锻造工艺的设计说明书

阶梯轴锻造工艺

设计说明书

题目：阶梯轴锻造工艺设计

专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1301 学生：亮学号： 7

指导教师：浩舸

完成日期：

机械工程学院

2016年9月

目录

1.引言 (1)

2.设计方法与步骤 (2)

2.1绘制锻件图 (3)

2.2 确定变形工艺 (3)

2.2.1镦粗 (3)

2.2.2冲孔 (4)

2.2.3扩孔 (4)

2.2.4修整锻件 (4)

2.3 计算坯料质量和尺寸 (4)

2.4选定设备及规 (5)

2.5确定锻造温度及规 (5)

2.6确定冷却方法及规 (5)

3.工艺流程卡 (6)

4.结论 (8)

5.致 (8)

6.参考文献 (8)

1. 引言

锻造的目的是使坯料成形及控制其部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件。轴是现代工业大量使用的零件，本文讨论阶梯轴的自由锻生产。

2. 设计方法与步骤

2.1绘制锻件图

锻件图是根据零件图的基本图样，结合锻造工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制而成。

阶梯轴材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造轴坯。

轴上的键槽等部分，采用自由锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。锻造出轴坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。

根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径围，可以查出齿环锻件加工余量和公差。由L=203，Φ=46，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为0∽315mm、最大直径0∽50mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为7±2mm。，然后按查得的公差数值，可绘阶梯轴的锻件图。阶梯轴锻件图见图1。

图1 阶梯轴锻件图

2.2确定变形工艺

原理：根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择，并且先确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序、修整工序，再选择所需的工具并确定工序顺序和工序尺寸等。

由于阶梯轴是形状较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑性较好、容易变形，因此其主要变形工艺一般为下料、拔长、镦粗、拔出锻件等

(1)下料

(2)整体拔长

(3)压肩并拔长切去余料

(4)右边压肩

(5)拔长

(6)拔长切去料头

(7)修整锻件

按锻件图进行修整。

2.3计算坯料质量和尺寸

坯料质量包括锻件本身的质量、加热时氧化烧损、切头时的损失及冲孔时的芯料损失等。

即: m坯m=m锻+m烧+m芯+m头

M坯=坯料的重量；

m锻=锻件的重量；

m烧=加热时坯料表面氧化而烧损的质量；

m芯=冲孔芯料的质量；

m切=在锻造过程中修切端部产生的料头金属的质量。

计算锻件本身的质量： m 锻＝ρV

式中 m锻=锻件质量；

ρ=锻件材料的密度（kg/dm3 ）取7.8kg /dm3 ；

V =锻件的体积（ dm3 ）；

m锻=π

/4(0.422×0.222+0.532×0.14+0.442×0.7+0.412×1)×7.8kg=2.38kg

若将锻件置于煤气炉中加热，并一次锻成，烧损率按δ=2%计算，即：m烧=m锻×2%=0.0476kg

因为没有冲孔，所以m芯=0

截料损失按锻件质量的4%计算，既得：

m头=m锻×4%=0.0952kg

则胚料质量为m坯=m锻+m烧+m芯+m头=2.38+0.0476+0.0952=2.57kg

锻件以钢材为坯料，锻造比按1.3，可按锻件最大面积Φ=53mm，对照表所列热轧圆钢标准直径，选用Φ,63mm的圆钢。再由m=v ρ算出坯料体积为0.327dm3,再除以Φ63mm圆钢截面积，就可以得到坯料长度为105mm

2.4选定设备及规

选定锻造设备的依据是锻件材料、尺寸和质量，同时还要适当考虑车间现有设备条件。若设备吨位太小，锻件部锻不透，生产率也低，反则造成设备和动力的浪费，且操作不便也不安全，通常按经验类比法或查表法等确定。

坯料尺寸为Φ63×105mm，坯料质量为2.57kg

故根据《自由锻锤的锻造能力围》查得设备应用0.25t的自由锻锤。

2.5确定锻造温度及规

各类合金钢的锻造温度围可以从表中查出，基本的原则是确保钢在锻造温度围具有良好的塑性和较低的变形抗力，能够锻造出优质锻件，且较宽的锻造温度围和较少的加热次数，以及较高的生产率。

阶梯轴材料40Cr属于合金结构钢，查表可知始锻温度为1200℃，终锻温度为800℃。根据40Cr钢的塑形、强度、导热及膨胀系数、组织特点、加热变化、断面尺寸、导热性能和直径等因素，可以确定采用火焰炉一段式加热

2.6 确定冷却方法及规

中小型碳钢和低合金钢锻后均采取冷却速度较快的空冷方法。阶梯轴锻件是中小型低合金结构钢，可以采取空冷的冷却方式。

三、工艺流程卡

阶梯轴锻造工艺卡

同步齿环锻造工艺过程卡产品型号零件图号共1 页

产品名称零件名称阶梯轴第 1 页锻件图材料牌号40Cr

材料规格棒料

坯料质量/KG 2.57

坯料可锻件数 1

锻件质量/KG 2.38

加热方式中频加热

锻造火次 2

班产量/件 3

锻件热处理调质处理

工序号工序名称使用设备使用工装始锻温度终锻温度冷却方式锻造工时备注

1 下料带锯无

2 加热220KW缝隙式中频加热炉无1150 950

3 预锻630吨螺旋压力机阶梯轴预锻模

4 终锻630吨螺旋压力机阶梯轴终锻模

5 切边100吨切边压力机阶梯轴切边模冷切

6 检验游标卡尺

7 入库

标记处数更改文件号签字设计：日期：

页脚