CA8480軋輥車床主軸熱處理工藝的設(shè)計

1、 畢業(yè)論文 武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 設(shè)計課題： 一、 ca8480軋輥車床主軸熱處理工藝的設(shè)計 二、 淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計學(xué)號： 1104130226班級： 數(shù)控二班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 迄止日期： 2013.6-2014.6目 錄 一、 ca8480軋輥車床主軸熱處理工藝的設(shè)計 . 1. 工作環(huán)境 . 2. 性能要求 . 3. 選材 . 4. 工藝方法選擇和工藝路線的確定 . 5. 工藝參數(shù) . 6. 工序說明 . 7. 常見熱處理缺陷 . 二、 淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計. 1. 工作環(huán)境 . 2. 性能要求 . 3. 選材 . 4. 工藝方法選擇和工藝路線的確定 . 5. 工藝參數(shù) .

2、 6. 工序說明 . 7. 常見熱處理缺陷 . 參考文獻(xiàn) . 設(shè)計體會. 一、 ca8480軋輥車床主軸熱處理工藝的設(shè)計 1. 工作環(huán)境 1) 與滑動軸承配合2) 中輕載荷 3) 精度不高 4) 低沖擊、低疲勞 2. 性能要求 主軸是機(jī)床上傳動力的重零件，切削加工時，高速旋轉(zhuǎn)的主軸承受彎曲、扭轉(zhuǎn)和沖擊等多種載荷，同時受到在滑移和轉(zhuǎn)動部位的摩擦作用。因此主軸的性能要求它具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐疲勞、耐磨損以及精度穩(wěn)定。 3. 選材 依據(jù)主軸的工作條件應(yīng)選用調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。因而被廣泛用于制造各種機(jī)械零件，如軸類、軸承和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。與合金調(diào)質(zhì)鋼相

3、比，碳素結(jié)構(gòu)鋼價格便宜，來源廣，綜合考慮，在滿足零件要求的前提下，應(yīng)該選擇材料為45鋼。 4. 工藝方法選擇和工藝路線的確定 方案一：毛胚鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)中頻感應(yīng)加熱淬火低溫回火精加工 方案二：毛胚鍛造正火粗加工中頻感應(yīng)加熱淬火低溫回火精加工 45鋼調(diào)制處理后強(qiáng)度和韌性提高，具有良好的綜合力學(xué)性能，正火后性能和調(diào)質(zhì)接近，滿足使用要求，但是正火更經(jīng)濟(jì)，所以從各方面考慮，應(yīng)選著方案二。5. 工藝參數(shù)1) 正火：鍛后840860c24h,空冷 2) 表面淬火（中頻感應(yīng)加熱淬火）：粗車后使用208 中頻發(fā)電機(jī)和1000mm 5000mm 臥式淬火機(jī)。淬后表面硬度48 52hrc 3) 回火：井式爐1

4、60c4h，空冷 熱處理工藝曲線如圖 ca8480軋輥車床主軸熱處理工藝曲線。 6. 工序說明 1) 正火：目的在于獲得一定的硬度，細(xì)化晶粒，并獲得比較均勻的組織和 性能。正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。正火后獲得珠光體組織。珠光體的片間距及團(tuán)直徑較小，而且可以抑制先共析網(wǎng)狀滲碳體的析出。 2) 表面淬火（中頻感應(yīng)淬火）：軸頸處進(jìn)行感應(yīng)淬火，以獲得表面層硬而耐 磨，心部能保持原來的顯微組織和性能不變，具有有足夠塑性和韌性。表面為m，往里為m+f,再往里為m+f+p，中心為p+f。3) 回火：減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性 的適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求?；?/p>

5、火后得到回火馬氏體組織， 硬度大于60hrc，有較高硬度和強(qiáng)度以及耐磨性。 7. 常見熱處理缺陷 1) 變形開裂 壁厚不均勻和有尖角的工件，淬火時易變形開裂，45鋼的易 裂尺寸范圍為5-11mm。同時，鋼的化學(xué)成分也影響開裂。生產(chǎn)實踐證明，當(dāng)45鋼工件處于易裂尺寸范圍，且c、cr、mn等含量在規(guī)定含量的上限時，就更容易開裂。2) 過燒 由于加熱溫度過高，出現(xiàn)晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件報廢。3) 粗大魏氏組織 退火或正火鋼中出現(xiàn)粗大魏氏組織的主要原因是由于加 熱溫度過高所造成的。為了消除魏氏組織，可以采用稍高于ac3的加熱溫度，即使先共析相完全溶解，又不使奧氏體晶粒粗大，而根據(jù)鋼的化學(xué)

6、成分采用較快或較慢的冷卻速度冷卻。4) 淬火裂縫 a) 縱向裂縫：沿著工件軸向方向由表面裂向心部的深度較大的裂縫。 b) 橫向裂縫：常發(fā)生于大型軸類零件上。 c) 表面裂縫：這是分布在工件表面的深度較小的裂縫。2、 淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計 1. 工作環(huán)境 量具工作時受外加應(yīng)力小，工作環(huán)境一般都較好。 2. 性能要求 硬度6466hrc，60309mm 量具工作面都要求高度光潔，因此量具用鋼對于鋼材的原始組織往往有一定要求。 3. 選材 選擇量具用鋼應(yīng)著重考慮對量具耐磨性、尺寸穩(wěn)定性、切削加工性和抗蝕性等方面的影響。 1) 耐磨性 量具工作面必需有高度耐磨性才能在長期使用中保待精度，為此淬火硬

7、度高、耐磨性好的過共析鋼常在入選之列。 2) 尺寸穩(wěn)定性 量具在使用和存放過程中應(yīng)能保待最小的尺寸變化，因此最具中應(yīng)盡量減少殘留奧民體量和殘留應(yīng)力值。一般認(rèn)為含cr 、w 、mn 等合金元素的鋼對減小時效變形有良好作用. 3) 切削加工性 良好的切削加工性可保證批量生產(chǎn)中熱處理的高生產(chǎn)率；減少熱處理后磨削加工時受損傷的可能性。為此應(yīng)選用切削加工性好、材質(zhì)均勻、組織良好及退火硬度適當(dāng)?shù)匿摬摹?4) 抗蝕性 為提高量具對大氣、手汗等的抗腐蝕能力，許多量具采用鍍鉻等表面處理方法或采用馬氏體不銹鋼。在量具生產(chǎn)中，為保證抗蝕性已越來越多地采用可淬硬的不銹鋼。 gcrl5的特點： 1) 碳化物顆粒均勻細(xì)小

8、，退火及淬火硬度均勻 2) 含硫量低，夾雜物少 3) 經(jīng)適當(dāng)熱處理后尺寸穩(wěn)定性好 4) gcrl5 淬透性較好 gcr15 用于各種量規(guī)、量塊及其他高精度量具零件。 結(jié)合淬火量塊工作環(huán)境和使用要求，選擇材料為gcrl5。 4. 工藝方法選擇和工藝路線的確定 方案一： 鍛造球化退火切削加工火淬熱矯直冷處理三次低溫回火人工時效精磨人工時效研磨 方案二： 鍛造球化退火切削加工淬火熱矯直冷處理兩次低溫回火冷處理低溫回火冷處理人工時效精磨人工時效研磨 方案二采用冷處理和回火多次交替的工藝以求得到最佳的尺寸穩(wěn)定性。加熱時的回復(fù)過程使顯微組織中位錯聚集密度減少，過應(yīng)力減小以及位錯和點缺陷的重新分布提高了殘留

9、奧氏體和馬氏體的穩(wěn)定性。盡管多次交替反復(fù)冷處理和回火的循環(huán)的熱理效應(yīng)遞減，但總的效果卻提高了。不過反復(fù)循環(huán)卻增加了工序，導(dǎo)致成本增加。方案一采用三次回火有利于保持高硬度且效率比用一次低溫回火高，因此綜合各方面考慮，選擇方案一更加合理。 5. 工藝參數(shù) 1) 球化退火：780800c26h，以30c/h爐冷至500600c出爐空冷。 2) 淬火：830860c，取850，油冷 3) 回火：150170c1h，三次 4) 冷處理：-70-80c0.51h。 5) 人工時效：120c48h / 120c10h 熱處理工藝曲線如圖2.5.1。 圖2.5.1 淬火量塊熱處理工藝曲線 6. 工序說明 1)

10、 退火：目的在于均勻化學(xué)成分，達(dá)到改善機(jī)械性能及工藝性能，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，并為零件最終熱處理準(zhǔn)備合適的內(nèi)部組織。 2) 淬火：根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求或加工制作的需要，量規(guī)和量具零件可以選用鹽浴爐、真空爐、可控氣氛爐、流態(tài)化爐或感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱。對于量塊，為減少尺寸不穩(wěn)定因素，一般不選用分級或等溫淬火，如用油淬火，油溫也以保持在室溫為宜。 3) 冷處理：對尺寸穩(wěn)定性要求高的工件，淬火至室溫后應(yīng)立即(最好在半小時以內(nèi))進(jìn)行冷處理，使殘余留奧氏體盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，工件硬度會相應(yīng)地有所提高。隨后進(jìn)行的回火(或人工時效處理)則促使合金元素從新分配，降低應(yīng)力，使組織結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。 冷處理完畢后待工件

11、溫度升至室溫立即進(jìn)行回火或人工時效。操作時應(yīng)帶手套等防護(hù)用品以防止凍傷。冷處理前應(yīng)擦干工件上的水分及雜物。 4) 回火：以在熱?。ㄏ觖}或熱油）中回火為宜。熱浴回火保溫時間應(yīng)不少于1h，截面尺寸在50mm 以上者需24h。 5) 人工時效：人工時效宜在熱浴中進(jìn)行。工件在精磨后宜在120c時效10h ，以消除磨削應(yīng)力，穩(wěn)定零件尺寸，改善抗蝕性。量塊熱處理工藝的要點在于：盡量減少殘余奧氏體量，增加馬氏體的正方性以及減小殘余應(yīng)力。 7. 常見熱處理缺陷-過燒 由于加熱溫度過高，出現(xiàn)晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件報廢。 1) 粗大魏氏組織 退火或正火鋼中出現(xiàn)粗大魏氏組織的主要原因是由于加熱溫度過高

12、所造成的。為了消除魏氏組織，可以采用稍高于ac3的加熱溫度，即使先共析相完全溶解，又不使奧氏體晶粒粗大，而根據(jù)鋼的化學(xué)成分采用較快或較慢的冷卻速度冷卻。 2) 裂紋 淬火溫度過高，回火不足可造成工件殘余應(yīng)力大，即使在合理的磨削條件下也可能產(chǎn)生磨削裂紋，這種裂紋相對于純粹的磨削裂紋來說一般較稀疏，也較寬而深。較嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物和材料導(dǎo)熱性差都能促進(jìn)磨削裂紋的產(chǎn)生。 鋼中殘余奧氏體在磨削時可能轉(zhuǎn)變成淬火馬氏休，較脆。所以殘余奧氏體量多的工件在磨削時容易發(fā)生磨削裂紋。 工件硬度與磨削裂紋的形成有關(guān)，硬度小于55 hrc 的工件雖可能發(fā)生燒傷但產(chǎn)生磨削裂紋的情況極少，60hrc以上的工件，都會使磨削裂

13、紋發(fā)生的可能性大為增加。磨削裂紋多在表面發(fā)生變色后才出現(xiàn)，燒傷前很少開裂。 3) 變形（翹曲）： 各道冷、熱加工工序都應(yīng)盡量減少引入的應(yīng)力，在磨削之間插入人工時效。另外，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)磨削過程中應(yīng)經(jīng)常翻面，注意使零件正反兩面的磨削量基本一致，使兩面引入的磨削應(yīng)力盡量達(dá)到平衡。參考文獻(xiàn) 1 機(jī)械工業(yè)出版社 熱處理手冊 2001年8月 2 化學(xué)工業(yè)出版社 金屬熱處理原理與工藝 葉宏 2011年3月 3國防工業(yè)出版社 現(xiàn)代熱處理實用技術(shù)數(shù)據(jù)手冊 夏國華 楊樹蓉 1999年 4機(jī)械工業(yè)出版社 金屬材料學(xué) 文九巴 2011年8月 5 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 熱處理工 徐天翔、樊新民 2001年10月 6國防工業(yè)

14、出版社 簡明金屬熱處理工手冊 范逸明 2006年3月設(shè) 計 體 會在這一個多月的畢業(yè)設(shè)計過程中，我在指導(dǎo)老師的精心教導(dǎo)下比較順利地完成了我的設(shè)計任務(wù)，從總體構(gòu)思到細(xì)節(jié)問題的全面處理，我深深體會到搞好這次畢業(yè)論文是一次非常有意義的事情。開始設(shè)計時看了一些參考資料，對本次設(shè)計有了一個初步的認(rèn)識，一個星期的實習(xí)又使我對一些工廠的數(shù)控改造設(shè)備有了一定的感性認(rèn)識到后來的設(shè)計過程中深入理解的理性認(rèn)識，這實質(zhì)是對這三年所學(xué)的理論知識的一次融會貫通，使我的理論基礎(chǔ)更加堅實更加系統(tǒng)化，這次畢業(yè)設(shè)計同時也是對我們?nèi)陮W(xué)習(xí)的一次大檢閱。設(shè)計過程中，在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下我對一些在設(shè)計過程中遇到的難題有了正確方向，比

15、如步進(jìn)電機(jī)的計算選取，各種資料介紹的比較少，可以說是本次設(shè)計的重點也是難點，經(jīng)過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)使這個問題的得到很好的解決，也讓我填補(bǔ)上了這一方面知識的欠缺，使我對整個設(shè)計有了跟新的認(rèn)識。在設(shè)計過程中，我深深地體會到設(shè)計過程并是不能完全分開的。前者決定后者，后者也會影響前者，如果僅僅只按平常的思維方式來思考問題，是不一定能解決問題的，而應(yīng)前后兼顧。開始的時候我想將計算進(jìn)行完了再制圖，但當(dāng)計算進(jìn)行到一定程度時還必須要求有圖形中的數(shù)據(jù)，而在制圖的過程中對計算結(jié)果有了更直觀的體現(xiàn)，是最直觀的反映計算結(jié)果是否正確的手段，并且在制圖的過程中使我對整個結(jié)構(gòu)有了更進(jìn)一步的的理解。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對理論聯(lián)系實際的重要性有了更深刻的認(rèn)識。在認(rèn)識原圖的過程中