传动轴自由锻实用工艺设计.docx
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传动轴自由锻实用工艺设计
传动轴自由锻工艺设计
一、加工方法选择与分析…………………………………………3
1.2具体锻造方法的选择
二、锻件图的绘制…………………………………………………3
锻件加工余量、余块、公差的含义
锻件加工余量、余块、公差的计算
三、确定毛坯的重量和尺寸………………………………………5
3.1计算坯料质量
3.2坯料尺寸确实定
四、确定变形步骤、温度和冷却方式……………………………8
4.1变形工艺步骤
4.2锻造温度
4.3冷却方式
五、确定锻造设备………………………………………………10
六、确定锻造加热时间…………………………………………11
七、参考文献……………………………………………………12
一．加工方法选择与分析
该传动轴零件为阶梯轴类零件，材料为45号钢，由于阶梯轴类零件在工作时，某些部位譬如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现象，同时使轴类零件运转精度下降。
为使阶梯轴承受多种载荷的作用，必须增强其强度和冲击韧度，所以毛坯选用锻件以获得纤维组织，满足使用要求。
自由锻：
所用工具简单，并具有很强的通用性，生产准备周期短，锻件力学性能好；但自由锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率低，适合单件、小批量生产。
模锻：
生产效率高，尺寸精度高，加工余量小，操作简单，劳动强度低，适合锻造形状复杂的锻件与大批量生产150kg以下的小型锻件。
综合分析零件特点与自由锻和模锻的优缺点，此零件外形结构单一无复杂加工面，且为小批量生产，要求力学性能好，所以选择其加工方法采用自由锻。
二、锻件图的绘制
锻件加工余量、余块、公差的含义：
锻件图是工艺拟定的根底和工艺规程的核心内容，它是以零件图样为根底，结合自由锻工艺特点考虑余块与锻件形状、锻件加工余量和锻造公差等因素绘制而成。
〔1〕锻造余块:
在零件上难以锻出的部位添加一些大于余量的金属，以简化锻件外形、便于直接锻造成形，这些多余的金属称为锻造余块。
〔2〕锻件加工余量:
为保证零件机械加工尺寸和外表粗糙度，在零件外外表需要加工局部增加供切削加工的金属，称为锻件余量。
〔3〕锻造公差:
零件根本尺寸加上加工余量为锻件根本尺寸。
锻件实际尺寸与根本尺寸间所允许的偏差，上下偏差代数差的绝对值为锻件公差。
锻件加工余量、余块、公差的计算：
零件的总长为273mm，最大直径为φ68mm。
根据GB/T15826.7-1995《台阶和凹档的锻出条件》规定，该轴锻出台阶的最小长度为100mm，故两侧均一层台阶锻出。
又根据4249.2-86《台阶轴类锻件机械加工余量与锻造公差》规定，由零件总长273mm〔0-315mm〕，每阶台阶直径均在50-80mmX围内，故查表可得该阶梯轴的加工余量为a=8mm，极限偏差为±3mm。
考虑锻件形状、尺寸、精度要求和生产批量等因素，锻件各局部尺寸与公差如下：
锻件总长：
L=273+8×2=289±6mm；
左端台阶段的长度：
L1=152±3mm；
左端台阶段的直径：
D1=60+8=68±3mm；
锻件中间段的长度：
L2=13+8×2=29±6mm；
锻件中间段的直径：
D2=70+8=78±3mm；
右端台阶段的长度：
L3=108±3mm；
右端台阶段的直径：
D3=60+8=68±3mm；
三、确定毛坯的重量和尺寸
3.1坯料质量的计算
坯料质量为锻件质量加上加热时的氧化损失、冲孔时冲掉的料芯以与切头损失，计算公式为：
式中
——坯料质量，单位为kg;
——锻件质量，单位为kg;
——加热时坯料外表氧化而烧损的质量，单位为kg;
——锻造时从锻件端部切去的金属质量，单位为kg
——冲孔时冲掉的金属质量，单位为kg;
：
的计算可用形体分析法:
式中：
ρ——材料密度〔kg/dm3〕
V总——各局部体积总和〔dm3〕。
查表可得45钢ρ=3,
如此
=
2²²
：
根据45钢的塑性、强度、导热与膨胀系数、加热变化等特点，可以采用室式煤炉三次加热。
查表7-4可得室式煤炉K1=2.5%-4%，三次加热可取K1=3.5%
=K1*
=3.5%×8.557=0.299kg
：
圆形截面：
=〔1.5~1.8〕×D3
其中：
D为切头局部的直径可取系数为1.6
=1.6×
=1.6׳03kg
因为没有冲孔，所以
=0
所以，
03
=9.359㎏
3.2坯料尺寸确实定
坯料尺寸与所用第一个根本工序有关，对于轴杆类锻件采用拔长锻造时，应按锻件最大截面积S锻max并考虑锻造比Y、修正量等选取坯料尺寸，即
圆料直径
钢型材锻造比Y=1.3-1.5，取Y=，如此
≥
×76=mm
查《热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量级允许偏差》〔GB/T702-2004〕可得：
坯料应选用直径为Φ90的圆钢。
坯料长度的计算：
=
19dm3
L=
=
=1.87dm≈187mm
综上所述：
坯料尺寸为Φ90x187mm。
四、确定变形步骤、温度和冷却方式
4.1变形工艺步骤
根据锻件的形状特征、尺寸、技术要求、生产批量和生产条件等，结合根本工序、辅助工序和精整工序的变形特点，以与完成各工序所使用的工具，参考有关典型工艺具体确定如下工艺步骤：
（1）下料
（2）整体拔长
（3）左侧压肩
（4）左侧局部拔长
（4）右侧压肩
（5）右侧局部拔长
（6）切料头，修整
4.2锻造温度
为确保钢在锻造温度X围内具有良好的塑性和较低的变形抗力，能锻出优质锻件，且较宽的锻造温度X围和较少的加热次数，以与较高的锻造生产率。
查表7-8，可得45号钢的
始锻温度：
1200℃终锻温度：
800℃锻造温度X围：
400℃
4.3冷却方式
根据要求选择空冷、坑冷和炉冷。
该锻件属于中小型碳素钢，故采用冷却速度较快的空冷方法。
在空气中冷却锻件锻后单个或成堆直接放在车间地面上冷却，但不能放在潮湿地面或金属板上，也不要放在有过堂风的地方，以免锻件冷却不均引起裂纹。
五、确定锻造设备
选定锻造设备时，依据锻件的材料、尺寸和质量进展选择，同时还要适当考虑车间现有设备条件。
假如设备吨位太小，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。
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通常用经验类比法或查表选定法进展选择。
根据坯料尺寸为Φ90x187mm，坯料质量为9.359kg，查表可选择规格为5000N〔0.5t〕的锻锤。
六、确定锻造加热时间
加热时间是坯料装炉后从开始加热到出炉所需的时间，包括加热个阶段的升温时间和保温时间。
直径小于150-200mm的碳素结构钢和直径小于100mm的合金结构钢材，采用一段加热规X。
从技术角度出发，锻件加热时间确定是有效控制和保证锻件坯料加热温度均匀、加热缺陷〔如氧化、脱碳、过热、过烧和裂纹等〕少、加热时间短以与获得锻件成形的形状、尺寸和力学性能的前提条件。
经查表，可得加热时间为20-28min。
七、参考文献
[1]王爱珍，工程材料与成型工艺[M]．：
机械工业，2010.
[2]王爱珍，工程材料与成型技术[M]．：
机械工业，2003.
[3]吴宗泽，罗圣国．机械设计课程设计手册[M]．：
高等教育，2007．
[4]X万昌.工程材料与机械制造根底（Ⅱ）[M]．：
高等教育，1991.
[5]李志广,X随现,胡丰泽.钢质锻件加热时间确实定[J].热加工工艺,2010,13:
102-104.
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