锻造工艺设计说明书.docx
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锻造工艺设计说明书
阶梯轴锻造工艺
设计说明书
题目:
阶梯轴锻造工艺设计
专业：
机械设计制造及其自动化 班级:
机设１３０1
学生姓名:
李亮 学号：
2
指导教师：
彭浩舸
完成日期：
机械工程学院
2016年９月
1、引言……………………………………………………………1
２、设计方法与步骤………………………………………………2
2、1绘制锻件图………………………………………………３
2、2确定变形工艺……………………………………………3
2、2、1镦粗…………………………………………………3
2、2、２冲孔…………………………………………………4
2、2、3扩孔…………………………………………………４
2、2、4修整锻件……………………………………………4
２、３计算坯料质量与尺寸……………………………………4
2、4选定设备及规范………………………………………… 5
2、5确定锻造温度及规范……………………………………5
２、6确定冷却方法及规范……………………………………５
3、工艺流程卡……………………………………………6
4、结论……………………………………………………………８
5、致谢……………………………………………………………８
6、参考文献………………………………………………………8
１、引言
锻造得目得就是使坯料成形及控制其内部组织性能达到所需得几何形状，尺寸以及品质得锻件。
轴就是现代工业大量使用得零件,本文讨论阶梯轴得自由锻生产.
2、设计方法与步骤
2、１绘制锻件图
锻件图就是根据零件图得基本图样，结合锻造工艺特点考虑余块、锻件余量与锻造公差等因素绘制而成。
阶梯轴材料为40Ｃr,生产批量小，采取自由锻锻造轴坯。
轴上得键槽等部分,采用自由锻方法很难成形这些部位,因此考虑到技术上得可行性与经济性，决定不锻出,并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。
锻造出轴坯后可以进一步进行切削加工，最后成形.
根据零件图得尺寸规格,对照表所列中零件得高度与直径范围，可以查出齿环锻件加工余量与公差。
由Ｌ=203，Φ=46,对照《金属成形工艺设计》中表3－3中所列得零件总长为0∽３15mm、最大直径０∽5０ｍm，可查得锻造精度为Ｆ级得锻件余量及公差为7±2ｍｍ。
然后按查得得公差数值,可绘阶梯轴得锻件图。
阶梯轴锻件图见图1.
图1阶梯轴锻件图
2、2确定变形工艺
原理：
根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择,并且先确定锻件成形所需得基本工序、辅助工序、修整工序,再选择所需得工具并确定工序顺序与工序尺寸等。
由于阶梯轴就是形状较简单得轴杆类锻件,变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑性较好、容易变形,因此其主要变形工艺一般为下料、拔长、镦粗、拔出锻件等
（1）下料
（2）整体拔长
（3）压肩并拔长切去余料
（4）右边压肩
（5）拔长
（6）拔长切去料头
（7）修整锻件
按锻件图进行修整。
2、3计算坯料质量与尺寸
坯料质量包括锻件本身得质量、加热时氧化烧损、切头时得损失及冲孔时得芯料损失等。
即：
m坯m＝m锻＋ｍ烧+m芯+m头
M坯=坯料得重量；
m锻＝锻件得重量；
m烧＝加热时坯料表面氧化而烧损得质量；
m芯=冲孔芯料得质量；
m切=在锻造过程中修切端部产生得料头金属得质量。
计算锻件本身得质量：
ｍ 锻＝ρV
式中m锻=锻件质量;
ρ=锻件材料得密度（kg/dｍ3 ）取７、8kg ／ｄm3；
V=锻件得体积（dm3 ）；
m锻＝π/4（0、42×0、22+0、53×0、14+0、4４×0、7＋0、41×1）×7、８kg=2、3８kg
若将锻件置于煤气炉中加热，并一次锻成，烧损率按δ＝2%计算，即:
ｍ烧=ｍ锻×2％=0、047６ｋg
因为没有冲孔，所以m芯=0
截料损失按锻件质量得4％计算，既得:
m头=m锻×4%=0、0952kg
则胚料质量为m坯=ｍ锻+m烧+m芯+ｍ头=2、38＋0、0476+0、09５2=2、57ｋｇ
锻件以钢材为坯料，锻造比按1、3,可按锻件最大面积Φ=５3ｍｍ,对照表所列热轧圆钢标准直径，选用Φ，6３mm得圆钢.再由m=v ρ算出坯料体积为0、３2７dm，再除以Φ６３ｍm圆钢截面积,就可以得到坯料长度为１05mｍ
2.4选定设备及规范
选定锻造设备得依据就是锻件材料、尺寸与质量,同时还要适当考虑车间现有设备条件。
若设备吨位太小，锻件内部锻不透,生产率也低，反则造成设备与动力得浪费,且操作不便也不安全,通常按经验类比法或查表法等确定。
坯料尺寸为Φ63×105ｍm,坯料质量为2、57kg
故根据《自由锻锤得锻造能力范围》查得设备应用0、2５ｔ得自由锻锤。
2、5确定锻造温度及规范
各类合金钢得锻造温度范围可以从表中查出，基本得原则就是确保钢在锻造温度范围内具有良好得塑性与较低得变形抗力，能够锻造出优质锻件，且较宽得锻造温度范围与较少得加热次数，以及较高得生产率。
阶梯轴材料4０Cｒ属于合金结构钢,查表可知始锻温度为12０0℃，终锻温度为８0０℃。
根据40Ｃr钢得塑形、强度、导热及膨胀系数、组织特点、加热变化、断面尺寸、导热性能与直径等因素，可以确定采用火焰炉一段式加热
2、6确定冷却方法及规范
中小型碳钢与低合金钢锻后均采取冷却速度较快得空冷方法。
阶梯轴锻件就是中小型低合金结构钢，可以采取空冷得冷却方式。
三、工艺流程卡
阶梯轴锻造工艺卡
同步齿环锻造工艺过程卡
产品型号
零件图号
共1页
产品名称
零件名称
阶梯轴
第1页
锻件图
材料牌号
4０Cｒ
材料规格
棒料
坯料质量/KG
２、57
坯料可锻件数
1
锻件质量／KG
2、38
加热方式
中频加热
锻造火次
２
班产量/件
3
锻件热处理
调质处理
工序号
工序名称
使用设备
使用工装
始锻温度
终锻温度
冷却方式
锻造工时
备注
1
下料
带锯
无
２
加热
2２0KW缝隙式中频加热炉
无
１1５0
9５０
3
预锻
63０吨螺旋压力机
阶梯轴预锻模
4
终锻
6３0吨螺旋压力机
阶梯轴终锻模
5
切边
100吨切边压力机
阶梯轴切边模
冷切
6
检验
游标卡尺
7
入库
标记
处数
更改文件号
签字
设计：
日期:
阶梯轴锻造工序卡
锻件名称
同步齿环
锻件材料
40Cr
坯料质量
２、57kg
坯料尺寸
Φ6３×１05mm
锻造设备
０、25t自由锻锤
火次
序号
操作工序
工序简图
设备
工具
备注
1
1
下料
切割机，电锯或乙炔气焰切割
坯料质量与尺寸可由锻件图算出
2
整体拔长
０、25ｔ自由锻
火次
序号
操作工序
工序简图
设备
工具
备注
１
3
压肩拔长，切去余料
0、２5ｔ自由锻
2
4
右边压肩并拔长
０、25t自由锻
5
端部拔长并切料头
０、2５ｔ自由锻
6
修整
按锻件图进行修整
编制
李亮
审核
批准
4、 结论
采用以上工艺可以锻造出齿环坯，之后只要在进行切削加工成形就能制造出齿环了.锻造不仅能使其初步成形而且更重要得就是锻造可以改善零件得力学性能,提高它得韧性与强度.
5、致谢
通过这一次得课程作业,我深刻得领会到了热加工在工业生产中得重要地位。
我做得就是齿轮得锻造工艺设计,对齿轮加工得各个过程进行了全面深入得讨论，这让我从中学到了很多，我以后也会更加努力去提高与完善自己得知识储备，来面对以后得工作岗位上遇到得更大得挑战。
在这次课程设计中彭浩舸老师给了我很大得帮助，再次表示感谢，更要感谢得就是我自己这些天得努力，付出得汗水会浇灌出成功得鲜花。
6、 参考文献
【1】王爱珍,热加工工艺基础,北京，北京航空航天大学出版社
【2】王爱珍，金属成型工艺设计，北京,北京航空航天大学出版社
【3】胡亚民，锻造工艺过程及模具设计，北京，北京大学出版社
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