掛輪架軸鍛造及加工工藝設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+PDF圖紙+文檔】

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切削工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱  切削工藝課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目  掛輪架軸 目錄 一、 掛輪架軸的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定……............................ 2 1. 掛輪架軸的工藝分析……................................................................. 2 2. 生產(chǎn)類型的確定……......................................................................... 2 二、 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)……………………………………………….3 1. 定位基準(zhǔn)的選擇及安裝形式………………………………………...3 2. 零件表面加工方法的選擇…………………………………...………4 3. 制定工藝路線………………………………………………...………5 4. 確定機(jī)械加工余量…………………………………………………...7 三、總結(jié)…………………………………………………………………11 四、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………12 五、附錄（機(jī)械加工工藝過(guò)程工藝卡）………………………………13 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 一、掛輪架軸的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.掛輪架軸的工藝分析 由該掛輪軸的零件圖可知，該軸屬于典型的階梯軸類零件，機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，由于各軸段具有不同的功能、尺寸、配合及粗糙度的要求，故加工起來(lái)較為復(fù)雜。 該軸共分為六段，主要構(gòu)成為回轉(zhuǎn)面，故可采用車(chē)削方式進(jìn)行加工，M16所示的兩處螺紋可單獨(dú)進(jìn)行加工，由于不同軸段間設(shè)計(jì)有退刀槽，故可以方便單獨(dú)地對(duì)各段進(jìn)行不同的加工；在φ18軸段和φ13軸段上有平面，可在車(chē)削加工完成后再進(jìn)行銑削加工。 不同軸段的粗糙度要求不同，有Ra0.63,Ra2.5和Ra25的不同要求，可利用粗車(chē)，半精車(chē)，精車(chē)和靜磨的方法分別進(jìn)行加工，滿足不同的要求，由于退刀槽的作用，故各段加工之間互不影響。 φ25X35軸段的直徑和長(zhǎng)度都有公差要求，在加工時(shí)需要用較精密的加工方法以及合適的工序?qū)ζ溥M(jìn)行保證；同時(shí)有平行度和垂直度的要求，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)選擇和工序排布對(duì)其進(jìn)行保證。 總之，該零件可以在正常的工藝條件下，用較為經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行加工，整體工藝性較好。 2.生產(chǎn)類型的確定 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 由于零件圖未對(duì)生產(chǎn)數(shù)量及批次有明確要求，且加工數(shù)量只為1，故可視為單件小批量生產(chǎn)類型，以此進(jìn)行工藝路線的擬定。 二、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 1.定位基準(zhǔn)的選擇及安裝形式 ①精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖可知φ25軸段有垂直度的要求，并且其尺寸偏差要求較嚴(yán)格，故選定其為精基準(zhǔn)，可以滿足位置公差的要求，同時(shí)可以作為回轉(zhuǎn)面進(jìn)行定位，可以保證其余各軸段之間的同軸度要求，減少跳動(dòng)。 同時(shí)由于裝夾要求，在左右兩端進(jìn)行裝夾時(shí)，分別以M16軸段和φ25軸段為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工。具體進(jìn)行加工時(shí)，兩精基準(zhǔn)互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，保證了各處的形位公差要求。 ②粗基準(zhǔn)的選擇 由于該零件屬于回轉(zhuǎn)軸類零件，故選取零件中心軸線為粗基準(zhǔn)，分別裝夾兩次，在兩端鉆頂尖孔作為定位粗基準(zhǔn)，為后續(xù)的精加工最好準(zhǔn)備。 ③安裝形式和次數(shù) 在車(chē)床上安裝工件所用的附件有三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、頂尖、花盤(pán)、心軸、中心架和跟刀架等。安裝工件的 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 主要要求是位置準(zhǔn)確、裝夾牢固。 工序1、2、3、4、6、7、8、9是粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)，由于是對(duì)回轉(zhuǎn)面進(jìn)行車(chē)削，三爪卡盤(pán)是應(yīng)用最廣泛的夾具，適合于安裝短圓棒料工件，且三爪卡盤(pán)裝夾方便能自動(dòng)定心 ，能滿足車(chē)削精度要求，故在這幾個(gè)工序中選用三爪卡盤(pán)進(jìn)行裝夾。在每個(gè)工序中分別裝夾一次。 工序10為銑削，在φ13軸段和φ25軸段由于銑削平面有角度關(guān)系和定位要求，故在裝夾時(shí)選用分度頭進(jìn)行裝夾，可以保證相應(yīng)角度方便加工。裝夾一次。 工序11為精磨，由于屬于精加工，要保證加工精度和表面粗糙度，所以選用雙頂尖進(jìn)行裝夾。共裝夾一次。 2.零件表面加工方法的選擇 根據(jù)零件圖上的表面粗糙度要求和尺寸精度要求，可查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-6獲得零件外圓加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)加工方法的選用。 零件圖上粗糙度要求為Ra25的部分粗車(chē)即可達(dá)表面粗糙度要求；對(duì)于零件圖上表面粗糙度要求為Ra2.5的M16及φ50兩端面，查表可知半精車(chē)可到達(dá)到Ra2.5~10的要求，精車(chē)可達(dá)到Ra1.25~5的要求，為減小加工難度，故選用粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)的加工方法，以經(jīng)濟(jì)的加工方法和效率滿足加工要求。 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 對(duì)于零件圖上粗糙度要求為Ra0.63的φ25軸段，車(chē)削不易滿足，且選用金剛石車(chē)成本較高，故選用磨削的方法，查閱表格可知粗磨可達(dá)到Ra1.25~10精度，半精磨可達(dá)到Ra0.63~2.5精度，精磨可達(dá)到Ra0.16~1.25精度，考慮加工成本和加工效率的綜合影響，最終選用粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—精磨的方法對(duì)其進(jìn)行加工。 需要進(jìn)行銑削加工的平面由于沒(méi)有特殊要求，采用普通粗銑對(duì)其進(jìn)行加工，查閱表格可恥粗銑可達(dá)到Ra10~80精度，滿足Ra25的要求。 根據(jù)零件圖技術(shù)條件，在軸段350+0.15和方頭處有淬火至硬度40-45HRC的要求，故在相應(yīng)工序中加入熱處理，由于淬火后對(duì)零件尺寸和加工精度影響較大，所以將其安排在粗加工之后，半精加工和精加工之前。 3.制定工藝路線 ①擬定加工順序 加工階段的劃分： 按照對(duì)工藝分析的要求，加工階段可劃分為粗加工—半精加工—精加工。分別為：粗車(chē)外圓、鉆中心孔；半精車(chē)各處外圓、臺(tái)階和次要表面；精車(chē)和精磨各處外圓表面。 在擬定加工順序的時(shí)候遵循“先基準(zhǔn)面后其他”、“先 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 面后孔”、“先主后次”和“先粗后精”的原則。故各軸段的加工順序?yàn)椋? M16兩軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—車(chē)螺紋； φ50軸段：粗車(chē)—半精車(chē)； φ25軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—精磨； φ18軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑； φ13軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑。 總加工順序?yàn)椋? 粗車(chē)軸端面，打中心孔—粗車(chē)各外圓表面—熱處理φ25和M16軸段—半精車(chē)各外圓表面—精車(chē)M16，φ25外圓面—兩M16軸段車(chē)螺紋—銑削φ18和φ13外圓面—精磨φ25外圓面 ②選擇機(jī)床 根據(jù)該軸的尺寸大小要求，選用臥式車(chē)床CA6140,萬(wàn)能外圓磨床MD1420，立式升降臺(tái)銑床X5032，具體情況如上表所示。 ③選擇夾具、刀具及量具 夾具： 三爪卡盤(pán)是最常用夾具，易于裝夾且可以自動(dòng)定心，在粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)部分選用三爪卡盤(pán)作為夾具；銑削時(shí)由于有角度要求，需要定位角度，故選用分度頭和頂尖 M16兩軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—車(chē)螺紋； φ50軸段：粗車(chē)—半精車(chē)； φ25軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—精磨； φ18軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑； φ13軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑。 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 作為夾具；磨床由于表面粗糙度較高，對(duì)表面質(zhì)量有較高的要求，故選用雙頂尖作為夾具。 刀具： 車(chē)端面時(shí)考慮切削方便選用45°車(chē)端面刀，其余車(chē)削部分采用60°彎刀，在車(chē)螺紋時(shí)可選用螺紋車(chē)刀進(jìn)行相應(yīng)加工，銑削時(shí)由于加工平面，故采用兩面刃銑刀。 量具： 根據(jù)零件圖的尺寸要求，可選用分度為0.02mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量即可滿足測(cè)量精度。 ④熱處理 由于有些軸段半精車(chē)即為最終加工工序，為了不影響已加工精度，將熱處理放置在粗加工之后，半精加工之前，可滿足相應(yīng)要求。 4.確定機(jī)械加工余量 ①各工步加工余量 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 在零件加工過(guò)程中有粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)幾種加工方法，查閱粗車(chē)及半精車(chē)外圓加工余量表可對(duì)各工步加工余量進(jìn)行確定。零件總廠L=121mm 粗車(chē)Φ24X27軸段，加工余量大于2mm，取4mm； 粗車(chē)φ33X35軸段，加工余量大于2mm，取4mm; 粗車(chē)φ58X21軸段，加工余量大于2.3mm，取8mm; 粗車(chē)φ26X38軸段，加工余量大于2mm,取6mm; 半精車(chē)φ20X27軸段，加工余量大于2mm,取3mm; 半精車(chē)φ28X35軸段，加工余量2.6mm，為精車(chē)和磨削留取加工余量； 半精車(chē)φ20X38軸段，加工余量為2mm,在之后依次車(chē)削φ16.3和φ13軸段； 查閱表車(chē)削加工余量、加工精度和表面粗糙度可知精車(chē)加工余量為0.1~0.3mm,故選擇： 精車(chē)φ16.3X27軸段，加工余量為0.3mm; 精車(chē)φ25.4X35軸段，加工余量為0.3mm. 表3.8.1 磨削加工余量、加工精度和表面粗糙度 加工方法 本道工序單面經(jīng)濟(jì)加工余量（mm） 經(jīng)濟(jì)加工精度 經(jīng)濟(jì)表面粗糙度 磨削 粗磨 0.25～0.5 IT8～I(xiàn)T7 6.3～3.2 半精磨 0.1～0.2 IT7 1.6～0.8 精磨 0.05～0.1 IT7～I(xiàn)T6 0.8～0.2 細(xì)磨、超精磨 0.005～0.05 IT6～I(xiàn)T5 0.10～0.025 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 查閱表3.8.1磨削加工余量表可知精磨加工余量為0.05~0.1mm,故選取 φ25.1X35軸段的加工余量為0.1mm，加工后達(dá)到最終尺寸要求。 ②各工序加工余量 軸段M16X20加工余量及公差 工序名稱 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 精車(chē)、車(chē)螺紋 0.3 IT7 2.5 16 半精車(chē) 3.7 IT10 3.2 16.3 粗車(chē) 4 IT12 12.5 20 鍛造  24 軸段φ50X5加工余量及公差 工序名稱 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 粗車(chē) 8 IT12 25 50 鍛造  58 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 軸段φ25X35加工余量及公差 工序名稱 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 尺寸、公差/mm 精磨 0.1 IT6 0.63 25 -0.02 -0.04 精車(chē) 0.3 IT7 1.25 25.1 0 -0.05 半精車(chē) 2.6 IT10 3.2 25.4 0 －0.062 粗車(chē) 5 IT12 12.5 28 0 －0.16 鍛造  33 軸段φ18X5加工余量及公差 工序名稱 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 銑 IT10 12.5 18 半精車(chē) 2 IT10 12.5 18 粗車(chē) 6 IT12 25 20 鍛造  26 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 軸段M16X18加工余量及公差 工序名稱 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 精車(chē)、車(chē)螺紋 0.3 IT6 2.5 16 半精車(chē) 3.7 IT10 3.2 16.3 粗車(chē) 6 IT12 12.5 20 鍛造  26 軸段M16X18加工余量及公差 工序名稱 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 銑 IT10 12.5 13 半精車(chē) 2 IT10 12.5 13 粗車(chē) 11 IT12 25 15 鍛造  26 三、總結(jié) 通過(guò)本次切削工藝設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械制造的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固，加深了對(duì)于加工方法、加工精度和對(duì)加工流程設(shè)計(jì)的理解，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我查閱了大量的資料和手冊(cè)，收獲頗豐。 同時(shí)，我也在實(shí)踐的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的差別，認(rèn)識(shí)到了自身的不足，在今后的學(xué)習(xí)中我會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)于機(jī)械專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)和深化。 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 四、參考文獻(xiàn) 【1】張世昌，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社 【2】楊慧智，工程材料及成形工藝基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社 【3】機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京出版社 13 五、附錄（機(jī)械加工工藝過(guò)程工藝卡） 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 課程設(shè)計(jì) 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 零件名稱 掛輪架軸 零件圖號(hào) 1 材料 45 毛坯種類 熱軋圓鋼 零件重量（g） 毛重 1006.2 凈重 306.5 每料件數(shù) 1 每臺(tái)件數(shù) 1 每批件數(shù) 1 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡(jiǎn)圖 定位基準(zhǔn) 設(shè)備名稱 夾具 刀具和量具 1 粗車(chē) 裝夾φ24外圓，車(chē)右端面，打中心孔； φ24外圓 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán) 45o端面車(chē)刀，麻花鉆 2 粗車(chē) 掉頭裝夾φ33外圓，打中心孔，車(chē)左端面 φ33外圓 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán) 45o端面車(chē)刀，麻花鉆 3 粗車(chē) 裝夾φ33外圓，左頂尖，粗車(chē)φ24外圓至φ20，車(chē)φ58外圓至φ54，車(chē)φ58左端面5mm，切退刀槽 φ33外圓 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán),頂尖 60o彎刀，切斷刀；游標(biāo)卡尺 4 粗車(chē) 掉頭以φ20外圓為基準(zhǔn), 車(chē)φ58右端面5mm，車(chē)φ33外圓至φ28，φ26至φ20，切退刀槽 φ20外圓 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán),頂尖 60o彎刀，切斷刀；游標(biāo)卡尺 5 熱處理 對(duì)φ28和φ20軸段進(jìn)行淬火處理，硬度40-45HRC 加熱爐 火鉗 6 半精車(chē) 以 φ33外圓定位加緊，左頂尖，半精車(chē)φ20外圓至φ17，φ54至φ50，車(chē)φ54左端面保證該段長(zhǎng)度為8mm φ33外圓 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán),頂尖 60o彎刀；游標(biāo)卡尺 7 半精車(chē) 掉頭以φ17外圓為基準(zhǔn)，車(chē)φ54右端面保證該段長(zhǎng)度為6mm;車(chē)φ28至φ26.5，保證該段長(zhǎng)度為35mm;車(chē)φ20保證φ18和φ13，將M16軸端先車(chē)至φ17 φ17外圓 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán),頂尖 60o彎刀；游標(biāo)卡尺 8 精車(chē) 以φ26.5為基準(zhǔn)，車(chē)φ17至φ16和φ50左端面0.5mm，保證左端面距左端27mm，車(chē)M16螺紋，φ16和φ50軸段倒角C1 φ26.5外圓，φ50左端面 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán),頂尖 60o彎刀，螺紋車(chē)刀；游標(biāo)卡尺 9 精車(chē) 以φ16為基準(zhǔn)（墊銅皮），車(chē)φ50右端面保證5mm，φ26.5車(chē)至φ25.5，車(chē)φ25.5右端面保證長(zhǎng)度，車(chē)各右端面保證5,18,15mm三個(gè)尺寸，φ17車(chē)至φ16并車(chē)M16螺紋，φ25和φ23軸段倒角C1 φ16外圓，φ50右端面 CA6140車(chē)床 三爪卡盤(pán),頂尖 60o彎刀，螺紋車(chē)刀；游標(biāo)卡尺 10 銑 銑φ18兩個(gè)平面和φ13四個(gè)平面，保證尺寸10mm 零件軸線 銑床 分度頭，頂尖 銑刀；游標(biāo)卡尺 11 精磨 修研兩端中心孔，磨φ25.5表面保證尺寸mm 中心孔連線 磨床 雙頂尖 砂輪；游標(biāo)卡尺 12 檢驗(yàn) 根據(jù)零件圖，檢查各部分尺寸精度 游標(biāo)卡尺 編制 抄寫(xiě) 校對(duì) 審核 鍛造工藝卡 鍛件名稱 掛輪架軸 鍛件材料 45 掛輪架軸 坯料重量 1048.8g 坯料尺寸 φ70X36 鍛件質(zhì)量 954g 工藝類型 自由鍛 順序 鍛造溫度 操作工步 變形過(guò)程圖 設(shè)備 工具 1 始鍛1200℃ 終鍛溫度800℃ 下料，加熱 鋸床 圓口鉗 2 整體拔長(zhǎng)坯料至φ58mm，滾圓 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子 3 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 4 拔長(zhǎng)φ24mm軸段，滾圓，切頭 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子，剁刀 5 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 6 拔長(zhǎng)φ33mm軸段，滾圓 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子 7 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 8 拔長(zhǎng)φ26mm軸段，滾圓修整，切頭 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子，剁刀 鍛造工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目  掛輪架軸自由鍛工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明 目錄 一、 課程設(shè)計(jì)概述…………………………………………………2 二、 零件圖分析及總體方案設(shè)計(jì)…………………………………2 三、 具體設(shè)計(jì)方法及步驟 3.1確定零件余量、余塊和公差………………………………..3 3.2繪制鍛件圖…………………………………………………...4 3.3確定變形工藝、溫度及冷卻………………………………...5 3.4計(jì)算坯料重量和尺寸…………………………………………9 3.5選定設(shè)備及規(guī)范……………………………………………...12 四、結(jié)論…………………………………………………………...…12 五、參考文獻(xiàn)………………………………………………………...13 六．附錄（鍛造工藝卡）…………………………………………...14 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 一、 課程設(shè)計(jì)概述 本課程設(shè)計(jì)主要對(duì)零件的加工方法進(jìn)行流程設(shè)計(jì)，我們本次參與對(duì)零件的加工方法設(shè)計(jì)主要有鑄造和自由鍛造兩大類，我進(jìn)行設(shè)計(jì)加工的零件為掛輪架軸，加工數(shù)量少，采用自由鍛造的方法進(jìn)行生產(chǎn)。 自由鍛造所用工具和設(shè)備簡(jiǎn)單，通用性好，成本低。 同鑄造毛坯相比，自由鍛消除了縮孔、 縮松、氣孔等缺陷，使毛坯具有更高的力學(xué)性能。鍛件形狀簡(jiǎn)單，操作靈活。因此，它在重型機(jī)器及重要零件的制造上有特別重要的意義。自由鍛造的基本工序包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等。 確定零件余量、余塊和公差 我們本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括繪制鍛件圖、確定變形工藝、計(jì)算坯料重量和尺寸、選定設(shè)備及規(guī)范以及繪制工藝卡等。 二、 零件圖分析及總體方案設(shè)計(jì) 該零件名稱為掛輪架軸、材料為45、產(chǎn)量為小批量、技術(shù)要求為和方頭處淬火HRC40～45。 由于所設(shè)計(jì)零件為軸，生產(chǎn)批量小，強(qiáng)度要求較高，故采用鍛造的方法進(jìn)行生產(chǎn)。由零件圖可以看到該軸主要分為五個(gè)軸段，可以下料之后進(jìn)行分段拔長(zhǎng)，在零件初加 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 工之后，再進(jìn)行進(jìn)一步的切削加工可獲得最終零件。 三、 具體設(shè)計(jì)方法及步驟 3.1確定零件余量、余塊和公差 (1)確定余塊： 在鍛件某些地方添加一些大于余量的金屬體積，以簡(jiǎn)化鍛件外形及鍛制過(guò)程，這些添加的金屬體積，稱為余塊。 為了簡(jiǎn)化鍛件，將各處退刀槽進(jìn)行簡(jiǎn)化，與軸段視為一體；并且將與軸段簡(jiǎn)化合并為軸段進(jìn)行鍛造，簡(jiǎn)化階梯軸數(shù)量；各處銑削加工面也先簡(jiǎn)化不進(jìn)行加工。由此確定各處余塊。 (2)確定余量和公差： 為保證零件機(jī)械加工尺寸和表面粗糙度，在零件外表面需要加工部分，留一層作機(jī)械加工的金屬，這部分稱為 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 機(jī)械加工余量。 鍛件的實(shí)際尺寸，不可能正好達(dá)到鍛件基本尺寸的要求，允許有一定限度的偏差，超過(guò)基本尺寸的稱上偏差，小于基本尺寸的稱下偏差。上、下偏差的代數(shù)差的絕對(duì)值稱為鍛件公差。 零件圖上軸段最大直徑為，零件總長(zhǎng)為105, 根據(jù)《工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)》表2-4可確定零件余量及極限偏差a為。具體鍛件共分為四段臺(tái)階軸，軸徑從左至右為，分別為，總長(zhǎng)度為。 綜上，鍛件各部分直徑 鍛件各部分長(zhǎng)度 3.2繪制鍛件圖 根據(jù)零件圖的基本圖樣，結(jié)合自由鍛工藝特點(diǎn)，考慮鍛造余塊、余量和公差進(jìn)行鍛件圖繪制，如下圖所示： 鍛件各部分直徑 鍛件各部分長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 3.3確定變形工藝、溫度及冷卻 （1）變形工藝 在切削加工工藝之前，要對(duì)坯料進(jìn)行鍛造工藝設(shè)計(jì)，由于坯料直徑較大，且加工零件為圓軸類零件，故主要選用切肩、拔長(zhǎng)、滾圓和修整鍛造工藝。 3.3.1變形工藝尺寸計(jì)算 ①第一次切肩位置 在計(jì)算切肩位置尺寸時(shí)，根據(jù)切肩前后鍛件體積不變?cè)瓌t ②第二次切肩位置 為保證軸段尺寸，切肩位置距離第一次切肩位置為 ③第三次切肩位置 為保證軸段尺寸，切肩位置距離第二次切肩位置為 第一次切肩位置 第二次切肩位置 第三次切肩位置 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 。 ④切頭尺寸 為保證整個(gè)鍛件長(zhǎng)度，在零件左端進(jìn)行切頭操作，保證在最后一步進(jìn)行切頭操作，保證總長(zhǎng)為。 3.3.2變形工藝工步設(shè)計(jì) 具體坯料鍛造步驟主要有以下幾步： ①下料 根據(jù)計(jì)算選用鋼材坯料，具體尺寸為。由于計(jì)算所得坯料直徑大于鍛件最大直徑尺寸，故選用拔長(zhǎng)工藝進(jìn)行加工。 ②整體拔長(zhǎng)坯料至，滾圓 ③切肩，拔長(zhǎng)軸段，滾圓，切頭 切頭保證總長(zhǎng) 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 ④切肩，拔長(zhǎng)軸段，滾圓 ⑤切肩，拔長(zhǎng)軸段，滾圓修整，切頭 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 （2）鍛造溫度 斷定鑄造溫度規(guī)模的基本原則是：在鑄造溫度規(guī)模內(nèi)，應(yīng)包管金屬具有杰出的塑性和較低的變形抗力以利于鑄造變形；能改進(jìn)金屬內(nèi)部安排功能，取得優(yōu)質(zhì)鍛件；規(guī)模寬度盡可能大些，以削減加熱火次，進(jìn)步出產(chǎn)功率。 始鍛溫度的斷定，主要是不發(fā)生過(guò)燒表象。因而碳鋼的始鍛溫度應(yīng)低于鐵碳平衡圖的固相線150~250℃。終鍛溫度的斷定，既要保證金屬在終鍛前具有滿足的塑性，又 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 要使鍛件可以取得好的晶體排布，因而，通常來(lái)說(shuō)終鍛溫 度應(yīng)稍高于其再結(jié)晶溫度，既保證毛坯在終鍛前仍有滿足的塑性，又能使鍛后再結(jié)晶徹底。 就碳鋼而言，終鍛溫度若是過(guò)高，會(huì)使鍛件晶粒粗大。終鍛溫度不能低于鐵碳平衡圖的A1線。不然塑性明顯下降，變形抗力增大，加工硬化表象嚴(yán)峻，簡(jiǎn)單發(fā)生鑄造裂紋。該零件適用為45鋼，亞共析鋼，終鍛溫度應(yīng)在A3線以上15~50℃，坐落單相奧氏體區(qū)，塑性好。 綜上，始鍛溫度為1200~1250度，終鍛溫度為800度，鍛造溫度范圍為400~450度。 （3）鍛后冷卻 若采用水冷或者油冷的方式，可能由于冷卻速度較快，形成馬氏體，不利于后續(xù)切削加工，故冷卻方式采用空冷，為進(jìn)一步加工做準(zhǔn)備。 3.4計(jì)算坯料重量和尺寸 （1）坯料重量的確定 鍛造用坯料有兩類，一類是鋼材和鋼坯，用于中小型鍛件；另一類是鋼錠，用于大中型鍛件。由于該零件體積較小，屬于小型鍛件，故選用型材進(jìn)行鍛造。 坯料的重量可按下式進(jìn)行計(jì)算： 始鍛溫度為1200~1250度， 終鍛溫度為800度， 鍛造溫度范圍為400~450度 鍛后采用空冷方式 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 式中 按照鍛件圖零件體積進(jìn)行計(jì)算，鍛鋼密度取，則 一般按火次進(jìn)行估算 公式中的系數(shù)適用于一次加熱，如需多次加熱，每增加一個(gè)火次，系數(shù)增加0.5。在鍛造過(guò)程中加熱四次，并取鍛造使用爐子為煤氣爐，故可得： 沖孔芯料損失； 一般按以下公式進(jìn)行計(jì)算 切頭直徑為，代入數(shù)據(jù)可得 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 綜上可得， （2）坯料尺寸的確定 軸類鍛件一般采用拔長(zhǎng)方式進(jìn)行鍛造，拔長(zhǎng)后的最大截面部分應(yīng)達(dá)到規(guī)定的鍛造比要求，即 式中 因此，采用圓截面坯料時(shí)： 式中，。 取鍛造比,可得 根據(jù)《工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)》表2-9可取坯料直徑為70mm,則可計(jì)算坯料長(zhǎng)度為 故取坯料最終長(zhǎng)度為. 綜上所述，坯料尺寸為。 坯料尺寸為 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 3.5選定設(shè)備 選定鍛造設(shè)備的依據(jù)是鍛件的材料、尺寸和重量，同時(shí)，還要適當(dāng)考慮車(chē)間現(xiàn)有的設(shè)備條件。設(shè)備噸位太小，鍛件內(nèi)部鍛不透，質(zhì)量不好，生產(chǎn)率也低，噸位太大，不僅造成設(shè)備和動(dòng)力的浪費(fèi)，而且操縱不便，也不安全。 對(duì)于低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼錘上自由端，按《工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)》表2-10 自由鍛錘的鍛造能力范圍可查得，鍛件類型為圓軸，鍛件，故選取落下部分重量為0.25t的自由鍛錘。對(duì)于此類小型鍛件，采用鍛錘，經(jīng)查詢《課程設(shè)計(jì)資料》，選用型號(hào)為C41-100的空氣錘和手錘進(jìn)行鍛造。 四、結(jié)論 通過(guò)對(duì)零件結(jié)構(gòu)的分析，確定了鍛造方案，為了簡(jiǎn)化鍛造工藝，同時(shí)減小車(chē)削加工加工量，選定為四段階梯軸進(jìn)行鍛造；并通過(guò)對(duì)余量、余塊和公差的確定進(jìn)一步細(xì)化了鍛造方案，由對(duì)坯料質(zhì)量和尺寸的計(jì)算確定了相應(yīng)的鋼坯規(guī)格。 總之，該鍛造方案較好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，可以加工出所要求的掛輪架軸工件。 選用型號(hào)為C41-100的空氣錘和手錘 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 五、參考文獻(xiàn) 【1】楊慧智，工程材料及成型工藝基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社 【2】張萬(wàn)昌，工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ) 六、附錄——掛輪架軸鍛造工藝卡 鍛件名稱 掛輪架軸 鍛件材料 45 掛輪架軸 坯料重量 1048.8g 坯料尺寸 φ70X36 鍛件質(zhì)量 954g 工藝類型 自由鍛 順序 鍛造溫度 操作工步 變形過(guò)程圖 設(shè)備 工具 1 始鍛1200℃ 終鍛溫度800℃ 下料，加熱 鋸床 圓口鉗 2 整體拔長(zhǎng)坯料至φ58mm，滾圓 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子 3 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 4 拔長(zhǎng)φ24mm軸段，滾圓，切頭 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子，剁刀 5 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 6 拔長(zhǎng)φ33mm軸段，滾圓 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子 7 加熱，切肩 圓口鉗，壓肩摔子 8 拔長(zhǎng)φ26mm軸段，滾圓修整，切頭 C41-100空氣錘 尖口鉗，圓口鉗，摔圓摔子，剁刀 15