阶梯轴锻造说明书热加工工艺
阶梯轴说明书
机械制造技术基础课程设计名称：__阶梯轴的机械加工工艺及夹具设计__班级：_________15级机械一班_____________ 姓名：__________________________________ 学号：__________________________________ 指导老师：_________刘庆民_______________目录一、阶梯轴机械加工工艺 (3)（一）、轴的工艺分析 (3)（二）、毛坯的选择 (5)（三）、选择定位基准和装夹 (5)（四）、工序集中和分散考虑 (6)（五）、制订零件的机械加工工艺规程 (6)（六）、机床设备和工艺装备的选用 (9)（七）、确定工序的切削用量及工时 (9)二、夹具设计 (18)（一）、确定工件的定位方案，选择定位元件 (18)（二）、六点定位原理 (18)（三）、确定要限制的自由度 (19)（四）、计算定位误差 (19)三、设计小结 (21)四、参考资料 (21)一、阶梯轴机械加工工艺（一）、轴的工艺分析1.1 零件的结构特点及应用轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它在机器中主要用于支承齿轮，带轮，凸轮以及连杆等传动件，以及传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分阶梯轴，锥度分轴，空心轴，曲轴，凸轮轴，偏心轴，各种丝杆等。
它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面，圆锥面，内孔和螺纹及相应的端面所组成。
轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
图示传动轴零件属于台阶轴零件，由圆柱面，轴肩，砂轮越程槽和键槽等组成。
轴肩一般用来确定安装在轴上的零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩。
轴的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。
按照轴的承受载荷不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。
阶梯轴的加工工艺处理
平顶山工业职业技术学院阶梯轴的加工工艺班级：姓名：学号：成绩：目录一零件的工艺分析·6二生产纲领的计算与生产类型的确定·10三确定毛坯、绘制毛坯图·11四拟定轴的工艺路线·12五选择加工设备及工艺装备·16六加工工序设计·17七加工后零件的三维图·24八设计小结·26摘要我国社会主义现代化要求机械制造工业为国民经济个部门的技术进步，技术改造提供先进高效的技术装备，他首先要为我国正在发展的产业包括农业，重工业，轻工业以及其他的产业提供质量优良先进的技术设备，同时还要为新材料新能源机械工程等新技术的生产和应用提供基础设备。
随着科学技术和工业生产的飞速发展，国民经济个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。
其中产品设计师决定产品性能，质量水平市场竞争力和经济效益的重要环节，因此采用数控加工就成了首选，因为他工作效率高，质量好，加工精度高一零件的工艺分析1、轴的用途：轴是组成机器的主要零件之一。
一切作回转运动的传动零件（如齿轮、蜗杆登），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。
因此轴的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。
按照轴的承受载荷不同，轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。
工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴成为转轴，只承受弯矩的轴称为心轴，只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。
该轴主要采用40Cr钢能承受一定的载荷与冲击。
此轴为台阶类零件，尺寸精度，形位精度要求均较高。
Φ16，φ18，φ17为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。
轴线直线度为φ0.01，两键槽有同轴度要求。
在加工过程中须严格控制。
2、技术要求：轴通常是由支承轴颈支承在机器的机架或箱体上，实现运动传递和动力传递的功能。
支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件配合表面的位置精度对轴的工作状态和精度有直接的影响。
其技术要求包括以下内容：尺寸精度轴段1，2，4，5为主要配合面，尺寸精度要求较高。
(完整版)阶梯轴的锻造
华北科技学院课程设计任务书题目：阶梯轴的锻造系别：机电工程系专业：材料成型与控制工程班级：材料B081班学号： 200802034109 姓名：周建明指导教师：由伟审核日期：前言锻造是金属加工的主要方法和手段之一，在国民经济中占有举足轻重的地位，是装备制造业，特别是机械、汽车行业，以及军工、航空航天工业中不可或缺的主要加工工艺。
随着经济结构调整的不断深化，特别是作为支柱产业的汽车制造业的大发展，为我国锻造业营造了良好的机会。
本次设计是根据《中级锻造工技术》、《金属塑性成形及模具设计》等相关教材，并查询相关国标表格，引用相关数据。
本次设计主要采用了自由锻。
由于本人水平有限，在设计过程中难免出现错误和不合理之处，望老师在评阅时加以指正。
目录前言 (1)第1章自由锻简介 (3)1.1自由锻 (3)1.2自由锻特点 (3)1.3自由锻的基本工序 (3)第2章自由锻工艺规程的制定 (4)2.1确定坯料的质量和尺寸 (5)2.2制定变形工艺过程及选用工具 (8)2.3确定设备吨位 (11)2.4选择锻造温度范围 (12)2.5提出锻件的技术条件和检验要求 (12)2.6填写工艺规程卡片 (13)第3章自由锻件结构工艺性 (15)参考文献 (16)设计小结 (17)第1章自由锻简介1.1自由锻自由锻生产应根据锻件的形状和锻造工艺过程特点制定工艺规程，安排生产。
自由锻工艺规程的制定包括设计锻件图、确定坯料质量和尺寸、确定变形工艺过程和锻造比、选择锻造设备等主要内容。
自由锻是利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产生塑性变形而获得所需形状、尺寸及内部质量锻件的一种加工方法。
自由锻造时，除上、下砧铁接触的金属部分受到约束外，金属坯料朝其它各个方向均能自由变形流动，不受外部的限制，故无法精确控制变形的发展。
自由锻可以分为手工自由锻和机器自由锻。
手工自由锻只能生产小型锻件，生产效率也较低。
机器锻造是自由锻造的主要方法。
锻造工艺设计说明文书
阶梯轴锻造工艺设计说明书题目：阶梯轴锻造工艺设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1301 学生：亮学号： 7指导教师：浩舸完成日期：机械工程学院2016年9月目录1.引言 (1)2.设计方法与步骤 (2)2.1绘制锻件图 (3)2.2 确定变形工艺 (3)2.2.1镦粗 (3)2.2.2冲孔 (4)2.2.3扩孔 (4)2.2.4修整锻件 (4)2.3 计算坯料质量和尺寸 (4)2.4选定设备及规 (5)2.5确定锻造温度及规 (5)2.6确定冷却方法及规 (5)3.工艺流程卡 (6)4.结论 (8)5.致 (8)6.参考文献 (8)1. 引言锻造的目的是使坯料成形及控制其部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件。
轴是现代工业大量使用的零件，本文讨论阶梯轴的自由锻生产。
2. 设计方法与步骤2.1绘制锻件图锻件图是根据零件图的基本图样，结合锻造工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制而成。
阶梯轴材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造轴坯。
轴上的键槽等部分，采用自由锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。
锻造出轴坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。
根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径围，可以查出齿环锻件加工余量和公差。
由L=203，Φ=46，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为0∽315mm、最大直径0∽50mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为7±2mm。
，然后按查得的公差数值，可绘阶梯轴的锻件图。
阶梯轴锻件图见图1。
图1 阶梯轴锻件图2.2确定变形工艺原理：根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择，并且先确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序、修整工序，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、拔长、镦粗、拔出锻件等(1)下料(2)整体拔长(3)压肩并拔长切去余料(4)右边压肩(5)拔长(6)拔长切去料头(7)修整锻件按锻件图进行修整。
锻造工艺设计说明书完整版
锻造工艺设计说明书 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】阶梯轴锻造工艺设计说明书题目：阶梯轴锻造工艺设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机设1301 学生姓名：李亮学号：指导教师：彭浩舸完成日期：机械工程学院2016年9月目录1.引言 (1)2.设计方法与步骤 (2)绘制锻件图 (3)确定变形工艺 (3)镦粗 (3)冲孔 (4)扩孔 (4)修整锻件 (4)计算坯料质量和尺寸 (4)选定设备及规范 (5)确定锻造温度及规范 (5)确定冷却方法及规范 (5)3.工艺流程卡 (6)4.结论 (8)5.致谢 (8)6.参考文献 (8)1. 引言锻造的目的是使坯料成形及控制其内部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件。
轴是现代工业大量使用的零件，本文讨论阶梯轴的自由锻生产。
2. 设计方法与步骤绘制锻件图锻件图是根据零件图的基本图样，结合锻造工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制而成。
阶梯轴材料为40Cr，生产批量小，采取自由锻锻造轴坯。
轴上的键槽等部分，采用自由锻方法很难成形这些部位，因此考虑到技术上的可行性和经济性，决定不锻出，并采用附加余块简化锻件外形，以利于锻造。
锻造出轴坯后可以进一步进行切削加工，最后成形。
根据零件图的尺寸规格，对照表所列中零件的高度和直径范围，可以查出齿环锻件加工余量和公差。
由L=203，Φ=46，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为0∽315mm、最大直径0∽50mm，可查得锻造精度为F 级的锻件余量及公差为7±2mm。
，然后按查得的公差数值，可绘阶梯轴的锻件图。
阶梯轴锻件图见图1。
图1 阶梯轴锻件图确定变形工艺原理：根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择，并且先确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序、修整工序，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、拔长、镦粗、拔出锻件等(1)下料(2)整体拔长(3)压肩并拔长切去余料(4)右边压肩(5)拔长(6)拔长切去料头(7)修整锻件按锻件图进行修整。
阶梯轴零件的加工
任务1 阶梯轴类零件加工图1-1 阶梯轴 3、相关实践知识 轴类零件是机械结构中用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械的使用性能和运动精度。
轴类零件的主要表面是外圆，车削是外圆加工的主3.2 拟定加工工艺（2课时）如图1-1为某传动轴，从结构上看，是一个典型的阶梯轴，工件材料为45，生产纲领为小批或中批生产，调质处理220～350HBS 。
3.2.1分析阶梯轴的结构和技术要求该轴为普通的实心阶梯轴，轴类零件一般只有一个主要视图，主要标注相应的尺寸和技术要求，而其它要素如退刀槽、键槽等尺寸和技术要求标注在相应的剖视图。
轴颈和装传动零件的配合轴颈表面，一般是轴类零件的重要表面，其尺寸精度、形状精度（圆度、圆柱度等）、位置精度（同轴度、与端面的垂直度等）及表面粗糙度要求均较高，是轴类零件机械加工时，应着重保障的要素。
如图1-1所示的传动轴，轴颈M 和N 处是装轴承的，各项精度要求均较高，其尺寸为Ф35js6(±0.008)，且是其它表面的基准，因此是主要表面。
配合轴颈Q 和P 处是安装传动零件的，与基准轴颈的径向圆跳动公差为0.02（实际上是与M 、N 的同轴度），公差等级为IT6，轴肩 H 、G 和I 端面为轴向定位面，其要求较高，与基准轴颈的圆跳动公差为0.02（实际上是与M 、N 的轴线的垂直度），也是较重要的表面，同时还有键槽、螺纹等结构要素。
3.2.2明确毛坯状况一般阶梯轴类零件材料常选用45钢；对于中等精度而转速较高的轴可用40Cr ；对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用20Cr 、20CrMnTi 等低碳含金钢进行渗碳淬火，或用38CrMoAIA 氮化钢进行氮化处理。
阶梯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件。
3.2.3拟定工艺路线；技术要求调质处理HBS217～255。
零件名称：传动轴 材料45生产类型：小批1）确定加工方案轴类在进行外圆加工时，会因切除大量金属后引起残余应力重新分布而变形。
阶梯轴工艺课程设计说明书
机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“阶梯轴”零件的机械加工工艺规程（单件）班级：11数控姓名：单晓斌指导老师：肖慧南通纺院机电系2013年3月南通纺织职业技术学院第一章零件的分析第一节零件的作用阶梯轴在各种机械或传动系统中广泛使用，用来传递动力。
将减速器齿轮的动力传给带轮，在传力过程中主要承受交变扭转负荷或有冲击，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应其工作条件。
配合面精度和粗糙度要求也较高，加工时应给予保证。
第二节零件的工艺分析阶梯轴零件技术要求:表1第二章工艺规程设计一、确定毛坯的制造形式为了在传力过程中承受交变扭转负荷和冲击，传动轴需要有良好的力学综合性能，一般要对其进行调质处理，材料可为45号钢，就可以达到它的使用要求。
二、基面的选择轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。
因为轴类零件各外圆表面、同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。
而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准（一）精基准的选择根据传动轴零件图的设计图纸和精基准的选择原则要求定位基准与设计基准相重合，这里选择传动轴的两端面中心孔作为定位基准，可以很方便的加工各轴肩端面和各外圆表面，而且能保证加工轴段相对于中心轴线的圆跳动误差。
总之，该传动轴零件结构简单，定位、装夹方便，有利于保证各项技术要求。
（二）粗基准的选择一般先选择外圆表面作为粗基准，先加工出一个端面和端面的中心孔，然后再以加工出的端面定位加工另一个端面和其中心孔，而不是用外圆表面定位把两个端面同时加工出来，这样加工可以保证两端面中心线的同轴度。
三、制定工艺路线四、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料为45钢，硬度是220HBS ，毛坯尺寸φ45×220mm 由《机械加工工艺设计手册》可查的下面各个加工余量： Φ25外圆面余量0.5 φ30外圆面余量0.5 φ35外圆面余量0.5 φ40外圆面余量0.5 M20外圆面余量0.5五、确定切削用量及工时一、加工条件1、工件材料：45钢，b σ=670MPa2、机床：C610-1普通车床3、 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸2516⨯mm ，r κ=45°'r κ=5°，︒=12ογ，︒=8οα，3s =λ°，m m 0.1r =∑，5-01=γ°，mm 3.0b 1=γ二、计算切削用量 1 半精车Φ301）背吃刀量p a ：轴外圆面的加工余量为Z=0.5mm ，可一次加工，背吃刀量p a =1.25mm 。
阶梯轴零件的加工工艺规程
任务1 阶梯轴类零件加工1、教学目标最终目标：会阶梯轴类零件加工。
促成目标：（1）能分析阶梯轴类零件的工艺与技术要求；（2）会拟定阶梯轴加工工艺；（3）会正确使用游标卡尺、千分尺；（4）牢记安全文明生产规范要求。
2、工作任务按工艺完成图1-1所示阶梯轴加工。
图1-1 阶梯轴 3、相关实践知识 轴类零件是机械结构中用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械的使用性能和运动精度。
轴类零件的主要表面是外圆，车削是外圆加工的主要方法。
3.1 选择车刀、车床和工件安装方式3.1.1车刀类型与选用（1）车刀的类型；车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可在各种类型的车床上加工外圆、内孔、倒角、切槽与切断、车螺纹以及其它成形面。
车刀的类型很多，既可按用途可分，也可按刀具材料，还可按结构分。
按用途可大致分：偏刀——以90°偏刀居多，如图1-2a ，用来车削外圆、台阶、端面。
由于主偏角大，，切削时产生的背向切削力小，故很适宜车细长的轴类工件弯头刀——以45°弯头刀最为常见，如图1-2b ，用来车削外圆、端面、倒角。
完成上述技术要求调质处理HBS217～255。
零件名称：传动轴 材料45生产类型：小批加工表面不需转刀架，也不用换刀，可减少辅助时间，提高生产效率。
切断刀（切槽刀）——如图1-2c ，用来切断工件或在工件上加工沟槽。
镗刀——如图1-2d ，用来加工内孔。
圆头刀——如图1-2e ，用来车削工件台阶处的圆角和圆弧槽。
螺纹车刀——如图1-2f ，用来车削螺纹。
除此之外，还有端面车刀、直头外圆车刀和成形车刀等等。
图1-2 车刀种类按材料分：整体式高速钢车刀——如图1-3，这种车刀刃磨方便，刀具磨损后可以多次重磨。
但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。
刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。
一般用于较复杂成形表面的低速精车。
硬质合金焊接式车刀——如图1-4所示，这种车刀是将一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的刀槽内制成的。
阶梯轴零件的加工工艺规程
任务1 阶梯轴类零件加工1、教学目标最终目标：会阶梯轴类零件加工。
促成目标：（1）能分析阶梯轴类零件的工艺与技术要求；（2）会拟定阶梯轴加工工艺；（3）会正确使用游标卡尺、千分尺；（4）牢记安全文明生产规范要求。
2、工作任务按工艺完成图1-1所示阶梯轴加工。
图1-1 阶梯轴 3、相关实践知识 轴类零件是机械结构中用于传递运动和动力的重要零件之一，其加工质量直接影响到机械的使用性能和运动精度。
轴类零件的主要表面是外圆，车削是外圆加工的主要方法。
3.1 选择车刀、车床和工件安装方式3.1.1车刀类型与选用（1）车刀的类型；车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具，它可在各种类型的车床上加工外圆、内孔、倒角、切槽与切断、车螺纹以及其它成形面。
车刀的类型很多，既可按用途可分，也可按刀具材料，还可按结构分。
按用途可大致分：偏刀——以90°偏刀居多，如图1-2a ，用来车削外圆、台阶、端面。
由于主偏角大，，切削时产生的背向切削力小，故很适宜车细长的轴类工件弯头刀——以45°弯头刀最为常见，如图1-2b ，用来车削外圆、端面、倒角。
完成上述技术要求调质处理HBS217～255。
零件名称：传动轴 材料45生产类型：小批加工表面不需转刀架，也不用换刀，可减少辅助时间，提高生产效率。
切断刀（切槽刀）——如图1-2c ，用来切断工件或在工件上加工沟槽。
镗刀——如图1-2d ，用来加工内孔。
圆头刀——如图1-2e ，用来车削工件台阶处的圆角和圆弧槽。
螺纹车刀——如图1-2f ，用来车削螺纹。
除此之外，还有端面车刀、直头外圆车刀和成形车刀等等。
图1-2 车刀种类按材料分：整体式高速钢车刀——如图1-3，这种车刀刃磨方便，刀具磨损后可以多次重磨。
但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。
刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。
一般用于较复杂成形表面的低速精车。
硬质合金焊接式车刀——如图1-4所示，这种车刀是将一定形状的硬质合金刀片钎焊在刀杆的刀槽内制成的。
阶梯零件加工设计说明书
阶梯零件加工设计说明书一、设计概述阶梯零件加工设计说明书旨在为制造和加工阶梯零件提供详细的指导。
阶梯零件广泛应用于各种机械和设备中，其设计需要满足强度、精度和使用寿命等要求。
本说明书将介绍阶梯零件的设计原则、材料选择、制造工艺和检验标准等方面，以确保零件的可靠性和性能。
二、设计原则阶梯零件的设计应遵循以下原则：1. 强度：阶梯零件应具备足够的强度，能够承受工作过程中的各种应力，保证其稳定性和可靠性。
2. 精度：阶梯零件的尺寸和形状应符合设计要求，误差应在允许范围内，以确保与其他零件的配合精度。
3. 工艺性：阶梯零件的设计应便于制造和加工，降低制造成本，提高生产效率。
4. 安全性：阶梯零件应符合安全标准，避免在使用过程中出现危险。
三、材料选择阶梯零件的材料选择应根据使用要求和制造工艺来确定。
常用的材料包括碳钢、合金钢、不锈钢和有色金属等。
选择材料时应考虑材料的机械性能、耐腐蚀性、耐磨性、成本等因素。
四、制造工艺阶梯零件的制造工艺应根据材料、尺寸和精度要求来确定。
常见的制造工艺包括铸造、锻造、焊接、切削加工和热处理等。
在选择制造工艺时，应综合考虑零件的结构、制造批量和生产条件等因素。
五、检验标准阶梯零件加工完成后应进行质量检验，以确保其符合设计要求和安全标准。
检验标准包括尺寸检验、外观检验、无损检测和性能测试等。
尺寸检验应使用测量工具进行测量，外观检验应检查零件表面质量、粗糙度等，无损检测应采用X射线、超声波等方法检测内部缺陷，性能测试应模拟实际工作条件对零件进行试验，以检验其使用性能。
六、注意事项在设计和制造阶梯零件时，应注意以下事项：1. 设计时应充分考虑零件的工作环境和载荷条件，合理选择材料和制造工艺。
2. 制造过程中应严格控制工艺参数和加工精度，确保零件质量稳定可靠。
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热加工工艺课程设计说明书题目：阶梯轴锻造工艺设计姓名：张驰专业：机械设计制造及其自动化班级：11机电2班学号：1101190048指导教师：刘万福课题完成时间：2013年6月6日黄河科技学院课程设计任务书工学院机械系机械设计制造及其自动化专业2011级机电二班学号1101190048 姓名张驰指导教师刘万福题目: 阶梯轴锻造工艺设计课程:热加工工艺课程设计课程设计时间：5月22 日至6 月 6 日共 2 周课程设计工作内容与基本要求(已知技术参数、设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）一．已知技术参数：阶梯轴零件图二．设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等）：1.设计任务（1）绘制锻件图。
（2）确定锻造工序。
（3）计算坯料质量及尺寸（均选择锻造比为1.2、钢密度为7.8、烧损质量为锻件质量的2.0%，料头质量除料头尾外还包含冲切掉的金属质量）。
（4）选择锻造设备及吨位。
（5）确定锻造温度范围、加热冷却及热处理规范。
2.设计要求(1)设计图样一律按工程制图要求，采用手绘或机绘完成，并用三号图纸出图。
(2)按所设计内容及相应顺序要求，认真编写说明书（不少于2000字）。
三．工作计划（进程安排）熟悉设计题目，查阅资料，做准备工作1天确定铸造工艺方案1天工艺设计和工艺计算2天绘制铸件铸造工艺图1天确定铸件铸造工艺步骤2天编写设计说明书3天答辩 1天4．主要参考资料《热加工工艺基础》、《工程材料及成形技术基础》、《机械设计手册》系主任审批意见：审批人签名：目录前言 (4)一、锻件的结构和工艺 (5)1.1锻件的设计特点 (5)1.2自由锻工艺分析 (5)1.3自由锻工序特点 (5)二、阶梯轴的结构与分析 (6)2.1阶梯轴分析 (6)2.2 阶梯轴工艺分析 (6)三、具体设计方案步骤 (7)3.1 绘制锻件图 (7)3.2制定变形工艺 (7)3.3计算坯料质量与尺寸 (9)3.4确定锻造设备 (9)3.5确定锻造温度及规范 (10)3.5.1确定温度范围 (10)3.5.2确定加热规范及火次 (10)3.5.3确定冷却方法及规范 (10)3.5.4确定热处理规范 (10)四、工艺过程 (11)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)前言热加工技术室机械类各专业一门重要的综合性技术学科。
对于从事机械工程的技术人员而言，无论是设计、制造、维护等都是必然面对机械零件毛坯成型方法选择、工艺拟定、使用及零件结构工艺性等问题，因此掌握热加工成型工艺理论及方法是工程岗位要求的必然知识。
目前在各种机械工程设计过程中，不仅要确定产品及各种零部件的结构，还必须同时确定所选用的材料以及相应的制造工艺方法，亦即必须在设计、选材、制造三者之间，在多种方案分析比较且优化组合基础上才能确定。
因此，结构设计、材料及毛坯成形方法选择，则成为相互关联的综合性技术问题，既是保证获得优质机械零件的重要依据，又是机械设计和制造的重要基础。
阶梯轴的锻造工艺过程主要包括绘制锻件图、确定变形工艺及锻造比、确定毛皮质量和尺寸、选定锻造设备、确定锻造温度及规范和制作锻件工艺卡。
这些技术文件是知道和组织生产、规定操作规范、控制和检查产品的依据关键词：锻造图、锻造比、锻造工艺卡一、锻件的结构和工艺1.1锻件的设计特点锻件在设计时应满足使用性能要求的前提下，还应该使零件结构符合工艺性要求，结构设计合理，可达到锻造方便，节约金属、保证锻件质量和提高产生效率。
锻件形状应尽可能简单、对称、平直，以适应在锻造设备下的成形特点：①锻件应避免锥面和斜面;②锻件应避免加强肋或凸台；③锻件应避免空间曲线；④锻件截面应力求简单。
1.2自由锻工艺分析自由锻生产中能进行的工序很多，可分为基本工序、辅助工序及精整工序三大类。
自由锻基本工序是使金属产生一定程度的塑性变形，以达到所需形状和尺寸的工艺过程，如镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转及错移等工序。
自由锻辅助工序是为基本工序操作方便而进行的预先变形工序，如压钳口、压钢锭棱边、切肩等。
而精整工序是用以减少锻件表面缺陷而进行的工序，如清除锻件表面凸凹不平及整形等，一般在终锻温度以下就行。
自由锻是利用压力或冲击力使金属在上、下抵铁之间产生塑性变形，从而获得所需锻件形状及尺寸的方法。
金属坯料在抵铁间受力变形时，朝各个方向可以自由流动，不受限制，锻件形状和尺寸由锻工操作技术保证。
1.3自由锻工序特点自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。
手工锻造只能产生小型锻件，生产效率低，而机器锻造则是自由锻的主要方法。
由于自由锻所选用工具简单，具有较大的通用性，因而自由锻的应用较为广泛。
自由锻件的主要原则是：在满足使用性能要求的条件下，应使锻件形状简单，易于锻造，①形状简单②避免加凸台强肋，工字截面③避免曲面交接④避免截面尺寸的急剧变化。
本文主要是利用自由锻进行加工的。
所以主要介绍自由锻，自由锻是利用压力或冲击力是金属在上、下抵铁之间产生塑性变形，从而获得所需锻件形状尺寸的方法。
自由锻分为手工锻造和机械锻造两种。
手工锻造只能生产小型锻件，生产效率也低，而机械锻造是自由段的主要方法。
自由锻可锻造各种质量的简单形状锻件，并因锻造过程是局部变形，变形抗力小，特别适用单件小批量水轮主轴、多管曲轴、连杆等大型锻件生产。
二、阶梯轴的结构与分析2.1阶梯轴分析轴是旋转零件,其长度大于直径,通常由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。
阶梯轴是工程中常用的一种零件，其工作环境也比较复杂，受到各种力的的作用，这些力可以使其产生拉伸、压缩、扭转和弯曲变形。
这些因素使在做轴时必须有更高的强度和刚度。
而锻造件在锻造的时候可以使其产生纤维组织强化钢材，同时锻造也可以打碎铸态组织，获得较高综合力学性能。
对于要求更高的轴类可以通过锻造再加上淬火、调质处理，使钢获得更好的力学性能。
同时用锻件做零件毛坯可以减少用材，节约资金比较经济实惠。
倒角、圆角和退刀槽的尺寸可参照有关国家标准或行业标准。
2.2 阶梯轴工艺分析根据阶梯轴的使用要求和条件进行分析、研究，总结出自己的设计方案。
由于阶梯轴的结构简单在综合考虑过其经济性、工艺性和使用性后，将其设计为4部分即将Φ100作为一部分，将Φ60和Φ54作为一部分，将Φ40作为一部分，将剩下的作为一部分，选用自由锻。
由于锻件比较简单故不需要设置余块。
通过查表和计算确定其锻造公差、锻造比、和烧损率以及锻造设备选用0.4t自由锻锤。
三、具体设计方案步骤3.1 绘制锻件图锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工具、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、检验试样及工艺卡头等绘制而成。
根据零件图上阶梯轴长为340mm，最大直径为100mm，对照课本金属成形工艺设计中表3-3所列的零件总长为315～630mm，最大直径为120～160mm，可查的锻造精度等级为F级的锻件余量及公差为10±4mm。
由于锻件形状比较简单，故可不必增设工艺余块。
如下图（图一）所示。
图一3.2制定变形工艺由于阶梯轴是形状比较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑形较好，容易变形，因此其主要变形工艺可参考金属成型工艺设计表3-6中的工艺，可将其分为压肩、端部拔长、切料等。
如下图：1.下料取直径为Φ130mm的40Cr钢棒料，以长度为200mm下料，如图3.1 所示。
图3.1 2.拔长后并切料头切料头如图3.2图3.2 3.切肩并拔长切肩并拔长见图3.3所示。
图3.3 4.端部拔长并切料头端部拔长并切料头如图3.4所示。
如图3.43.3计算坯料质量与尺寸根据齿轮轴锻造件图，自左向右分为3个圆柱体，分别算其质量m1、m2、m3，单位为kg，即M1=π／4×1.10×1.10×0.4×7.8=2.96M2=π／4×0.70×0.70×1.10×7.8=3.3.M3=π／4×0.5×0.5×2.1×7.8=3.21锻件质量为M锻=M1＋M2+M3=2.96+3.3+3.21=9.47若将锻件至于煤炉中加热，并一次锻成，有表3-8所列查得加热烧损率按锻件的质量2%计算，即M烧=M锻×2%=0.1894截料损失按锻件质量的4%计算，即得M头= M锻×4%=0.3788则坯料质量M坯=M锻＋M烧＋M头=10.0382kg锻件以钢材为坯料，锻造比按1.2，可按锻件最大面积Φ110mm对照表3-11所列热扎圆钢标准直径，选用Φ130mm热扎圆钢。
并由m=vp算出坯料体积为2571.79cm，再除以Φ130mm圆钢截面积，即可算出坯料长度为200mm3.4确定锻造设备锻造设备是指在锻造加工中用于成形和分离的机械设备。
锻造设备包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机，以及锻造操作机、开卷机、矫正机、剪切机、等辅助设备。
锻造设备种类很多，按照工作部分远动方式不同，锻造设备可分为直线往复远动和相对旋转远动两大类。
锻造设备的选择有查表法与经验类比法。
但若能查得表格数据则应优先选择，此锻件属于圆轴类，按毛坯质量或直径选用0.4t自由锻锤。
3.5确定锻造温度及规范3.5.1确定温度范围重要的零件都要进行热处理，选材时就要考虑材料的热处理性能。
对于重要轴类整个零件的端面都需要淬火，在选材时就需要选择淬透性很好的材料。
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形和较低的变形抗力，能锻出优质的锻件。
根据工程材料知识可知45钢在不同的温度下有不通同的相，而它在1000多度时呈现奥氏体相，奥氏体相具有较好的塑形和韧性易于在高温下变形。
再由表3-16中差得始锻温度为1200，终锻温度为800。
3.5.2确定加热规范及火次根据45钢的塑形、强度、导热及膨胀系数、组织特点、加热变化、断面尺寸、导热性能和直径等因素，可以确定采用火焰炉一段式加热。
3.5.3确定冷却方法及规范锻件在锻后冷却时，按冷却速度分为空冷、坑冷和炉冷。
由于此锻件属于中小型锻件，所用材料塑形较好，所以采用堆放空冷即可。
3.5.4确定热处理规范锻件常规热处理是将锻件冷却到室温。
再将锻件加热进行热处理。
另外是将锻造与热处理联在一块进行，即锻造过后直接进行淬火或正火热处理。
这样可以起到变形强化和热处理双重作用，使锻件既获得高强度和高塑性综合力学性能。
根据工程材料所学知识，该坯料锻造成型后，在粗加工前必须先经去应力退火处理，并再加工后再进行调质处理。
若质量要求不高，可用正火代替调质，以降低成本。
若表面要求较高，则还需在精加工前进行淬火和回火处理四、工艺过程锻件名称阶梯轴锻件材料45坯料质量10.0382kg皮料尺寸130×200mm火次锻造温度,,操作工序工序简图锻造设备及工具1 1200～800 下料并锻出头部切割机、电锯或乙炔焰气割、0.4t自由锻锻锤、胎膜拔长0.4t自由锻锻锤、上平砧、下平砧拔长胎膜修整台阶总结通过这次课程设计，我了解了锻压的基本分类，主要分为锻造和冲压等，其中锻造分为自由锻和模锻等；其中，自由锻和模锻是热塑性成形，而板材冲压多为冷塑性成形，二者基本原理相同。