鋼車床主軸的熱處理工藝設(shè)計概述

1、金屬學與熱處理課程設(shè)計報告金屬學與熱處理課程設(shè)計報告 45鋼車床主軸的熱處理工藝設(shè)計鋼車床主軸的熱處理工藝設(shè)計學 院 化學工程與現(xiàn)代材料專 業(yè) 金屬材料工程 姓 名 劉維珍 學 號 13042218 指 導(dǎo) 教 師 張美麗 完 成 時 間 2016-6-1目 錄 摘要摘要.1 1 引言引言.22 設(shè)計分析設(shè)計分析 2.1 車床的使用工況及性能要析車床的使用工況及性能要析.32.2 45號鋼的成分及性能點號鋼的成分及性能點.32.2.1 45號鋼的元素成分及其作用. .32.2.2 45號鋼的性能. .32.3 熱處理技術(shù)件熱處理技術(shù)件. .43 熱處理工藝分析熱處理工藝分析3.1 鍛坯正火鍛坯

2、正火.53.1.2 熱處理工藝.53.1.3 操作技巧.53.2調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì).53.2.1 調(diào)質(zhì)目的53.2.2 熱處理工藝.53.2.3 操作技巧.63.3 錐孔及外錐體的局部淬火錐孔及外錐體的局部淬火63.3.1 局部淬火方式.63.3.2 熱處理工藝.63.3.3 操作技巧.63.4 花鍵高頻淬火花鍵高頻淬火73.4.1 淬火方式73.4.2 花鍵高頻淬火工藝參數(shù)73.4.3 花鍵回火工藝參數(shù).73.4.4 操作技巧.84 結(jié)語結(jié)語9參考文獻參考文獻.9 摘要：摘要： 機床主軸指的是機床上帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)的軸。通常由主軸、軸承和傳動件（齒輪或帶輪）等組成主軸部件。在機器中主要用來支撐傳動零

3、件如齒輪、帶輪，傳遞運動及扭矩，如機床主軸；有的用來裝夾工件，如心軸。 主軸是機床上傳遞動力的零件，常常承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、疲勞、沖擊、載荷的作用，同時在滑動和轉(zhuǎn)動部位還受到摩擦力的作用。因此，要求主軸具有高強度、硬度、足夠的韌性及疲勞強度、變形小等性能。而45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，硬度不高且易切削加工，直接用在車床主軸上不太合適，所以需要對45號鋼進行適當?shù)臒崽幚怼?1引言引言 通過對車床主軸的工作條件及性能要求分析，根據(jù)要求選用適當?shù)牟牧?，通過對45鋼的材料成分特點及性能特點，確定車床主軸的熱處理加工工藝，首先，分析零件的使用工況及性能，根據(jù)要求選用材料；然后，確定加工工藝流程，針對流程中的具體

4、熱處理工藝查看熱處理手冊查找鋼種的方法、參數(shù)等做出設(shè)計。最后，根據(jù)鋼種設(shè)計寫出總結(jié)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：45鋼鋼 車床主軸車床主軸 熱處理工藝熱處理工藝 2設(shè)計分析設(shè)計分析 2.1車床的使用工況及性能要求車床的使用工況及性能要求 按用途和結(jié)構(gòu)的不同，車床主要分為臥式車床和落地車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、單軸自動車床、多軸自動和半自動車床、仿形車床及多刀車床和各種專門化車床，如凸輪軸車床、曲軸車床、車輪車床、鏟齒車床。在所有車床中，以臥式車床應(yīng)用最為廣泛。 該軸承受交變彎曲應(yīng)力與扭應(yīng)力但由于承受的載荷與轉(zhuǎn)速均不高，沖擊作用也不大，故具有一般綜合力學性能即可。但在主軸大端的內(nèi)錐孔和外錐體因常與卡盤、頂

5、尖有相對摩擦；花鍵部位與齒輪有相對滑動。故這些部位要求較高的硬度與主軸在滾動軸承中運轉(zhuǎn)，工作時因軸頸與軸承不發(fā)生摩擦，故軸頸無耐磨性要求。2.2.1 45號鋼的元素成分及其作用號鋼的元素成分及其作用45號鋼的元素成分及作用如下表 2.2.2 45號鋼的性能號鋼的性能 常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調(diào)質(zhì)時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性，經(jīng)適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。為了了解45號鋼的性能我們查熱處理手冊得到的標準性能如下 按照GB/T699-1999標準規(guī)定的45鋼推薦熱處理制度為850正火、840淬火、600回火達到的性能為屈服強度

6、355MPa。而標準規(guī)定的抗拉強度為600MPa屈服強度為355MPa伸長率為16斷面收縮率為40沖擊功為39J 2。所以需要我們根據(jù)45號鋼的標準規(guī)定根據(jù)要求進行熱處理。 2.3 熱處理技術(shù)條件熱處理技術(shù)條件 車床主軸適合一般力學性能根據(jù)對該軸工作條件的分析以及結(jié)合選材情況熱處理技術(shù)條件如下： (1)整體調(diào)質(zhì)后硬度為220-250 HBW (2)內(nèi)錐孔和外錐體硬度為45-5O HRC (3)花鍵部分硬度為48-53 HRC。 在進行熱處理前,我們結(jié)合車床主軸的力學性能以及45號鋼的特點我們做出了熱處理技術(shù)的條件,所以在熱處理中我們必須根據(jù)條件選擇適合的熱處理方式來達到車床主軸的性能要求。 3

7、.1.2 熱處理工藝熱處理工藝 經(jīng)過鍛坯正火后材料的組織達到了良好的熱處理效果所以需要我們再做出 適當?shù)臒崽幚韥磉_到材料需要的硬度熱處理工藝如下 1鍛坯正火的溫度應(yīng)該保持在85010 。 2在鍛坯正火過程中應(yīng)該保溫15 h空冷。 3使用的設(shè)備為井式爐或箱式爐(額定溫度950)。 4檢測時的硬度應(yīng)小于或者等于217 HBW3。 3.1.3 操作技巧操作技巧 在這個過程中材料可能會受到很多原因而不能滿足我們的要求所以需要我們有很好的操作技巧來克服這些困難。在鍛坯正火的熱處理工藝中我們多采用多件集中裝爐出爐時工件必須相互間隔20 mm 以上空冷也可用風扇強制冷卻以確保冷卻速度100h。 3.2 調(diào)質(zhì)

8、調(diào)質(zhì) 3.2.1 調(diào)質(zhì)目的調(diào)質(zhì)目的 在進行調(diào)質(zhì)過程中我們的目的是獲得均勻細密的回火索氏體組織細密的索氏體金相組織有利于零件精加工后獲得光潔的表面。同時也使主軸具有良好的綜合力學性能經(jīng)淬火后高溫回火其硬度可達220-250 HBS。 3.2.2 熱處理工藝熱處理工藝 材料進行調(diào)質(zhì)過后硬度達到了220250 HBS然后我們需要進行熱處理工藝其如下 1淬火時的溫度應(yīng)該保持在84010 。 2淬火過程中應(yīng)該保溫15 h水冷。 3回火時溫度應(yīng)該保持在580l0 。 4回火時應(yīng)該保溫25 h空冷。 5調(diào)質(zhì)使用的設(shè)備為井式爐(額定溫度950)。 6檢測時硬度22025O HBS。 3.2.3 操作技巧操作技

9、巧 由于工件尺寸超過45鋼淬火水冷的臨界尺寸因此淬火前主軸各部位需經(jīng)粗加工留4- 5 mm(包括內(nèi)孔)加工余量進行調(diào)質(zhì)確保調(diào)質(zhì)層的有效保留。調(diào)質(zhì)熱處理多件集中裝爐時，應(yīng)垂直吊掛且工件必須相互間隔20 mm以上，以確保工件加熱均勻、變形小。 3.3 錐孔及外錐體的局部淬火錐孔及外錐體的局部淬火 3.3.1 局部淬火方式局部淬火方式 外錐體鍵槽部位不淬硬，應(yīng)用石棉繩等物填充加以保護，錐孔和外錐體部分可采用鹽浴快速加熱并水淬，經(jīng)回火后，其硬度應(yīng)達45 HRC。 3.3.2 熱處理工藝熱處理工藝 熱處理工藝：淬火90010 ，保溫20 min，水冷。 設(shè)備：鹽浴爐(額定溫度950)。 回火：18020

10、0 ，保溫225 h，空冷。 設(shè)備：硝鹽回火爐(額定溫度600)。 檢測：硬度4550 HRC3。 3.3.3 操作技巧操作技巧 采用超過40Gr鋼正常淬火溫度的900進行快速加熱，使錐孔及外錐體的表面快速達到淬火溫度，進行淬火冷卻，可以保證錐孔及外錐體表面的硬度和性能要求，又可減小錐孔及外錐體的局部加熱對軸頸部位的影響，減小熱處理變形量。 34 花鍵高頻淬火花鍵高頻淬火 3.4.1 淬火方式淬火方式 花鍵部分可采用高頻淬火以減少變形并達到表面淬硬，經(jīng)回火后，表面硬度可達4853 HRC。花鍵高頻淬火工藝參數(shù)如下表：3.4.2 花鍵高頻淬火工藝參數(shù)花鍵高頻淬火工藝參數(shù) 3.4.4 操作技巧操作

11、技巧 由于花鍵部位存在直角過渡為避免淬硬層過深應(yīng)力集中造成尖角開裂一般采用高頻而不是中頻設(shè)備進行淬火淬硬層深度可達1-2mm。同時淬火后的及時回火也能減緩尖角部位的開裂傾向。 另外由于采用立式高頻淬火機床工件的重心應(yīng)偏下所以應(yīng)將主軸的錐頭置于機床下方的旋轉(zhuǎn)卡盤或頂尖上(采用卡盤時必須配置相應(yīng)的夾持工裝采用頂尖時必須配置與內(nèi)錐孔相配合的錐桿以帶動主軸均勻旋轉(zhuǎn))主軸的上端采用頂尖頂持。 鑒于花鍵高頻淬火的硬化層深使用花鍵部位淬火后的加工余量一般為0.5-0.6 mm其余軸頸部位留加工余量1.1-5 mm。對于變形量超標的產(chǎn)品盡量采用磨削加工保證。 4 結(jié)語 總之由于軸較長且錐孔與外錐體對兩軸頸的同心度要求高故錐部淬火應(yīng)與花鍵淬火分開進行這樣可減少淬火變形并且錐部淬火及回火后需用粗磨來糾正淬火變形。然后再進行花鍵的加工與淬火。最后用精磨來消除總的變形從而保證主軸的裝配質(zhì)量。參考文獻1吳元徽. 45鋼制車床主軸的熱處理工藝分析J. 新技術(shù)新工藝,2010,03:72-73.2王倩,田加紅,丁霞,李保民,董慶信,李木森. 45鋼主軸熱處理畸變原因分析與改進措施J. 金屬熱處理,2013,05:115