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鍛造工藝設(shè)計(jì)說明書
題目 掛輪架軸自由鍛工藝設(shè)計(jì)說明
目錄
一、 課程設(shè)計(jì)概述…………………………………………………2
二、 零件圖分析及總體方案設(shè)計(jì)…………………………………2
三、 具體設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)計(jì)算與說明
結(jié)果
一、 課程設(shè)計(jì)概述
本課程設(shè)計(jì)主要對(duì)零件的加工方法進(jìn)行流程設(shè)計(jì),我們本次參與對(duì)零件的加工方法設(shè)計(jì)主要有鑄造和自由鍛造兩大類,我進(jìn)行設(shè)計(jì)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(cuò)移及鍛接等。
確定零件余量、余塊和公差
我們本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括繪制鍛件圖、確定變形工藝、計(jì)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(jì)
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(jì)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(gè)軸段,可以下料之后進(jìn)行分段拔長,在零件初加
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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(jì)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(jì)計(jì)算與說明
結(jié)果
機(jī)械加工余量。
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(duì)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(tái)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(diǎn),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(jì)計(jì)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(duì)坯料進(jìn)行鍛造工藝設(shè)計(jì),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(jì)算
①第一次切肩位置
在計(jì)算切肩位置尺寸時(shí),根據(jù)切肩前后鍛件體積不變?cè)瓌t
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
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結(jié)果
。
④切頭尺寸
為保證整個(gè)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(jì)
具體坯料鍛造步驟主要有以下幾步:
①下料
根據(jù)計(jì)算選用鋼材坯料,具體尺寸為。由于計(jì)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(jì)計(jì)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(jì)計(jì)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(jì)計(jì)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(huì)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(jì)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(jì)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(jì)計(jì)算與說明
結(jié)果
式中
按照鍛件圖零件體積進(jìn)行計(jì)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(gè)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(jì)算
切頭直徑為,代入數(shù)據(jù)可得
設(shè)計(jì)計(jì)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(shí):
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(jì)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
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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(shí),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(dòng)力的浪費(fèi),而且操縱不便,也不安全。
對(duì)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(duì)于此類小型鍛件,采用鍛錘,經(jīng)查詢《課程設(shè)計(jì)資料》,選用型號(hào)為C41-100的空氣錘和手錘進(jìn)行鍛造。
四、結(jié)論
通過對(duì)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(shí)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(duì)余量、余塊和公差的確定進(jìn)一步細(xì)化了鍛造方案,由對(duì)坯料質(zhì)量和尺寸的計(jì)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(jì)任務(wù),可以加工出所要求的掛輪架軸工件。
選用型號(hào)為C41-100的空氣錘和手錘
設(shè)計(jì)計(jì)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