課程設計任務書
機電工程學院機械工程及自動化專業 2008 年級
學生姓名： 000000
課程設計題目：設計「變速器齒輪1（編碼：2-40-20-1-1-1-1-6）」零件的鍛造工藝規程（年產量為100件）
課程設計主要內容：
1．鍛件草圖1張
2．鍛件圖1張
3．鍛造工藝卡1份
4．熱處理工藝卡片1份
5．工藝設計說明書1份
設計指導教師 （簽字
教學基層組織負責人（簽字
2011 年 6月 27日
變速器齒輪工藝設計說明書
一、分析零件圖
1、零件名稱：變速器合齒輪1
2、材料：18crmnti
3、產量：100件
4、技術條件：
1）齒面滲碳層深度 0.6—1.0，表面淬硬度hrc 56—62，齒心部硬度hrc 33—48；
2）齒廓倒角 0.5×45；
3）未注倒角為 1×45。
二、鍛造工藝性分析
（1）分析該零件，得出：鍛造的目的是側重於成形、減少加工餘量。
（2）分析鍛後零件效能可能變化的趨勢。在鍛造時，由於鍛件本身的成分、組織的不均勻和各處受力情況不同，鍛件內各處的變形情況也不同，變形首先發生在那些先滿足屈服準則的部分。因此，有的地方先變形，有的地方後變形；有的地方變形大，有的地方變形小，由於存在變形的不均勻性，將在這個部分變形金屬之間產生相互影響，產生附加應力（例如在鐓粗時坯料側表面切向產生的附加拉應力等）和殘餘應力等，帶來一些不良的影響。
所以在鍛造時要注意以下幾方面：一、為防止鐓粗時產生縱向彎曲，圓柱體坯料高度與直徑之比不應超過 2.5～3，在2～2.
2的範圍內更好。二，鐓粗時每次的壓縮量應小於材料塑性允許的範圍。
三、繪製鍛件圖
（1）確定鍛件形狀。
經查詢可知，由於採用自由鍛，應加上餘塊，簡化鍛件外形以便鍛造，需鍛出零件的台階和內孔。
（2）確定機械加工餘量和公差
經查詢可知，鍛件水平方向的雙邊餘量和公差為 a=6±2mm ，鍛件高度方向雙邊餘量和公差為 b=9±3mm ，內孔雙邊餘量、公差為c= 5±2mm 。
（3） 繪出鍛件圖。如圖所示：
四、引數選擇
1、工藝引數
首先選擇工藝餘塊以簡化鍛件外形，然後確定加工餘量和公差。
2、選擇依據
該鍛件的材料為18crmnti，形狀比較簡單，生產批量為100件的小批量生產，所以採用自由鍛。
3、確定方法
根據「圓環類自由鍛件機械加工餘量和公差（ jb4249.6 — 86 ）」查得：鍛件水平方向的雙邊餘量和公差為 a=6±2mm，鍛件高度方向雙邊餘量和公差為 b=9±3mm，內孔雙邊餘量、公差為：
c=5±2mm 。
五、確定坯料質量和坯料的鍛件尺寸
1、確定坯料質量
坯料質量包括鍛件本身的質量、加熱時氧化燒損、切頭時的損失及沖孔時的芯料損失等。
(1) 計算鍛件質量根據鍛件的形狀和基本尺寸，可計算出鍛件的質量：
m 鍛＝ pv
式中m 鍛—鍛件質量；
p—鍛件材料的密度（ kg/dm3 ）取7.85kg /dm3 ；
v—鍛件的體積（ dm3 ）；
由此計算得：m 鍛＝ pv = 7.85 kg /dm3×0.756599dm3 = 5.94 kg
(2) 計算坯料質量：坯料的質量包括鍛件本身的質量、加熱時氧化燒損、切頭時的損失及沖孔時的芯料損失等。其計算公式為：
m 坯 ＝ m 鍛 ＋ m 燒 ＋ m 切 ＋ m 芯
式中 m 坯—坯料質量（ kg ）；
m 鍛—鍛件質量（ kg ）；
m 燒—氧化燒損的質量（ kg ），
m 切—表示對拔長工件的切頭損失（ kg ）；
m 芯—沖孔時沖掉的芯料損失（ kg ）；
m燒一般按火次進行估算，如第一火取鍛件質量的 2.0% ～ 3.0% ，以後各火一般取鍛件質量的 1.
5% ～ 2.0% ；m切一般按下面經驗公式估算：對於該零件圓形截面 m切＝ 1.
81 ，其中d 為切頭部分直徑（ dm ）；由於零件不需拔長，所以m切＝0；零件有沖孔，m芯＝1.76kg。
所以，m 坯 ＝ m 鍛 ＋ m 燒 ＋ m 切 ＋ m 芯＝5.94×（1+1.5%）+1.76＝7.781 kg
2、確定坯料尺寸
由於變速器齒輪1的第一道基本工序為鐓粗，毛坯尺寸的確定方法有所不同。對於鋼坯，為避免鐓粗時坯料產生彎曲，坯料高度h與其直徑d之比應滿足鐓粗規則，即1.25≤h/d≤2.
5 ，根據計算公式可計算出坯料尺寸。d坯＝128mm, h坯＝160mm
六、確定鍛造工序
分析得到變速器齒輪1的鍛造工序。分析過程和結果如下：根據鍛件尺寸 d=128mm， d=54mm， h=98mm，得 d/d=2.
37， h/d=1.81，得到其變形工序為：墩粗—滾邊—沖孔—滾邊—修整孔壁—平整端麵。
七、 鍛造裝置的選擇
根據鍛件形狀尺寸，選用c41-1000的空氣錘。
八、鍛造溫度及加熱時間的確定
（1）鍛造溫度
查詢結果如下：始鍛溫度：1200—1250℃，終鍛溫度：700—800℃
（2）加熱時間的確定
計算過程如下：以經驗公式確定加熱時間 τ＝ kd； 式中 τ-加熱時間，單位為 h ； d-斷面直徑或邊長，單位為cm； k-係數，低碳鋼k取0.10～0.
15。以上方法是生產中常採用的經驗資料法，其理論根據是鐵碳合金狀態圖的碳的質量分數。 所以得出：
τ＝ kd =（0.10～0.15）×38=3.
8～5.7h 取τ＝5h
九、鍛後熱處理
查詢結果如下：由於一般情況，低碳鋼採用正火。選擇正火溫度為：900～980℃，正火時間為：61.2分鐘，冷卻方式選用25℃空冷。
十、 變形或缺陷分析
在鍛造時，由於鍛件本身的成分、組織的不均勻和各處受力情況不同，鍛件內各處的變形情況也不同，變形首先發生在那些先滿足屈服準則的部分。因此，有的地方先變形，有的地方後變形；有的地方變形大，有的地方變形小，由於存在變形的不均勻性，將在個部分變形金屬之間產生相互影響，產生附加應力（例如在鐓粗時坯料側表面切向產生的附加拉應力等）和殘餘應力等，帶來一些不良的影響。 所以在鍛造時要注意以下幾方面：
一，為防止鐓粗時產生縱向彎曲，圓柱體坯料高度與直徑之比不應超過 2.5 ～ 3 ，在 2 ～ 2.2 的範圍內更好。
二，鐓粗時每次的壓縮量應小於材料塑性允許的範圍。三，對有皮下缺陷的釘料，鐓粗前應進行倒稜制。
變速器設計說明書正文
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