工程材料热加工课程设计.doc

南京航空航天大学 《工程材料与热加工基础》课程设计说明书 学院______航空宇航学院________ 专业____飞行器设计与工程______ 学号______011210112___________ 姓名________窦兆起____________ 指导教师_____陈文华___________ 完成日期__2014年_6月_17日____第一篇 任务书 一、课程设计的目的 《工程材料与热加工基础》课程是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括：工程材料学、铸造、锻压、焊接等。为了提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是： （1）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识的能力。 （2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理选择材料、选择毛坯生产方法，并能合理安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及结构工艺性分析。 二、课程设计的任务及要求 课程设计的指导思想应力求在提高产品质量、降低产品成本、提高生产效率的原则下，使工艺方案尽量简化、操作方便。 1.仔细读题、明确自己的任务。 2.对零件制造的总体方案进行论证与选定，包括： 毛坯制造方案的可行性分析与比较。 主要表面机械加工方案分析与选择。 3.毛坯生产工艺方案的分析，包括: 工艺性综合分析。 生产方法的确定。 工艺参数的确定及其他工艺问题的分析。 工艺图的绘制。 4.机械加工工艺方案的分析，包括： 零件机械加工工艺的分析及工艺基准的选定。 工艺过程的拟定及工艺文件的编制。 各工序机床、加工余量、工、夹、量具的选定。 刀具的设计与应用。 绘制机械加工过程中所需的工艺图。 5.完成全部工艺绘制工作。 6.撰写一份完整的说明书。要求理论鲜明、论证严密、文理通顺、字迹清楚。 7.编写参考文献。 第二篇 零件设计 一、轴座设计（铸造零件） 1.1 零件名称——轴座 1.2 零件简图： 1.3 零件技术要求与生产性质： （1）技术要求：σb≥200MPa，支撑轴件，承受振动。 （2）生产性质：大批生产。 1.4 零件选材分析： 轴座是机器中的基础零件，轴承的重量都由支承件承担，因此支座主要受压应力，此外支座还要承受轴件工作时的动载荷以及稳定在机架或基础上的紧固力。 考虑到这些力都不是很大，且轴座对内孔及底板平面表面仅有尺寸要求，无特殊质量要求，故该零件选材无特殊要求。这里有几个方案可供选择： 方案一：选用铸钢。优点是壁厚增加强度不会降低，机械性能比铸铁好，缺点是流动性较差、收缩性较大。 方案二：选用灰铸铁。该材料在工业上应用广泛，价格低廉，且工艺性能好。选用HT250浇注后，该零件抗拉强度在250MPa左右，机械性能符合要求。但其塑性、韧性都远远低于钢。 方案三：选用球墨铸铁。球墨铸铁的力学性能比灰铸铁要好，但价格要高。 综合考虑，由于该零件壁厚不是很厚，选用HT250在力学性能上可以达到要求，且能降低成本。 1.5 毛坯生产方案 该零件形状复杂，且大批量生产，应采用材料利用率高、成本低的铸造毛坯。选择铸造性能优良的灰铸铁（HT250），无需考虑补缩。关于铸造毛坯的生产有以下两种方案： 方案一：采用分开模两箱造型，水平浇铸。型腔较浅，因此造型、下芯很方便，铸件尺寸较精确。但分型面通过铸件圆柱面，会产生披缝，同时铸件在上、下箱各半，容易产生错箱缺陷，且飞边的清理工作量较大。 方案二：采用整模造型，垂直浇铸。铸件沿底面分型，铸件全部在下箱，即上箱为平面，不会产生错箱缺陷，且使主要加工面处于铸型侧面，清理简便。采用雨淋式交口垂直浇注，可以控制金属液呈细流流入型腔，减少冲击力，铁液上升平稳，铸件定向凝固，补缩效果好，气体、熔渣易于上浮，不易产生夹渣、气孔等缺陷，逐渐组织均匀，致密、耐磨性好。但是轴孔凸台妨碍起模，必须采用活块或下芯来克服；当采用活块时，轴孔又难以下芯。 综合分析，由于是大批量生产，机器造型难以进行活块造型，所以宜采用型芯克服起模的困难。所以采用方案二。 1.6工艺流程： 整模造型 下料熔炼→浇注→落砂、清理→检验是否合格→去应力退火 二、汽车半轴设计（锻造零件） 2.1 零件名称——汽车半轴 2.2 零件简图： 2.3 零件技术要求及生产性质： （1）技术要求：传递扭矩，承受冲击，硬度：杆部37～44HRC， 盘部外圆24～34HRC。 （2）生产性质：批量生产 2.4 零件选材分析： （1）传动轴的工作条件： ①传递一定的扭转应力，承受一定的交变弯曲应力； ②轴颈承受较大的摩擦； ③承受一定的冲击载荷。 （2）传动轴的失效形式： ①疲劳断裂：由于受扭转疲劳和弯曲疲劳交变载荷长期作 用，造成轴疲劳断裂。这是主