工程材料课设报告

工程材料课设报告内容摘要：

合型等工序。 (5)应尽量使行腔及主要型芯位于下型，以便于造型、下芯、合型和检验壁厚。 铸造工艺图 ： 由下图分析可得：分型面选在最大截面处，易于拔模，上砂箱高度 、较低，零件下部截面较大，放在砂型上部，并在上部设置冒口，用来补缩。 图转下页 9 / 21 分析 ：分型面选在最大截面处，易于拔模，上砂箱高度较低，零件下部截面较大，放在砂型上部，并在上部设 置冒口，用来补缩。 三 、 锻造课程设计 —— 传动轴 生产性质：小批量生产 技术要求： σ b≥ 500MPa, σ s≥ 300MPa, δ≥ 15%, α k≥ 35J/cm2 ，硬度 230～240HBS 2：零件图 10 / 21 工作条件及分析 ： 轴的工作条件： （ 1）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷； （ 2）轴颈承受较大摩擦； （ 3）承受一定冲击载荷。 轴的主要失效形式： （ 1）疲劳断裂：由于受扭转疲劳和弯曲疲劳交变载荷长期作用，造成轴 疲劳断裂。 这是最主要的失效形式。 （ 2） 断裂时效：由于大载荷和冲击载荷作用，轴发生这段或扭断； （ 3） 磨损失效：轴颈处过度磨损 轴的性能要求： 根据工作条件和失效形式，对轴的选材提出吐下性能要求； （ 1）良好的综合理学性能，即强度、塑性、韧性有良好的配合，以防止冲击和过载断裂； （ 2）高的疲劳强度以防疲劳断裂； （ 3）良好的耐磨性以防止轴颈磨损 此外，对刚度、切削加工性、热处理工艺和成本等因素也应综合考虑。 11 / 21 传动轴选材 ： 轴类零件选材时主要考虑强度，同时兼 顾材料的冲击热性和表面耐磨性。 强度设计一方面应保证轴的承载能力，防止变形失效；另一方面由于疲劳强度与拉伸度大致成正比关系，也能保证轴的耐疲劳性能，并且还对耐磨性有力。 为了兼顾强度和韧性，同时考虑疲劳抗力，轴一般用中碳钢或中碳合金调质钢制造。 主要钢种是 4 40Cr、 40MnB、30CrMnSi、 35CrMo和 40CrNiMo等。 具体根据载荷类型和淬透性要求来决定。 进一步分析如下： 方案一：中碳合金调质钢，根据要求选择 40MnB 40MnB调质后局部淬硬可使 HBS达到 220~250，满足 硬度要求。 在其运转过程中可以承受中等载荷及较高的转速，很好的满足所需要的精度要求。 但是它不能承受较大的冲击、交变载荷。 方案二：中碳钢，根据要求选择 45钢 45 钢的各项力学性能均达到要求。 其机械性能较好，冷热加工性能良好，而且价格较低，来源较广，应用广泛。 但是它的淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 综合分析：传动轴主要承受的是弯曲和扭转力矩。 这样轴在整个界面上所受应力分布不均匀，表面应力较大，内部应力较小。 因此无需选用淬透性很高的钢种。 综上分析选用 45钢。 毛坯选择 ： （ 1）铸造毛坯： 铸造毛坯一般组织粗大，力学性能不如锻件，切内部常存在缩孔、气孔、砂眼等缺陷。 容易在工作中形成裂纹，传递扭矩能力不佳，易引起零件的失效。 逐渐质量不稳定，难以控制，废品率高。 （ 2）锻造毛坯： 锻造有着良好的综合性能，而传动轴要求综合机械性能好、缺陷少。 该轴是回转体零件，形状规则结构简单 ，锻造结构工艺性良好，且为小批量生产。 零件选材为 45钢，为中碳钢，有着良好的段造型。 综上所述，应该选择锻造毛坯。 12 / 21 锻造结构工艺性分析及锻造方 法的选择 ： 传动轴是较为重要的零件，一旦损坏将严重影响其精度，甚至产生严重后果。 （ 1）锻造方法的选择 方案一：自由锻 自由端虽然工艺灵活，工具和设备简单，成本较低，但是其精度低，加工余量大。 方案二：模型锻 模型锻尺寸精度高，加工余量小，锻件纤维分布合理，可进一步提高零件的使用寿命。 但是其成本较高，生产准备周期长。 摩擦压力机上模锻表面质量好，能够完成校正、精整等后续工序，生产精度高。 适合小批量生产切设备简单，投资少。 综上应选择摩擦压力 机上模锻。 （ 2）锻造结构工艺性分析 该轴是一个实心体回转体零件，结构简单，没有复杂内墙。 零件结构对称，锻模和设备受力均匀。 分型面的选择应过轴线，这样上下模结构对称，取模制模容易。 综上该零件的锻造结构工艺性较好。 工艺路线的制定和分析 （ 1）工艺流程为： 下料→锻造 → 正火 → 机械加工 → 半粗加工 → 调质 → 局部淬火 → 回火 → 粗磨外圆 →人工时效 → 精磨 （ 2）热处理工艺分析 正火：得到合适硬度（ 170320HBS），以便于机械加工，同时改善锻造组织，为调质处理做 准备。 调质处理：使传动轴得到较高的韧性和足够的强度使其具有良好的综合机械性能和疲劳强度。 调质后硬度为 HB200~230，组织为回火索氏体。 为了更好的发挥调质效果，将调制安排在粗加工后进行。 局部淬火：淬火温度 820840℃左右，盐浴中冷却。