自由锻工艺

自由锻工艺

编制如图2-5 所示轴的锻造工艺规程。轴材料为45钢，数量20件。

图2-5轴零件简图

1. 简化锻件形状

为简化锻件形状与锻造工序，故键槽，退刀槽，销，小孔均加余块，不予锻出：同时考虑减少轴的 台阶数。按表2-1来确定是否加余块,即台阶是否锻出。

零件总长度: L =400mm

各部分长度:由左向右分别设各段长度为l1﹑l2﹑l3﹑l4, l5, l6,及l7；则l1=55mm l2=34mm l3=22mm l4=194mm l5=20mm l6=45mm l7=32mm

各部分直径: 相应的直径分别设为D1、 D2、D3、D4、D5 ,D6, D7, 则 D1=φ28mm D2=φ36mm D3=φ40mm D4=φ48mm D5=φ40mm D6=φ36mm D7=φ25mm

各部分台阶高度:由左向右台阶高度分别设为h1、h2、h3、h4、h5、h6，则 h1 =

D2?D136?28?22mm=4mm

h2 = D3?D2?40?36mm=2mm

22h3 = D4?D3?48?40mm=4mm

22h4 = D4?D5?48?40mm=4mm

22h5= D5?D6?40?36mm=2mm

22h6= D6?D7?36?25mm=5.5mm

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图2- 6传动轴简化后的形状

查表2-1,根据各部分台阶高度h1、h2、h3、h4、h5、h6),零件总长(L)及相邻台阶直径(D2、D3、D4、D5 ,D6, D7,),查得各部分锻出的最小长度。

因为除h6=5.5 mm>5mm外,其余h均小于5mm,故l1 至 l6为锻不出部分，应加余块。 右端台阶（l7段）：根据h6=5.5mm,L=400mm,相邻直径D6=36mm,查表2-1得锻出台阶的最小长度l=32mm<140mm，故不需锻出。

由此判断结果，零件可简化为如图2-6所示的形状。 图中：

D`1=φ48mm， L`=L=400mm

2.. 确定加工余量和公差

按表2-4。根据零件总长（L=400mm）及最大直

径（Dmax=48mm），锻造精度等级选用F级，可得余量a与公差为（8±3）mm锻件直径：设为D``1则

D``1= D`1+a=48mm+(8±3)mm=(56±3)mm 锻件长度：分别设为L``，则

L`` =L`+a =400mm+(8±3)mm =(408±3)mm 3. 绘制锻件图

根据以上数据，即可绘出此轴的自由锻锻件图，如图2-7示。

图2-7轴锻件图

4. 确定坯料的质量

并已知45钢的密度为ρ=7.85kg/dm3。

根据公式：m坯 = m锻 + m烧 + m切 + m芯 ，求出坯料质量。

(1) m锻=ρV锻 而V锻?

???D?L'??0.5644``212?4.08?1.00dm

3

m锻=ρV锻=1.00×7.85kg≈7.85kg

(2) m烧 此锻件用一火煅成,其火耗损失可取2.0%～3.0%,此处取2.0%,则 m烧=2.0%×m锻=2.0%×7.85kg≈0.16kg

(3) m切头 此坯料为圆形坯料。切头有一处，则 m切头=1.81×（D``1）3 kg =1.81×0.563 kg ≈0.32kg

所以 m坯=m煅+m烧+m切头=7.85kg+0.16kg+0.32kg≈8.33kg 5. 计算坯料尺寸

(1) 确定坯料直径 此锻件为拔长件，坯料为圆钢。对一般轴类零件，锻造比可取为Ｙ=1.5。

则 D坯?YD锻=1.5?0.56dm?0.686dm=68.6mm

按照“二舍三进,七退八进”对直径进行圆整，并查表“表2-10”热轧圆钢直径规格国家标准，取D坯=70mm。

(2) 确定坯料长度 因为 L坯=

V坯mπ2，而V坯?坯，A坯?D坯

4ρA坯将m坯=7.85 kg；ρ=7.85 kg/m3 ；D坯=70mm代入上式，得L坯=2.60dm 对长度进行圆整，取L坯=260mm。 因此，坯料尺寸为：φ70mm×260mm。 6. 确定锻造工序

根据锻件图和坯料坯料尺寸规格，确定锻造工序如下（详见锻造工艺卡）： 下料加热→整体拔长→右端摔圆→修整左端、左端切头→修整到锻件尺寸。 根据以上数据确定锻造工序

１）下料、加热 坯料尺寸φ70mm×260mm ２）拔长 右端摔圆 将坯料拔长至φ56mm±3mm

３）修整左端 将左端切头，保证总长度为408±3mm后切去多余料头。 7. 选择锻造设备

根据锻件尺寸及质量，查表2-13 可选定300kg空气锤锻造此台阶轴。 8. 确定锻造温度范围和冷却规范

由表2-14、表2-15可知，45钢始煅温度为1200℃，终煅温度为800℃，煅后空冷。 9. 填写工艺卡片

按表2-16的要求填写的锻造工艺卡片，如表2-17。

表2-17轴自由锻锻造工艺卡

零件名称 材料名称 锻件质量/kg 坯料质量/kg 8.53 锻件总质量（%） 坯料规格 冷却方式 顺序 1 φ70mm×260mm 空冷 操作说明 下料、加热 变形过程图 设备 C41-300 空气锤 拔长 右端摔圆 将坯料拔长至94% 转动轴 45钢 8.05 温度/℃ 始锻 1200℃ 至 2 终锻 800℃ φ56mm±3mm 修整左端 将左端切头，保证总长度为408±3mm后切去多余料头 3

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