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

2、和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）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，闭式镦锻等，本课程采用自由锻的方式。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（又称抱轴）现象，使轴类零件运转精度下降，有时还需要承受多种载荷的作用。为增强阶梯轴的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。锻件加工余量、余块、公差的确定锻件

3、图是编制锻造工艺、 设计工具、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。15)和06】«*2證图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量，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275

4、mm最大直径为82mm根据GB/台阶和凹档的锻出条件技术要求规 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=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"'尺寸长度/mm直径/mm轴段位置r基本上下尺寸基本上下尺寸尺寸偏差尺寸偏差锻件总长291+ 6291 土 日左端轴段06154土 3154 土 3|1 3068 土 3|中间轴段29± 3却丄

5、3扇土 3082 ± 3右端轴段108± 3108 ±106Sf土 3068 ± 3|2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:愠-卜詁G艘+际十他+ G诂坏料的重量；锻件的重量；加热时坯料表面氧化而烧损的质量;bT -冲孔芯料的质量；锻造时从锻件端部切去的金属质量。锻件质量：N=丫 *V式中-锻件质量；丫 -锻件材料的密度（kg/dm3）V -锻件的体积（dm3）；取 印归人1-1；=才（。知 X 1. 54 + 0,822 X 0.29 + Q 682 X 1.08） X 7. 85 k# =

6、& 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，采用室式煤室式煤炉厂 ."，适炉加热三次。根据坯料在加热过程和锻造过程中损耗量的计算可以得出:用于一次加热，如果需多次加热，每增加一个火次，系数增加o. 5Kj，取hl - 3.5%，则加热三次G烧=牡伽 1.G畫十 2K钿二(1 + L 5 + 2) X 3. 596 X S. 672=1.366强对于圆形截面：Pa = (1 rL8)D?其中：D1 ( d m)为切头部分的直径，取系数为0出=I. 6D? = L 6 X a 68'廂=0. 503kg由于不存在冲孔，故熄-0由此可得坯

7、料的质量为G述-G锻 + G芯卜 G坍-8. 672 + 1. 366 + 0.503 - 10,541kg坯料体积为二= L 3428dm"Y 匸85毛坯尺寸的计算轴类零件一般采用拔长的方式锻造，拔长后的最大截面部分应达到规定的锻造比要求，即占 y * FmaJ式中F坯料截面积；”：心:经过拔长后的最大截面积；y 规定的锻造比。以钢材或钢坯等轧材为坯料的锻件，锻造比y彥 广1：；即可，取锻造比y = 1-6O因此，采用圆截面坯料时:式中一经过拔长后的最大直径。D计鼻-V1, 6 X 82mm = 104 mm查找表3热轧圆钢直径（GB702-72）,可知：坯料应选用直径为105的圆

8、钢。即毛坯实际直径应为'。表3热轧圆钢直径驾理L闘例口彳令 G B / T7Q2199655. 566. S7891011121314151617181920212?2324253G27I2930313233343536384042454850525556586065bM707SSO859095LOUKJS111)115i2U12&坯料长度I55V林1. 3428Ul '= z =-rcljii = I. 55ldm 帀n T x X IM宁T4综上所述，坯料尺寸为J 丫 1川“3自由毛坯变形步骤、温度和冷却毛坯变形步骤毛坯采用自由锻进行锻造，主要经过拔长、压肩、修整等

9、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； 分析其不足及是否进 性和经济性，结合工艺习惯增设工序。参照资料轴类锻件锻造工艺确定工艺方案如下：下料一拔长一压肩一拔长（压肩、拔长至完成），具体步骤如下。(1 )下料0105 X155tnni(2)整体拔长至阴2(3)压肩(4)左端拔长至龄8X 154mm(5)右端压肩，得中间轴段疏2 x 29m(6)右端拔长至卜沖汇lEi(7) 修整，切去余料，得到符合要求的锻件。锻造温度锻造温度范围是指锻件由始锻温度到终锻温度的间隔。确定锻造温度的基本原则， 是保证金属材料在锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的变形

10、抗力，能锻出优质的锻件。查表4各类合金的锻造温度范围表4各类合金的锻造温度范围始锻温度终锻温度锻造温度范围1200"1250T800V400450r齐类介金的锻造溢度范博音金种类常用钢号始锻温瞳诞霰温度锻造囱度范闊普通磧索蜡构制Q195. Q215.Q235, Q2751300J20700-750600502DMn,轨，45,50( 55( 601200-1250»00400-450T«/V T9,T9A. T101050-115075O-S0O300-350合金结恂钢ISCrMnTif27SiMn, 42SiMn1100-1200X<K>-S5030

11、0350合金工具酗9SiCrCrWMn,SCrMnMo1050 LISO(WK) «50迓-300厳速XA1HWlRCr4V,W9Cr4V11007150900200-250得45钢的锻造温度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Q.5<K75123$(250軽SM<750<35<100C150<200W300<1M<D0C15O<200<250<250D/ms<J75030<30Q<S5O>700|:;|鬧d/m>100)J25>l2i>125>150>500L/aa<350560D/w<125<150<inC3E5<275<350G/U<100:<2