热处理课程设计

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1、第 1 页 共 22 页 1 1 前言前言 “真材实料”是每一个金属材料人基本要求和梦想。工艺决定组织，组织 决定性能。尤其是热处理工艺起到举足轻重的作用。金属热处理是机械制造中重要 工艺之一，与其它加工工艺相比，它一般不改变工件形状和整体的化学成分，而是 改变工件内部显微组织或表面化学成分，从而改变工件的使用性能。 机器零件都具有一定功能, 如承受某种载荷、传递力或能等。热处理工艺选 择不当会引起机器零件丧失它应有的功能, 断裂是最常见、 也是最危险的失效类型, 它往往造成严重的经济损失甚至造成人身伤亡事故。热处理还会引起各种缺陷：带 状组织、粗大晶粒、轻微魏氏组织、过热等组织缺陷；过烧、有

2、害夹杂物、孔洞、 裂纹、氧化脱碳、裂纹和残余应力等。 本次课程设计主要是制定典型零件的生产工艺的一门综合课程设计。从本次 课程设计中，我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，独立 分析和解决实际问题的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的 创新精神。通过本次课程设计，可以使我们初步掌握典型零部件生产工艺过程；掌 握典型零件的选材、热处理原则和工艺制定原理；理论联系实际，综合运用基础课 及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处理生产过程的实际问题， 培养解 决问题的能力。 热处理工艺是整个机器零件和工模具制造的一部分， 热处理是通过改变钢的内 部组织结构，以改善

3、钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延 长机器零件的使用寿命。合理的热处理工艺方案，不但可以满足设计及使用性能的 要求，而且具有最高的劳动生产率，最少的工序周转和最佳的经济效果。 “纸上来得终觉浅，绝知此事要躬行”通过课程设计使我懂得了理论与实际相 结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结 合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独 立思考的能力。 “正火、退火、淬火、回火，火火相依；时效、调质、渗碳、渗氮，处处可用” 。 第 2 页 共 22 页 2 2 零件分析零件分析 2.1 2.1 零件图图纸零件图图纸 2.

4、2 2.2 服役条件服役条件 万能分度头是通用设备的必备设备， 它可以辅助机床完成被加工零件在圆周任 意度上的分度工作。如对零件分度钻孔，铣槽，铣削圆弧和零件划线工作。其主轴 的回转现可在 0-90之间任意调整。分度主轴可配备各种类型的卡盘及夹具。 2.3 2.3 受力分析受力分析 主轴是机床上传动力的零件，由于负荷不同，受力大小也不同，常承受弯曲、 扭矩、冲击、同时受到在滑移和转动部位受摩擦作用。 2.4 2.4 性能要求性能要求 主轴的性能要求是高硬度、足够的韧性及疲劳强度、强度、形状畸变要求。 2.5 2.5 失效形失效形式分析式分析 第 3 页 共 22 页 主要失效形式是：断裂、过载

5、失效、磨损失效。 上述万能分度头主轴，从工件整体来说作为机床传动件，必须具备一定的强韧 性，同时后端直径 48.2 及 A、B 两部位受击段，由于承受一定的扭转、摩擦力，因 此要求具备较高的强度、硬度。 3 3 材料选择材料选择 依据主轴的工作条件，与滑动轴承相配合，主轴承受的载荷较小，主轴的转速 也较小，工作表面精度要求不高的特点，可以选用调质钢或渗碳钢。渗碳钢表面有 高的弯曲、接触、疲劳强度及高的耐磨性，心部有良好的塑性和韧性，但是从所给 的零件图要求来看，此空心主轴要求内表面也有一定的耐磨性和抗疲劳性，而且渗 碳钢热处理变形较大，工艺性能较差，因此渗碳钢不适合做此类轴，因而选用调质 钢。

6、 3 31 1 调质钢简介调质钢简介 （1）组织特点：结构钢淬火得到的马氏体组织经高温回火后，得到在相基 体上分布有极细小的颗粒状碳化物。 它的显微组织根据含有不同合金元素而引起的 回火稳定性的差别和回火温度，可得到回火屈氏体或索氏体组织。 （2）成分特点：低碳：含碳量一般为 0.3-0.5%，以保证心部有足够的塑性 和韧性，含碳量低时淬硬性不够，含碳量高时心部韧性下降。合金元素：主加元 素为 Cr、Mn、Ni、Si 等，它们的主要作用是提高钢的淬透性，从而提高心部的强 度和韧性；辅加元素为 W、Mo、V、Ti 等强碳化物形成元素，这些元素通过形成稳 定的碳化物来细化奥氏体晶粒。 (3)性能及应用:调质钢具有良好的综合力学性能，有较高的强度，良好的塑性 和韧性。因而被广泛用于制造各种机械零件，如轴类、轴承和高强度结构。 3 32 2 调质钢的选择调质钢的选择 常用做轴类的调质钢 1有：45 钢，40Cr,40MnVB 等，参数见表 1。 表 1 万能分度头主轴材料 1 第 4 页 共 22 页 钢号 45 钢 40Cr 40MnVB