锻造毛坯工艺设计说明书

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1、University of Science and Technology Beijing锻造毛坯工艺设计说明书课程名称：机械制造工艺设计设计题目：轴自由锻毛坯制造工艺设计设计单位：机自1103设计人学号：41140207设计人：晓虎指导教师：锁梅 贾志新2014年6月目录1 锻件加工余量、余块、公差的确定 11.1 锻造方式与毛坯类型的选择 11.2 锻件加工余量、余块、公差的确定 12 毛坯质量和尺寸的计算 32.1 毛坯质量的计算 32.2 毛坯尺寸的计算 43 自由毛坯变形步骤、温度和冷却 53.1 毛坯变形步骤 53.2 锻造温度 53.3 冷却方式 64 设备的选择 65 参考文献

2、71锻件加工余量、余块、公差的确定锻造方式与毛坯类型的选择锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定的 机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通 过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线， 锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。根据坯料的移动方式， 锻造方式分为自由锻，模锻，闭式模锻，闭式锻锻等，本课程采用自由锻的方式。零件为阶梯轴类零件，材料选择 45钢。阶梯轴零件工作时， 些部位如轴颈（主要是与滑 动轴承配合的轴颈）往往要承受摩擦、磨损，严重时可能发生咬死（又称抱轴

3、）现象，使轴 类零件运转精度下降，有时还需要承受多种载荷的作用。为增强阶梯轴的强度和冲击韧度， 获得纤维组织，毛坯选用锻件。1.2锻件加工余量、余块、公差的确定锻件图是编制锻造工艺、 设计工具、指导生产和验收锻件的主要依据。它是在零件图的基础上考虑加工余量、锻造公差、锻造余块和操作用夹头等因素绘制而成的，如下图1。图1轴的锻件图余量：为了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，留一层作机械加工的金属，这部分称为机械加工余量，如图 1所示。余块：有时为了简化锻件外形与锻制过程，在锻件某些地方添加一些大于余量的金属体积，这部分添加的金属体积成为余块，如图 1所示。锻件公差：锻造

4、公差锻件的实际尺寸，不可能正好达到锻件基本尺寸的要求，允许有一定的偏差，分为上偏差和下偏差，上偏差与下偏差的差值为锻件公差。零件总长275mm,最大直径为82mm。根据GB/T15826.7-1995台阶和凹档的锻出条件技术要求规定，该轴锻出台阶和凹档的最小长度为100mm ,所以左右两边均为一层台阶。根据4249.2-86台阶轴类锻件机械加工余量与锻造公差（如表1）技术要求规定，该轴的加工余量为a=8mm,极限偏差为3mm。表1台阶轴类锻件机械加工余量与锻造公差余量和公差的选择应考虑锻件的材料、形状尺寸、现有设备、生产批量等因素。如下表表2锻件各轴段尺寸与偏差尺寸轴轴段位直长度/mm直径/m

5、m基本 尺寸上下Bit尺寸基本 尺寸上下Bit尺寸锻件总长291 6291 6左端轴段154士3154 3068 3中间轴段2929 33082 + 3|右端轴段1081108060i068 32毛坯质量和尺寸的计算2.1 毛坯质量的计算轴的锻造用坯料为钢材，用于中、小型锻件。坯料的重量按下式计算：忖坯=缠+ G7+ 6芯+ 75匕工坯料的重量；锻件的重量；卜燃加热时坯料表面氧化而烧损的质量；F.o冲孔芯料的质量；P切一一锻造时从锻件端部切去的金属质量。锻件质量：；国=丫*V式中F醺一-锻件质量；丫 -锻件材料白密度（kg/dm3 ）V 锻件的体积（dm3 ）; 取心G说二:0.6H2 x 1

6、.54 + 0.B22 x 0.29 + 0.682 x 1.0町 x 7 85 kg = 8.672kq根据45钢的塑性、强度、导热与膨胀系数、组织特点、加热变化等特点，采用室式煤 炉加热三次。根据坯料在加热过程和锻造过程中损耗量的计算可以得出：室式煤炉事=3 5f, *1适用于一次加热，如果需多次加热，每增加一个火次，系数增加S*i,取（=：15网，则加热三次=+（1 + 15 + 2） x3.5%x8.672 = 1366kd对于圆形截面：屋.二（L5LR）D；其中：D1 （d m）为切头部分的直径，取系数为1.6G均=1.6D； = L6 X U 6胪05。3kg由于不存在冲孔，故J

7、=()由此可得坯料的质量为产.-一恨 + G爆+十 G班二 B.672 + L366 + 7.5。3 = 10,541 坯料体积为m=变卅二的加力生 y 7.H52.2毛坯尺寸的计算轴类零件一般采用拔长的方式锻造，拔长后的最大截面部分应达到规定的锻造比要求,即式中坯料截面积;F*经过拔长后的最大截面积； y规定的锻造比。以钢材或钢坯等轧材为坯料的锻件，锻造比y3i-L3即可，取锻造比y = i-6o因此，采用圆截面坯料时:式中九曲一经过拔长后的最大直径。计之 x 82mm = 104mm查找表3热轧圆钢直径(GB702-72),可知：坯料应选用直径为 105的圆钢。即毛坯实际直径应为表3热轧圆

8、钢直径热轧圆钠 出许 O B / T 702199655. 61-6. 57g910111213ii151617Ifi1920212223242526272S29SO3132333，:诟363840421548SO5255&658606385B8707S8S9095LOOICS110IISt2012S坯料长度炉坯 1.3428Lj- = dm. = J .551 dm 3 155mmnl)2 JT x 1.052综上所述，坯料尺寸为|01。5 x 155mm。3自由毛坯变形步骤、温度和冷却3.1毛坯变形步骤毛坯采用自由锻进行锻造，主要经过拔长、压肩、修整等工序。通常采用比较法编制工序，对锻件图

9、与所选坯料进行比较，分析其差异，初步定出基本工序； 分析其不足与是否进性和经济性，结合工艺习惯增设工序。参照资料轴类锻件锻造工艺确定工艺方案如下：下料一拔长一压肩一拔长(压肩、拔长至完成)，具体步骤如下。(1) 下料 0105 x 155nlm整体拔长至。明 压肩(4) 左端拔长至068 x 154mm右端压肩，得中间轴段(6)右端拔长至须x 108m成(7) 修整，切去余料，得到符合要求的锻件。3.2 锻造温度锻造温度围是指锻件由始锻温度到终锻温度的间隔。确定锻造温度的基本原则，是保证金属材料在锻造温度围具有良好的塑性和较低的变形抗力，能锻出优质的锻件。查表4各类合金的锻造温度围表4各类合金

10、的锻造温度围各类合金的锻造温度范围合金种类常用阴号始锻海度终段温度锹选湘度危困普迪曦东绪构阚Q195, Q215.Q”5. Q2751支2/2。70G-750600T50优质碳素结构钢44), 45, 50, 55, 6012001250HUQ4025。展素工具TS, TSA1 T9,T9A，TIO1050-1150750-800300750金结构钢ISLrMiiTi, 27SiMn. 42SiMn1100 1200X(X)-R50300-350介金工具钢非 iCrCrWMi.5CrMnMo1050 1150S0O-K50250 300高速工具钢WISCHV, W9cl4V口於 1150900

11、200-250得45钢的锻造温度始锻温度12加1250Y终锻温度锻造温度围；3.3 冷却方式锻件在冷却时，按冷却速度不同分为空冷、坑冷和炉冷。空冷适合低中碳钢 的小型锻件，空冷温度下降速度较快；坑冷适合中碳钢，合金工具钢与大多数低 合金钢的中型锻件；炉冷最缓慢，冷却后组织较好，一般用于比较重要的锻件。由于此锻件属于小型锻件，属于低中碳钢，所以采用空冷的冷却方式。4设备的选择选定锻造设备的依据是锻件的材料、尺寸和质量。设备吨位太小，锻件部锻 不透，质量不好，生产率也低；设备吨位过大，不仅造成设备和动力的浪费，而 且操作不便、不安全。表5自由锻锤的锻造能力围tn次*w置成精倏修黠F*砧质款/t4,

12、Q,5I3$附耕caw250300CIW COO网J00J8g环D/aa(154350(400】0W1200H/hbT!15020022国一1M)17S250275100100135l?51第500L/ae支1祜W300珞箫。400E幽网驰W1W17522$的5V阚G/U100aoo300500先行0IOOD近1500坯料尺寸为DI00 XI71m坯料质量为姑，故根据自由锻锤的锻造能力围查得设备应选用0.5t的自由锻锤5参考文献1、万昌主编 工程材料与机械制造基础（n）-热加工工艺基础高等教育,1991.52、邓文英、宋力宏主编 金属工艺学 （第五版）高等教育， 2008.43、 吴宗泽、 罗圣国主编 机械设计课程设计手册 （第三版） 高等教育， 2007.11