掛輪架軸鍛造及加工工藝設(shè)計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】

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鍛造工藝設(shè)計說明書 題目  掛輪架軸自由鍛工藝設(shè)計說明 目錄 一、 課程設(shè)計概述…………………………………………………2 二、 零件圖分析及總體方案設(shè)計…………………………………2 三、 具體設(shè)計方法及步驟 3.1確定零件余量、余塊和公差………………………………..3 3.2繪制鍛件圖…………………………………………………...4 3.3確定變形工藝、溫度及冷卻………………………………...5 3.4計算坯料重量和尺寸…………………………………………9 3.5選定設(shè)備及規(guī)范……………………………………………...12 四、結(jié)論…………………………………………………………...…12 五、參考文獻(xiàn)………………………………………………………...13 六．附錄（鍛造工藝卡）…………………………………………...14 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 一、 課程設(shè)計概述 本課程設(shè)計主要對零件的加工方法進(jìn)行流程設(shè)計，我們本次參與對零件的加工方法設(shè)計主要有鑄造和自由鍛造兩大類，我進(jìn)行設(shè)計加工的零件為掛輪架軸，加工數(shù)量少，采用自由鍛造的方法進(jìn)行生產(chǎn)。 自由鍛造所用工具和設(shè)備簡單，通用性好，成本低。 同鑄造毛坯相比，自由鍛消除了縮孔、 縮松、氣孔等缺陷，使毛坯具有更高的力學(xué)性能。鍛件形狀簡單，操作靈活。因此，它在重型機(jī)器及重要零件的制造上有特別重要的意義。自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移及鍛接等。 確定零件余量、余塊和公差 我們本次設(shè)計的內(nèi)容包括繪制鍛件圖、確定變形工藝、計算坯料重量和尺寸、選定設(shè)備及規(guī)范以及繪制工藝卡等。 二、 零件圖分析及總體方案設(shè)計 該零件名稱為掛輪架軸、材料為45、產(chǎn)量為小批量、技術(shù)要求為和方頭處淬火HRC40～45。 由于所設(shè)計零件為軸，生產(chǎn)批量小，強(qiáng)度要求較高，故采用鍛造的方法進(jìn)行生產(chǎn)。由零件圖可以看到該軸主要分為五個軸段，可以下料之后進(jìn)行分段拔長，在零件初加 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 工之后，再進(jìn)行進(jìn)一步的切削加工可獲得最終零件。 三、 具體設(shè)計方法及步驟 3.1確定零件余量、余塊和公差 (1)確定余塊： 在鍛件某些地方添加一些大于余量的金屬體積，以簡化鍛件外形及鍛制過程，這些添加的金屬體積，稱為余塊。 為了簡化鍛件，將各處退刀槽進(jìn)行簡化，與軸段視為一體；并且將與軸段簡化合并為軸段進(jìn)行鍛造，簡化階梯軸數(shù)量；各處銑削加工面也先簡化不進(jìn)行加工。由此確定各處余塊。 (2)確定余量和公差： 為保證零件機(jī)械加工尺寸和表面粗糙度，在零件外表面需要加工部分，留一層作機(jī)械加工的金屬，這部分稱為 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 機(jī)械加工余量。 鍛件的實際尺寸，不可能正好達(dá)到鍛件基本尺寸的要求，允許有一定限度的偏差，超過基本尺寸的稱上偏差，小于基本尺寸的稱下偏差。上、下偏差的代數(shù)差的絕對值稱為鍛件公差。 零件圖上軸段最大直徑為，零件總長為105, 根據(jù)《工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)》表2-4可確定零件余量及極限偏差a為。具體鍛件共分為四段臺階軸，軸徑從左至右為，分別為，總長度為。 綜上，鍛件各部分直徑 鍛件各部分長度 3.2繪制鍛件圖 根據(jù)零件圖的基本圖樣，結(jié)合自由鍛工藝特點，考慮鍛造余塊、余量和公差進(jìn)行鍛件圖繪制，如下圖所示： 鍛件各部分直徑 鍛件各部分長度 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 3.3確定變形工藝、溫度及冷卻 （1）變形工藝 在切削加工工藝之前，要對坯料進(jìn)行鍛造工藝設(shè)計，由于坯料直徑較大，且加工零件為圓軸類零件，故主要選用切肩、拔長、滾圓和修整鍛造工藝。 3.3.1變形工藝尺寸計算 ①第一次切肩位置 在計算切肩位置尺寸時，根據(jù)切肩前后鍛件體積不變原則 ②第二次切肩位置 為保證軸段尺寸，切肩位置距離第一次切肩位置為 ③第三次切肩位置 為保證軸段尺寸，切肩位置距離第二次切肩位置為 第一次切肩位置 第二次切肩位置 第三次切肩位置 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 。 ④切頭尺寸 為保證整個鍛件長度，在零件左端進(jìn)行切頭操作，保證在最后一步進(jìn)行切頭操作，保證總長為。 3.3.2變形工藝工步設(shè)計 具體坯料鍛造步驟主要有以下幾步： ①下料 根據(jù)計算選用鋼材坯料，具體尺寸為。由于計算所得坯料直徑大于鍛件最大直徑尺寸，故選用拔長工藝進(jìn)行加工。 ②整體拔長坯料至，滾圓 ③切肩，拔長軸段，滾圓，切頭 切頭保證總長 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 ④切肩，拔長軸段，滾圓 ⑤切肩，拔長軸段，滾圓修整，切頭 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 （2）鍛造溫度 斷定鑄造溫度規(guī)模的基本原則是：在鑄造溫度規(guī)模內(nèi)，應(yīng)包管金屬具有杰出的塑性和較低的變形抗力以利于鑄造變形；能改進(jìn)金屬內(nèi)部安排功能，取得優(yōu)質(zhì)鍛件；規(guī)模寬度盡可能大些，以削減加熱火次，進(jìn)步出產(chǎn)功率。 始鍛溫度的斷定，主要是不發(fā)生過燒表象。因而碳鋼的始鍛溫度應(yīng)低于鐵碳平衡圖的固相線150~250℃。終鍛溫度的斷定，既要保證金屬在終鍛前具有滿足的塑性，又 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 要使鍛件可以取得好的晶體排布，因而，通常來說終鍛溫 度應(yīng)稍高于其再結(jié)晶溫度，既保證毛坯在終鍛前仍有滿足的塑性，又能使鍛后再結(jié)晶徹底。 就碳鋼而言，終鍛溫度若是過高，會使鍛件晶粒粗大。終鍛溫度不能低于鐵碳平衡圖的A1線。不然塑性明顯下降，變形抗力增大，加工硬化表象嚴(yán)峻，簡單發(fā)生鑄造裂紋。該零件適用為45鋼，亞共析鋼，終鍛溫度應(yīng)在A3線以上15~50℃，坐落單相奧氏體區(qū)，塑性好。 綜上，始鍛溫度為1200~1250度，終鍛溫度為800度，鍛造溫度范圍為400~450度。 （3）鍛后冷卻 若采用水冷或者油冷的方式，可能由于冷卻速度較快，形成馬氏體，不利于后續(xù)切削加工，故冷卻方式采用空冷，為進(jìn)一步加工做準(zhǔn)備。 3.4計算坯料重量和尺寸 （1）坯料重量的確定 鍛造用坯料有兩類，一類是鋼材和鋼坯，用于中小型鍛件；另一類是鋼錠，用于大中型鍛件。由于該零件體積較小，屬于小型鍛件，故選用型材進(jìn)行鍛造。 坯料的重量可按下式進(jìn)行計算： 始鍛溫度為1200~1250度， 終鍛溫度為800度， 鍛造溫度范圍為400~450度 鍛后采用空冷方式 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 式中 按照鍛件圖零件體積進(jìn)行計算，鍛鋼密度取，則 一般按火次進(jìn)行估算 公式中的系數(shù)適用于一次加熱，如需多次加熱，每增加一個火次，系數(shù)增加0.5。在鍛造過程中加熱四次，并取鍛造使用爐子為煤氣爐，故可得： 沖孔芯料損失； 一般按以下公式進(jìn)行計算 切頭直徑為，代入數(shù)據(jù)可得 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 綜上可得， （2）坯料尺寸的確定 軸類鍛件一般采用拔長方式進(jìn)行鍛造，拔長后的最大截面部分應(yīng)達(dá)到規(guī)定的鍛造比要求，即 式中 因此，采用圓截面坯料時： 式中，。 取鍛造比,可得 根據(jù)《工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)》表2-9可取坯料直徑為70mm,則可計算坯料長度為 故取坯料最終長度為. 綜上所述，坯料尺寸為。 坯料尺寸為 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 3.5選定設(shè)備 選定鍛造設(shè)備的依據(jù)是鍛件的材料、尺寸和重量，同時，還要適當(dāng)考慮車間現(xiàn)有的設(shè)備條件。設(shè)備噸位太小，鍛件內(nèi)部鍛不透，質(zhì)量不好，生產(chǎn)率也低，噸位太大，不僅造成設(shè)備和動力的浪費，而且操縱不便，也不安全。 對于低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼錘上自由端，按《工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)》表2-10 自由鍛錘的鍛造能力范圍可查得，鍛件類型為圓軸，鍛件，故選取落下部分重量為0.25t的自由鍛錘。對于此類小型鍛件，采用鍛錘，經(jīng)查詢《課程設(shè)計資料》，選用型號為C41-100的空氣錘和手錘進(jìn)行鍛造。 四、結(jié)論 通過對零件結(jié)構(gòu)的分析，確定了鍛造方案，為了簡化鍛造工藝，同時減小車削加工加工量，選定為四段階梯軸進(jìn)行鍛造；并通過對余量、余塊和公差的確定進(jìn)一步細(xì)化了鍛造方案，由對坯料質(zhì)量和尺寸的計算確定了相應(yīng)的鋼坯規(guī)格。 總之，該鍛造方案較好的完成了設(shè)計任務(wù)，可以加工出所要求的掛輪架軸工件。 選用型號為C41-100的空氣錘和手錘 設(shè)計計算與說明 結(jié)果 五、參考文獻(xiàn) 【1】楊慧智，工程材料及成型工藝基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社 【2】張萬昌，工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ) 六、附錄——掛輪架軸鍛造工藝卡 鍛件名稱 掛輪架軸 鍛件材料 45 掛輪架軸 坯料重量 1048.8g 坯料尺寸 φ70X36 鍛件質(zhì)量 954g 工藝類型 自由鍛 順序 鍛造溫度 操作工步 變形過程圖 設(shè)備 工具 1 始鍛1200℃ 終鍛溫度800℃ 下料，加熱 鋸床 圓口鉗 2 整體拔長坯料至φ58mm，滾圓 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子 3 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 4 拔長φ24mm軸段，滾圓，切頭 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子，剁刀 5 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 6 拔長φ33mm軸段，滾圓 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子 7 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 8 拔長φ26mm軸段，滾圓修整，切頭 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子，剁刀 15