以下是鍛造軸鍛件圖紙設計要點的系統性總結，涵蓋從材料選擇到制造驗收的全流程關鍵控制要素：

1. 材料與性能設計

1.1 材料選擇

常用材料：

高強韌性：34CrNiMo6、42CrMo4（抗拉強度≥850MPa）

經濟型：45鋼（調質后硬度HRC22-28）

耐腐蝕：FV520B（海洋環境）、17-4PH（酸性介質）

標準依據：

國標：GB/T 3077（合金結構鋼）

國際：ASTM A322（棒材）、EN 10083（淬透鋼）

1.2 性能要求

力學性能：

屈服強度≥650MPa（重載軸）

沖擊功≥40J（-20℃低溫工況）

微觀要求：

晶粒度≥5級（ASTM E112）

非金屬夾雜物≤2級（ISO 4967）

2. 結構設計核心要素

2.1 幾何特征設計

階梯軸過渡：

圓角半徑 R≥(D-d)/5（D/d為相鄰軸徑）

應力集中系數 Kt≤2.0（需FEA驗證）

功能結構：

鍵槽：GB/T 1095標準，根部R角≥0.5mm

花鍵：DIN 5480漸開線，齒面Ra≤1.6μm

螺紋：退刀槽寬度≥1.5P（P為螺距）

2.2 工藝結構

鍛件鍛造斜度：

模鍛件：外斜度3°-7°，內斜度5°-10°

自由鍛：斜度≥5°

余量分配：

軸徑(mm)粗加工余量(mm)精加工余量(mm)

50-100 3.0-4.0 0.5-1.0 

100-200 4.0-5.0 1.0-1.5 

3. 精度與公差控制

3.1 關鍵尺寸公差

功能部位公差等級形位公差要求

軸承配合面 IT5-IT6 圓度≤0.008mm 

齒輪安裝段 IT6-IT7 同軸度≤0.02mm 

非配合段 IT11-IT12 直線度≤0.1mm/100mm 

3.2 表面粗糙度

精密配合面：Ra 0.4-0.8μm（如軸承位）

一般配合面：Ra 1.6-3.2μm（如鍵槽側面）

非加工面：Ra≤12.5μm（保留鍛態表面）

4. 鍛造工藝要求

4.1 鍛造參數

鍛造比：

一般件≥3:1

重要件≥5:1（航空件需≥8:1）

流線控制：

纖維方向與軸線偏差≤15°

禁止橫向切斷流線（需在圖紙標注）

4.2 熱處理規范

調質處理：

淬火：850±10℃油冷（42CrMo4）

回火：550±20℃空冷（硬度28-32HRC）

表面強化：

高頻淬火：層深2-3mm，硬度50-55HRC

滲氮處理：白亮層≤0.03mm，硬度≥700HV

5. 檢測與驗收標準

5.1 無損檢測

超聲波探傷：

按GB/T 6402 Class B級驗收

缺陷當量≤φ2mm平底孔

磁粉檢測：

JB/T 6061 Ⅰ級標準

不允許任何線性缺陷

5.2 力學測試

取樣位置：

縱向試樣取自軸端1/3半徑處

測試項目：

拉伸試驗（Rp0.2、Rm、A%）

沖擊試驗（-20℃夏比V型缺口）

6. 圖紙標注規范

6.1 必標內容

plaintext

復制

下載

【技術要求】

1. 鍛件符合GB/T 12361-2016 Ⅲ類要求；

2. 材料：34CrNiMo6，鍛后調質硬度28-32HRC；

3. 流線方向平行軸線，偏差≤10°；

4. 超聲波探傷Class B，磁粉檢測Ⅰ級；

5. 動平衡等級G2.5（ISO 1940-1）。

6.2 典型標注示例

尺寸公差：φ120h5(????2?)

粗糙度：軸承位標注"▽0.8"

形位公差：?|0.02|A（端面垂直度）

7. 常見設計缺陷與規避

問題類型失效后果改進措施

圓角不足 疲勞裂紋 R角增至≥0.1D，FEA驗證 

鍵槽無應力釋放 早期斷裂 增加R1.5應力釋放槽 

流線切斷 橫向強度下降50% 優化分模面設計 

公差過嚴 成本增加30% 非關鍵部位放寬至IT9 

8. 設計驗證流程

FEA分析：校核危險截面安全系數≥1.8

工藝會簽：聯合鍛造廠確認分模可行性

試制驗證：首件進行：

金相檢查

疲勞試驗（10?次循環）

裝機200小時跑合測試

通過以上要點的嚴格控制，可確保鍛造軸鍛件在滿足性能要求的同時兼具工藝經濟性。建議采用三維建模與仿真分析（如Forge NxT）提前優化鍛造工藝，減少試制次數。