材料成型技术阶梯轴锻造工艺设计

阶梯轴锻造工艺设计

1.绘制锻件

原理：锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工、指导生产和验收锻件的主要依据，它是以机械零件图为基础，结合自由锻工艺特点，考虑到机械加工余量、锻造公差、工艺余块、检验试样及工艺卡等绘制而成。

根据零件图上阶梯轴长340mm、最大直径为100mm，对照《金属成型工艺设计》中表3—3中所列的零件总长为630~1000mm、最大直径80~120mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为10±4mm。

作图步聚：先用双点线按照已知尺寸画出零件尺寸轮廊，再按照求的尺寸用粗实线画出锻件的轮廊形状。并用细实线画出各尺寸引出线及标注线。然后，再在下面标出名义尺寸，并加上括号，如图1—1所示。

2.确定锻造工序

原理：根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择，并且先确定锻件成型所需要的基本工序、辅助工序、修正工序，再选择所需的工具并确定工序顺序和工序尺寸等。

由于阶梯轴是形状较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑性较好、容易变形，因此其主要变形工艺一般为下料、拨长、锻粗、拔出锻件等，如下图：

3.计算坯料质量及尺寸

（1）坯料质量计算

m坯=m锻+m烧+m头

根据阶梯锻件图，可将锻件自左至右分为四个圆柱体，分别计算其质量m1、m2、m3、m4、m5、m6，单位为kg，即

m1=π/4*0.4*7.8=2.97

m2=π/4*0.47*0.3*7.8=0.90

m3=π/4*0.64*0.64*0.7*7.8=1.77

m4=π/4*0.25*1.5*7.8=1.77

m5=π/4*0.45*0.45*0.3*7.8=0.37

m6=π/4*0.34*0.34*0.3*7.8=0.21

锻件质量为

m1+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6=8.52

加热烧损率按锻件质量的2%计算

m烧=2%*m锻=0.17

截料损失按锻件质量的4%计算

m头=4%*m锻=0.34

坯料质量m坯=m锻+m烧+m头=9.03kg

（2）坯料尺寸计算

此锻件以钢材为坯料，锻比取1.2，可按锻件最大截面直径110mm对照《金属成型工艺设计》中表3-11所列热扎圆钢

.S锻max选用直径120mm的热轧标准直径，并结合S坯≥Y

圆钢，并由公式m=v p 算出坯料体积为1157.7cm3.再除以直径110mm圆钢截面积、即可算出坯料长度为102mm。皮料尺寸为：直径120*102

4.锻造设备及吨位

选定锻造设备的依据是锻件材料、尺寸和质量，同时还要适当的考虑车间有没有设备为条件。若设备吨位太小，锻件内部锻不透，生产效率也低，反则造成设备和动力浪费，且操作不便也不安全，锻造设备的选定通常按照查表法或经验类比法等确定。

此锻件为轴类料，参照《金属成型工艺设计》中表3-13和表3-14所列，综合考虑此锻件应选用0.5t 自由锻锤。

5.锻造温度范围加热冷却及热处理规范

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抗力。能锻造出优质的锻

件，并且确定的锻造温度范围较宽，使坯料的加热次数较小，以获得较高的锻造生产率。

参照《技术成型工艺设计》中表3-16所列可知，45钢始锻温度确定为1200℃，终锻温度确定为800℃，采用火炉一段式加热。由于此锻件属于中小型锻件，所用材料塑性较好，所以采用堆放空冷即可。

坯料锻造成型后，在粗加工前必须先进除应力退火处理，并再粗加工后进行调质处理。如果质量要求不高，可用正火代替调质处理。如果质量要求不高，可用正火代替调质，以便降低成本。如果表面质量要求较高，则还需在粗加工前进行淬火加回火处理。