從動齒輪課程設(shè)計--從動齒輪鍛造工藝設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　從動齒輪鍛造工藝設(shè)計</p><p>　　2013年6月5日至2013年6月18日</p><p>　　摘要：本次課程設(shè)計說明了從動齒輪的鍛造工藝，同時論述了從動齒輪零件的鍛造工藝設(shè)計是一個涉及諸多綜合性因素的問題，它與所選的制造機械零件材料的性能、制造的工藝過程、生產(chǎn)的

2、現(xiàn)場條件、生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性等因素有密不可分的關(guān)系。只有了解了鍛造的工藝要求和熱處理的規(guī)范，以及選擇合適的設(shè)備，才能完成從動齒輪的鍛造。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一.繪制鍛件圖- 1 -</p><p>　　1.確定鍛件形狀- 1 -</p><p>　　2.確定加工余量

3、- 1 -</p><p>　　3.確定鍛造公差- 1 -</p><p>　　4.繪制鍛件圖- 2 -</p><p>　　二.確定鍛造工藝- 3 -</p><p>　　1.鍛件分類及工序- 3 -</p><p>　　2.制定變形工藝方案- 3 -</p><p>　　3.確定

4、合適的鍛比- 3 -</p><p>　　三.確定毛坯的質(zhì)量和尺寸- 4 -</p><p>　　1.毛坯質(zhì)量計算- 4 -</p><p>　　2.毛坯尺寸確定- 4 -</p><p>　　四.選定鍛造設(shè)備及噸位- 6 -</p><p>　　1.查表選定法- 6 -</p><p&

5、gt;　　五.確定鍛造溫度及規(guī)范- 7 -</p><p>　　1.確定鍛造溫度范圍- 7 -</p><p>　　2.確定加熱規(guī)范及火次- 7 -</p><p>　　3.確定冷卻方法- 8 -</p><p>　　4.確定冷卻規(guī)范- 8 -</p><p>　　5.確定熱處理規(guī)范- 8 -</p&

6、gt;<p>　　六.設(shè)計總結(jié)- 9 -</p><p><b>　　致謝- 9 -</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)- 10 -</p><p><b>　　一.繪制鍛件圖</b></p><p>　　繪制鍛件圖是擬定鍛造工藝規(guī)程、選擇工具、指導(dǎo)生產(chǎn)和驗收鍛件的主要依據(jù)。它

7、是以機械零件圖為基礎(chǔ)，結(jié)合自由鍛工藝特點，考慮到機械加工余量、鍛造公差、工藝余塊、檢驗試樣及工藝卡頭等繪制而成。</p><p><b>　　1.確定鍛件形狀</b></p><p>　　為了簡化鍛件的外形或根據(jù)鍛造工藝需要，零件上某些難以鍛出的凹檔、臺階、斜面、凸緣和內(nèi)孔等部位添加余塊，以使鍛件形狀簡單而便于鍛出，加上余塊而不予鍛出塊要根據(jù)零件的形狀、尺寸、鍛造技術(shù)

8、水平和經(jīng)濟(jì)效果來確定的。由零件圖可知，齒輪上的齒形、輪輻上的小孔等部分，采用自由鍛方法很難形成這些部位，因此考慮到技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)性，決定不予鍛出，并采用附加余塊簡化鍛件外形，以利于鍛造。</p><p><b>　　a 零件圖</b></p><p><b>　　2.確定加工余量</b></p><p>　　為使零

9、件具有一定的加工尺寸和表面粗糙度，在零件表面需要加工的部分，在鍛件上留一層供作機械加工用的金屬，稱作機械加工余量。其大小取決于零件的形狀和尺寸、精度和粗糙度要求等。</p><p><b>　　3.確定鍛造公差</b></p><p>　　鍛造公差是指鍛件實際尺寸和公稱尺寸之間說允許的偏差，其大小根據(jù)鍛件的形狀、尺寸和具體生產(chǎn)條件來確定的。查表知本零件的加工余量為a=

10、9±3、b=8±3、c=12±5。</p><p><b>　　4.繪制鍛件圖</b></p><p>　　當(dāng)余塊、余量和公差確定后，用雙點畫線畫出零件輪廓形狀，再用粗實線描繪出鍛件輪廓，鍛件的公稱尺寸和公差標(biāo)注在尺寸線上面，零件公稱尺寸標(biāo)注在尺寸線下面并加上括弧，如圖所示。</p><p><b>　　

11、b 鍛件圖</b></p><p><b>　　二.確定鍛造工藝</b></p><p><b>　　1.鍛件分類及工序</b></p><p>　　生產(chǎn)中常見鍛件按其形狀特點，可分為軸桿類、盤狀類、空心類、曲軸類、彎曲類和復(fù)雜形類等。</p><p>　　各種類型及形狀零件的鍛造工序

12、，應(yīng)根據(jù)鍛件形狀、尺寸、技術(shù)要求和生產(chǎn)批量等進(jìn)行選擇，并且先確定鍛件成形所必須的基本工序、輔助工序、修正工序、再選擇所需的工具并確定工序順序和工序尺寸等。</p><p>　　齒輪屬于輪盤類，查表知鍛造工序為：鐓粗或拔長及鐓粗、沖孔或芯軸擴(kuò)孔等。</p><p>　　2.制定變形工藝方案</p><p>　　從動齒輪鍛件屬于空心零件，根據(jù)鍛件形狀尺寸，確定在鍛錘上進(jìn)

13、行鍛造，且主要變形工藝為下料、鐓粗、沖孔、沖頭擴(kuò)孔、平整端面等工序，由于齒輪內(nèi)徑較大，因此確定采用沖頭沖孔。</p><p><b>　　3.確定合適的鍛比</b></p><p>　　鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法。 鍛造比以金屬變形前后的橫斷面積的比值來表示。不同的鍛造工序，鍛造比的計算方法各不相同。</p><p>　　由于鍛造

14、比大小可反映鍛造對鍛件組織和力學(xué)性能的影響，因此在制訂變形工藝時，選擇適當(dāng)?shù)腻懺毂仁鞘种匾摹?lt;/p><p>　　不同的材料要求選擇不同的鍛造比。</p><p>　　碳素結(jié)構(gòu)鋼鍛件 Y=2~3</p><p>　　不銹鋼和耐熱鋼鍛件 Y=4~6</p><p>　　合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件

15、 Y=3~4</p><p>　　高合金工具鋼鍛件 Y=5~9</p><p>　　本課程設(shè)計已給定鍛造比為Y=1.2</p><p>　　三.確定毛坯的質(zhì)量和尺寸</p><p><b>　　1.毛坯質(zhì)量計算</b></p><p>　　根據(jù)鍛件的形狀和尺寸，可計算出鍛

16、件的質(zhì)量，再考慮加熱時的氧化損失、沖孔時沖掉的料芯以及切頭損失等，則可計算出鍛件所用坯料的質(zhì)量，其計算公式如下：</p><p>　　m坯=m鍛+m燒+m頭+m芯</p><p>　　式中：m坯——坯料質(zhì)量</p><p><b>　　m鍛——鍛件質(zhì)量</b></p><p>　　m燒——加熱時坯件表面氧化而燒損的質(zhì)量&

17、lt;/p><p>　　m芯——沖孔時沖掉的金屬質(zhì)量</p><p>　　m頭——鍛造時從鍛件端部切去的金屬質(zhì)量；采用鋼錠作坯料時切掉的鋼錠頭部和尾部質(zhì)量等。</p><p>　　本次課程設(shè)計給定的數(shù)據(jù)為（均選擇鍛造比為1.2、鋼密度為7.8、燒損質(zhì)量為鍛件質(zhì)量的2.0%，料頭質(zhì)量除料頭尾外還包含沖切掉的金屬質(zhì)量）</p><p>　　m鍛的計算

18、可用形體分析法，即按毛坯形狀和結(jié)構(gòu)特點，劃分成幾個簡單幾何圖形而分別計算體積，再按公式m鍛=V總×ρ（ρ材料密度㎏/dm³、V總各部分體積總和dm³）計算出m鍛，且V總一般等于鍛件毛坯尺寸加上1/2偏差值。</p><p>　　m鍛=V鍛×ρ =π/4×(2.57²×0.56-1.42²×0.56) ×7.8㎏&l

19、t;/p><p>　　=2.017×7.8㎏=15.73㎏</p><p>　　沖孔芯料質(zhì)量（取d=60mm，H=60mm）</p><p>　　沖孔芯料損耗m芯=K2d²H（d—沖孔直徑/dm；H—坯料高度/dm）</p><p>　　實心沖頭沖孔K2=1.18~1.57</p><p>　　m芯=（

20、1.18~1.57）d²H=（1.18~1.57）60²×60㎏≈0.3㎏</p><p>　　本次燒損率已給定為2%,考慮到該鍛件需要經(jīng)過2~3次擴(kuò)孔，而至少加熱2次，因此應(yīng)取單火燒損率的值再加上適當(dāng)燒損值，即為δ=0.035。所以坯料的燒損質(zhì)量為</p><p>　　m燒=δm鍛=0.035×15.73=0.55㎏</p><

21、p>　　實際生產(chǎn)中，對于中小型鍛件的截料損失m頭，通常按鍛件質(zhì)量的4%計算。</p><p>　　根據(jù)公式算得坯料質(zhì)量為</p><p>　　m坯=m鍛+m燒+m芯+m頭=17.21㎏</p><p><b>　　2.毛坯尺寸確定</b></p><p>　　毛坯尺寸確定與所選鋼坯或 鋼錠有關(guān)，也與所用第一道基本工

22、序有關(guān)。如果選用的鍛造原材料相同，而采用的第一道基本工序不同，則確定坯料尺寸的方法也不同。</p><p>　　從動齒輪為餅狀類和空心類鍛件，常選用鋼坯并采用鐓粗法鍛造毛坯。為避免鐓粗時產(chǎn)生彎曲，坯料高度H不得超過其直徑D（或方形邊長A）的2.5倍，亦即坯料高徑比H/D不得超過2.5即</p><p>　　1.25D(A)≤H≤2.5D(A)</p><p><

23、;b>　　對圓截面坯料</b></p><p>　　對方截面坯料A=（）（dm）</p><p>　　計算坯料直徑時，由于采用鐓粗成形，可按下式計算</p><p>　　D=0.9=0.9=0.9dm=1.1717dm=117.17mm</p><p>　　查表標(biāo)準(zhǔn)熱軋圓鋼直徑，確定選取坯料直徑D=118mm。</p&

24、gt;<p><b>　　坯料長度為</b></p><p>　　從而確定坯料尺寸為φ118×203mm。</p><p>　　四.選定鍛造設(shè)備及噸位</p><p>　　選定鍛造設(shè)備的依據(jù)是鍛件材料、尺寸和質(zhì)量，同時還要適當(dāng)考慮車間現(xiàn)有設(shè)備條件。若設(shè)備噸位太小，鍛件內(nèi)部鍛不透，生產(chǎn)率也低，反則造成設(shè)備和動力浪費，且操作

25、不便也不安全，鍛造設(shè)備的選定通常按查表法或經(jīng)驗類比法等確定。</p><p><b>　　1.查表選定法</b></p><p>　　從動齒輪按照圓環(huán)類鍛件的尺寸 D=257.16±3、H=56±3查下表知，應(yīng)選用0.5t自由鍛錘</p><p>　　五.確定鍛造溫度及規(guī)范</p><p>　　1.確

26、定鍛造溫度范圍</p><p>　　各類合金的鍛造溫度，可根據(jù)鍛件材料性質(zhì)從表中查取。確定鍛造溫度的基本原則，是保證金屬材料在鍛造溫度范圍內(nèi)具有良好的塑性和較低的變形抗力，能鍛出優(yōu)質(zhì)鍛件。并且確定的鍛造溫度范圍較寬，使坯料加熱次數(shù)少，以獲得較高的鍛造生產(chǎn)率。</p><p>　　根據(jù)本零件的力學(xué)分析知，材料為40Cr時比較合適。查表知本零件的鍛造溫度范圍是：始鍛溫度為1200℃，終鍛溫度為

27、800℃。</p><p>　　2.確定加熱規(guī)范及火次</p><p>　　確定加熱過程不同時期的加熱爐溫、升溫速度和加熱時間時，首先考慮鋼材斷面尺寸，其次考慮鋼的成分及有關(guān)性能，如塑性、強度、導(dǎo)熱及膨脹系數(shù)、組織特點和加熱變化，以及坯料原始狀態(tài)。</p><p>　　此次課程設(shè)計所用的材料為40Cr，所以對于導(dǎo)熱性稍差、直徑為200~350mm的中型碳素結(jié)構(gòu)鋼和合

28、金鋼坯，采用三段式加熱規(guī)范（如上圖），裝料爐溫稍低一些，約在1150~1200℃范圍，裝爐后保溫時間約為整個加熱時間的5%~10%。然后以最大可能的加熱速度加熱至始鍛溫度，并再次保溫均熱，保溫時間約為整個加熱時間的5%~10%。其總時間可參考下表中經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定。</p><p>　　由上述加熱規(guī)范可知，本次鍛造應(yīng)采用煤氣爐三段式加熱，設(shè)定裝料爐溫約1150℃，裝爐后保溫約為15min，再以最大加熱速度加熱至120

29、0℃以后，再次保溫均熱約15min后開始鍛造。</p><p><b>　　3.確定冷卻方法</b></p><p>　　鍛件在鍛冷后冷卻時，按冷卻速度有空冷、坑冷和爐冷等方法。</p><p>　　空冷是將鍛件單個或成堆放在車間地面上冷卻，但不能放在潮濕地面、金屬板上或通風(fēng)處冷卻，以免鍛件冷卻不均勻或局部急冷引起裂紋。</p>

30、<p>　　坑冷是將鍛件放到埋入砂子、石灰或爐渣的地坑或鐵箱中封閉冷卻。一般鍛件入砂溫度不低于500℃，且其周圍積砂厚度不能少于80mm。鍛件在坑內(nèi)的冷卻速度，可通過不同絕熱材料及不同厚度保溫介質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　爐冷是將鍛件直接裝入爐中，通過控制爐溫按一定冷卻規(guī)范緩慢冷卻，可適于高合金鋼、特殊鋼構(gòu)件及各種大型鍛件的鍛后冷卻。鍛件入爐時的溫度一般不低于6000~650℃，且裝料時的爐溫應(yīng)與

31、入爐鍛件溫度相當(dāng)。</p><p><b>　　4.確定冷卻規(guī)范</b></p><p>　　鍛件冷卻規(guī)范的關(guān)鍵是冷卻速度，應(yīng)根據(jù)鋼料的化學(xué)成分、組織特點、原料狀態(tài)和鍛件斷面尺寸等因素確定。通常中小型碳鋼和低合金鋼鍛后均采取冷卻速度較快的空冷。碳素工具鋼、合金工具鋼及軸承鋼等，鍛后先空冷、鼓風(fēng)或噴霧等快速冷到700℃，然后再把鍛件放入坑中或爐中緩冷。</p>

32、;<p>　　由以上冷卻方法和規(guī)范可知，齒輪在鍛造后，應(yīng)先空冷至700℃后再進(jìn)行緩冷。</p><p><b>　　5.確定熱處理規(guī)范</b></p><p>　　鍛件常規(guī)熱處理大多是當(dāng)鍛件冷卻到室溫后，再按工藝規(guī)程將鍛件由室溫重新加熱進(jìn)行熱處理。而鍛件余熱熱處理則是在鍛后利用鍛件自身熱量直接進(jìn)行淬火或者正火熱處理。</p><p&g

33、t;　　本次課程設(shè)計用的材料為40Cr，熱處理工藝為淬火溫度850℃ ±10℃，油冷；回火溫度520℃±10℃，水、油空冷。</p><p><b>　　六.設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計，讓我學(xué)到了很多東西。在剛開始的時候感覺無從下手，后來經(jīng)過問老師、與同學(xué)討論、查閱資料等慢慢的知道了一些步驟。感覺到自己所學(xué)的東西還不是太

34、精通需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，動手能力還不是很好，對一些畫圖軟件還需要進(jìn)一步的去深入學(xué)習(xí)，對一些基本課程應(yīng)該重視。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次課程設(shè)計已經(jīng)快結(jié)束了，由于缺乏一些實際中的經(jīng)驗，所以有一部分東西經(jīng)過老師的知道和同學(xué)的討論得到了解決。</p><p>　　感謝*老師對我的指導(dǎo)和幫助讓我對設(shè)計有了一定的了

35、解。能夠順利完成這次課程設(shè)計，更重要的是讓我的能力得到了提升，以及各方面的綜合運用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]周述積、侯英瑋、茅鵬.材料成型工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[2]楊可楨、程光蘊、李仲生.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006</p&