花键轴叉锻造工艺课程设计

花键轴叉锻造工艺

设计

姓名：XXX

指导老师：***

学号：*********

班级：10材料

日期：2013.6.18

目录

任务书 (1)

一、摘要 (3)

二、零件分析及工艺方案设定 (3)

1、零件分析 (3)

2、确定工艺方案 (3)

三、绘制锻件图 (4)

1、分模面选择 (4)

2、确定模锻件机械加工余量及公差 (4)

3、确定锻件模锻斜度 (5)

4、确定锻件圆角半径 (5)

5、绘制锻件图及计算锻件基本参数 (5)

四、确定变形工艺及锻比 (5)

1、确定合适的锻造比 (5)

2、确定锻造工序 (5)

五、确定坯料质量及尺寸 (6)

1、坯料尺寸 (6)

2、坯料质量 (6)

六、选择锻造设备及吨位 (6)

七、确定锻造温度范围、加热冷却及热处理规范 (7)

1、确定锻造温度范围 (7)

2、确定加热规范及火次 (7)

3、确定热处理规范 (7)

4、确定冷却方法及冷却规范 (7)

八、总结………………………………………………………………………………７参考文献……………………………………………………………………………８

一、摘要

锻造包括自由锻和模锻。自由锻是利用冲击功或压力使金属在上、下砧之间产生变形，以获得锻件的方法。模锻是把热塑性金属坯料放在具有一定形状和尺寸的锻模模膛内承受冲击功或静压力产生塑性变形而获得锻件的加工方法。

本次课程设计介绍了花键轴叉的锻造工艺流程，这是我们在学习了材料成型工艺等专业课后的一个实践教学环节，让我们对所学的理论知识有了一个更加清晰地认识。在老师的指导下，初步掌握了一个锻件从坯料到成型零件所要经过的各项工序。同时也提高了自己查阅有关机械手册、图表的能力，以及增强了自己对一些绘图软件的掌握，为我们今后的毕业设计以及工作都奠定了一定的基础。另外，此次课程设计中由于自己能力有限，经验不足，设计中出现错误还请老师给予指导。

二、零件分析及工艺方案设定

1、零件分析

零件为轴叉类零件，因此锻造的目的不是侧重于成形、减少加工余量，而是侧重于提高锻件的力学性能。同时对零件整体分析，结合零件表面粗糙度，该零件材料选用45钢，材料性能稳定。

2、确定工艺方案

该零件是带有叉形的长轴类锻件，而且属于中小型锻件，结合生产批量要求，生产设备，制模能力等进行全面分析，决定采用锤上模锻进行锻造。

三、绘制锻件图

1、分模面选择

分模面是锻件上、下两部分的分界面。分模面的位置和形状选择正确与否，会影响到锻件成形、锻件出模、锻件质量、材料利用率和锻模、切边模制造的复杂程度等。且锻件分模面的选择原则有如下：1）选择最大水平投影面；2）具有良好的冲填成形效果，金属流动阻力小；3）可使锻件容易从模膛中取出；4）上、下模膛内坯料力求对称分布；5）深度大致相同，且模膛最浅。锤锻模一般只设一个分模面。根据此零件的结构分析，该零件的分模面选择如下图：

2、确定模锻件机械加工余量及公差

1）、初步确定锻件重量及尺寸：

由零件估算此锻件质量为20KG。该锻件选用45号钢。

计算锻件外包容体质量G

b

=121×424×190×7.8≈76.03㎏；所以根据公式

S=G

d /G

b

=20/76.03≈0.26。查教材表7-1得锻件形状复杂在0.16～0.32之间，形

状复杂程度为比较复杂，级别为Ⅲ级.

2）、选择锻件材质系数M

查教材材质系数分为2级，M1为最高含碳量小于0.65％的碳钢或合金元素总含量小于3.0％的合金纲，此锻件的材料为45号钢，所以材质系数为M1级。锻件的机械加工余量的确定与锻件形状的复杂程度、成品零件的精度要求、锻件的材质、模锻的设备、工艺条件、热处理的变形量、校正的难易程度、机械加工的工序设计等许多因素有关，不能笼统的说多大的余量最适合。机械加工余量也并不是越小越好，为了将锻件的脱碳层和表面的细小裂纹去掉，留有一定的加工余量是有必要的。

3）、公差

模锻件公差代表模锻件要求达到的精度。就尺寸而言，是锻件工程尺寸允许的偏差值。对公称尺寸所允许的增大值叫做正公差，对公称尺寸允许的减小值叫做负偏差。

钢质模锻件公差在GB/T12362—2003中已有规定。主要的公差项目有：长度、宽度、高度公差、错差、残留飞边公差、厚度公差、直线度、平面度公差等。

由上考虑锻件要求查表GB/T12362-2003确定锻件锻件机械加工余量与公差，在水平方向单边余量为3mm，高度方向锻件的单边余量为3mm，锻件的内径单边余量为3mm. 水平方向锻件公差为5.0+3.3-1.7在高度方向锻件的公差为3.6+2.4-1.2+1.5 -0.7；锻件的内径公差为-2.2+1.5 -0.7。

3、确定锻件模锻斜度

为使锻件成形后顺利地自模膛中取出，锻件侧表面上必须带有斜度，称为模锻斜度。模锻斜度可以是锻件侧表面上附加的斜度，也可以是侧表面上的自然斜度。锻件外壁上的斜度称为外模锻斜度（α）；锻件内壁上的斜度称为内模锻斜度（β）。而且模锻斜度（α）越大，取出力F就越小。α大到一定值后锻件会自行从模膛中脱开。但是由于α的加大会增加金属的消耗和机械加工余量，同时，模锻时金属所受的模壁阻力也越大，使金属充填困难。因此，在保证锻件顺利取出的前提下，模锻斜度应尽可能取小值。钢质模锻件的模锻斜度可按GB/T12361—2003“钢质模锻件通用技术条件”的规定确定。因此，此花键轴叉锻件的内模锻斜度为7，外模锻斜度为5。

4、确定锻件圆角半径

模锻时，为了利于金属在膛腔内流动，增加锻件强度，并避免锻件被撕裂或纤维组织被拉断，以减少模具的磨损和裂纹，锻件上所有面与面的相交处，均必须采用圆角过渡形式，不允许呈尖角状。且内圆角半径R应比外圆角半径r小，一般可取R=（2～3）r，而外圆角半径r=加工余量+零件圆角半径（或倒角）。

对于刚模锻件的外圆角半径r约取1.5～12mm，并随模膛深度增加，r值增加。通常为了便于选用标准刀具，外圆角半径r应按下列标准选定：1,1.5,2,3,4,5,6,8，10,12,15,20,25,30.

圆角半径与锻件形状和尺寸有关。锻件高度尺寸大，圆度半径也应增大，其值可按GB/T12361—2003“钢质模锻件通用技术条件”的有关规定确定。另为保证锻件凸角处的最小余量，有倒角时，取r=余量+零件的倒角值；无倒角时，取r=余量。

因此，对此锻件，外圆角半径r取3mm，内圆角半径R=（2～3）r＝6mm。

5、绘制锻件图及计算锻件基本参数

锻件图是在零件图的基础上，加上机械加工余量、余块或其它特殊留量后绘制的图形。图中锻件外形用粗实线表示，零件外形用双点划线表示，以便区别各处的加工余量是否满足要求。锻件的公称尺寸与公差标注在尺寸线的上面，而零件的尺寸标注在尺寸线下面的括号内。锻件在平面上的投影面积S为37087.45mm2; 锻件的周边长度1273.30mm；锻件的体积V=2754088mm3；质量M=21.5kg，锻件的长度L为430mm。

四、确定变形工艺及锻比

1、确定合适的锻造比

锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。锻造比以金属变形前后的横断面积的比值来表示。由于锻造比大小可反映锻造对锻件组织和力学性能的影响，因此在制订变形工艺时，选择适当的锻造比是十分重要的。对于钢材或钢坯等轧材为坯料的锻件，锻比Y≥1～1.3；而采用钢锭为坯料的大型锻件，则锻比通常取Y=2.5～5。对于该花键轴叉的锻比为1.2.

2、确定锻造工序