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萬能升降臺銑床摩擦片.doc

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?.1. 前言零件設計是一個工程技術人員應該具備的最基本的專業技能。零件分析是認識零件的過程,是確定零件表達方案的前提,一個好的視圖表達方案離不開對零件的全面、透徹、正確分析。零件分析也是確定零件的尺寸標注以及確定零件的技術要求的前提,因此,零件分析是繪制零件圖的依據。零件的工藝結構分析就是要求設計者從零件的材料、鑄造工藝、機械加工工藝乃至于裝配工藝等各個方面對零件進行分析,以便在零件的視圖選擇過程中,考慮這些工藝結構的標準化等特殊要求和規定,使零件視圖表達更趨完整、合理。課程設計可以培養學生綜合運用所學知識,發現、提出、分析和解決實際問題的能力,是鍛煉實踐能力的重要環節,是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。熱處理生產工藝過程設計是金屬材料工程專業課程教學的一個重要環節。通過這一環節,可以使我們初步掌握典型零部件生產工藝過程;掌握典型零件的選材、熱處理原則和工藝制定原理;理論聯系實際,綜合運用基礎課及專業課程多方面的知識去認識和分析零部件熱處理生產過程的實際問題,培養解決問題的能力。熱處理工藝是整個機器零件和工模具制造的一部分,熱處理是通過改變鋼的內部組織結構,以改善鋼的性能,通過適當的熱處理可以顯著提高鋼的機械性能,延長機器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強化金屬材料、充分挖掘材料性能潛力、降低結構重量、節省和能源,而且能夠提高機械產品質量、大幅度延長機器零件的使用壽命。任何一種熱處理工藝都不是絕對的完美,所以經熱處理后的材料會有不同程度的缺陷,對零件的缺陷進行分析也也是零件設計必不可少的步驟。合理選擇檢驗設備以及正確的檢驗方法是做好檢驗的必要條件。通過課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結合起來,從理論中得出結論,才是真正的知識,才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。2. 零件圖分析2.1零件的結構形狀分析2.2零件的尺寸及技術要求分析 尺寸要求:ф1=37mm ф2=44mm ф3=82mm b=1.5mm 技術要求:滲碳層深度:0.4mm-0.6mm 硬度:40-50HRC 平面度:≤0.10mm2.3 零件的服役條件失效形式和性能要求銑床摩擦片的工作情況為當電磁離合器線圈通電后產生磁場,將摩擦片吸向鐵芯,銜鐵也被吸住,緊緊壓住各摩擦片,于是依靠主動摩擦片與從動摩擦片之間的摩擦力使從動齒輪隨主動軸轉動,總之,摩擦片主要用于傳動和制動。銑床摩擦片工作的環境介質為干的空氣中,不能有油或水等液體介質,因為在液體介質中工作有可能使銑床進給箱的電磁離合器與摩擦片之間冒煙,而且有可能使電磁力不夠而致使出現打滑現象。服役條件:汽車,機床等的傳動和制動,高的耐磨性,高的韌性,工作溫度大致在200℃至450℃左右性能要求:較高的耐磨性,良好彈性和一定的強韌性,抗疲勞和抗咬合性能等,要求硬度在40至50HRC失效形式:斷裂,磨損,表面粘著,熱衰退,熱龜裂,表面彎曲等失效形式3. 材料分析 3.1選材分析根據零件圖所給的性能要求,硬度為40至50HRC,如若選擇一種碳素工具鋼T8鋼的話,它的含碳量高達0.7%至1.35%,大多屬于共析和過共析鋼,它們在淬火后有較高的硬度,至少大于60HRC,所以不符合零件的技術要求。同樣的道理,如果選用一種優質碳素結構鋼45鋼的話,其屬于一種中碳鋼,因鋼中珠光體含量多,使其強度硬度高于技術要求的硬度。所以我選用一種碳素結構鋼它又是一種低碳鋼即A3鋼,這種鋼中鐵素體含量較多,所以這種鋼的性能為強度高,塑性韌性好,焊接性好,這種鋼能滿足一般工程結構及一些機件的使用要求,價格低廉,產量約占鋼總產量的70%至80%。A3鋼的用途也符合我所選用的零件,這種鋼廣泛用于制造薄板,鋼筋,鋼結構用各種型鋼,建筑結構機械零件,滲碳或碳氮共滲零件。A3鋼既符合經濟性又符合工藝性的要求。3.2零件用鋼化學成分及各元素的作用3.2.1化學成分分析Q235這種鋼的化學成分包括C元素,Mn元素,Si元素,S元素,P元素。其中C元素的含量為0.14%~~0.22%,Mn元素的含量為0.30%~~0.65%,Si元素的含量為0.30%,,S元素的含量小于等于0.050%,P元素的含量為0.045%。3.2.2各元素的作用①硅(Si):是鋼中常見的還原劑和脫氧劑,能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點和抗拉強度,用于低碳鋼中具有極高的導磁率。②硫(S):在通常情況下是有害元素,使鋼產生熱脆性,降低鋼的延展性和韌性,在鍛造和軋制時造成裂紋。硫元素對焊接性能也不利,降低耐腐蝕性。如果S形成硫化物以后有可能增加鋼的熱脆性。若S含量在0.2%以上,就會嚴重影響鋼的強度和韌性。③磷(P):使液相線與固相線溫度范圍加大,易形成嚴重偏析。磷是固溶強化鐵素體元素,能顯著提高鋼的抗拉強度,也能提高鋼的耐蝕性,但卻增加鋼的脆性,尤其是顯著降低鋼的低溫韌性,稱為冷脆,磷也增加鋼對回火脆性的敏感性。因此通常要求鋼中含磷量小于0.045%,優質鋼要求更低些。 ④錳(Mn):是良好的脫氧劑和脫硫劑。鋼中一般都含有一定量的Mn,它能消除和減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性,從而改善鋼的熱加工性能。Mn也能增加鋼的淬透性。4. 確定加工路線 加工工藝主要包括機加工和熱處理工藝。機加工是指通過加工機械精確去除材料的加工工藝。熱處理是指采用適當的方式對金屬材料或工件進行加熱、保溫和冷卻以獲得預期的組織結構與性能工藝。下料→鍛造→正火→機械加工→C-N共滲→淬火→回火→精磨平面→成品。5. 熱處理工藝方法選擇5.1正火工藝的選擇正火是將鋼加熱到Ac3以上30-50℃(亞共析鋼),保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝。即正火是將鋼加熱到奧氏體區,使鋼進行重結晶,從而解決鑄鋼件,鍛件的粗大晶粒和組織不均勻問題。因為正火的應用范圍是低中碳鋼和低合金結構鋼鑄,鍛件消除應力和淬火前的預備熱處理,某些低溫化學熱處理件的預備熱處理及某些結構鋼的最終熱處理。因為A3鋼屬于低碳鋼所以選用正火作為預備熱處理為宜。5.2 C-N共滲熱處理工藝的選擇碳氮共滲是一種同時使鋼中滲入碳,氮原子并隨后快冷的化學熱處理方法。它可以提高零件的硬度,耐磨性和疲勞強度。亞溫碳氮共滲是以滲氮為主,它近于氮化。如果選用常規熱處理工藝高溫滲碳,空冷后仍有變形,須校平,為了減少快速淬火造成的變形,必須選用緩和冷卻淬火介質(油),但將影響淬硬性和淬透性,必須提高淬火溫度(900到920℃)來彌補,變形雖小些,但仍需通過二次裝胎回火壓平。出現壓裂和磨削加工時出現磨削裂紋,服役時發現裂脆早期失效。所以選用碳-氮共滲化學熱處理工藝是比較合理的。碳-氮共滲包括氣體碳-氮共滲和液體碳氮共滲。氣體碳-氮共滲工藝是將含碳,氮元素的介質通入密封的井士爐中,在一定的溫度下發生化學反應,生成活性[C],[N]原子,向工件表面滲透,使零件表面一定深度下獲得高碳,氮化學成分,經淬火后,表層獲得高硬度,反應介質選用價格便宜又易得到。省略部分。、重量和材質。 3)零件生產量和勞動量。 4)熱處理所需要的輔料和能源供應。 5)車間勞動安全衛生和環保要求。 6)設備投資和運行成本。7.2 熱處理設備選型的原則 1)少品種大批量生產的熱處理設備的選型 對于少品種大批量熱處理件的生產,應根據工藝要求,優先考慮組建各類全 自動生產線,選用安全可靠、生產率高、運行成本低的連續式熱處理設備。 2)批量生產的熱處理設備的選型 對于批量熱處理件的生產,原則上應以連續式熱處理生產線為主;但由于熱處理件的品種規格較多,工藝和生產量常需要調整,因此所選設備用便于工藝和生產調整。7 .3正火爐的選擇 前已制定摩擦片的正火溫度為900~950℃,可選用中溫箱式電阻爐,其結構圖、產品規格和相應技術參數如下。 【實用熱處理技術手冊】 根據爐溫850℃時的指標,選擇型號為RX3—30—9的中溫箱式電阻爐。7.4 C--N共滲爐的選擇一般碳氮共滲選用的熱處理爐為井式氣體滲碳爐。最終選用RQ3-60-9井式氣體滲碳爐7.5回火爐的選擇選用的是密封式箱式爐,型號為NS88-930機組,為低溫回火爐,工作區的尺寸長、寬、高依次為:1000mm、750mm、500mm,結構簡圖如下圖所示: 配密封箱式爐的回火爐1—輥輪軌道支承墩 2—輥輪軌道 3—爐門提升氣缸 4—爐膛 5—回火工件 6—爐門 7—爐升降機構8、11—熱電阻 9—陶瓷纖維爐襯 10—循環風扇 12—電阻加熱器8 工裝設計(夾具、輔具)熱處理夾具的選擇原則:(1) 符合熱處理技術條件:保證零件熱處理加熱,冷卻,爐氣成分均勻度,不致使零件在熱處理過程中變形。(2) 符合經濟要求:在保證零件熱處理質量復合熱處理技術要求時,確保設備具有高的生產能力。夾具應具有質量輕,吸熱量少,熱強度高及使用壽命長的特點。(3) 符合使用要求:保證裝卸零件方便和操作安全。(4) 熱處理夾具和料盤用鋼應從溫度、裝載條件、加熱速度、冷卻速度、爐氣組分及工作爐爐型等因素綜合生產運行和經濟方面來確定熱處理夾具用鋼。箱式電阻爐加熱夾具:零件進行正火處理時,加熱方式采用箱式電阻爐,由于工件較小可采用如圖所示的夾具。9 檢驗設備及方法選擇9.1 硬度試驗硬度試驗是常用的熱處理質量檢驗方法之一,具有試驗設備簡單,操作迅速方便,同時它的壓痕很小,對零件損壞小,是一種力學性能的綜合指標。常用的硬度試驗方法有布氏、洛氏、肖氏、維氏和顯微硬度等方法。一般選用洛氏硬度計即可達到要求。在淬火回火后按工藝進行檢查,檢查數量根據工藝穩定性和零件重要性而定,一般抽查10%—20%,重要件100%,一般不允許軟點。正火后一般不做硬度檢查,如有特殊要求,按規定檢查9.2 滲層厚度的檢驗設備及方法選擇 總氮碳共滲層深度為0.4mm~0.6mm。 測定方法有硬度法和金相法,且兩種方法同等有效。對于薄層的情況,用硬度法測量時試驗力較小,規行為1.96~2.94N。在技術要求中若提出以硬度法作為仲裁結果,或硬化層對侵蝕劑不敏感時可采用顯微硬度法;當檢驗批量較大時則采用金相法為宜。由于滲層深度較淺,可采用斜截面試樣,使測量精度明顯提高。一般把試樣表面到擴散區與基體金屬交界處作為碳氮共滲滲層的總深度。10 熱處理缺陷分析10.1正火的缺陷原因與預防(1) 缺陷名稱:過燒產生原因:加熱溫度過高,使晶界局部融化預防措施:報廢(2)缺陷名稱:過熱 產生原因:加熱溫度高,使奧氏體晶粒長大,冷卻后形成魏氏組織或粗晶 組織 預防措施:完全退火或正火(3) 缺陷名稱:硬度過高 產生原因:冷卻太快,生成的珠光體片層太薄,使硬度升高 預防措施:重新加熱,按工藝規定冷卻,冷卻速度不應大于120℃/h(4)缺陷名稱:出現粗大的塊狀鐵素體 產生原因:冷卻速度太慢 預防措施:冷卻速度應控制在30℃/h以上(5) 缺陷名稱:粗大魏氏體組織 產生原因:原始晶粒粗大。加熱溫度過高。先析相(亞共析鋼鐵素體,過共析鋼滲碳體)沿奧氏體一定晶面析出,形成魏氏組織 預防措施:重新正火清除,對于低碳鋼嚴重的魏氏組織常用兩次正火消除,第二次比第一次溫度低 10.2 碳-氮共滲缺陷原因及預防 (1)缺陷名稱:粗大碳氮化合物 產生原因:表面碳氮含量過高、共滲溫度較高或是共滲溫度較低,爐氣氮勢過高 預防措施:嚴格控制碳勢和氮勢,特別是共滲初期,必須嚴格控制氨的加入量(2) 缺陷名稱:黑色組織(黑點、黑帶、黑網) 產生原因:合金的內氧化。共滲初期,爐氣氮勢過高、滲層中氮的質量分數過高。共滲時間較長時碳的質量分數增高,氮化物發生分解,脫氮 預防措施:適當提高共滲溫度和淬火冷卻速度。提高爐氣碳勢。提高爐子的密封性,防止氧的進入。減少爐氣中的水分,采用干燥的氨氣。滲層中氮的質量分數應控制在0.5%以下,在共滲第一階段減少供氨量,在共滲第二階段適當增加供氨量。10.3回火工藝的缺陷與預防(1) 硬度不合格 回火后硬度偏高或偏低,或是回火后硬度不均勻,后者大多是在成批回火零件中在同一批中出現,主要原因是爐溫不均勻,回火溫度規定錯誤或爐溫失控造成,同批零件回火硬度不均,大多是由于回火爐本身溫度不均勻造成,如爐氣循環不均勻,裝爐量過大等。(2) 畸變 主要由于淬火應力在回火過程中重新分布所致,因此對形狀扁平,細長零件要采用加壓回火或趁熱校值等辦法彌補。(3) 回火脆性 碳鋼在200℃至400℃回火,室溫沖擊韌度出現低谷,稱為回火馬氏體脆性,也叫第一類回火脆性,造成該類回火脆性的機理尚未完全統一,下列三種理論都有一定實驗依據:①片狀碳化物沉淀理論,②雜質元素晶界偏距理論;③殘留奧氏體薄膜分解理論 第二類回火脆性是由于Sn,Sb,As.P等雜質偏聚在原奧氏體晶界引起的。11 小結此次課程設計更加深入的讓我們了解了平時在書本中所學到的相關知識,如金屬材料與熱處理、鋼材質量檢驗等。 此次課程設計雖然遇到了很多不曾遇到過的問題和困難,經過老師及同學的幫助找到了相應的解決的辦法,增強了自己的思維創造能力及用于克服困難的信心。此次同樣是即將進入工作崗位的我們在學校內的一次鍛煉的實習機會,是學校和老師給我們又一次的鍛煉機會。也使我們在課程設計中發現了的自己的不足及弱點,在今后的學習和工作生活中將會不斷的學習進步以彌補自己的不足和缺點。課程設計是在學完了專業課,并經歷了生產實習的基礎上進行的一個教學環節,是對之前所學課程的一次復習,也是一次理論聯系實際的訓練,它在幾年的學習中占有十分重要的地位。 就我個人而言,希望通過這次課程設計,對自己今后從事的工作,進行一次適應性的訓練,通過設計鍛煉自己分析問題,解決問題的能力,為今后從事專業工作打下良好的基礎。.
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