叶片泵轴零件设计.doc

前言 本次课程设计主要是制定典型零件的生产工艺，是以《金属热处理原理》、《金属热处理工艺学》和《金属材料学》为基础的一门综合课程设计。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能掌握怎样分析零件的工艺性，确定工艺方案，学以致用从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油后再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。⑴化学成分：（表1） 牌号 化学成分（质量分数）（%） C Si Mn Cr P S Ni Cu ≤ 45钢 0.42~0.50 0.17~0.37 0.50~0.80 ≤0.25 0.035 0.035 0.25 0.25 40Cr 0.37~0.44 0.17~0.37 0.50~0.80 0.80~1.10 0.035 0.035 0.030 0.030 ⑵物理常数（近似值：℃）：（表2） 临界点 Ac1 Ar1 Acm Ac3 Ar3 Ms 45钢 724 682 780 751 350 40Cr 743 693 780 782 730 355 ⑶力学性能：（表3） 牌 号 试样毛坯直径/mm 力学性能 抗拉强度σb (MPa) 屈服强度 σs (a) 伸长率 δ5 () 断面收缩率 ψ () 冲击吸收功ak/(%) 冲击韧 αk/ (J/cm2) 钢材交货状态硬度HBW ≤ ≥ 未热处理 退火钢 45钢 25 600 355 16 40 39 49 229 197 40Cr 25 980 785 9 45 47 58.8 207 45钢是普通的中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能好，且价格低、来源广，所以应用广泛。用做截面尺寸较小或不要求完全淬透的零件，经过调质处理后，硬度可达到220-250HBS，表面淬火后硬度为48-52HRC。 40Cr一般用做淬透性较高的零件，合金元素Cr可阻碍碳化物正在高温回火时聚集长大，保证钢的高强度，铬还阻碍α相的再结晶，能保持细小的晶块结构，具有优良的机械性使能。40Cr经调质处理后，硬度可达到220-250HBS，表面淬火后硬度为52-61HRC。 综合以上所列出的各项数据显示，合金钢有较高的淬透性，适用于大截面零件，而且还有高的冲击韧性和低的韧-脆转化温度。但是合金钢经常遇到一个特殊的问题就是高温回火脆性，高温回火后的冷却速度是影响钢韧性的主要因素，冷却速度越慢，室温冲击韧性越低，韧-脆转化温度越高因而合金调质钢的热处理过程不易把握。与合金调质钢相比，碳素结构钢的淬透性较低，尽管如此由于碳素调制钢价格便宜，来源广，综合考虑：在满足零件条件（调质硬度为235-269HBW，表面淬火后硬度为55-60HRC）的前提下， 45钢非常的适合制作这个叶片泵轴。 3.2 钢中元素的作用 由上可知45钢为制作叶片泵轴的材料，以下来介绍下45钢中各种合金元素的作用： ⒈ 碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 ⒉ 硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。硅量增加，会降低钢的焊接性能. ⒊ 锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改