挂轮架轴工艺设计说明书样本.doc

工艺设计说明书一、分析零件图（图）1、零件名称：挂轮架轴2、材料：45钢；3、质量： 0.3Kg4、产量：100件；5、技术要求：和方头处淬火HRC4045。二、铸造工艺性分析 1、加工目标、环境及锻后现象分析零件为轴类零件，所以铸造目标不是侧重于成形、降低加工余量，而是侧重于提升锻件力学性能，选择自由手工铸造。锻后零件性能可能改变趋势有坯料端部弯曲并带毛刺和脱碳等。2、零件结构形状对铸造适应性分析即锻件结构工艺性分析。该零件为阶梯轴类零件，可经过手工自由铸造来完成初步成型。因铸造而产生缺点能够经过铸造后热处理和切削加工来改善。三、绘制锻件图锻件图是依据零件图绘制。自由锻件图是在零件图基础上考虑了加工余量、铸造公差、工艺余块等参数后绘制而成。依据以下步骤绘制锻件图（以下页图）：（1）确定锻件形状。（2）用红线绘出锻件图。（3）计算尺寸，查公差并注于图上。查锻压手册知，轴向机械加工余量和公差为83，径向机械加工余量和公差为41.5。最终锻件图以下所表示：四、参数选择1、工艺参数首先选择工艺余块以简化锻件外形，然后确定加工余量和公差。2、选择依据选择参数应考虑锻件材料、形状尺寸、现有设备、生产批量等原因。3、确定方法查相关标准进行分析，并和同类件比较，选择公差余量可依下列条件确定：（1）锻件数量。数量多，其值取小些，不然取大些。（2）锻件材料。通常材料其值取小些，特殊钢取大些。（3）表面质量。原材料表面质量好，其值取小些，不然取大些。（4）锻件形状尺寸。锻件形状简单，长度短，其值取小些，不然取大些。（5）锻工技术水平。锻工技术水平高，其值取小些，不然取大些。（6）工具和设备情况、企业工艺习惯等其它原因。因为公差余量均由经验而定，在此以锻压手册查得数据为最终参数。4、数据处理对于大型锻件尾数圆整为5或0；中小型锻件按四舍五入标准处理成整数。最终确定工艺参数如锻件图所表示。五、确定坯料质量和锻件尺寸1、确定坯料质量坯料质量包含锻件本身质量、加热时氧化烧损、切头时损失及冲孔时芯料损失等。(1) 计算锻件质量 依据锻件形状和基础尺寸，可计算出锻件质量：m 锻 pV 式中 m锻-锻件质量； p-锻件材料密度（ kg/dm3 ）取7.85kg /dm3 ； V -锻件体积（ dm3 ）； 由此计算得：m 锻 pV = 7.85 kg /dm30.110972dm3 = 0.87 kg(2) 计算坯料质量 坯料质量包含锻件本身质量、加热时氧化烧损、切头时损失及冲孔时芯料损失等。其计算公式为：m 坯 m 锻 m 烧 m 切 m 芯 式中 m 坯-坯料质量（ kg ）； m 锻-锻件质量（ kg ）； m 烧-氧化烧损质量（ kg ），m 切-表示对拔长工件切头损失（ kg ）； m 芯-冲孔时冲掉芯料损失（ kg ）； m 烧通常按火次进行估算，如第一火取锻件质量 2.0% 3.0% ，以后各火通常取锻件质量 1.5% 2.0% ；m 切通常按下面经验公式估算：对于该零件圆形截面 m 切 1.81 ，其中D 为切头部分直径（ dm ）；零件没有冲孔，故，m 芯= 0kg。所以，m 坯 m 锻 m 烧 m 切 m 芯0.87（1+1.5%）+1.810.91(kg)2、确定坯料尺寸坯料尺寸确实定和所采取第一道基础工序（镦粗或拔长）相关，所采取工序不一样，确定方法也不一样。 此零件应采取拔长法锻制锻件， 钢坯拔长时所用截面A坯大小应确保能够得到所要求铸造比，即A坯YA锻式中 Y-铸造比,此时Y=2.5；A锻-锻件最大横截面积（cm2）；A坯-坯料横截面积（cm2）。按铸造比Y及锻件最大横截面积求出D坯，即Y A坯/A锻 D2坯/ D2锻D2坯/D2锻所以 D2坯=Y D2锻因为 D锻=58mm D坯 D锻92mm由课程设计资料，D坯圆整后得：D坯 = 95mm依据坯料总质量（前已求出），可得出坯料体积（V坯）由此即可确定坯料长度（L坯），即，V坯m坯/ 坯 =0.91/7.85=0.116(dm3)所以 L坯V坯/ A坯= 4V坯/ D2坯(40.116)/( 0.952)0.164dm164mm所以，L坯164mm。六、确定工序通常采取比较法编制工序。对锻件图和所选坯料进行比较，分析其差异，初步定出基础工序；分析其不足及是否有强化要求，比较使用性、优异性和经济性，结合工艺习惯增设工序。由此，编制工序以下图所表示：七、铸造设备选择选定铸造设备依据是锻件材料、尺寸和质量，同时，还要合适考虑车间现有设备条件。设备吨位太小，锻件内部锻不透，质量不好，生产率也低；设备吨位太大，不仅造成设备和动力浪费，而且操作不便，不安全。对于这类小型锻件，采取锻锤，经查询课程设计资料，选择型号为C41-100空气锤。八、铸造温度及加热时间确实定（1）铸造温度在热处理设计主界面，在菜单项中选择热处理参数查询，在下拉菜单中，双击常见金属铸造温度范围，进入常见金属铸造温度范围查询界面，输入“45”，点击查询，得出查询结果。查询结果以下：始锻温度：1150-1200，终锻温度：800（2）加热时间确实定在计算机辅助自由锻锻件工艺设计软件主界面菜单中，选择热处理设计子菜单，双击进入热处理设计主界面，在菜单项中选择加热时间选择。 双击进入加热时间选择界面，经查询可计算出加热设计。计算过程以下：以经验公式确定加热时间： K D式中， -加热时间，单位为 h ； -加热系数（min/mm或s/mm），查课程设计资料取1 ； D-断面直径或边长，单位为cm； K-系数，低碳钢K取0.100.15，高碳钢K取0.200.30，中碳钢K取0.150.20。以上方法是生产中常采取经验数据法，其理论依据是铁碳合金状态图碳质量分数。所以得出： K D=1（0.150.20）9.5=（1.4251.9）h 取1.7h 。九、 锻后热处理1、查阅课程设计资料 ，锻后热处理采取以下路线：完全退火粗加工半精加工高频淬火、低温回火精加工原因：中碳钢通常采取完全退火，因为淬火后只能进行磨削加工，不能进行切削加工，故在淬火前需进行粗加工和半精加工，将零件表面加工出来，然后进行高频淬火和低温回火，使零件表面含有高强度、硬度和耐磨性，从而能够在交变载荷、摩擦和冲击场所下正常工作。最终进行精加工，使零件表面达成要求粗糙度。2、对于45钢，相关热处理参数以下：（1） 退火：加热温度为820840，随炉冷却。（2） 淬火：加热温度为820840，水冷，硬度达5560HRC；（3） 回火：加热温度为520560，空冷，硬度达228286HBW。3、热处理设备：箱式炉、高频加热电源设备。4.预处理和最终处理加热时间和保温时间确定（1）完全退火 A）加热时间： 加热时间计算公式： t = K D 式中 t-加热时间（min或s）； -加热系数（min/mm或s/mm）； D-工件有效厚度（mm）； K-工件装炉修正系数，通常取1.01.5。 此时，取=1，K=1,D=58mm, 则t =KD=1158=58（min） B)保温时间：t =KD 式中 t-加热时间（min）； -保温时间系数（min/mm）； K-工件装炉方法修正系数； D-工件有效厚度（mm）。 此时，取=1.1，K=1,D=58mm, 则t =KD=1.1158=63.8（min） （2）高频淬火 A）加热时间：t =KD=1150=50（min） B）保温时间：t =KD=1.1150=55（min） (3)低温回火 th(min) = Kh + AhD 式中 ：th -回火时间 Kh-回火时间基数（min）; Ah-回火时间参数（min/mm）; D-工件有效厚度(mm)。 此时，取Kh=10 min，Ah=1，D=50mm 则th(min) = Kh + AhD=10+150=60（min）十、变形或缺点分析以下是对在铸造工艺中多种缺点进行分析：1.原材料关键缺点及其引发锻件缺点：表面裂纹、折叠、结疤等；2.备料不妥产生缺点：切斜、坯料端部弯曲并带毛刺、坯料端部凹陷等；3.加热工艺不妥产生缺点：脱碳、过热、过烧、加热裂纹等；4.铸造工艺不妥常产生缺点：大晶粒、晶粒不均匀、冷硬现象、裂纹；5.锻后冷却工艺不妥常产生缺点：冷却裂纹、 网状碳化物；6.锻后热处理工艺不妥常产生缺点：硬度过高或硬度不够、硬度不均匀。