制動(dòng)盤鑄造工藝設(shè)計(jì)

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1、1. 結(jié)合所學(xué)知識(shí)，查找相應(yīng)資料，對(duì)所給零件或鑄件原鑄 造工藝進(jìn)行分析（工藝圖設(shè)計(jì)，參數(shù)選取，砂芯設(shè)計(jì)， 冒口設(shè)計(jì)，模板設(shè)計(jì)等）談?wù)勀愕捏w會(huì)，及對(duì)教材、課 堂教學(xué)的建議。 2. 查資料，完成所指定鍛件的生產(chǎn)過(guò)程，鍛件圖設(shè)計(jì)、相 應(yīng)的計(jì)算過(guò)程、下料、加熱、鍛造及熱處理工藝進(jìn)行分 析。 3. 結(jié)合汽車零件生產(chǎn)。闡述埋弧焊原理、工藝特點(diǎn)、質(zhì)量 保證措施。 1.結(jié)合所學(xué)知識(shí)，查找相應(yīng)資料，對(duì)所給零件或鑄件原鑄造 工藝進(jìn)行分析（工藝圖設(shè)計(jì)，參數(shù)選取，砂芯設(shè)計(jì)，冒口設(shè) 計(jì)，模板設(shè)計(jì)等）。 1.1制動(dòng)盤鑄造要求及現(xiàn)狀 一、 生產(chǎn)技術(shù)狀況：制動(dòng)盤種類繁多，特點(diǎn)是壁薄，盤片及中心處由砂芯 形成

2、。不同種類制動(dòng)盤，在盤徑、盤片厚度及兩片間隙尺寸上存在差異，盤轂的 厚度和高度也各不相同。單層盤片的制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。鑄件重量多為 6-18kg。 二、 技術(shù)要求：鑄件外輪廓全部加工，精加工后不得有任何縮松、氣孔、 砂眼等鑄造缺陷。金相組織為中等片狀型，石墨型，組織均勻，斷面敏感性小（特 別是硬度差?。? 三、 力學(xué)性能：（T b >250MPa , HB180?240,相當(dāng)于國(guó)際HT250牌號(hào)。 四、 有些外商對(duì)鑄件的化學(xué)成分也作要求，本設(shè)計(jì)不作詳細(xì)介紹。 1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 用金屬型覆砂技術(shù)克服上述局限性， 解決當(dāng)前所遇到的鑄造問(wèn)題，保證工藝 出品率。即在金屬型與鑄件外形間覆薄砂

3、層， 形成砂型膠。優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)具備金屬 型和砂型鑄造的特點(diǎn)，金屬型與熔體不直接接觸，冷卻速度和金相組織易于控制， 同時(shí)提高金屬型壽命，鑄件形狀可較復(fù)雜。鑄件可保證致密無(wú)氣孔、縮孔、縮松 等缺陷，工藝出口率咼。 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求 名稱:制動(dòng)盤 材料：HT220 類型：成批生產(chǎn) 本鑄件屬于盤狀薄壁件，盤面上的風(fēng)道利于空氣對(duì)流，達(dá)到散熱的目的。如 下圖所示。采用金屬型覆砂工藝，需考慮金屬型材料及芯砂材料。 2.2金屬型材料選擇 根據(jù)以往金屬型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇常用的 HT200作為金屬型材料，參數(shù)如下： 牌號(hào)：HT200 標(biāo)準(zhǔn)：GB 9439-88 特性：珠光體類型的灰鑄鐵。其強(qiáng)度、

4、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好, 鑄造性能較優(yōu)，需進(jìn)行人工時(shí)效處理，其原理是把鑄件重新加熱到 530-620 C, 目的在于消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，減少變形、開(kāi)裂的缺陷。 化學(xué)成分：碳 C : 3.16?3.30 硅 Si : 1.79 ?1.93 錳 Mn： 0.89 ?1.04 硫 S : 0.094 ?0.125 磷 P : 0.120 ?0.170 力學(xué)性能： 抗拉強(qiáng)度 (T b (MPa): 200 硬度：（rh=1 時(shí)）209HB 試樣尺寸：試棒直徑：30mm 金相組織：片狀石墨+珠光體 2.3鐵型覆砂工藝介紹 覆膜砂：在造型、制芯前砂粒表面上已覆蓋有一層固態(tài)樹(shù)

5、脂膜的型砂、 芯砂 稱為覆膜砂。他是最早的一種熱固性樹(shù)脂砂，由德國(guó)克羅寧博士于1944年發(fā)明。 其基本工藝過(guò)程是利用射芯在加熱的鐵型上填上一層覆膜砂， 以形成精密的型腔 來(lái)生產(chǎn)鑄件。本設(shè)計(jì)覆膜砂厚度為 5mm 覆膜砂基本配比 成分 配比 說(shuō)明 原砂 100 擦洗砂 酚醛樹(shù)脂 1.0 ?3.0 占原砂重 烏洛托品（水溶液1:1 ） 10 ?15 占樹(shù)脂重 硬脂酸鈣 5?7 占樹(shù)脂重 添加劑 0.1 ?0.5 占原砂重 2.4芯砂選擇 造型材料性能的基本要求： 1、 具有一定強(qiáng)度，保證在合型、搬運(yùn)和澆注過(guò)程中不變形、不損壞 2、 良好的透氣性。

6、3、 對(duì)鑄件收縮的可退讓性。 4、 一定的耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性。 樹(shù)脂自硬砂是指原砂（或再生砂）以合成樹(shù)脂為粘結(jié)劑，在相應(yīng)的固化劑作 用下，在室溫下自行硬化成形的一類芯砂，其基本特點(diǎn)是： 1） 型砂加熱無(wú)需加熱烘干，更節(jié)省資源，同時(shí)可以采用木質(zhì)或塑料芯盒和 模板。 2） 鑄件質(zhì)量高，鑄鐵件的尺寸精度可達(dá) CT8-CT10鑄鐵件的表面粗糙度 為Ra=25?50卩m 比粘土砂、水玻璃砂好。 3） 型砂容易緊實(shí)，易潰散，好清理，舊砂容易再生回用，因而大大減輕勞 動(dòng)強(qiáng)度，改善車間勞動(dòng)環(huán)境，使單間小批量生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 4） 樹(shù)脂價(jià)格較高，同時(shí)要求使用優(yōu)質(zhì)原砂，因而型砂成本比粘土砂水玻璃 砂高

7、。 5） 混砂、造型、澆注時(shí)，有刺激性的氣味，應(yīng)注意勞動(dòng)保護(hù)。 樹(shù)脂自硬砂用原砂的技術(shù)指標(biāo)（% 指標(biāo) 原砂\ 粒度 級(jí)別 SiO2 含泥量 含水量 微粉量 酸耗 值 灼減 石英砂 30 (40/70 ) > 90 V 0.2 V 0.1 ?0.2 V 0.5 ?1 V 5 V 0.5 樹(shù)脂自硬砂配比 項(xiàng)7例構(gòu)成 砂子100% 占砂子的百分比 占樹(shù)脂的百分比 型砂組分 新砂 再生砂 樹(shù)脂 固化劑 加入量（% 10 90 0.8 ?1.5 30 ?50 再生砂的質(zhì)量指標(biāo) 灼減量 酸耗值 PH值 0.07

8、5篩? 底盤 含水量 含氮量 (% V (mL)V V 底盤（% V (% V (% V (% V  2.0 2.0 5 1.0 0.2 0.2 0.1 6）砂芯如下圖: 圖2.3砂芯結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 3.1零件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析 制動(dòng)盤產(chǎn)品圖 (1) 產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，不僅需要較高的精度，還要有足夠的強(qiáng)度、硬度， 尤其是上、下制動(dòng)盤面不允許出現(xiàn)任何鑄造缺陷，更不允許使用焊補(bǔ)等方法進(jìn) 行修復(fù)。 (2) 產(chǎn)品表面積相對(duì)較大，且結(jié)構(gòu)造成的鑄造熱節(jié)，容易形成縮孔、縮松缺 陷。 (3) 產(chǎn)品平面較大且較厚，在保證有足夠的強(qiáng)度、

9、硬度等性能外，還要防止 氣孔、縮松、夾渣等鑄造缺陷的產(chǎn)生。 3.1.1鑄造工藝分析 覆砂金屬型鑄造工藝是一種新型的鑄造方法，它是在粗成形的金屬型(鐵型) 內(nèi)腔上覆上一層5?8mm的覆砂層而形成鑄型的一種先進(jìn)鑄造工藝。 該工藝克 服了金屬型鑄造無(wú)退讓性的缺點(diǎn)，使冷卻條件得到很好的改善；該工藝不僅提 高了鑄件的成品率和工藝出品率，對(duì)鑄件的表面質(zhì)量和力學(xué)性能也有了很大的 3.1.2實(shí)際生產(chǎn)工藝 大批量生產(chǎn)中的鐵型覆砂鑄造，其覆砂造型方法如圖3所示。覆砂造型是鐵 型背面的一組射砂孔，經(jīng)鐵型和模樣合模后形成的間隙（縫隙寬度等于覆砂層厚 度）射入流動(dòng)性較好的型砂，再經(jīng)固化，起模后即形成鐵型覆砂

10、的鑄型（即覆砂 鐵型）。一般鐵型覆砂鑄造的生產(chǎn)流程如圖 4所示。 射砂頭 別板 圖3機(jī)械造型 蒔割清理k- < Qi com co mUiIUv v 圖4鐵型覆砂鑄造鑄造生產(chǎn)流程圖 3.1.3擬定鑄造工藝 從鑄件凝固技術(shù)的角度看，水平造型生產(chǎn)盤類鑄件較垂直造型更易獲得致密 無(wú)缺陷的優(yōu)質(zhì)鑄件。制動(dòng)盤是一種徑向尺寸大于縱向高度的均勻盤類鑄件， 采用 水平造型分型面處于水平方向，分型面設(shè)置在剎車面處，即產(chǎn)品的徑向處于水平 位置，而鑄件其他部位大部分處在下型腔，在此處設(shè)置澆注系統(tǒng)向型腔填充鐵液， 澆注完成后，鑄件上部鐵液溫度高于下部溫度， 符合鑄件凝固從下到上，從外到 中心

11、的凝固順序，澆注系統(tǒng)能夠形成對(duì) 鑄件最后凝固部位液體收縮的補(bǔ)給， 有利于消除鑄件的縮松缺陷，提高了鑄 件的致密度。同時(shí)，采用水平造型，順應(yīng)了制動(dòng)盤這種鑄件徑向尺寸大，縱向高 度小的特點(diǎn)，在同樣澆注溫度下，易使鐵液中的氣體夾雜物和由澆注系統(tǒng)卷入型 腔的氣體渣子，在鑄件凝固前向上漂浮到鑄件的頂部， 通過(guò)設(shè)計(jì)鑄件頂部稍大的 加工余量加工掉，減少?gòu)U品的產(chǎn)生。故本設(shè)計(jì)采用水平分型如下圖： 圖1盤類剎舉片鑄造工藝示意圖 吒孔2.持氣片3?出氣孔4花盤芯子 「壓邊澆冒口 6■宜澆道7■放餐過(guò)濾網(wǎng)■鑄件 3.2鑄造工藝參數(shù) 鑄造工藝參數(shù)包括以下幾點(diǎn)： 1. 查表可知，尺寸公差為 CT1Q鑄

12、件機(jī)械加工余量為5.0mm (2—4) 2. 最小鑄出孔直徑15?30mm(表2—5) 3. 起模斜度：外表面1.5%，內(nèi)表面8% 4. 鑄造圓角R5mm 5. 鑄造收縮率1.0% 6 .最小鑄出槽尺寸 b=20mm t=10mm 3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用頂注式澆注系統(tǒng)，有利于薄壁鑄件的充型。 331澆注系統(tǒng)計(jì)算 選擇封閉式澆注系統(tǒng)，設(shè) A1、A2、A3為直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道總截面積，系 統(tǒng)組元截面比為：A1： A2: A3=1.15:1.1:1 （； 式中 F阻——澆注系統(tǒng)中的最小斷面總面積（cm3）； G-—流經(jīng)F阻斷面的金屬液總、重量（\）

13、； K——總流量損耗系數(shù)； t—澆注時(shí)間（J ； // r 平均靜壓力頭（cur） 查表得： G=mg=2!0 9.8=196N （1 =0.6 t = s} ZTJ 式中 6——型內(nèi)金屬液的總質(zhì)（重量）（"）； 5t——系數(shù)，取決于鑄件壁厚，可由表7-2-3查出。 S =1.85 t=26s 查表得采用頂部注入 H=H, p=o則 H=l00mm 綜上所得：F阻=8cm F 直=8.4cm2 查表得內(nèi)澆道總斷面積1.6cm2 直澆口棒D=35mm 035 內(nèi)澆道 A=14mm B=12mm C=6mm 3.3.2實(shí)用冒口設(shè)計(jì) 鑄件在

14、凝固后期有“奧氏體+石墨”的共晶轉(zhuǎn)變，析出石墨并發(fā)生體積膨脹,從而可部分或全部地抵消凝固前期所發(fā)生的體積收縮，即具備有“自補(bǔ)縮的能 力”因此，在鑄型剛性足夠大時(shí)，逐漸可以不設(shè)冒口或采用較小的冒口進(jìn)行補(bǔ) 縮。 求鑄件模數(shù)M= D=10mmc=6mm b=53mm 求得 M=0.44cm 由于此灰鑄鐵件模數(shù)小于0.75cm，適宜采用澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口。故不單設(shè)冒口。 4.1金屬模樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于采用大批量生產(chǎn)，選擇金屬模樣，工具各金屬模樣材料的性能和應(yīng)用范 圍，選擇灰鑄鐵為模樣的材料，牌號(hào)為 HT150. 下模樣的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由幾個(gè)圓形凸臺(tái)形成，由于模樣整體高度不打，采 用實(shí)心模樣。

15、模樣最大平面邊緣由芯頭形成了寬 25、高15.5的延伸凸臺(tái)剛好可 以用來(lái)固定模樣。一個(gè)模樣使用4個(gè)沉頭圓柱螺釘固定，螺釘穿過(guò)模樣裝配在模 板上，對(duì)錯(cuò)分布，螺釘尺寸為 M1Q此外，使用兩個(gè)定位銷定位，也是穿過(guò)模樣 裝配在模底板上，定位銷尺寸d（定位銷直徑）為10cm下模樣如下圖 設(shè)計(jì)原則是在滿足鑄造工藝、保證鑄件質(zhì)量的前提下，是模樣的結(jié)構(gòu)便于加 工制造。 模樣在模底板上的裝配偏差：?jiǎn)蚊婺觲 0.7mm內(nèi)澆道模尺寸偏差，有箱 造型為土 0.3mm 其余部分為土 0.7mm 4.2模板和模板框設(shè)計(jì) 8.模板的設(shè)計(jì) 該鑄件屬于成批大量的生產(chǎn)小件，選用 HT250做模板材料，采用普通單

16、面頂箱式 模板。采用水平分型自動(dòng)生產(chǎn)線的模板底板尺寸結(jié)構(gòu)，采用的模板基本尺寸為 1200mmx690mm砂箱內(nèi)框尺寸920mmx610mmx250rnm箱放置3件，模樣對(duì)稱分布 在下模板上，同時(shí)直澆道相連的一段橫澆道布置在下模板， 其余澆注系統(tǒng)以及冒 口等布置在上模板上，澆注系統(tǒng)與模底板的固定，采用六角螺釘和沉頭螺釘固定。 上模板二維及三維圖 下模板二維及三維圖 由于在射砂過(guò)程中，需要一定溫度，故模板上要設(shè)置管狀加熱元件。 采用水 平分型的單面快換模板。為了簡(jiǎn)化工藝，采用直接定位法即模板直接與砂箱定位。 如下圖所示，分別為上加熱模板和下加熱模板，定位采用雙頭螺釘。

17、2查資料，完成所指定鍛件的生產(chǎn)過(guò)程，鍛件圖設(shè)計(jì)、相應(yīng) 的計(jì)算過(guò)程、下料、加熱、鍛造及熱處理工藝進(jìn)行分析。 技術(shù)妾求 L收編率L 5喘 2. 全部模做熱度5- 齒輪熱鍛件圖 一、 任務(wù)介紹 鍛造的目的是使坯料成形及控制其內(nèi)部組織性能達(dá)到所需的幾何形狀， 尺寸 以及品質(zhì)的鍛件。鍛造的基本工藝有自由鍛、模鍛、板料沖壓等，其中自由鍛和 模鍛是熱塑性成型，而板料沖壓是冷塑性成形，兩者的基本原理相同。 齒輪是現(xiàn)代工業(yè)大量使用的零件，本文就是討論齒輪的自由鍛生產(chǎn)。自由 鍛能進(jìn)行的工序很多，可分

18、為基本工序、輔助工序、及精整工序三大類。它的基 本工序是使金屬產(chǎn)生一定程度的塑性變形以達(dá)到所需的形狀和尺寸的工藝過(guò)程， 如鐓粗，拔長(zhǎng)、沖孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)及錯(cuò)移等工序。 二、 總體設(shè)計(jì)方案 1?繪制鍛件圖 根據(jù)零件圖的基本圖樣，結(jié)合自由鍛工藝特點(diǎn)考慮余塊、鍛件余量和鍛造公 差等因素繪制而成。 2. 計(jì)算坯料質(zhì)量及尺寸 (1) 坯料質(zhì)量的計(jì)算 根據(jù)鍛件的形狀和尺寸，可先計(jì)算鍛件的質(zhì)量，再考慮加熱時(shí)的氧化損失， 沖孔時(shí)沖掉的芯料以及切頭的損失， 可先計(jì)算鍛件所用的坯料的質(zhì)量，其計(jì)算公 式為 m坯=m鍛+m燒+m頭+m芯 (2) 坯料尺寸確定 皮料尺寸與所用第一個(gè)基本工序有關(guān)，由

19、于齒輪是餅塊類或空心類鍛件，用 鐓粗工序鍛造時(shí)，為了避免鐓彎，應(yīng)使坯料高度h不超過(guò)直徑D的2.5倍，即坯 料高徑比h/D不超過(guò)2.5。為了在截料時(shí)便于操作，毛坯高度h不僅應(yīng)小于2.5D, 即高徑比還應(yīng)大于1.25即 1.25D 豈 h < 2.5D 圓料直徑 D 一 0.83 V坯dm。 3. 選擇鍛造工序 齒輪的鍛造，根據(jù)其橫向尺寸大于或近于高度的特點(diǎn)一般以鐓粗為主， 當(dāng)鍛 件有凸肩時(shí)，可按凸肩尺寸選墊環(huán)鐓粗促或局部鐓粗。 若鍛件孔需沖出還需采取 沖孔。 4. 選定鍛造設(shè)備 選定鍛造設(shè)備的依據(jù)是鍛件材料、尺寸和質(zhì)量，同時(shí)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

20、鍛不透，生產(chǎn)率也低，反則造成設(shè)備和動(dòng) 力的浪費(fèi)，且操作不便也不安全，通常按經(jīng)驗(yàn)類比法或查表法等確定。 (1) 經(jīng)驗(yàn)類比法 鍛錘噸位可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 鐓粗時(shí)鍛錘的噸位 G=(0.002-0.0003)KS(kg) (2) 查表選定法 對(duì)于低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼的自由鍛可查表選定噸位。 5. 確定鍛造溫度及規(guī)范 (1)確定鍛造溫度范圍 各類合金鋼的鍛造溫度范圍可以從表中查出， 基本的原則是確保鋼在鍛造溫 度范圍內(nèi)具有良好的塑性和較低的變形抗力， 能夠鍛造出優(yōu)質(zhì)鍛件，且較寬的鍛 造溫度范圍和較少的加熱次數(shù)，以及較高的生產(chǎn)率。 ⑵確定加熱及冷卻范圍 對(duì)于導(dǎo)熱性好，直徑小于1

21、50~200mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼小件，采用一段加熱規(guī) 范，一般高溫裝爐，爐溫控制在 1300C~1350C。當(dāng)坯料加熱至始鍛溫度后，立 即出爐鍛造。 (3) 確定冷卻方法及規(guī)范 根據(jù)要求選擇空冷、坑冷或爐冷。中小型碳鋼和低合金鋼鍛后均采取冷卻速 度較快的空冷方法。碳素工具鋼、合金工具鋼及軸承鋼，鍛后先空冷鼓風(fēng)或噴霧 等快速冷到200C，然后把鍛件放入坑中或爐中緩冷。 三、具體的設(shè)計(jì)方法與步驟 1. 繪制零件圖 該零件材料為40Cr,生產(chǎn)批量小，采取自由鍛鍛造齒輪坯。 齒輪上的齒形，圓周小凹槽，凸肩以及 80 30mm通孔等部分，采用自由 鍛方法很難成形這些部位，因此考慮到技術(shù)上的可行性

22、和經(jīng)濟(jì)性，決定不與鍛出， 并采用附加余塊簡(jiǎn)化鍛件外形，以利于鍛造。鍛造出齒輪坯后可以進(jìn)一步進(jìn)行切 削加工，最后成形。 根據(jù)零件圖的尺寸規(guī)格，對(duì)照表所列中零件的高度和直徑范圍， 可以查出齒 輪鍛件加工余量和公差。D=289, h=52，查得的加工余量及公差為鍛件水平方向 a=10，鍛件高度方向b=93，內(nèi)孔的雙邊c=13，然后按查得的公差數(shù)值， 便可繪出凸肩齒輪的鍛件圖。鍛件圖另行給出。 2. 確定變形工藝 凸肩形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)行鍛造， 且主要變形工藝為鐓粗、沖孔、沖頭擴(kuò)孔等工序，同時(shí)根據(jù)鍛件上的凸肩形狀確 定采用墊環(huán)輔助局部鐓粗成型。 目前這類短

23、劍一般采用局部鐓粗，而鐓擠成形則適于直徑和高度均較小的 凸肩鍛件。由于齒輪內(nèi)徑較大，因此確定采用沖頭擴(kuò)孔，但考慮到?jīng)_孔擴(kuò)孔時(shí)金 屬將會(huì)沿著徑向流動(dòng)，并沿著凸肩高度方向產(chǎn)生拉縮現(xiàn)象，因此墊環(huán)鐓粗后的外 徑尺寸應(yīng)比鍛件外徑小些，且凸肩高度應(yīng)比鍛件凸肩大些。 ⑴鐓粗 由于鍛件帶有單面凸肩，需采用墊環(huán)鐓粗，這里要確定墊環(huán)尺寸。 墊環(huán)孔腔體積V墊應(yīng)比鍛件凸肩體積 V肩大10%—15% (厚壁取小值，薄壁 取大值)，本例取12%，經(jīng)計(jì)算V肩=753253mm3。則 V 墊=(1 + 12%)V 肩=1.12 >753253=843643 mm? 考慮到?jīng)_孔是會(huì)產(chǎn)生拉縮，墊環(huán)高度H墊應(yīng)比凸肩增大1

24、5%— 30% (厚壁取 小值，薄壁取大值)，本例取20%。 H 墊=1.2H 肩=1.2 >4=40.8(mm)取 40mm。 墊環(huán)內(nèi)徑d墊可根據(jù)體積不便求得，即 ]V墊 d墊=1.13 J 化 164mm 墊 ；H墊 墊環(huán)內(nèi)壁應(yīng)有斜度7度，上端孔徑定為163mm，下端孔徑定為154mm。為 了除去氧化皮在墊環(huán)鐓粗之前應(yīng)進(jìn)行平砧鐓粗， 工藝過(guò)程如圖。平砧鐓粗后坯料 的直徑應(yīng)略小于墊環(huán)內(nèi)徑，經(jīng)墊環(huán)鐓粗后上端法蘭部分直徑應(yīng)小于鍛件最大直 徑。 ⑵沖孔 沖孔應(yīng)使沖孔芯料損失小，同時(shí)擴(kuò)孔次數(shù)不能太多，沖孔直徑 d沖應(yīng)小于或 等于 D/3 即 d 沖O/3=213/3=71mm,實(shí)

25、際選用 d=60mm。 ⑶擴(kuò)孔 總擴(kuò)孔量為鍛件孔徑減去沖孔直徑，即(131-60)=71mm, 一般每次擴(kuò)孔量為 25~30mm，分配各次擴(kuò)孔量為 21mm、25mm、25mm。 (4) 修整鍛件 按鍛件圖進(jìn)行修整。 3. 計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸 坯料質(zhì)量等于鍛件質(zhì)量加上芯料質(zhì)量和燒損質(zhì)量，鍛件質(zhì)量按公式計(jì)算為 m 鍛二V 鍛尸 n4(32>0.27+2.1 平 X).34+1.322X).61) 78=17.8kg 沖孔芯料的質(zhì)量(取d=60mm, H=65mm)為 m 芯=(1.18~1.57)d2XH=0.3kg 坯料的煤氣爐加熱的燒損率 *2%，考慮到該鍛件需要經(jīng)過(guò)2~3次

26、擴(kuò)孔，而 至少需要加熱2次，因此應(yīng)取單火燒損率的上限再加上適當(dāng)?shù)臒龘p值，即為 8=0.035,所以坯料的燒損質(zhì)量為 m 燒=17.8 >.035kg=0.6kg 所以坯料的質(zhì)量為 m 坯=m 鍛+m 燒+m 頭+m 芯=18.7kg 計(jì)算坯料的直徑時(shí)，由于采用鐓粗成形，可按下式計(jì)算： D = 0.9VV^ = 0.9(牛=O.9〈^18|dm = 1.2dm = 120mm 查表可知標(biāo)準(zhǔn)熱軋圓鋼直徑，確定選取坯料直徑 D=120mm。 坯料長(zhǎng)度為 ,V 坯 2.38 106 L mm = 210mm S 坯 一 1202 4 從而確定坯料尺寸為 120X210mm。

27、4. 選定設(shè)備及規(guī)范 該鍛件類型屬于圓環(huán)，D=289，H=52，查表可知應(yīng)選用5kN的自由鍛錘。 40Cr屬于合金結(jié)構(gòu)鋼，查表可知始鍛溫度為1200C,終鍛溫度為800C。因?yàn)樵?鍛件是直徑為200~350mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼中型件，采用煤氣爐三段式加熱規(guī)范， 裝料爐溫為1150C ~1200C,保溫時(shí)間約為總加熱時(shí)間(1h~100min)的5%~10%， 這里保溫為15min，再以最大加熱速度加熱至1200C以后，再次保溫均熱約為 15min后開(kāi)始鍛造。 冷卻方法：以為該鍛件是中小型低合金結(jié)構(gòu)鋼，可以采取空冷的冷卻方式。 四、工藝流程(工藝卡) 1. 下料 坯料質(zhì)量與尺寸可由鍛件圖算

28、出，為 ①120x210mm 鐓粗 墊環(huán)局部鐓粗 H墊=40mm d墊=164mm 2. 沖孔 D沖=60mm沖頭擴(kuò)孔，分三次擴(kuò)孔，每次擴(kuò)孔量為 21mm、25mm、25mm 修整 按鍛件圖進(jìn)行修整 3. 車削加工 退火后鉆孔，大齒輪滾齒，小齒輪插齒 4. 最終熱處理 齒面高頻淬火 鍛件名稱 齒輪 （鍛件圖另行給出） 鍛件材料 40Cr 坯料質(zhì)量 18.7kg 坯料尺寸 120>210mm 鍛造設(shè)備 0.5t自由鍛錘 火次 操作工序 工序簡(jiǎn)圖 備注 1 下料 坯料質(zhì)量與尺寸可 由鍛件圖算出，為 120>210mm 鐓粗

29、 墊環(huán)局部 鐓粗 0珈 0151 H 墊=40mm, d 墊=164mm 沖孔 d 沖=60mm 沖頭擴(kuò)孔 分三次擴(kuò)孔，每次擴(kuò) 孔量為21mm、 25mm、25mm 2 3、結(jié)合汽車零件生產(chǎn)。闡述埋弧焊原理、工藝特點(diǎn)、質(zhì)量 保證措施。 埋弧焊（含埋弧堆焊及電渣堆焊等）是利用焊劑層下燃燒的電弧的熱量熔 化焊絲，焊劑和母材而形成焊縫的一種電弧焊焊接方法。其固有的焊接質(zhì)量穩(wěn)定、 焊接生產(chǎn)率高、無(wú)弧光及煙塵很少等優(yōu)點(diǎn)，使其成為壓力容器、管段制造、箱型 梁柱等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法。近年來(lái)，雖然先后出現(xiàn)了許多種高效、 優(yōu)質(zhì)的新焊接方法，但埋弧焊的應(yīng)用領(lǐng)

30、域依然未受任何影響。 生產(chǎn)中普遍應(yīng)用埋弧自動(dòng)焊，它的全部焊接操作包括引燃焊絲， 焊絲送進(jìn)，電 弧移動(dòng)，焊縫收尾等均有機(jī)器控制，方便快捷。 1、埋弧焊原理 埋弧焊焊縫形成過(guò)程如圖：焊絲末端與焊件之間產(chǎn)生電弧后，電弧的熱量使焊 絲，焊劑和焊件熔化，有一部分甚至蒸發(fā)。金屬與焊劑的蒸發(fā)氣體形成一個(gè)包圍 電弧與熔池金屬的密閉空間，使電弧與熔池與外界空氣隔離。隨著電弧向前移動(dòng)， 電弧不斷熔化前方的焊件，焊絲和焊劑，而熔池的后部邊緣開(kāi)始冷凝形成焊縫。 密度較小的熔渣浮在熔池表面，冷卻形成渣殼。 B >6埋鄭爆時(shí)煖繼的購(gòu)成過(guò)程 I- 0^1 2—電飆X護(hù)-熔灌金屬"r-isg 5-蟲捌「6

31、- WJ t 7-^14； 8-淹瓷 埋弧焊時(shí)，焊絲連續(xù)不斷地送進(jìn)，同時(shí)其端部在電弧熱作用下不斷熔化， 焊絲 送進(jìn)速度和熔化速度相互平衡，以保持焊接過(guò)程的穩(wěn)定進(jìn)行。依據(jù)應(yīng)用不同，焊 絲有單絲、雙絲和多絲，有的應(yīng)用中還以藥芯焊絲代替裸焊絲， 或用鋼帶代替焊 絲。 2、埋弧焊的主要特點(diǎn) 埋弧焊是當(dāng)今生產(chǎn)效率較高的機(jī)械化焊接方法之一， 它的全稱是埋弧自動(dòng)焊 又稱焊劑層下自動(dòng)電弧焊。 優(yōu)點(diǎn)： 生產(chǎn)效率高 這是因?yàn)?，一方面焊絲導(dǎo)電長(zhǎng)度縮短，電流和電流密度提高，因 此電弧的 溶深和焊絲溶敷效率都大大提高。（一般不開(kāi)坡口單面一次溶深可達(dá) 20m m）另 一方面由于焊劑和溶渣的隔熱作用，電弧

32、上基本沒(méi)有熱的輻射散失，飛濺也少， 雖然用于熔化焊劑的熱量損耗有所增大，但總的熱效率仍然大大增加。 焊縫質(zhì)量咼 熔渣隔絕空氣的保護(hù)效果好，焊接參數(shù)可以通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)保持穩(wěn)定，對(duì)焊工技術(shù)水平 要求不高，焊縫成分穩(wěn)定，機(jī)械性能比較好。 勞動(dòng)條件好 除了減輕手工焊操作的勞動(dòng)強(qiáng)度外，它沒(méi)有弧光輻射，這是埋弧焊的獨(dú)特優(yōu) 點(diǎn)。 缺點(diǎn)： 適應(yīng)性差，不及手工焊靈活，一般只適合于水平位置或傾斜度不大的焊 縫； 工件邊緣準(zhǔn)備和裝配質(zhì)量要求較高、費(fèi)工時(shí)； 埋弧操作，看不到熔池和焊縫形成過(guò)程， 因此，必須嚴(yán)格控制焊接規(guī)范。 焊接設(shè)備較復(fù)雜，維修保養(yǎng)工作量大。 3、埋弧焊應(yīng)用 埋弧焊是焊接生產(chǎn)中

33、應(yīng)用較普遍的工藝方法。由于焊接熔深大、生產(chǎn)效率高、 機(jī)械化程度高，因而適用于中厚板長(zhǎng)焊縫的批量焊接，焊接水平位置的長(zhǎng)直焊 縫和較大直徑的環(huán)焊縫。在造船、鍋爐與壓力容器、化工、橋梁、起重機(jī)械、 鐵路車輛、工程機(jī)械、冶金機(jī)械以及海洋結(jié)構(gòu)、核電設(shè)備等制造中有廣泛的應(yīng) 用。在汽車制造上面主要應(yīng)用于半橋套管、法蘭、天然氣汽車壓力容器的 焊接上面。 隨著焊接冶金技術(shù)和焊接材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，埋弧焊所能焊接的材料已從 碳素結(jié)構(gòu)鋼發(fā)展到低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼以及一些有色金屬材料，如 鎳基合金、銅合金的焊接等。埋弧焊除了主要用于金屬結(jié)構(gòu)件的連接外，還可 以用來(lái)進(jìn)行金屬表面耐磨或耐腐蝕合金層的堆焊。