锻造毛坯工艺设计说明书

1、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：设计人姓名： 郑晓虎指导教师：张锁梅 贾志新2014年6月目录1锻件加工余量、余块、公差的确定1锻造方式及毛坯类型的选择1锻件加工余量、余块、公差的确定12毛坯质量和尺寸的计算3毛坯质量的计算3毛坯尺寸的计算43自由毛坯变形步骤、温度和冷却5毛坯变形步骤5锻造温度5冷却方式64设备的选择65参考文献71锻件加工余量.余块、公差的确定锻造方式及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

2、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，闭式徹锻等，本课程采用自由緞的方式。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;I包轴）现象，使轴 类零件运转精度下降，有时还需要承受多种我荷的作用。为增强阶梯轴的强度和冲击韧度， 荻得纤维组织，毛坯选用锻件。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

3、、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董，如图1所示。余块：有时为了简化锻件外形及锻制过程，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/台阶和凹档的锻出

4、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二8mm,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 2-4台阶籍类0件工余与穆灣公r1帚宣&DeM$070noiw |M0700 |200750 SSOIIS115490L* 1R 与awn V3IO一 tlWTll412ttnts一3010MIO 4)2 tStsts1315n5utcise1CT18B,19nsit ttlfi tcir1T7ltt20ttr17 tTistIB IBtl ttllxt300

5、 “00 l*t2tlSI tt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锻件各轴段尺寸及偏差尺寸轴段位置长度/mm直径/mm基本 尺寸上下 偏差尺寸基本 尺寸上下偏差尺寸锻件总长291 6291 6左端轴段154 3154 3068 3068 3中间轴段29 329 3082 3082 3右端轴段108 3108 3068 3068 32毛坯质量和尺寸的计算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：G坯=G廻十G烧十G芯+ GeG坯坯料的重量；G舉锻件的重量；G烧加热时坯料表面氧化而烧损的质量；G起冲孔芯料的质量；G切锻

6、造时从锻件端部切去的金属质量。锻件质量：G= 丫 *V式中锻件质量；丫一锻件材料的密度(kg/dm3 )V 锻件的体积(dm3 ):取 Y = 7.85kg /dm3G锻=7(0. 682 X 1.54 + 0. 822 X 0.29 + 0. 682 X 1,08) X 7.85 kg = 8. 672kg 根据45钢的塑性、强度、导热及膨胀系数、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董的计算可以得出：室式煤炉$ = 2.54牝E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05$,取& =3.5%,则加热 三次G烧二 Ki G锻 +

7、1.5心 G锻亠 2Kq G緞二(1 +1.5+2) X 3.5% X 8.672=1.366kg对于圆形裁面：G切二(1.51.8)讯其中：D1 (d m)为切头部分的直径，取系数为G切二 l.60f 二 1.6 X 0. 683kg = 0. 503kg由于不存在冲孔，故G世二0由此可得坯料的质量为G坯=GQ235, Q2751300-120700750600450优质碳索结构钢20Mn, 40, 45,50, 55, 601200-1250800400450碳素匚具钢T8 T8A, T9,T9A, T101050-1150750800300-350合金结构钢ISCrMnTi,27SiMn

8、, 42SiMn1100-1200800-850300350合金工具钢9SiCrCrWMn.5CrMnMo1050-1150800850250300高速工具钢W18Cr4V,W9Cr4V1100-1150900200250得45钢的锻造温度始锻温度120(fl25(rC终锻温度800C锻造温度范国400450C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，合金工具钢及大多数低 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

9、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，锻件内部 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范围戢件类醴及規格锻隹落F部分0. 250.5).751235D/ud200250300EL00W5Q0W6O0W750H/ud35501001502000300300D/n150住50400W500W6(KWiOOOW1200EH环H/mW6075100150200250250D/ud1501752WF275300700g1251251251251505WL/d165W200W200W300W350400W550D/dS0125150&175W2250275W350 .100200300500W750W1000W1500坯料尺寸为0100 X 171mm,坯料