阶梯轴锻造课程设计报告

..黄河科技学院课程设计说明书题目：阶梯轴锻造工艺设计院系：专业：指导老师：年级：班级：学号：姓名：课程设计时间：..黄河科技学院课程设计任务书学院系机械设计制造及其自动化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：5月22日至6月6日共2周课程设计工作内容与基本要求(已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）1．已知技术参数：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）：1.设计任务（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、钢密度为7.8、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、加热冷却及热处理规范。2.设计要求(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．工作计划（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天答辩1天4．主要参考资料《热加工工艺基础》、《工程材料及成形技术基础》、《机械设计手册》系主任审批意见：审批人签名：..设计说明书摘要本文主要分析了阶梯轴的结构并根据其结构特点确定了它的锻造工艺。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、确定锻造温度及规范和制作锻件工艺卡。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部分即将Φ100作为一部分,将Φ60和Φ54作为一部，分将Φ40作为一部分，将剩下的作为一部分,选用自由锻。由于锻件比较简单，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、和烧损率以及锻造设备选用0.4t自由锻锤。关键词：自由锻、锻造比、锻造工艺、加工余块、锻造公差..DesignBookSummaryThispapermainlyanalyzesthestructureandthesteppedshaftforgingprocessitwasdeterminedaccordingtoitsstructuralcharacteristics.Determinationofforgingprocessofsteppedshaftincludesdrawingforgingdrawing,determinethedeformationprocessandforgingratio,determinethefurqualityandsize,selection,determinationofforgingtemperatureandforgingequipmentspecificationandproductionofforgingprocesscard.Becausethesteppedshaftstructureissimpleinconsiderationofitseconomy,technologyandtheuseof,the4partisaboutdesignforΦ100aspartoftheΦ60andΦ54aspartofthephi40asapartof,willremainasapartofthefreeforging.Duetoarelativelysimplesoitdoesnotneedtosetpieces.Bylookingupthetableanddetermineitsforgingtolerances,forgingratio,andtheburningrateand0.4tfreeforginghammerforgingequipmentselectiKeywords:freeforging,forging,forging,machiningthanpieces，forgingtolerances..目录一、绪论…………………………………………………………………………………4二、锻件的结构和工艺…………………………………………………………………52.1阶梯轴分析…………………………………………………………………………52.2阶梯轴工艺分析……………………………………………………………………5三、具体设计方案步骤…………………………………………………………………63.1绘制锻件图…………………………………………………………………………63.2制定变形工艺………………………………………………………………………63.3计算坯料质量与尺寸……………………………………………………………83.4确定锻造设备……………………………………………………………………93.5确定锻造温度及规范……………………………………………………………93.5.1确定锻造温度………………………………………………………………93.5.2确定加热规范及次数………………………………………………………93.5.3确定冷却方法………………………………………………………………93.5.4确定冷却规范………………………………………………………………93.5.5确定热处理规范……………………………………………………………93.6填写工艺处理卡片………………………………………………………………10四、总结………………………………………………………………………………12五、参考文献…………………………………………………………………………13六、致谢………………………………………………………………………………14..一、绪论锻造是机械制造中常用的成型方法。锻造是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、锻件的形状尺寸稳定，并有较好的力学性能。锻件强度和韧性较好，纤维组织合理，因此被广泛运用。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。锻件在锻造时，由于热变形或冷变形使其组织改变，冷变形是在再结晶温度以下变形，变形过程中无再结晶现象，变形后金属只有加工硬化和残余应力，热变形是在再结晶温度以上的变形，变形后金属具有再结晶组织而无加工硬化，同时消除铸态组织、破碎并改善碳化物的分布。当锻件达到一定变形程度时，铸态的树枝状晶粒便被击碎，通过再结晶形成新的等轴晶粒，从而提高金属塑性和强度等性能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。锻造在机械制造业中有着不可替代的作用，锻造出来的锻件是其他加工方法难以做到的。同时生产效率也是相当高的，一个国家的锻造水平，反映了这个国家的机械制造水平。随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促使锻造技术的发展，使锻造业与飞速发展的制造业相适应。本课程设计锻件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。手工锻造只能生产小型锻件，生产效率也低。机械锻造是自由段的主要方法。自由锻可锻造各种简单形状锻件，并因锻造过程是局部变形变形抗力特别小，适用单件小批量水轮主轴、多管曲轴、连杆等大型锻件生产。自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序及精整工序三大类。基本工序是使金属产生一定程度的变形以达到所需形状和尺寸的工艺过程包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转及错移等工序。辅助工序是为基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表面缺陷而进行的工序校正、滚圆表面平整等。自由锻件的主要原则是在满足使用性能要求的条件下应使锻件形状简单易于锻造。1、形状简单2、避免加凸台强肋工字截面3、避免曲面交接4、避免截面尺寸的急剧变化。..二、锻件的结构和工艺2.1阶梯轴分析阶梯轴是工程中常用的一种零件，其工作环境也比较复杂，受到多种力的的作用，这些力可以使其产生拉伸、压缩、扭转和弯曲变形。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，纤维合理组织，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，节约资金比较经济实惠。通过锻造和热处理，使我们获得性能足够锻件。2.2阶梯轴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。由于此次设计的阶梯轴的结构简单，在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，分为六次来完成，都选用自由锻。因为零件图的阶梯轴长为340mm，最大直径为Ф100mm，所以根据课本《金属成形工艺设计》中表3-3知：零件长度在315mm~630mm，零件直径在Ф80mm~120mm间，余量和极限偏差影选为10±4mm，锻造精度等级为F，由于锻件形状比较简单，故可不设工艺余块。..三、具体设计方案步骤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基础，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总长为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315～630mm，最大直径为80～120mm，可查的锻造精度等级为F级的锻件余量及公差为10±4mm，尺寸如锻件图所示。由于锻件形状比较简单，故可不必增设工艺余块。如下图所示3.2制定变形工艺由于阶梯轴是形状比较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用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。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阶梯轴锻件图，可将锻件自左而右分为3个圆柱体M1，M2，M3分别计算其质量，单位kg，即M1=π／4×1.102×0.5×7.8=3.70M2=π／4×0.702×1.1×7.8=3.30M3=π／4×0.502×2.2×7.8=3.37锻件的质量【单位kg】为M锻=M1+M2+M3=3.70+3.00+3.37=10.37假设锻件置于煤火炉中加热，并采用一次加热可锻成，由《金属成形工艺设计》中表3-8可知，加热烧损率按锻件的质量2%计算，即M烧=M锻×2%=10.37×2%=0.2074截料损失按锻件质量的4%计算，即得M头=M锻×4%=0.4148kg则坯料质量M坯=M锻+M烧+M头=10.37+0.2074+0.4148=10.9922kg此锻件以圆截面刚才为坯料，锻比取Y=1.2，可按锻件最大截面积S锻max=π/4×110²=9498.5mm²所以坯料的截面积S坯≧Y·S锻max=11398.2mm²因此，原料直径D=120.6mm..对照《金属成形工艺设计》表3-11所列热轧圆钢标准直径，应选D=Φ130mm热轧钢。并由m=vp算出坯料体积为V坯=M坯/7.8=1410000mm³，所以坯料长度L=V坯/S坯=110mm3.4确定锻造设备锻造设备的选择有查表法与经验类比法。但若能查得表格数据则应优先选择，此锻件属于圆轴类，按毛坯质量或直径选用0.4t自由锻锤。3.5确定锻造温度及规范3.5.1确定锻造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。确定锻造温度的基本原则，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