階梯軸鍛造熱加工工藝課程設計--階梯軸鍛造工藝設計

1、<p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　題目： 階梯軸鍛造工藝設計 </p><p>　　院系： </p><p>　　專業(yè)： </p

2、><p>　　指導老師： </p><p>　　年級： </p><p>　　班級： </p><p>　　學號： </p&

3、gt;<p>　　姓名： </p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　題目: 階梯軸鍛造工藝設計 </p><p>　　課程: 熱加工工藝課程設計

4、 </p><p>　　課程設計時間： 月 日至 月 日 共 周</p><p>　　課程設計工作內容與基本要求(已知技術參數(shù)、設計要求、設計任務、工作計劃、所需相關資料)（紙張不夠可加頁）</p><p>　　1．已知技術參

5、數(shù)： </p><p><b>　　階梯軸零件圖</b></p><p>　　2．設計任務與要求（完成后需提交的文件和圖表等）： </p><p><b>　　1.設計任務</b></p><p><b>　?。?）繪制鍛件圖。</b></p><p>

6、;　?。?）確定鍛造工序。</p><p>　?。?）計算坯料質量及尺寸（均選擇鍛造比為1.2、鋼密度為7.8、燒損質量為鍛件質量的2.0%，料頭質量除料頭尾外還包含沖切掉的金屬質量）。</p><p>　　（4）選擇鍛造設備及噸位。</p><p>　?。?）確定鍛造溫度范圍、加熱冷卻及熱處理規(guī)范。</p><p><b>　　2

7、.設計要求</b></p><p>　　(1)設計圖樣一律按工程制圖要求，采用手繪或機繪完成，并用三號圖紙出圖。</p><p>　　(2)按所設計內容及相應順序要求，認真編寫說明書（不少于2000字）。</p><p>　　3．工作計劃（進程安排） </p><p>　　熟悉設計題目，查閱資料，做準備工作

8、 1天</p><p>　　確定鑄造工藝方案 1天</p><p>　　工藝設計和工藝計算 2天</p><p>　　繪制鑄件鑄造工藝圖 1天</p>

9、<p>　　確定鑄件鑄造工藝步驟 2天</p><p>　　編寫設計說明書 3天</p><p>　　答辯 1天</p><p><b

10、>　　4．主要參考資料</b></p><p>　　《熱加工工藝基礎》、《工程材料及成形技術基礎》、《機械設計手冊》</p><p><b>　　系主任審批意見：</b></p><p><b>　　審批人簽名：</b></p><p><b>　　設計說明書</b

11、></p><p>　　[摘要]本文主要分析了階梯軸的結構并根據(jù)其結構特點確定了它的鍛造工藝。 確定階梯軸的鍛造工藝過程主要包括繪制鍛件圖、確定變形工藝及鍛造比、確定毛皮質量和尺寸、選</p><p>　　定鍛造設備、確定鍛造溫度及規(guī)范和制作鍛件工藝卡。由于階梯軸的結構簡單在綜合考慮過其經濟性、工藝性和使用性后,將其設計為4部分即將Φ100作為一部分,將Φ60和Φ54作為一部，分將Φ

12、40作為一部分，將剩下的作為一部分,選用自由鍛。由于鍛件比較簡單，故不需要設置余塊。通過查表和計算確定其鍛造公差、鍛造比、和燒損率以及鍛造設備選用0.4t自由鍛錘。</p><p>　　關鍵詞：自由鍛、鍛造比、鍛造工藝、加工余塊、鍛造公差</p><p>　　Design Book</p><p>　　[Summary] This paper mainly anal

13、yzes the structure and the stepped shaft forging process it was determined according to its structural characteristics. Determination of forging process of stepped shaft includes drawing forging drawing, determine the de

14、formation process and forging ratio, determine the fur quality and size, selection, determination of forging temperature and forging equipment specification and production of forging process card. Because the stepped sha

15、ft structure is simple in co</p><p>　　Keywords: free forging, forging, forging, machining than pieces， forging tolerances</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論……………………………………………

16、……………7</p><p>　　鍛件的結構和工藝…………………………………………8</p><p>　　2.1階梯軸分析…………………………………………………8</p><p>　　2.2階梯軸工藝分析……………………………………………8</p><p>　　具體設計方案步驟…………………………………………8</p><

17、p>　　3.1繪制鍛件圖…………………………………………………8</p><p>　　3.2制定變形工藝………………………………………………9</p><p>　　3.3 計算坯料質量與尺寸…………………………………… 10</p><p>　　3.4 確定鍛造設備…………………………………………… 11</p><p>　　3.5 確

18、定鍛造溫度及規(guī)范…………………………………… 11</p><p>　　3.5.1 確定鍛造溫度……………………………………… 11</p><p>　　3.5.2 確定加熱規(guī)范及次數(shù)……………………………… 12</p><p>　　3.5.3 確定冷卻方法……………………………………… 12</p><p>　　3.5.4 確定冷卻規(guī)范…

19、…………………………………… 12</p><p>　　3.5.5 確定熱處理規(guī)范…………………………………… 12</p><p>　　3.6 填寫工藝處理卡片……………………………………… 12</p><p>　　總結…………………………………………………………14</p><p>　　參考文獻……………………………………………………1

20、4</p><p>　　致謝…………………………………………………………15</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　鍛造是機械制造中常用的成型方法。鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、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統(tǒng)稱鍛壓。與其他加工方法相比鍛造生產

21、率高、鍛件的形狀尺寸穩(wěn)定，并有較好的力學性能。鍛件強度和韌性較好，纖維組織合理，因此被廣泛運用。

22、 </p><p>　　鍛造按在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛

23、。冷鍛一般是在室溫下加工。熱鍛是在高于坯料金屬再結晶溫度上加工。有時還處于加熱狀態(tài)，但溫度不超過再結晶溫度時進行的鍛造稱為溫鍛。鍛件在鍛造時，由于熱變形或冷變形使其組織改變，冷變形是在再結晶溫度以下變形，變形過程中無再結晶現(xiàn)象，變形后金屬只有加工硬化和殘余應力，熱變形是在再結晶溫度以上的變形，變形后金屬具有再結晶組織而無加工硬化，同時消除鑄態(tài)組織、破碎并改善碳化物的分布。當鍛件達到一定變形程度時，鑄態(tài)的樹枝狀晶粒便被擊碎，通過再結晶形成

24、新的等軸晶粒，從而提高金屬塑性和強度等性能</p><p>　　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、輾擴等。 鍛造在機械制造業(yè)中有著不可替代的作用，鍛造出來的鍛件是其他加工方法難以做到的。同時生產效率也是相當高的，一個國家的鍛造水平，反映了這個國家的機械制造水平。</p><p>　　隨著我國躋身世界鋼鐵生產大國的行列，汽車制造業(yè)、飛機制造業(yè)以及發(fā)電設備、

25、輪船制造業(yè)的飛速發(fā)展，對鍛件需求量日益增大，必然促使鍛造技術的發(fā)展，使鍛造業(yè)與飛速發(fā)展的制造業(yè)相適應。 </p><p>　　本課程設計鍛件主要是利用自由鍛進行加工的。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械鍛造兩種。手工鍛造只能生產小型鍛件，生產效率也低。機械鍛造是自由段的主要方法。自由鍛可鍛造各種簡單形狀鍛件，并因

26、鍛造過程是局部變形變形抗力特別小，適用單件小批量水輪主軸、多管曲軸、連桿等大型鍛件生產。</p><p>　　自由鍛的工序可分為基本工序、輔助工序及精整工序三大類?；竟ば蚴鞘菇饘佼a生一定程度的變形以達到所需形狀和尺寸的工藝過程包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉及錯移等工序。輔助工序是為基本工序操作方便而進行的預先變性工序有壓肩、壓鉗口、倒棱等。精整工序是用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序校正、滾圓表面平整等。

27、</p><p>　　自由鍛件的主要原則是在滿足使用性能要求的條件下應使鍛件形狀簡單易于鍛造。 1、形狀簡單 2、避免加凸臺強肋工字截面 3、避免曲面交接 4、避免截面尺寸的急劇變化。</p><p>　　二、鍛件的結構和工藝</p><p><b>　　2.1階梯軸分析</b></p><p>　　階梯軸是工程中常用的

28、一種零件，其工作環(huán)境也比較復雜，受到多種力的的作用，這些力可以使其產生拉伸、壓縮、扭轉和彎曲變形。這些因素使在做軸時必須有更高的強度和剛度。而鍛造件在鍛造的時候可以使其產生纖維組織強化鋼材，纖維合理組織，同時鍛造也可以打碎鑄態(tài)組織，獲得較高綜合力學性能。對于要求更高的軸類可以通過鍛造再加上淬火、調質處理，使鋼獲得更好的力學性能。同時用鍛件做零件毛坯可以減少用材，節(jié)約資金比較經濟實惠。通過鍛造和熱處理，使我們獲得性能足夠鍛件。</p

29、><p>　　2.2 階梯軸工藝分析</p><p>　　根據(jù)階梯軸的使用要求和條件進行分析、研究，總結出自己的設計方案。由于此次設計的階梯軸的結構簡單，在綜合考慮過其經濟性、工藝性和使用性后，分為六次來完成，都選用自由鍛。因為零件圖的階梯軸長為340mm，最大直徑為Ф100mm，所以根據(jù)課本《金屬成形工藝設計》中表3-3知：零件長度在315mm~630mm，零件直徑在Ф80mm~120mm間

30、，余量和極限偏差影選為10±4mm，鍛造精度等級為F，由于鍛件形狀比較簡單，故可不設工藝余塊。</p><p>　　三、具體設計方案步驟</p><p><b>　　3.1繪制鍛件圖</b></p><p>　　鍛件圖是擬定鍛造工藝規(guī)程、選擇工具、指導生產和驗收鍛件的主要依據(jù)。它是以機械零件圖為基礎，結合自由鍛工藝特點，考慮到機械加工

31、余量、鍛造公差、工藝余塊、檢驗試樣及工藝卡頭等繪制而成。根據(jù)零件圖上階梯軸總長為340mm，最大直徑為100mm，對照課本《金屬成形工藝設計》中表3-3所列的零件總長為315～630mm，最大直徑為80～120mm，可查的鍛造精度等級為F級的鍛件余量及公差為10±4mm，尺寸如鍛件圖所示。</p><p>　　由于鍛件形狀比較簡單，故可不必增設工藝余塊。如下圖所示</p><p>

32、;<b>　　3.2制定變形工藝</b></p><p>　　由于階梯軸是形狀比較簡單的軸桿類鍛件，變形工藝簡單，且材料為常用45鋼，塑形較好，容易變形，因此其主要變形工藝可參考《金屬成型工藝設計》表3-6中的工藝，可將其分為壓肩、端部拔長、切料等。</p><p><b>　　下料</b></p><p><b&g

33、t;　　2拔長后并切料頭</b></p><p><b>　　切肩并拔長</b></p><p><b>　　端部拔長并切料頭</b></p><p>　　3.3計算坯料質量與尺寸</p><p>　　根據(jù)階梯軸鍛件圖，可將鍛件自左而右分為3個圓柱體M1，M2，M3分別計算其質量，單位k

34、g，即</p><p>　　M1=π／4×1.10×0.5×7.8=3.70</p><p>　　M2=π／4×0.70×1.1×7.8=3.30</p><p>　　M3=π／4×0.50×2.2×7.8=3.37</p><p>　　鍛件的質量【單位

35、kg】為</p><p>　　M鍛=M1+M2+M3 =3.70+3.00+3.37=10.37</p><p>　　假設鍛件置于煤火爐中加熱，并采用一次加熱可鍛成，由《金屬成形工藝設計》中表3-8可知，加熱燒損率按鍛件的質量2%計算，即</p><p>　　M燒=M鍛×2%=10.37×2%=0.2074</p><p>

36、;　　截料損失按鍛件質量的4%計算，即得</p><p>　　M頭=M鍛×4%=0.4148kg</p><p>　　則坯料質量M坯=M鍛+M燒+M頭=10.37+0.2074+0.4148=10.9922kg</p><p>　　此鍛件以圓截面剛才為坯料，鍛比取Y=1.2，可按鍛件最大截面積</p><p>　　S鍛max=π/4

37、×110 ²=9498.5mm ²</p><p>　　所以坯料的截面積S坯≧Y·S鍛max=11398.2mm ²</p><p>　　因此，原料直徑D=120.6mm</p><p>　　對照《金屬成形工藝設計》表3-11所列熱軋圓鋼標準直徑，應選D=Φ130mm熱軋鋼。并由m=vp算出坯料體積為 V坯=M坯

38、/7.8=1410000mm³，所以坯料長度L=V坯/S坯=110mm</p><p><b>　　3.4確定鍛造設備</b></p><p>　　鍛造設備的選擇有查表法與經驗類比法。但若能查得表格數(shù)據(jù)則應優(yōu)先選擇，此鍛件屬于圓軸類，按毛坯質量或直徑選用0.4t自由鍛錘。</p><p>　　3.5確定鍛造溫度及規(guī)范</p>

39、;<p>　　3.5.1 確定鍛造溫度范圍</p><p>　　鍛造溫度范圍是指鍛件有始鍛溫度到終端溫度的間隔。確定鍛造溫度的基本原則，是保證金屬材料在鍛造溫度范圍內具有良好的塑形和較低的變形抗力，能鍛出優(yōu)質的鍛件。由于此軸用的是45鋼，根據(jù)工程材料知識可知45鋼在不同的溫度下有不通同的相，而它在1000多度時呈現(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中查得始鍛溫度為

40、1200℃，終鍛溫度為800℃，鍛造溫度范圍400℃。</p><p>　　3.5.2 確定熱規(guī)范及火次</p><p>　　確定加熱過程中不同時期的加熱爐溫、升溫速度和加熱時間時，首先考慮鋼材斷面尺寸，其次考慮鋼的成分及有關性能。根據(jù)45鋼的塑形、強度、導熱及膨脹系數(shù)、組織特點、加熱變化、斷面尺寸、導熱性能和直徑等因素，可以確定采用火焰爐一段式加熱。</p><p&g

41、t;　　3.5.3 確定冷卻方法</p><p>　　鍛件在鍛后冷卻時，按冷卻速度分為空冷、坑冷和爐冷等方法?？绽涫菍蝹€或成堆放在車間地面上冷卻，但是不能放在潮濕的地面上，金屬板上或通風處冷卻，以免造成鍛件冷卻不均勻或者引起斷裂。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。</p><p>　　3.5.4 確定冷卻規(guī)范</p><p>　　鍛

42、件常規(guī)熱處理是將鍛件冷卻到室溫，再將鍛件加熱進行熱處理。另外是將鍛造與熱處理聯(lián)在一塊進行，即鍛造過后直接進行淬火或正火熱處理。這樣可以起到變形強化和熱處理雙重作用，使鍛件既獲得高強度和高塑性綜合力學性能。 </p><p>　　3.5.5 確定熱處理規(guī)范</p><p>　　鍛件的常規(guī)熱處理是當鍛件冷卻到室溫后，再按工藝規(guī)程將鍛件由室溫重新加熱進行熱處理。根據(jù)《工程材料及熱處理》所學知識，

43、該坯料鍛造成型后，在粗加工前必須先經去應力退火處理，并再加工后再進行調質處理。若質量要求不高，可用正火代替調質，以降低成本。若表面要求較高，則還需在精加工前進行淬火和回火處理。</p><p>　　3.6填寫工藝規(guī)程卡片</p><p><b>　　工藝卡片</b></p><p><b>　　四． 總結</b></

44、p><p>　　通過這次課程設計，我了解了鍛壓的基本分類，主要分為鍛造和沖壓等，其中鍛造分為自由鍛和模鍛等。本次課程設計中主要運用了自由鍛，知道自由鍛的每一步工序及作用，從而使我對自由鍛過程有了了解，并對鍛造工藝設計有了進一步的認識，鍛造工藝基本過程分為繪制鍛件圖、制定變形工藝、計算坯料質量和尺寸、確定鍛造設備、確定鍛造溫度及規(guī)范和填寫鍛造工藝卡，懂得了每一步的重要性。</p><p>　　這

45、次課程設計使我不僅再次復習了熱處理的基本內容，也使我掌握了剛學的熱加工工藝基礎知識，也趁此機會把《金屬成形工藝設計》做了進一步的學習，也對以后的課程設計有了基礎，對論文的格式有了基本認識，對以后的課程設計及畢業(yè)設計打下了良好的基礎，使我在以后的論文寫作中可以運用自如。同時也使我自己認識到自己還有很多東西都不知道，需要進一步努力，要想達到更高水平，還需要加倍努力。</p><p>　　在這次課程設計，我雖然選的是鍛

46、造工藝的一種，但是知識面太少了，課下還要學習更多關于鍛造知識。在學習鍛造知識的同時，還要關注鍛造設備及其市場的變化。除了學習鍛造外，我們還要學習鑄造等知識。 </p><p><b>　　五 參考文獻</b></p>

47、<p>　　【1】成大先主編 《機械設計手冊》（第五版） 北京化學工業(yè)出版社</p><p>　　【2】胡鳳翔 于艷麗主編《工程材料及熱處理》 北京理工大學出版社</p><p>　　【3】夏巨諶主編《金屬塑性成形及模具設計》 北京機械工業(yè)出版社</p><p>　　【4】王大康、韓澤光主編 《機械設計基礎》北京機械工業(yè)出版社</p><

48、;p>　　【5】王愛珍主編 《金屬成形工藝設計》 北京航空航天大學出版社</p><p>　　【6】王愛珍主編《熱加工工藝基礎》，北京航空航天大學出版社</p><p><b>　　六 致謝</b></p><p>　　經過兩周的努力以及*老師和同學們的幫助，我完成了這次課程設計，在此感謝*老師在此次課程設計中的指導，*老師在這學期中的