1、锻造工艺设计说明书题目 挂轮架轴自由锻工艺设计说明 全套图纸加 153893706目录一、 课程设计概述2二、 零件图分析及总体方案设计2三、 具体设计方法及步骤3.1 确定零件余量、余块和公差33.2 绘制锻件图.43.3 确定变形工艺、温度及冷却.53.4 计算坯料重量和尺寸93.5 选定设备及规范.12四、结论.12机械课程设计1五、参考文献.13六附录（锻造工艺卡）.14设计计算与说明 结果一、 课程设计概述本课程设计主要对零件的加工方法进行流程设计，我们本次参与对零件的加工方法设计主要有铸造和自由锻造两大类，我进行设计加工的零件为挂轮架轴，加工数量少，采用自由锻造的方法进行生产。自由
2、锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、 缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻件形状简单，操作灵活。因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特机械课程设计2别重要的意义。自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。确定零件余量、余块和公差我们本次设计的内容包括绘制锻件图、确定变形工艺、计算坯料重量和尺寸、选定设备及规范以及绘制工艺卡等。二、 零件图分析及总体方案设计该零件名称为挂轮架轴、材料为45、产量为小批量、技术要求为 和方头处淬火HRC4045 。05.3由于所设计零件为轴，生产批量小，强度要求较高，故采用锻造的方法
3、进行生产。由零件图可以看到该轴主要分为五个轴段，可以下料之后进行分段拔长，在零件初加设计计算与说明 结果工之后，再进行进一步的切削加工可获得最终零件。机械课程设计3三、 具体设计方法及步骤3.1 确定零件余量、余块和公差(1)确定余块：在锻件某些地方添加一些大于余量的金属体积，以简化锻件外形及锻制过程，这些添加的金属体积，称为余块。为了简化锻件，将各处退刀槽进行简化，与轴段视为一体；并且将 与 轴段简化合并为 轴段进行锻18618造，简化阶梯轴数量；各处铣削加工面也先简化不进行加工。由此确定各处余块。(2)确定余量和公差：为保证零件机械加工尺寸和表面粗糙度，在零件外表面需要加工部分，留一层作机
4、械加工的金属，这部分称为机械课程设计4设计计算与说明 结果机械加工余量。锻件的实际尺寸，不可能正好达到锻件基本尺寸的要求，允许有一定限度的偏差，超过基本尺寸的称上偏差，小于基本尺寸的称下偏差。上、下偏差的代数差的绝对值称为锻件公差。零件图上轴段最大直径为 ，零件总长为 105 , 50m根据工程材料及热加工工艺基础表 2-4 可确定零件余量及极限偏差 a 为 。具体锻件共分为四段台阶m38轴，轴径从左至右为 ，分别m326,5,24为 ，总长度为 。35,62171综上，锻件各部分直径 .326)8(16,5,4)(4321 maD锻件各部分长度 .612,35,621)38(*,27431m
5、LaL总3.2 绘制锻件图根据零件图的基本图样，结合自由锻工艺特点，考虑锻造余块、余量和公差进行锻件图绘制，如下图所示：锻件各部分直径 .326,358,2441mDD锻件各部分长度 .612,3,5,621,37431mLLmL总机械课程设计5设计计算与说明 结果3.3 确定变形工艺、温度及冷却（1）变形工艺在切削加工工艺之前，要对坯料进行锻造工艺设计，由于坯料直径较大，且加工零件为圆轴类零件，故主要选用切肩、拔长、滚圆和修整锻造工艺。3.3.1 变形工艺尺寸计算第一次切肩位置在计算切肩位置尺寸时，根据切肩前后锻件体积不变原则 mDL54211第二次切肩位置为保证 轴段尺寸，切肩位置距离第一
6、次切肩位置358为 mL21 第一次切肩位置 mL51第二次切肩位置 2第三次切肩位置 mL35机械课程设计6第三次切肩位置为保证 轴段尺寸，切肩位置距离第二次切肩位置3为设计计算与说明 结果。mL35切头尺寸为保证整个锻件长度，在零件左端进行切头操作，保证在最后一步进行切头操作，保证总长为mL3271。6总3.3.2 变形工艺工步设计具体坯料锻造步骤主要有以下几步： 下料根据计算选用钢材坯料，具体尺寸为 。由m3670于计算所得坯料直径大于锻件最大直径尺寸 ，故58选用拔长工艺进行加工。整体拔长坯料至 ，滚圆m58切头保证总长 mL612总机械课程设计7切肩，拔长 轴段，滚圆，切头m24设计
7、计算与说明 结果切肩，拔长 轴段，滚圆m3机械课程设计8切肩，拔长 轴段，滚圆修整，切头m26设计计算与说明 结果（2）锻造温度机械课程设计9断定铸造温度规模的基本原则是：在铸造温度规模内，应包管金属具有杰出的塑性和较低的变形抗力以利于铸造变形；能改进金属内部安排功能，取得优质锻件；规模宽度尽可能大些，以削减加热火次，进步出产功率。始锻温度的断定，主要是不发生过烧表象。因而碳钢的始锻温度应低于铁碳平衡图的固相线 150250。终锻温度的断定，既要保证金属在终锻前具有满足的塑性，又设计计算与说明 结果要使锻件可以取得好的晶体排布，因而，通常来说终锻温度应稍高于其再结晶温度，既保证毛坯在终锻前仍有
8、满足的塑性，又能使锻后再结晶彻底。 就碳钢而言，终锻温度若是过高，会使锻件晶粒粗大。终锻温度不能低于铁碳平衡图的 A1 线。不然塑性明显 始锻温度为12001250机械课程设计10下降，变形抗力增大，加工硬化表象严峻，简单发生铸造裂纹。该零件适用为 45 钢，亚共析钢，终锻温度应在A3 线以上 1550，坐落单相奥氏体区，塑性好。综上，始锻温度为 12001250 度，终锻温度为 800度，锻造温度范围为 400450 度。（3）锻后冷却若采用水冷或者油冷的方式，可能由于冷却速度较快，形成马氏体，不利于后续切削加工，故冷却方式采用空冷，为进一步加工做准备。3.4 计算坯料重量和尺寸（1）坯料重
9、量的确定锻造用坯料有两类，一类是钢材和钢坯，用于中小型锻件；另一类是钢锭，用于大中型锻件。由于该零件体积较小，属于小型锻件，故选用型材进行锻造。坯料的重量可按下式进行计算：度，终锻温度为800 度，锻造温度范围为400450 度锻后采用空冷方式设计计算与说明 结果切芯烧锻损锻坯 GG式中 ).);g);G冲 孔 时 的 芯 料 （ （对 拔 长 工 件 的 切 头 损 失氧 化 烧 损 的 质 量 （锻 件 质 量 （坯 料 质 量 （芯切烧锻坯 按照锻件图零件体积进行计算，锻钢密度取锻机械课程设计11，则37.85g/cm3 22224.1 )45631587(V锻 g0.9*4*G3锻锻
10、一般按火次进行估算烧 锻烧 GK1公式中的系数适用于一次加热，如需多次加热，每增加一个火次，系数增加0.5 。在锻造过程中加热四1次，并取锻造使用炉子为煤气炉，故可得： gGK7.40.95*%5.21锻烧冲孔芯料损失 ；0芯一般按以下公式进行计算切G13D*8.51G）（切 切头直径为 ，代入数据可得m2D1 g1.47)10*4()0*6(53232）（切 g0.954G锻设计计算与说明 结果综上可得， gG8.104G切芯烧锻坯（2）坯料尺寸的确定轴类锻件一般采用拔长方式进行锻造，拔长后的gG8.104坯机械课程设计12最大截面部分应达到规定的锻造比要求，即 max*yF坯式中 为 规
11、定 的 锻 造 比 。 面 积 ；为 经 过 拔 长 后 的 最 大 截为 坯 料 截 面 积 ；坯yFmax因此，采用圆截面坯料时： maxyD计式中， 。径为 经 过 拔 长 后 的 最 大 直max取锻造比 ,可得581.4,ymax6.*.D计根据工程材料及热加工工艺基础表 2-9 可取坯料直径为 70mm,则可计算坯料长度为 mDGL3.642坯故取坯料最终长度为 .综上所述，坯料尺寸为 。3670坯料尺寸为 m3670设计计算与说明 结果3.5 选定设备选定锻造设备的依据是锻件的材料、尺寸和重量，同时，还要适当考虑车间现有的设备条件。设备吨位太小，锻件内部锻不透，质量不好，生产率也
12、低，吨位太机械课程设计13大，不仅造成设备和动力的浪费，而且操纵不便，也不安全。对于低碳钢、中碳钢和普通低合金钢锤上自由端，按工程材料及热加工工艺基础表2-10 自由锻锤的锻造能力范围可查得，锻件类型为圆轴，锻件，故选取落下部分重量为0.25tkgGmD10,870的自由锻锤。对于此类小型锻件，采用锻锤，经查询课程设计资料 ，选用型号为C41-100的空气锤和手锤进行锻造。四、结论通过对零件结构的分析，确定了锻造方案，为了简化锻造工艺，同时减小车削加工加工量，选定为四段阶梯轴进行锻造；并通过对余量、余块和公差的确定进一步细化了锻造方案，由对坯料质量和尺寸的计算确定了相应的钢坯规格。总之，该锻造
13、方案较好的完成了设计任务，可以加工出所要求的挂轮架轴工件。选用型号为C41-100的空气锤和手锤设计计算与说明 结果五、参考文献【1】杨慧智，工程材料及成型工艺基础，机械工业出版机械课程设计14社【2】张万昌，工程材料及热加工工艺基础六、附录挂轮架轴锻造工艺卡锻件名称 挂轮架轴 锻件材料 45坯料重量 1048.8g 坯料尺寸 70X36锻件质量 954g 工艺类型 自由锻挂轮架轴顺序 锻造温度 操作工步 变形过程图 设备 工具机械课程设计151 下料，加热 锯床 圆口钳2整体拔长坯料至58mm，滚圆C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子3 加热，切肩 圆口钳，压肩 摔子4拔长 24mm轴段，滚圆，切头C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子，剁刀5 加热，切肩 圆口钳，压肩 摔子6 拔长 33mm轴段，滚圆 C41-100空气锤 尖口钳，圆口钳，摔圆摔子7 加热，切肩 圆口钳，压肩 摔子8始锻 1200终锻温度800 拔长 26mm轴段，滚圆修整，切头C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子，剁刀
