挂轮架轴工艺设计说明书

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工艺设计说明书
一、分析零件图(如图)
1、零件名称:挂轮架轴1
2、材料:45;
3、质量: 0.3Kg
4、产量:100件;
5、技术要求:
.0
05
35 和方头处淬火HRC40~45。

二、锻造工艺性分析
1、加工目的、环境及锻后现象分析
零件为轴类零件,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。

结合现代工厂设备、技术力量和加工能力,选用自由手工锻造。

锻后零件性能可能变化的趋势有坯料端部弯曲并带毛刺和脱碳等。

2、零件结构形状对锻造适应性的分析
即锻件结构工艺性分析。

该零件为阶梯轴类零件,可通过手工自由锻造来完成初步成型。

因锻造而产生的缺陷可以通过锻造后的热处理和切削加工来改善。

三、绘制锻件图
锻件图是根据零件图绘制的。

自由锻件图是在零件图的基础上考虑了加工余量、锻造公差、工艺余块等参数后绘制而成的。

根据以下步骤绘制锻件图(如下页图):(1)确定锻件形状。

(2)用红线绘出锻件图。

(3)计算尺寸,查公差并注于图上。

查《锻压手册》知,轴向机械加工余量与公差为8±3,径向机械加工余量与公差为4±1.5。

最终锻件图如下所示:
四、参数选择
1、工艺参数
首先选择工艺余块以简化锻件外形,然后确定加工余量和公差。

2、选择依据
选择参数应考虑锻件的材料、形状尺寸、现有设备、生产批量等因素。

3、确定方法
查有关标准进行分析,并与同类件比较,选择的公差余量可依下列条件确定:(1)锻件数量。

数量多,其值取小些,否则取大些。

(2)锻件材料。

一般材料其值取小些,特殊钢取大些。

(3)表面质量。

原材料的表面质量好,其值取小些,否则取大些。

(4)锻件形状尺寸。

锻件形状简单,长度短,其值取小些,否则取大些。

(5)锻工技术水平。

锻工技术水平高,其值取小些,否则取大些。

(6)工具和设备情况、企业工艺习惯等其它因素。

由于公差余量均由经验而定,在此以《锻压手册》查得的数据为最终参数。

4、数据处理
对于大型锻件尾数圆整为5或0;中小型锻件按四舍五入原则处理成整数。

最后确定的工艺参数如锻件图所示。

五、确定坯料质量和锻件尺寸
1、确定坯料质量
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。

(1) 计算锻件质量根据锻件的形状和基本尺寸,可计算出锻件的质量:
= pV
m

-锻件质量;
式中 m

p-锻件材料的密度( kg/dm3)取7.85kg /dm3;
V -锻件的体积( dm3);
= pV = 7.85 kg /dm3×0.110972dm3 = 0.87 kg 由此计算得:m

(2) 计算坯料质量坯料的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。

其计算公式为:
m 坯= m 锻+ m 烧+ m 切+ m 芯
式中m 坯-坯料质量( kg );
m 锻-锻件质量( kg );
m 烧-氧化烧损的质量( kg ),
m 切-表示对拔长工件的切头损失( kg );
m 芯-冲孔时冲掉的芯料损失( kg );
m 烧一般按火次进行估算,如第一火取锻件质量的 2.0% ~ 3.0% ,以后各火一般取锻件质量的 1.5% ~ 2.0% ;m 切一般按下面经验公式估算:对于该零件圆形截面m 切= 1.81 ,其中D 为切头部分直径( dm );零件没有冲孔,故,m 芯= 0kg。

所以,m 坯=m 锻+m 烧+m 切+m 芯=0.87×(1+1.5%)+1.81×3
24
.0
=0.91(kg)
2、确定坯料尺寸
坯料尺寸的确定与所采用的第一道基本工序(镦粗或拔长)有关,所采用的工序不同,确定的方法也不一样。

此零件应采用拔长法锻制锻件,钢坯拔长时所用截面A

的大小应保证能够得到所要求的锻造比,即
A 坯≥YA

式中 Y-锻造比,此时Y=2.5;
A

-锻件的最大横截面积(cm2);
A

-坯料的横截面积(cm2)。

按锻造比Y及锻件最大横截面积求出D
坯,

Y= A
坯/A

=D2

/D2

=D2

/D2

所以 D2
坯=Y D2

因为
D

=58mm
D 坯=5.2D

=92mm
由《课程设计资料》,D
坯圆整后得:D

= 95mm
根据坯料总质量(前已求出),可得出坯料体积(V

)由此即可确定坯料长度
(L

),即,
V 坯=m



=0.91/7.85=0.116(dm3)
所以 L
坯=V

/ A

= 4V

/πD2

=(4×0.116)/(π×0.952)=0.164dm=164mm
所以,L

=164mm。

六、确定工序
通常采用比较法编制工序。

对锻件图与所选坯料进行比较,分析其差异,初步定出基本工序;分析其不足及是否有强化要求,比较使用性、先进性和经济性,结合工艺习惯增设工序。

由此,编制工序如下图所示:
七、锻造设备的选择
选定锻造设备的依据是锻件的材料、尺寸和质量,同时,还要适当考虑车间现有的设备条件。

设备吨位太小,锻件内部锻不透,质量不好,生产率也低;设备吨位太大,不仅造成设备和动力的浪费,而且操作不便,不安全。

对于此类小型锻件,采用锻锤,经查询《课程设计资料》,选用型号为C41-100的空气锤。

八、锻造温度及加热时间的确定
(1)锻造温度
在"热处理设计"主界面,在菜单项中选择"热处理参数查询",在下拉菜单中,双击"常见金属锻造温度范围",进入常见金属锻造温度范围查询界面,输入“45”,点击"查询",得出查询结果。

查询结果如下:始锻温度:1150-1200℃,终锻温度:800℃
(2)加热时间的确定
在计算机辅助自由锻锻件工艺设计软件的主界面菜单中,选择"热处理设计"子
菜单,双击进入"热处理设计"主界面,在菜单项中选择"加热时间的选择"。

双击进入"加热时间的选择"界面,经查询可计算出加热设计。

计算过程如下:
以经验公式确定加热时间:
τ=αK D
式中,
τ-加热时间,单位为 h ;
α--加热系数(min/mm或s/mm),查《课程设计资料》取1 ;
D-断面直径或边长,单位为cm;
K-系数,低碳钢K取0.10~0.15,高碳钢K取0.20~0.30,中碳钢K取0.15~0.20。

以上方法是生产中常采用的经验数据法,其理论根据是铁碳合金状态图的碳的质量分数。

所以得出:
τ=αK D=1×(0.15~0.20)×9.5=(1.425~1.9)h
取τ=1.7h 。

九、锻后热处理
1、查阅《课程设计资料》,锻后热处理采用以下路线:
完全退火——粗加工——半精加工——高频淬火、低温回火——精加工
原因:中碳钢一般采用完全退火,由于淬火后只能进行磨削加工,不能进行切削加工,故在淬火前需进行粗加工和半精加工,将零件表面加工出来,然后进行高频淬火和低温回火,使零件表面具有高的强度、硬度和耐磨性,从而能够在交变载荷、摩擦和冲击场合下正常工作。

最后进行精加工,使零件表面达到要求的粗糙度。

2、对于45钢,相关热处理参数如下:
(1)退火:加热温度为820~840℃,随炉冷却。

(2)淬火:加热温度为820~840℃,水冷,硬度达55~60HRC;
(3)回火:加热温度为520~560℃,空冷,硬度达228~286HBW。

3、热处理设备:箱式炉、高频加热电源设备。

4.预处理和最终处理加热时间和保温时间确定
(1)完全退火
A)加热时间:
加热时间的计算公式:t = α K D
式中 t--加热时间(min或s);
α--加热系数(min/mm或s/mm);
D--工件有效厚度(mm);
K--工件装炉修正系数,通常取1.0~1.5。

此时,取α=1,K=1,D=58mm,
则t =αKD=1×1×58=58(min)
B)保温时间:t =αKD
式中 t--加热时间(min);
α--保温时间系数(min/mm);
K--工件装炉方式修正系数;
D--工件有效厚度(mm)。

此时,取α=1.1,K=1,D=58mm,
则t =αKD=1.1×1×58=63.8(min)
(2)高频淬火
A)加热时间:t =αKD=1×1×50=50(min)
B)保温时间:t =αKD=1.1×1×50=55(min)
(3)低温回火
th(min) = Kh + Ah·D
式中:th --回火时间
Kh--回火时间基数(min);
Ah--回火时间参数(min/mm);
D--工件有效厚度(mm)。

此时,取Kh=10 min,Ah=1,D=50mm
则th(min) = Kh + Ah·D=10+1×50=60(min)
十、变形或缺陷分析
以下是对在锻造工艺中的各种缺陷进行分析:
1.原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷:表面裂纹、折叠、结疤等;
2.备料不当产生的缺陷:切斜、坯料端部弯曲并带毛刺、坯料端部凹陷等;
3.加热工艺不当产生的缺陷:脱碳、过热、过烧、加热裂纹等;
4.锻造工艺不当常产生的缺陷:大晶粒、晶粒不均匀、冷硬现象、裂纹;
5.锻后冷却工艺不当常产生的缺陷:冷却裂纹、网状碳化物;
6.锻后热处理工艺不当常产生的缺陷:硬度过高或者硬度不够、硬度不均匀。

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