課程設計說明書
課程： 金屬熱加工工藝課程設計
題目： 階梯軸鍛造工藝設計
姓名李洋
專業： 機械設計製造及其自動化
班級： 09機電 3班
學號： 090118018
指導教師： 李慧
課題完成時間： 2010/5/18 至 2010/6/2
黃河科技學院課程設計任務書
工學院機械系機械設計製造及其自動化專業 2009 級 3班
學號 090118018 姓名李洋指導教師李慧
題目: 階梯軸鍛造工藝設計
課程: 熱加工工藝課程設計
課程設計時間： 6 月 2 日至 6 月 15 日共 2 周
課程設計工作內容與基本要求(已知技術引數、設計要求、設計任務、工作計畫、所需相關資料)（紙張不夠可加頁）
1．已知技術引數：
階梯軸零件圖
2．設計任務與要求（完成後需提交的檔案和圖表等）：
1.設計任務
（1）繪製鍛件圖。
（2）確定鍛造工序。
（3）計算坯料質量及尺寸（均選擇鍛造比為1.2、鋼密度為7.8、燒損質量為鍛件質量的2.0%，料頭質量除料頭尾外還包含衝切掉的金屬質量）。
（4）選擇鍛造裝置及噸位。
（5）確定鍛造溫度範圍、加熱冷卻及熱處理規範。
2.設計要求
(1)設計圖樣一律按工程製圖要求，採用手繪或機繪完成，並用三號圖紙出圖。
(2)按所設計內容及相應順序要求，認真編寫說明書（不少於）。
3．工作計畫（程序安排）
熟悉設計題目，查閱資料，做準備工作1天
確定鑄造工藝方案1天
工藝設計和工藝計算2天
繪製鑄件鑄造工藝圖1天
確定鑄件鑄造工藝步驟2天
編寫設計說明書3天
答辯1天
4．主要參考資料
《熱加工工藝基礎》、《工程材料及成形技術基礎》、《機械設計手冊》
系主任審批意見：
審批人簽名：
目錄摘要 4
一、工藝 4
1.1鍛件的結構特點 5
1.2鍛件的工藝分析 5
1.3自由鍛工序特點 5
二、階梯軸的結構與分析 6
2.1階梯軸分析 6
2.2 階梯軸工藝分析 6
三、具體設計方案步驟 7
3.1 繪製鍛件圖 7
3.2制定變形工藝 7
3.3計算坯料質量與尺寸 9
3.4確定鍛造裝置 9
3.5確定鍛造溫度及規範 9
3.5.1確定溫度範圍 9
3.5.2確定加熱規範及火次 10
3.5.3確定冷卻方法及規範 10
3.5.4確定熱處理規範 10
四、工藝過程流程 10
五、 總結 11
六.致謝 12
附錄： 13
參考文獻 15
隨著我國躋身世界鋼鐵生產大國的行列，汽車製造業，飛機製造業以及發電裝置，機車、輪船製造業的飛速發展，對鍛件需求量日益增大，必然促使鍛造技術的發展，使鍛造業與飛速發展的製造業相適應。
本文主要分析了階梯軸的結構並根據其結構特點確定了它的鍛造工藝，軸是支撐轉動零件並與之一起迴轉以傳遞運動、扭矩貨彎矩的機械零件。機器中做以迴轉運動的零件就裝在軸上，因階梯軸有便於零件的裝配的作用，所以在裝配零件中階梯軸起著不可代替的作用。
確定階梯軸的鍛造工藝過程主要包括繪製鍛件圖、確定變形工藝及鍛造比、確定毛皮質量和尺寸、選定鍛造裝置、確定鍛造溫度及規範和製作鍛件工藝卡。這些技術檔案是知道和組織生產、規定操作規範、控制和檢查產品的依據。
鍛造是機械製造中常用的成型方法，鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形，以獲得具有一定機械效能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造與沖壓同屬塑性加工性質，統稱鍛壓。與其他加工方法相比，鍛造生產率高，鍛件的形狀，尺寸穩定性較好，並有較佳的力學效能。
鍛件的最佳優勢是強韌性好，纖維組織合理，因此被廣泛運用。
鍛件的優勢是由於金屬材料通過塑形變形後，消除了內部缺陷，如打碎碳化物，非金屬夾雜物，並使之沿變形方向分布，改善或消除成分偏析等，得到了均勻、細小的低倍和高倍組織。
鍛造按在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工，熱鍛是在高於坯料金屬再結晶溫度上加工。有時還處於加熱狀態，但溫度不超過再結晶溫度時進行的鍛造稱為溫鍛。
鍛造成型方法可分為自由鍛、模鍛、冷鐓、徑向鍛造、擠壓、成型紮製、輥鍛、輾擴等。
鍛造在機械製造業中有著不可替代的作用，鍛造出來的鍛件是其他加工方法難以匹敵的。其生產效率也是相當高的，乙個國家的鍛造水平，反映了這個國家的機械製造水平。
自由鍛的工序可分為基本工序、輔助工序及精整工序三大類。基本工序是使金屬產生一定程度的變形，以達到所需形狀和尺寸的工藝過程，包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉及錯移等工序。輔助工序是為基本工序操作方便而進行的預先變性工序有壓肩、壓鉗口、倒稜等。。
精整工序是用以減少鍛件表面缺陷而進行的工序校正、滾圓表面平整等。
自由鍛件的主要原則是：在滿足使用效能要求的條件下，應使鍛件形狀簡單，易於鍛造，1）形狀簡單2）避免加凸台強肋，工字截面3）避免曲面交接4）避免截面尺寸的急劇變化。
本文主要是利用自由鍛進行加工的。所以主要介紹自由鍛，自由鍛是利用壓力或衝擊力是金屬在上、下抵鐵之間產生塑性變形，從而獲得所需鍛件形狀尺寸的方法。自由鍛分為手工鍛造和機械鍛造兩種。
手工鍛造只能生產小型鍛件，生產效率也低，而機械鍛造是自由段的主要方法。自由鍛可鍛造各種質量的簡單形狀鍛件，並因鍛造過程是區域性變形，變形抗力小，特別適用單件小批量水輪主軸、多管曲軸、連桿等大型鍛件生產。
階梯軸是工程中常用的一種零件，其工作環境也比較複雜，受到各種力的的作用，這些力可以使其產生拉伸、壓縮、扭轉和彎曲變形。這些因素使在做軸時必須有更高的強度和剛度。而鍛造件在鍛造的時候可以使其產生纖維組織強化鋼材，同時鍛造也可以打碎鑄態組織，獲得較高綜合力學效能。
對於要求更高的軸類可以通過鍛造再加上淬火、調質處理，使鋼獲得更好的力學效能。同時用鍛件做零件毛坯可以減少用材，節約資金比較經濟實惠。
根據階梯軸的使用要求和條件進行分析、研究，總結出自己的設計方案。由於階梯軸的結構簡單在綜合考慮過其經濟性、工藝性和使用性後，將其設計為4部分即將φ100作為一部分，將φ60和φ54作為一部分，將φ40作為一部分，將剩下的作為一部分，選用自由鍛。由於鍛件比較簡單故不需要設定餘塊。
通過查表和計算確定其鍛造公差、鍛造比、和燒損率以及鍛造裝置選用0.4t自由鍛錘。
鍛件圖是擬定鍛造工藝規程、選擇工具、指導生產和驗收鍛件的主要依據。它是以機械零件圖為基礎，結合自由鍛工藝特點，考慮到機械加工餘量、鍛造公差、工藝餘塊、檢驗試樣及工藝卡頭等繪製而成。
根據零件圖上階梯軸長為340mm，最大直徑為100mm，對照課本金屬成形工藝設計中表3-3所列的零件總長為315～630mm，最大直徑為120～160mm，可查的鍛造精度等級為f級的鍛件餘量及公差為10±4mm。
由於鍛件形狀比較簡單，故可不必增設工藝餘塊。如下圖所示。
由於階梯軸是形狀比較簡單的軸杆類鍛件，變形工藝簡單，且材料為常用45鋼，塑形較好，容易變形，因此其主要變形工藝可參考金屬成型工藝設計表3-6中的工藝，可將其分為壓肩、端部拔長、切料等。如下圖：
1. 下料
2. 拔長後並切料頭
3. 切肩並拔長
4. 端部拔長並切料頭
根據齒輪軸鍛造件圖，自左向右分為3個圓柱體，分別算其質量m1、m2、m3，單位為kg，即
m1=π／4×1.10×1.10×0.5×7.8=12.25
m2=π／4×0.70×0.70×1.10×7.8=3.3
m3=π／4×0.5×0.5×2.2×7.8=3.37
鍛件質量為m鍛=m1＋m2+m3=12.25+3.3+3.37=18.92
若將鍛件至於煤爐中加熱，並一次鍛成，有表3-8所列查得加熱燒損率按鍛件的質量2%計算，即
m燒=m鍛×2%=0.3784
截料損失按鍛件質量的4%計算，即得
m頭= m鍛×4%=0.7568
則坯料質量m坯=m鍛＋m燒＋m頭=20.06kg
鍛件以鋼材為坯料，鍛造比按1.2，可按鍛件最大面積φ110mm對照表3-11所列熱扎圓鋼標準直徑，選用φ130mm熱扎圓鋼。並由m=vp算出坯料體積為2571.
79cm，再除以φ130mm圓鋼截面積，即可算出坯料長度為200mm
鍛造裝置的選擇有查表法與經驗模擬法。但若能查得**資料則應優先選擇，此鍛件屬於圓軸類，按毛坯質量或直徑選用0.4t自由鍛錘。
鍛造溫度範圍是指鍛件有始鍛溫度到終端溫度的間隔。確定鍛造溫度的基本原則，是保證金屬材料在鍛造溫度範圍內具有良好的塑形和較低的變形抗力，能鍛出優質的鍛件。由於此軸用的是45鋼，根據工程材料知識可知45鋼在不同的溫度下有不通同的相，而它在1000多度時呈現奧氏體相，奧氏體相具有較好的塑形和韌性易於在高溫下變形。
再由表3-16中差得始鍛溫度為1200，終鍛溫度為800。
傳動軸機械加工工藝說明書
湖南科技大學 機械製造基礎課程設計 傳動軸機械加工工藝規程設計 說明書成績 指導老師 設計人專業 學號時間 湖南科技大學 課程設計報告 課程設計名稱 傳動軸機械加工工藝規程設計 學生姓名 學院 專業及班級 學號 指導教師 2010年12月25日 摘要所謂機械加工工藝規程，是指規定產品或零部件機械加工...
活塞加工工藝說明書
活塞零件的機械加工工藝規程及 工藝裝備設計 班級 姓名 指導教師 完成日期 摘要目錄 前言 1 1 零件的分析 2 1.1 活塞的功用 結構特點及工作條件 2 1.2 活塞的主要加工表面及技術要求 3 2 工藝規程設計 3 2.1 活塞的毛坯材料及製造方法 3 2.2 定位基準的選擇 4 2.3 制...
支撐軸工藝設計說明書
課程設計任務書 一 題目 支撐軸機械加工工藝規程設計 二 完成的內容 1 零件圖一張 2 機械加工工藝規程卡片一套 3 課程設計說明書乙份 三 初始資料 零件圖樣 生產綱領 單件小批量 生產條件 在工廠中，利用現有的工具機及工藝裝備進行加工生產 班級 xx 學生 x 指導教師 x 目錄一 前言 1 ...