阶梯轴锻造热加工工艺

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1、《锻造工艺》课程论文论文名称铁芯冲片冲压模具设计学生姓名陈坚学号0841125284系、年级专业机械与能源工程系08级模具设计与制造指导教师职称2011年12月8日第6页摘要：本文主要分析了阶梯轴的结构并根据其结构特点确定了它的锻造工艺，轴是支撑转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩货弯矩的机械零件。机器中做以回转运动的零件就装在轴上，因阶梯轴有便于零件的装配的作用，所以在装配零件中阶梯轴起着不可代替的作用。确定阶梯轴的锻造工艺过程主要包括绘制锻件图、确定变形工艺及锻造比、确定毛皮质量和尺寸、选定锻造设备、确定锻造温度及规范

2、和制作锻件工艺卡。这些技术文件是知道和组织生产、规定操作规范、控制和检查产品的依据。关键词：自由锻、锻造比、锻造工艺、加工余块、锻造公差、烧损率一、锻件的结构和工艺1.1锻件的结构特点锻造是机械制造中常用的成型方法，锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造与冲压同属塑性加工性质，统称锻压。与其他加工方法相比，锻造生产率高，锻件的形状，尺寸稳定性较好，并有较佳的力学性能。锻件的最佳优势是强韧性好，纤维组织合理，因此被广泛运用。1.2锻件的工艺分析锻件的

3、优势是由于金属材料通过塑形变形后，消除了内部缺陷，如打碎碳化物，非金属夹杂物，并使之沿变形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均匀、细小的低倍和高倍组织。锻造按在加工时的温度可分为冷锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于坯料金属再结晶温度上加工。有时还处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。锻造成型方法可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成型扎制、辊锻、辗扩等。二、阶梯轴的结构与分析2.1阶梯轴分析第6页阶梯轴是工程中常用的一种零件，其工作环境也比较复杂，受到各种力的的作用，这些力可以使其产

4、生拉伸、压缩、扭转和弯曲变形。这些因素使在做轴时必须有更高的强度和刚度。而锻造件在锻造的时候可以使其产生纤维组织强化钢材，同时锻造也可以打碎铸态组织，获得较高综合力学性能。对于要求更高的轴类可以通过锻造再加上淬火、调质处理，使钢获得更好的力学性能。同时用锻件做零件毛坯可以减少用材，节约资金比较经济实惠。2.2阶梯轴工艺分析根据阶梯轴的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案。由于阶梯轴的结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，将其设计为4部分即将Φ100作为一部分，将Φ60和Φ54作为一部分，将Φ40作为一

5、部分，将剩下的作为一部分，选用自由锻。由于锻件比较简单故不需要设置余块。通过查表和计算确定其锻造公差、锻造比、和烧损率以及锻造设备选用0.4t自由锻锤。三、具体设计方案步骤3.1绘制锻件图锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工具、指导生产和验收锻件的主要依据。它是以机械零件图为基础，结合自由锻工艺特点，考虑到机械加工余量、锻造公差、工艺余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成。根据零件图上阶梯轴长为340mm，最大直径为100mm，对照课本金属成形工艺设计中表3-3所列的零件总长为315～630mm，最大直径为120～160mm，可查的

6、锻造精度等级为F级的锻件余量及公差为10±4mm。由于锻件形状比较简单，故可不必增设工艺余块。如下图所示。第6页3.2制定变形工艺由于阶梯轴是形状比较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑形较好，容易变形，因此其主要变形工艺可参考金属成型工艺设计表3-6中的工艺，可将其分为压肩、端部拔长、切料等。如下图：1.下料2.拔长后并切料头第6页1.切肩并拔长2.端部拔长并切料头3.3计算坯料质量与尺寸根据齿轮轴锻造件图，自左向右分为3个圆柱体，分别算其质量m1、m2、m3，单位为kg，即　M1=π／4×1.10×1.

7、10×0.5×7.8=12.25　M2=π／4×0.70×0.70×1.10×7.8=3.3M3=π／4×0.5×0.5×2.2×7.8=3.37锻件质量为M锻=m1＋m2+m3=12.25+3.3+3.37=18.92若将锻件至于煤炉中加热，并一次锻成，有表3-8所列查得加热烧损率按锻件的质量2%计算，即M烧=M锻×2%=0.3784截料损失按锻件质量的4%计算，即得第6页M头=M锻×4%=0.7568则坯料质量M坯=M锻＋M烧＋M头=20.06kg锻件以钢材为坯料，锻造比按1.2，可按锻件最大面积Φ110mm对照表3-1

8、1所列热扎圆钢标准直径，选用Φ130mm热扎圆钢。并由m=vp算出坯料体积为2571.79cm，再除以Φ130mm圆钢截面积，即可算出坯料长度为200mm3.4确定锻造设备锻造设备的选择有查表法与经验类比法。但若能查得表格数据则应优先选择，此锻件属于圆轴类，按毛坯质量或直径选用0.4t自由