫截面。鍛造的種類有：自由鍛、熱模鍛、頂鍛、滾鍛和模鍛。1、鍛造工藝1.1鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 鍛造是機(jī)械制造中常用的成型方法鍛造，利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造與沖壓同屬塑性加工性質(zhì)統(tǒng)稱鍛壓。與其他加工方法相比鍛造生產(chǎn)率高鍛件的形狀尺

7、寸穩(wěn)定性較好并有較佳的力學(xué)性能。 流程 鍛件的優(yōu)勢(shì)是由于金屬材料通過(guò)塑形變形后消除了內(nèi)部缺陷如打碎碳化物非金屬夾雜物并使之沿變形方向分布改善或消除成分偏析等得到了均勻、細(xì)小的低倍和高倍組織。 鍛造按在加工時(shí)的溫度可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工熱鍛是在高于坯料金屬再結(jié)晶溫度上加工。有時(shí)還處于加熱狀態(tài)但溫度不超過(guò)再結(jié)晶溫度時(shí)進(jìn)行的鍛造稱為溫鍛。鍛造成型方法可分為自由鍛、模鍛、冷鐓、徑向鍛造、擠壓、成型扎制、輥鍛、輾擴(kuò)等。的工序特點(diǎn) 自由鍛的工序可分為根本工序、輔助工序及精整工序三大類。根本工序是使金屬產(chǎn)生一定程度的變形以到達(dá)所需形狀和尺寸的工藝過(guò)程包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)及

8、錯(cuò)移等工序。輔助工序是為根本工序操作方便而進(jìn)行的預(yù)先變性工序有壓肩、壓鉗口、倒棱等。精整工序是用以減少鍛件外表缺陷而進(jìn)行的工序校正、滾圓外表平整等。本文主要是利用自由鍛進(jìn)行加工的。所以主要介紹自由鍛自由鍛是利用壓力或沖擊力是金屬在上、下抵鐵之間產(chǎn)生塑性變形從而獲得所需鍛件形狀尺寸的方法。自由鍛分為手工鍛造和機(jī)械鍛造兩種。自由鍛可鍛造各種質(zhì)量的簡(jiǎn)單形狀鍛件并因鍛造過(guò)程是局部變形變形抗力小特別適用單件小批量水輪主軸、多管曲軸、連桿等大型鍛件生產(chǎn)。 2、鍛造階梯軸的結(jié)構(gòu)與分析階梯軸的結(jié)構(gòu)分析 階梯軸是工程中常用的一種零件，工作環(huán)境也比擬復(fù)雜受到各種力的的作用。這些力以使其產(chǎn)生拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲變

9、形。這些因素使在做軸時(shí)必須有更高的強(qiáng)度和剛度。而鍛造件在鍛造的時(shí)候可以使其產(chǎn)生纖維組織強(qiáng)化鋼材同時(shí)鍛造也可以打碎鑄態(tài)組織獲得較高綜合力學(xué)性能。對(duì)于要求更高的軸類可以通過(guò)鍛造再加上淬火、調(diào)質(zhì)處理使鋼獲得更好的力學(xué)性能。同時(shí)用鍛件做零件毛坯可以減少用材節(jié)約資金比擬經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 2.2 階梯軸的工藝分析 根據(jù)階梯軸的使用要求和條件進(jìn)行分析、研究總結(jié)出自己的設(shè)計(jì)方案。由于階梯軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單在綜合考慮過(guò)其經(jīng)濟(jì)性、工藝性和使用性后將其設(shè)計(jì)為4局部即將100作為一局部將60和54作為一局部將40作為一局部將剩下的作為一局部選用自由鍛。由于鍛件比擬簡(jiǎn)單故不需要設(shè)置余塊。通過(guò)查表和計(jì)算確定其鍛造公差、鍛造比、和燒損

10、率以及鍛造設(shè)備選用0.4t自由鍛錘。 3、階梯軸設(shè)計(jì)方案與步驟3.1 繪制鍛件圖 鍛件圖是擬定鍛造工藝規(guī)程、選擇工具、指導(dǎo)生產(chǎn)和驗(yàn)收鍛件的主要依據(jù)。它是以機(jī)械零件圖為根底結(jié)合自由鍛工藝特點(diǎn)考慮到機(jī)械加工余量、鍛造公差、工藝余塊、檢驗(yàn)試樣及工藝卡頭等繪制而成。 根據(jù)零件圖上階梯軸長(zhǎng)為340mm，最大直徑為100mm，對(duì)照課本金屬成形工藝設(shè)計(jì)中表3-3所列的零件總長(zhǎng)為315630mm，最大直徑為120160mm，可查的鍛造精度等級(jí)為F級(jí)的鍛件余量及公差為104mm。 由于鍛件形狀比擬簡(jiǎn)單故可不必增設(shè)工藝余塊。如下列圖所示。 制定變形工藝方案 由于階梯軸是形狀比擬簡(jiǎn)單的軸桿類，鍛件變形工藝簡(jiǎn)單，且材

11、料為常用45鋼，塑形較好，容易變形，因此其主要變形工藝可參考金屬成型工藝設(shè)計(jì)表3-6中的工藝可將其分為壓肩、端部拔長(zhǎng)、切料等。如下列圖 1、下料2. 拔長(zhǎng)后并切料頭 3. 切肩并拔長(zhǎng) 4. 端部拔長(zhǎng)并切料頭 3.3計(jì)算坯料質(zhì)量與尺寸 根據(jù)齒輪軸鍛造件圖，自左向右分為3個(gè)圓柱體，分別算其質(zhì)量m1、m2、m3，單位為kg，即M1=/= M2=/=0 M3=/=3.37 鍛件質(zhì)量為M鍛=m1+m2+m3=+= 假設(shè)將鍛件至于煤爐中加熱，并一次鍛成，有表3-8所列查得加熱燒損率按鍛件的質(zhì)量2%計(jì)算，即 M燒=M鍛2%=0.2074 截料損失按鍛件質(zhì)量的4%計(jì)算，即得 M頭= M鍛4%=0.4148 那

12、么坯料質(zhì)量M坯=M鍛+M燒+M頭=kg 鍛件以鋼材為坯料，可按鍛件最大面積110mm對(duì)照表3-11所列熱扎圓鋼標(biāo)準(zhǔn)直徑，選用130mm熱扎圓鋼。并由m=vp算出坯料體積為cm，再除以130mm圓鋼截面積，即可算出坯料長(zhǎng)度為200mm 3.4確定鍛造設(shè)備 鍛造設(shè)備的選擇有查表法與經(jīng)驗(yàn)類比法。但假設(shè)能查得表格數(shù)據(jù)那么應(yīng)優(yōu)先選擇，此鍛件屬于圓軸類，按毛坯質(zhì)量或直徑選用0.4t自由鍛錘。 確定溫度范圍 鍛造溫度范圍是指鍛件有始鍛溫度到終端溫度的間隔。確定鍛造溫度的根本原那么，是保證金屬材料在鍛造溫度范圍內(nèi)具有良好的塑形和較低的變形抗力，能鍛出優(yōu)質(zhì)的鍛件。由于此軸用的是45鋼，根據(jù)工程材料知識(shí)可知45鋼

13、在不同的溫度下有不通同的相，而它在1000多度時(shí)呈現(xiàn)奧氏體相，奧氏體相具有較好的塑形和韌性易于在高溫下變形。再由表3-16中差得始鍛溫度為1200終鍛溫度為800。 確定加熱標(biāo)準(zhǔn)及火次 根據(jù)45鋼的塑形、強(qiáng)度、導(dǎo)熱及膨脹系數(shù)、組織特點(diǎn)、加熱變化、斷面尺寸、導(dǎo)熱性能和直徑等因素，可以確定采用火焰爐一段式加熱。 確定冷卻方法及標(biāo)準(zhǔn) 鍛件在鍛后冷卻時(shí)按冷卻速度分為空冷、坑冷和爐冷。由于此鍛件屬于中小型鍛件，所用材料塑形較好，所以采用堆放空冷即可。 確定熱處理標(biāo)準(zhǔn) 鍛件常規(guī)熱處理是將鍛件冷卻到室溫。再將鍛件加熱進(jìn)行熱處理。另外是將鍛造與熱處理聯(lián)在一塊進(jìn)行，即鍛造過(guò)后直接進(jìn)行淬火或正熾熱處理。這樣可以起

14、到變形強(qiáng)化和熱處理雙重作用，使鍛件既獲得高強(qiáng)度和高塑性綜合力學(xué)性能。 根據(jù)工程材料所學(xué)知識(shí)，該坯料鍛造成型后，在粗加工前必須先經(jīng)去應(yīng)力退火處理，并再加工后再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。假設(shè)質(zhì)量要求不高，可用正火代替調(diào)質(zhì)以降低本錢。假設(shè)外表要求較高，那么還需在精加工前進(jìn)行淬火和回火處理。 4、鍛造工藝流程鍛件名稱階梯軸鍛件材料45坯料質(zhì)量坯料尺寸130200mm火次鍛造溫度操作工序工序簡(jiǎn)圖鍛造設(shè)備及工具11200800下料并鍛出頭部切割機(jī)、電鋸或乙炔焰氣割、0.4t自由鍛錘、胎膜拔長(zhǎng)0.4t自由鍛錘、上平砧、下平砧拔長(zhǎng)修整臺(tái)階胎膜5、總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)我懂得了許多知識(shí)，學(xué)到了許多知識(shí)，掌握了一些熱加工的一些根本

15、的流程和工序。我了解了鍛壓的根本分類，主要分為鍛造和沖壓等其中鍛造分為自由鍛和模鍛等。本次課程設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用了自由鍛，從而使我對(duì)自由鍛過(guò)程有了了解，并對(duì)鍛造工藝設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，鍛造工藝根本過(guò)程分為繪制鍛件圖、制定變形工藝、計(jì)算皮料質(zhì)量和尺寸、確定鍛造設(shè)備、確定鍛造溫度及標(biāo)準(zhǔn)和填寫鍛造工藝卡。 這次課程設(shè)計(jì)使我不僅再次復(fù)習(xí)了熱處理的根本內(nèi)容，也使我掌握了剛學(xué)的熱加工工藝根底知識(shí)，這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我的啟發(fā)很大，不僅學(xué)到了書本上的理論知識(shí)，而且學(xué)到了許多課外知識(shí)，比方對(duì)計(jì)算機(jī)的使用等等。同時(shí)對(duì)以后的課程設(shè)計(jì)有了根底對(duì)論文的格式有了根本認(rèn)識(shí)，使我在以后的論文寫作中可以運(yùn)用自如。總之，我會(huì)不斷地去學(xué)

16、習(xí)，不斷地挑戰(zhàn)自己，不斷地超越自己，從而不斷地完善自己。附錄：表1 階梯軸類鍛件機(jī)械加工余量與公差零件總長(zhǎng)L零件直徑D大于05080120160200250315至5080120160200250315400余量a與極限偏差，鍛造精度等級(jí)F0315728393104-3156308393104114125135-630100093104114125135146167-1000160010412513514615616718819816002500-13514615616717719820525004000-16717718819821922940006000-1982082192310-表2熱

17、軋圓鋼直徑GB/T720-1996567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363840424548505255565860636568707580859095100105110115120125130140150160170180190200210220240250-表3 自由鍛錘的鍛造能力范圍鍛件類型及規(guī)格鍛錘落下局部質(zhì)量/t1235圓餅D/mmH/mm2003525050300100400150500200600300750300圓環(huán)D/mmH/mm1506035075400100500150600200100025

18、01200250圓筒D/mmd/mmL/mm150100165175125200125200125300125350150400700500550圓軸D/mmG/kg8010012520015030017550022575027510003501500方塊H=B/mmG/kg802515050175702001002503503008004501000扁方B/mmH/mm1007160151752020025400406005070070鋼錠直徑/mm125200250300400450600鋼坯邊長(zhǎng)/mm100175225275350400550注：D鍛件外徑；d鍛件高度；B件寬度；L鍛件長(zhǎng)度；G鍛件質(zhì)量。表4各類合金的鍛造溫度范圍合金種類常用鋼號(hào)始鍛溫度終鍛溫度鍛造溫度范圍普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195，Q215，Q235，Q2751300120700750600450優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20Mn，40，45,50,55,6012001250800400450碳素工具鋼T8，T8A,T9，T9A,T1010501150750800