鍛造毛坯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、鍛造毛坯工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱(chēng)：機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：軸自由鍛毛坯制造工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)單位：機(jī)自1103設(shè)計(jì)人學(xué)號(hào)：設(shè)計(jì)人姓名： 鄭曉虎指導(dǎo)教師：張鎖梅 賈志新2014年6月目錄1 鍛件加工余量、余塊、公差的確定 1鍛造方式及毛坯類(lèi)型的選擇 1鍛件加工余量、余塊、公差的確定 12 毛坯質(zhì)量和尺寸的計(jì)算 3毛坯質(zhì)量的計(jì)算 3毛坯尺寸的計(jì)算 43 自由毛坯變形步驟、溫度和冷卻 5毛坯變形步驟 5鍛造溫度 5冷卻方式 64 設(shè)備的選擇 65 參考文獻(xiàn) 71鍛件加工余量、余塊、公差的確定鍛造方式及毛坯類(lèi)型的選擇鍛造是一種利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定的機(jī)械性能、一定形狀

2、和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過(guò)鍛造能消除金屬在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于保存了完整的金屬流線(xiàn)， 鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。 根據(jù)坯料的移動(dòng)方式， 鍛造 方式分為自由鍛，模鍛，閉式模鍛，閉式鐓鍛等，本課程采用自由鍛的方式。零件為階梯軸類(lèi)零件，材料選擇 45鋼。階梯軸零件工作時(shí)，些部位如軸頸（主要是與滑動(dòng)軸承配合的軸頸）往往要承受摩擦、磨損，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生咬死（又稱(chēng)抱軸）現(xiàn)象，使軸類(lèi)零件運(yùn)轉(zhuǎn)精度下降，有時(shí)還需要承受多種載荷的作用。為增強(qiáng)階梯軸的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。鍛件加工余量、余塊、公差的確定鍛件

3、圖是編制鍛造工藝、 設(shè)計(jì)工具、指導(dǎo)生產(chǎn)和驗(yàn)收鍛件的主要依據(jù)。它是在零件圖的基礎(chǔ)上考慮加工余量、鍛造公差、鍛造余塊和操作用夾頭等因素繪制而成的，如下圖1。15)和06】«*2證圖1軸的鍛件圖余量：為了保證零件機(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(chēng)為機(jī)械加工余量，如圖1所示。余塊：有時(shí)為了簡(jiǎn)化鍛件外形及鍛制過(guò)程，在鍛件某些地方添加一些大于余量的金屬體積，這部分添加的金屬體積成為余塊，如圖1所示。鍛件公差：鍛造公差鍛件的實(shí)際尺寸，不可能正好達(dá)到鍛件基本尺寸的要求，允許有定的偏差，分為上偏差和下偏差，上偏差與下偏差的差值為鍛件公差。零件總長(zhǎng)275

4、mm最大直徑為82mm根據(jù)GB/臺(tái)階和凹檔的鍛出條件技術(shù)要求規(guī) 定，該軸鍛出臺(tái)階和凹檔的最小長(zhǎng)度為100mm所以左右兩邊均為一層臺(tái)階。根據(jù)臺(tái)階軸類(lèi)鍛件機(jī)械加工余量與鍛造公差（如表1）技術(shù)要求規(guī)定，該軸的加工余量為a=8mm極限偏差為3mm表1臺(tái)階軸類(lèi)鍛件機(jī)械加工余量與鍛造公差余量和公差的選擇應(yīng)考慮鍛件的材料、形狀尺寸、現(xiàn)有設(shè)備、生產(chǎn)批量等因素。如下表表2鍛件各軸段尺寸及偏差"'尺寸長(zhǎng)度/mm直徑/mm軸段位置r基本上下尺寸基本上下尺寸尺寸偏差尺寸偏差鍛件總長(zhǎng)291+ 6291 土 日左端軸段06154土 3154 土 3|1 3068 土 3|中間軸段29± 3卻丄

5、3扇土 3082 ± 3右端軸段108± 3108 ±106Sf土 3068 ± 3|2毛坯質(zhì)量和尺寸的計(jì)算毛坯質(zhì)量的計(jì)算軸的鍛造用坯料為鋼材，用于中、小型鍛件。坯料的重量按下式計(jì)算:慍-卜詁G艘+際十他+ G詁壞料的重量；鍛件的重量；加熱時(shí)坯料表面氧化而燒損的質(zhì)量;bT -沖孔芯料的質(zhì)量；鍛造時(shí)從鍛件端部切去的金屬質(zhì)量。鍛件質(zhì)量：N=丫 *V式中-鍛件質(zhì)量；丫 -鍛件材料的密度（kg/dm3）V -鍛件的體積（dm3）；取 印歸人1-1；=才（。知 X 1. 54 + 0,822 X 0.29 + Q 682 X 1.08） X 7. 85 k# =

6、& 672kg根據(jù)45鋼的塑性、強(qiáng)度、導(dǎo)熱及膨脹系數(shù)、組織特點(diǎn)、加熱變化等特點(diǎn)，采用室式煤室式煤爐廠(chǎng) ."，適爐加熱三次。根據(jù)坯料在加熱過(guò)程和鍛造過(guò)程中損耗量的計(jì)算可以得出:用于一次加熱，如果需多次加熱，每增加一個(gè)火次，系數(shù)增加o. 5Kj，取hl - 3.5%，則加熱三次G燒=牡伽 1.G畫(huà)十 2K鈿二(1 + L 5 + 2) X 3. 596 X S. 672=1.366強(qiáng)對(duì)于圓形截面：Pa = (1 rL8)D?其中：D1 ( d m)為切頭部分的直徑，取系數(shù)為0出=I. 6D? = L 6 X a 68'廂=0. 503kg由于不存在沖孔，故熄-0由此可得坯

7、料的質(zhì)量為G述-G鍛 + G芯卜 G坍-8. 672 + 1. 366 + 0.503 - 10,541kg坯料體積為二= L 3428dm"Y 匸85毛坯尺寸的計(jì)算軸類(lèi)零件一般采用拔長(zhǎng)的方式鍛造，拔長(zhǎng)后的最大截面部分應(yīng)達(dá)到規(guī)定的鍛造比要求，即占 y * FmaJ式中F坯料截面積；”：心:經(jīng)過(guò)拔長(zhǎng)后的最大截面積；y 規(guī)定的鍛造比。以鋼材或鋼坯等軋材為坯料的鍛件，鍛造比y彥 廣1：；即可，取鍛造比y = 1-6O因此，采用圓截面坯料時(shí):式中一經(jīng)過(guò)拔長(zhǎng)后的最大直徑。D計(jì)鼻-V1, 6 X 82mm = 104 mm查找表3熱軋圓鋼直徑（GB702-72）,可知：坯料應(yīng)選用直徑為105的圓

8、鋼。即毛坯實(shí)際直徑應(yīng)為'。表3熱軋圓鋼直徑駕理L闘例口彳令 G B / T7Q2199655. 566. S7891011121314151617181920212?2324253G27I2930313233343536384042454850525556586065bM707SSO859095LOUKJS111)115i2U12&坯料長(zhǎng)度I55V林1. 3428Ul '= z =-rcljii = I. 55ldm 帀n T x X IM寧T4綜上所述，坯料尺寸為J 丫 1川“3自由毛坯變形步驟、溫度和冷卻毛坯變形步驟毛坯采用自由鍛進(jìn)行鍛造，主要經(jīng)過(guò)拔長(zhǎng)、壓肩、修整等

9、工序。通常采用比較法編制工序，對(duì)鍛件圖與所選坯料進(jìn)行比較， 分析其差異，初步定出基本工序； 分析其不足及是否進(jìn) 性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合工藝習(xí)慣增設(shè)工序。參照資料軸類(lèi)鍛件鍛造工藝確定工藝方案如下：下料一拔長(zhǎng)一壓肩一拔長(zhǎng)（壓肩、拔長(zhǎng)至完成），具體步驟如下。(1 )下料0105 X155tnni(2)整體拔長(zhǎng)至陰2(3)壓肩(4)左端拔長(zhǎng)至齡8X 154mm(5)右端壓肩，得中間軸段疏2 x 29m(6)右端拔長(zhǎng)至卜沖匯lEi(7) 修整，切去余料，得到符合要求的鍛件。鍛造溫度鍛造溫度范圍是指鍛件由始鍛溫度到終鍛溫度的間隔。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(nèi)具有良好的塑性和較低的變形

10、抗力，能鍛出優(yōu)質(zhì)的鍛件。查表4各類(lèi)合金的鍛造溫度范圍表4各類(lèi)合金的鍛造溫度范圍始鍛溫度終鍛溫度鍛造溫度范圍1200"1250T800V400450r齊類(lèi)介金的鍛造溢度范博音金種類(lèi)常用鋼號(hào)始鍛溫瞳誕霰溫度鍛造囪度范闊普通磧索蠟構(gòu)制Q195. Q215.Q235, Q2751300J20700-750600502DMn,軌，45,50( 55( 601200-1250»00400-450T«/V T9,T9A. T101050-115075O-S0O300-350合金結(jié)恂鋼ISCrMnTif27SiMn, 42SiMn1100-1200X<K>-S5030

11、0350合金工具酗9SiCrCrWMn,SCrMnMo1050 LISO(WK) «50迓-300厳速XA1HWlRCr4V,W9Cr4V11007150900200-250得45鋼的鍛造溫度冷卻方式鍛件在冷卻時(shí)，按冷卻速度不同分為空冷、坑冷和爐冷。空冷適合低中碳鋼 的小型鍛件，空冷溫度下降速度較快；坑冷適合中碳鋼，合金工具鋼及大多數(shù)低 合金鋼的中型鍛件；爐冷最緩慢，冷卻后組織較好，一般用于比較重要的鍛件。由于此鍛件屬于小型鍛件，屬于低中碳鋼，所以采用空冷的冷卻方式。4設(shè)備的選擇選定鍛造設(shè)備的依據(jù)是鍛件的材料、 尺寸和質(zhì)量。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；設(shè)備噸位過(guò)大，不僅造成設(shè)備和動(dòng)力的浪費(fèi)， 而且操作不便、不安全。表5自由鍛錘的鍛造能力范圍Q.5<K75123$(250軽SM<750<35<100C150<200W300<1M<D0C15O<200<250<250D/ms<J75030<30Q<S5O>700|:;|鬧d/m>100)J25>l2i>125>150>500L/aa<350560D/w<125<150<inC3E5<275<350G/U<100:<2