鋼車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)概述

1、金屬學(xué)與熱處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告金屬學(xué)與熱處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告 45鋼車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)鋼車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院 化學(xué)工程與現(xiàn)代材料專 業(yè) 金屬材料工程 姓 名 劉維珍 學(xué) 號(hào) 13042218 指 導(dǎo) 教 師 張美麗 完 成 時(shí) 間 2016-6-1目 錄 摘要摘要.1 1 引言引言.22 設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)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(hào)鋼的成分及性能點(diǎn)號(hào)鋼的成分及性能點(diǎn).32.2.1 45號(hào)鋼的元素成分及其作用. .32.2.2 45號(hào)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(yǔ)結(jié)語(yǔ)9參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).9 摘要：摘要： 機(jī)床主軸指的是機(jī)床上帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)的軸。通常由主軸、軸承和傳動(dòng)件（齒輪或帶輪）等組成主軸部件。在機(jī)器中主要用來(lái)支撐傳動(dòng)零

3、件如齒輪、帶輪，傳遞運(yùn)動(dòng)及扭矩，如機(jī)床主軸；有的用來(lái)裝夾工件，如心軸。 主軸是機(jī)床上傳遞動(dòng)力的零件，常常承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、疲勞、沖擊、載荷的作用，同時(shí)在滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部位還受到摩擦力的作用。因此，要求主軸具有高強(qiáng)度、硬度、足夠的韌性及疲勞強(qiáng)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(duì)45號(hào)鋼進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?1引言引言 通過對(duì)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(dāng)?shù)牟牧?，通過對(duì)45鋼的材料成分特點(diǎn)及性能特點(diǎn)，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(duì)流程中的具體

4、熱處理工藝查看熱處理手冊(cè)查找鋼種的方法、參數(shù)等做出設(shè)計(jì)。最后，根據(jù)鋼種設(shè)計(jì)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(jì)分析設(shè)計(jì)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(dòng)車床、多軸自動(dòng)和半自動(dòng)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(xué)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(duì)摩擦；花鍵部位與齒輪有相對(duì)滑動(dòng)。故這些部位要求較高的硬度與主軸在滾動(dòng)軸承中運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)因軸頸與軸承不發(fā)生摩擦，故軸頸無(wú)耐磨性要求。2.2.1 45號(hào)鋼的元素成分及其作用號(hào)鋼的元素成分及其作用45號(hào)鋼的元素成分及作用如下表 2.2.2 45號(hào)鋼的性能號(hào)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(shí)要稍好，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來(lái)源方便。為了了解45號(hào)鋼的性能我們查熱處理手冊(cè)得到的標(biāo)準(zhǔn)性能如下 按照GB/T699-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的45鋼推薦熱處理制度為850正火、840淬火、600回火達(dá)到的性能為屈服強(qiáng)度

6、355MPa。而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度為600MPa屈服強(qiáng)度為355MPa伸長(zhǎng)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(hào)鋼的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定根據(jù)要求進(jìn)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(xué)性能根據(jù)對(duì)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(jìn)行熱處理前,我們結(jié)合車床主軸的力學(xué)性能以及45號(hào)鋼的特點(diǎn)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(lái)達(dá)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(dá)到了良好的熱處理效果所以需要我們?cè)僮龀?適當(dāng)?shù)臒崽幚韥?lái)達(dá)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(cè)時(shí)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(gè)過程中材料可能會(huì)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(lái)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(shí)工件必須相互間隔20 mm 以上空冷也可用風(fēng)扇強(qiáng)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(jìn)行調(diào)質(zhì)過程中我們的目的是獲得均勻細(xì)密的回火索氏體組織細(xì)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(shí)也使主軸具有良好的綜合力學(xué)性能經(jīng)淬火后高溫回火其硬度可達(dá)220-250 HBS。 3.2.2 熱處理工藝熱處理工藝 材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)過后硬度達(dá)到了220250 HBS然后我們需要進(jìn)行熱處理工藝其如下 1淬火時(shí)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(shí)溫度應(yīng)該保持在580l0 。 4回火時(shí)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(cè)時(shí)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(jìn)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(shí)，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(hù)，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(dá)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(cè)：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(jìn)行快速加熱，使錐孔及外錐體的表面快速達(dá)到淬火溫度，進(jìn)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(duì)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(dá)到表面淬硬，經(jīng)回火后，表面硬度可達(dá)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(jìn)行淬火淬硬層深度可達(dá)1-2mm。同時(shí)淬火后的及時(shí)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(jī)床工件的重心應(yīng)偏下所以應(yīng)將主軸的錐頭置于機(jī)床下方的旋轉(zhuǎn)卡盤或頂尖上(采用卡盤時(shí)必須配置相應(yīng)的夾持工裝采用頂尖時(shí)必須配置與內(nèi)錐孔相配合的錐桿以帶動(dòng)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(duì)于變形量超標(biāo)的產(chǎn)品盡量采用磨削加工保證。 4 結(jié)語(yǔ) 總之由于軸較長(zhǎng)且錐孔與外錐體對(duì)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(jìn)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(lái)糾正淬火變形。然后再進(jìn)行花鍵的加工與淬火。最后用精磨來(lái)消除總的變形從而保證主軸的裝配質(zhì)量。參考文獻(xiàn)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?cè)蚍治雠c改進(jìn)措施J. 金屬熱處理,2013,05:115