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1、1山西机电职业技术学院毕业设计（论文）说明书材料工程系 金属材料与热处理技术 专业 毕业设计（论文）题目 板牙热处理工艺设计低合金刃具钢 班级：材料 0907学生姓名徐建飞 学号 29210220 指导教师孙佳佳 2012 年 4 月 15 日2前言在当今社会生产中，金属材料的应用是十分广泛的，尤其是钢铁材料，在工业、农业、交通运输、建筑以及国防等各方面都离不开它。随着现代化工农业以及科学技术的发展，人们对金属材料的性能要求越来越高。为满足这一点，一般可以采取两种方法：研制新材料和对金属材料进行热处理。热处理是一种综合工艺，热处理工艺就是研制这种综合工艺的原理及规律一门学科。热处理工艺设计是整
2、个机械加工过程中的一个重要环节，它与工件设计及其它加工工艺之间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足设计时所需的各种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的作用。现在工业的迅速发展对机械零部件，工模具等提出的要求愈来愈高。热处理不仅对锻造机械加工的顺序进行和保证加工效果起者重要作用，而且在改善或消除加工后的缺陷，提高工件使用寿命的方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点、要求和技术条件入手，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能的失效形式，正确选材，再根据生产规模，现场条件，热处理设备提出几种可
3、行的热处理方案，最后根据其经济性，质量稳定性和便于管理方面，降低成本等因素，确定出一种最佳方案。 3目录1.板 牙 及 其 分 类 及 其 使 用 方 法 注 意 事 项 和 维护 41.1 什 么 是 板牙 41.2 板 牙 的 分 类 41.3 板 牙 的 使 用 方 法 51.4 注 意 事 项 61.5、 维 护 72.板牙的服役条件及可能的失效形式82.1 疲劳断裂的分析82.2 磨损失效的分析82.3 变形失效的分析93.CrWMn 化 学 成 分 103.1CrWMn 钢 的 化 学 成 分 103.2 板 牙 热 处 理 加 工 路 线 103.3 力 学 性 能 113.4
4、物 理 性 能 1143.5 板 牙 热 处 理 工 艺 规 程 113.5.1 热 加 工 113.5.2 预 先 热 处 理 123.5.3 球化退火133.5.4 淬 火 133.5.5 低温回火工艺153.5.6 各热处理后金相组织图163.5.7 板牙淬火后板牙的经验项目、内容和要求183.5.8 板牙热处理中常见的缺陷及措施194 总 结205 参考文献215第 1 章板 牙 及 其 分 类 及 其 使 用 方 法 注 意 事 项 和 维 护 .1.1 什 么 是 板 牙板 牙 相 当 于 一 个 具 有 很 高 硬 度 的 螺 母 ， 螺 孔 周 围 制 有 几 个 排 屑 板
5、牙孔 ， 一 般 在 螺 孔 的 两 端 磨 有 切 削 锥 。 板 牙 按 外 形 和 用 途 分 为 圆板 牙 、 方 板 牙 、 六 角 板 牙 和 管 形 板 牙 （ 见 图 板 牙 的 类 型 ） 。 其中 以 圆 板 牙 应 用 最 广 ， 规 格 范 围 为 M 0 .25 M68 毫 米 。 当 加 工出 的 螺 纹 中 径 超 出 公 差 时 ， 可 将 板 牙 上 的 调 节 槽 切 开 ， 以 便 调节 螺 纹 的 中 径 。 板 牙 可 装 在 板 牙 扳 手 中 用 手 工 加 工 螺 纹 ， 也 可 装在 板 牙 架 中 在 机 床 上 使 用 。 板 牙 加 工
6、出 的 螺 纹 精 度 较 低 ， 但 由 于结 构 简 单 、 使 用 方 便 ， 在 单 件 、 小 批 生 产 和 修 配 中 板 牙 仍 得 到 广泛 应 用 。 1.2 板 牙 的 分 类板 牙 按 外 形 和 用 途 分 为 圆 板 牙 、 方 板 牙 (四 方 板 牙 )、 六 方 板牙 (六 角 板 牙 )、 管 6板 牙形 板 牙 和 管 子 板 牙 .其 中 以 圆 板 牙 应 用 最 广 ,规 格 范 围 为M0.25 M68mm.圆 板 牙 、 六 方 板 牙 国 家 均 有 国 标 ,但 五 金 市 场 上 一般 只 能 买 到 圆 板 牙 ,很 难 买 到 六 方
7、板 牙 ,更 别 说 四 方 板 牙 了 .由 于四 方 板 牙 (图 1)没 有 国 标 ,生 产 厂 家 更 少 ,且 外 观 也 不 尽 相 同 .但是 ,四 方 板 牙 在 维 修 和 安 装 机 器 设 备 中 ,却 非 常 有 用 . 按 板 牙 材 料 分 类 有 : 工 具 钢 板 牙 (用 于 镀 锌 管 ,无 缝 钢 管 ,圆钢 筋 ,铜 材 ,铝 材 等 加 工 丝 口 用 ) 高 速 钢 板 牙 (用 于 不 锈 钢 管 ,不 锈 钢 圆 帮 加 工 丝 口 用 ) 还 有 就 是 根 据 特 殊 套 丝 机 型 分 类 有 : 50A 型 板 牙 / 100A 型 板
8、 牙 / MCC 套 丝 机 板 牙 / REX 套 丝机 板 牙 / Q74 板 牙 /114R 板 牙 / 青 羊 板 牙 按 板 牙 材 料 分 类 有 : 工 具 钢 板 牙 (用 于 镀 锌 管 ,无 缝 钢 管 ,圆 钢 筋 ,铜 材 ,铝 材 等 加 工 丝 口 用 ) 高 速 钢 板 牙 (用 于 不 锈 钢 管 ,不 锈 钢 圆 帮 加 工 丝 口 用 ) 英 制 板 牙 （ BSPT)板 牙 的 牙 角 度 为 55度 美 制 板 牙 （ NPT） 板 牙 的 牙 角 度 为 60 度 1.3 板 牙 的 使 用 方 法7用 圆 片 板 牙 加 工 螺 纹 时 ， 呈 半
9、切 削 半 挤 压 状 态 。 板 牙 的 内 径和 中 径 为 切 削 部 板 牙分 ， 尤 其 是 板 牙 内 径 要 承 受 较 大 的 切 削 力 ， 因 此 必 须 具 有 一 定 的强 度 和 切 削 能 力 。 考 虑 到 板 牙 切 削 出 的 螺 钉 与 螺 孔 配 合 时 应 有 一定 的 间 隙 ， 并 考 虑 到 磨 损 量 ， 故 设 计 板 牙 时 ， 应 使 内 径 和 中 径 小于 螺 纹 内 径 、 中 径 的 标 称 尺 寸 。 jmM0.8 的 螺 纹 内 径 D 内 =0.584毫 米 ， 板 牙 的 内 径 D 板 内 。 ， = 0.55 毫 米 ，
10、 M0.8 的 螺 纹 中 径D 中 =0.67 毫 米 ， 板 牙 的 中 径 应 为 D 板 中 m x= 0.67 毫 米 ， 一 般确 定 在 0.660.67 毫 米 在 实 际 生 产 中 ， 板 牙 由 于 中 径 磨 损 造 成报 废 的 情 况 很 少 ， 所 以 在 设 计 时 对 中 径 的 磨 损 量 可 考 虑 得 小 些 。但 如 果 中 径 过 小 ， 则 螺 纹 的 推 压 力 就 取 增 大 ， 所 以 板 牙 的 中 径 不宜 设 计 过 小 。 螺 纹 的 外 径 是 通 过 切 削 时 金 属 在 板 牙 的 挤 压 作 用 下塑 性 变 形 而 得 到
11、 。 为 了 不 使 金 属 发 生 阻 塞 致 使 工 件 折 断 ， 板 牙 的外 径 不 应 参 加 工 作 ， 它 与 被 切 削 之 间 要 留 有 间 隙 。 如 切 削 M0.8螺 纹 ， 板 牙 外 径 最 小 为 0.8 毫 米 ， 一 般 外 径 要 加 大 0- 020.03毫 米 1.4 注 意 事 项8先 在 螺 栓 坯 料 的 端 部 加 工 出 45 度 的 倒 角 ， 以 防 止 在 板 牙 的导 向 刃 上 产 板 牙生 突 然 加 载 现 象 。 同 时 要 确 保 圆 板 牙 或 六 角 板 牙 垂 直 地 切 入 螺 栓坯 料 。 尽 可 能 减 小 螺
12、 栓 坯 料 的 直 径 ， 即 确 保 与 螺 栓 大 径 有 关 的 公 差靠 近 下 限 ， 这 样 可 把 攻 丝 时 产 生 的 切 削 力 降 至 最 低 。 使 用 带 刃 倾 角 部 分 的 板 牙 ， 这 样 可 确 保 把 切 屑 导 出 切 削 加 工区 域 。 采 用 正 确 的 冷 却 液 ， 并 把 足 量 的 冷 却 液 对 准 切 削 加 工 区 域 。 在 调 节 开 口 板 牙 时 ， 不 得 把 板 牙 张 开 ， 张 开 的 板 牙 在 攻 丝 时会 对 工 件 产 生 刮 擦 而 不 是 切 削 。 均 匀 地 转 动 调 节 螺 钉 ， 可 把 开
13、口板 牙 闭 合 大 约 0.15 mm。 若 压 力 只 作 用 在 板 牙 的 一 边 ， 可 能 会 使板 牙 损 坏 。 1.5、 维 护 1） 搬 运 注 意 项 目 ： 将 板 牙 头 在 套 丝 位 置 锁 定 ， 使 板 牙 完 全 伸开 ， 将 倒 角 刀 在 倒 角 位 置 锁 定 ， 之 后 方 能 可 靠 搬 运 。 92） 安 放 ： 安 放 机 器 时 ， 四 支 脚 的 长 度 必 需 进 行 调 节 ， 即 要 使后 卡 盘 比 前 卡 盘 高 些 。 （ 这 样 的 好 处 就 是 套 丝 机 工 作 时 ， 切 削 油不 会 往 管 子 内 壁 渗 ） 。
14、CrWMn 是 制 作 模 具 最 常 用 的 高 碳 合 金 工 具钢 。第 2 章板牙的服役条件及可能的失效形式2.1 疲劳断裂的分析疲劳断裂是机械零件在循环应力作用下，将会出现的疲劳断裂。所有机械零件在工作过程中的实效疲劳断裂与断裂失效的 50%90%时，疲劳断裂一般会发生突然，危害性大，疲劳断裂是发生在零件的局部应力区，某些晶粒在变力作用下形成微裂纹，随着循环数增加，裂纹继续扩展，导致最终疲劳断裂。针对疲劳断裂的特点，可以采用各种强化方法来提高零件的抗疲劳能力。2.2 磨损失效的分析 磨损是相互接触的零件间存在滑动时，接触表面会因发生摩擦损坏而引起形状变化的现象，它是一种可以看到的，渐发生的破坏形式。主要有磨粒磨损和黏着磨损。磨粒磨损是由于相对运动的物体接触时，滑动表面高低不平，凸出的硬质点将轴的接触面刨出沟槽或划伤而产生的破坏。常见的磨粒磨损有：与切削、磨削加工类似的和有高强度、高硬度的磨粒进入两个接触面间的沟槽。黏着磨损是在两个相对运动的物体直接接触中，由于接触应力很高而引起塑性变形，导致物体接触，温度升高并发生黏着、焊合10现象，分离时黏合处撕开，从而将
