轴的加工工艺设计

轴的加工工艺设计 湖南理工学院课程设计 湖南理工学院 课程设计报告书 目: 轴的加工工艺设计 题 系 部: 专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 2010年 6月 26 日 第1页 共 14页 湖南理工学院课程设计 目 录 一(机械制造课程设计的目的…………………………………………………2 二(生产纲领的计算与生产类型的确定………………………………………2 1.生产类型的确定…………………………………………………………2 2.生产纲领的计算…………………………………………………………2 三(零件的工艺分析……………………………………………………………3 1.零件的作用………………………………………………………………3 2.零件的工艺分析…………………………………………………………3 四 选择毛坯、确定毛坯尺寸…………………………………………………4 1.毛坯的选择………………………………………………………………4 2.确定毛坯余量……………………………………………………………4 五 工艺规程的计 ……………………………………………………………4 1.定为基准的选择…………………………………………………………4 2.零件表面加工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的确定………………………………………………5 .加工顺序的安排…………………………………………………………5 3 4.该轴工艺路线的确定……………………………………………………7 5.机械加工余量、工序尺寸的确定………………………………………7 6.确定工序的切削用量……………………………………………………8 六 夹具设计……………………………………………………………………11 1.问题的提出………………………………………………………………11 2.定位基准选择……………………………………………………………11 3.切削力及夹紧力计算……………………………………………………11 4.定位误差的分析…………………………………………………………11 5.夹具设计及操作的简要明………………………………………………12 6.夹具装配图………………………………………………………………12 七 总结………………………………………………………………………13 八 主要参考文献……………………………………………………………13 第2页 共 14页 湖南理工学院课程设计 一(机械制造课程设计的目的 1.加强对课堂知识的理解。通过课程设计可以使我们更熟悉书本知识，能更加熟练地运用书本知识。 2.培养工程意识。通过课程设计，综合生产实际，贴近就业岗位，培养学生分析和解决机械制造工程的实际问题，培养工程意识，做到学以致用。 3.训练基本技能。通过课程设计使学生掌握工艺规程和工艺装备设备设计的方法和步骤，初步具备设计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培养学生识图、绘图、计算和编写技术文件的基本技能。 4.培养质量意识。技术设计是根据产品质量要求而进行的，应在保证质量的前提下，充分考虑生产率和经济性。通过课程设计，可强化质量意识，使学生学会协调技术性和经济性的矛盾。 5.培养 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 意识。通过课程设计，使学生养成遵守国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。 二(生产纲领的计算与生产类型的确定 机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。 1.生产类型的确定 (1)零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1 表1 各种生产类型的规范 生产类型 零件的年生产纲领/件/年 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 ?5 ?20 ?100 小批生产 5,100 20,200 100,500 中批生产 100,300 200,500 500,5000 大批生产 300,1000 500,5000 5000,50000 大量生产 ,1000 ,5000 ,50000 (2)生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。 2.生产纲领的计算 (1)生产纲领是产品的年生产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工 第3页 共 14页 湖南理工学院课程设计 工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。 (2)零件的生产纲领的计算方式 N=Qn(1+α%)(1+β%) 结合生产实际:零件的备品率α%和零件的平均废品率β%分别取4%和6%，产品的年产量Q要求为2000件/年，每台产品中该零件的数量为1件/台。所以综合以上数据代入上式中得:N=2210件，所以查表1可得其属于轻型零件，生产类型为中批量生产。 三、零件的工艺分析 1.零件的作用 题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力;二是工作过程中经常承受载荷;三是支撑传动零部件。 2.零件的工艺分析 (1)从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。 (2)主要加工的面有φ50 、φ60、φ64、φ35、外圆柱面，左端面M16的内螺纹孔以及小端面的两个M8的内螺纹孔。 (3)图中可以看出零件的尺寸精度高，大部分是IT7级;粗糙度方面表现在轴的小端圆柱面，φ64的外圆柱表面为Ra1.6um,小端端面为Ra1.6um,其余为Ra3.2um，要求比较高; (4)热处理方面需要调质处理，到HRC28-30，保持均匀。最后还要进行 第4页 共 14页 湖南理工学院课程设计 表面氧化处理 (5)零件的材料是40Cr。 (6)轴端加工出45?倒角是为了便于装配。 四(选择毛坯、确定毛坯尺寸 1.毛坯的选择 (1)零件的毛坯材料是40Cr，是典型的轴用材料，是一种最常用的合金调质钢。经调质和表面淬火之后能获得较好的综合性能。 (2)由于工件的现状简单，可以选用型材，材料40Cr,毛坯的制作方法为冷 ,70,70拉，由于的外圆表明是不去除材料，所以棒料的直径直接选为mm，查《机械制造工艺简明手册》得毛坯精度等级为IT7,表面粗糙度为Ra3.2到1.6。 2.确定毛坯余量 表2 基本尺 简 图 加工面加工余加工说明 寸 代号 量等级 余量 D1 50 IT7 20 D2 50 IT7 20 D3 60 IT7 10 D4 70 IT7 D5 64 IT7 6 D6 35 IT7 35 D7 D8 五(工艺规程的设计 1定为基准的选择 (1)粗基准的选择 粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定 第5页 共 14页 湖南理工学院课程设计 位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该该零件小端轴面为粗基准。 (2)精基准的选择 ，0.02750，0.002根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面φ和端面，0.02735，0.002φ为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。 2 零件表面加工方法的确定 根据零件图表各表面得加工要求，以及材料性质等各因素该轴为阶梯轴，该轴的各表面具体的加工方法如表2 表面粗糙度Ra加工表面 尺寸精度等加工方法 (µm) 级 左右端面 IT12 12.5 粗车 ，0.027IT7 3.2 粗车——半精车 50φ外，0.002 圆面 φ60外圆IT7 3.2 粗车——半精车 面 ，0.032IT7 1.6 粗车——半精车64φ外，0.002 ——精车 圆面 ，0.027IT7 1.6 粗车——半精车35φ外，0.002 ——精车 圆面 退刀槽 IT12 12.5 粗车 花键 IT7 3.2 粗铣——半精铣 平键 IT7 3.2 粗铣——半精铣 小端螺纹孔 IT12 12.5 钻-攻丝 大端螺纹孔 IT12 12.5 钻-攻丝 第6页 共 14页 湖南理工学院课程设计 3加工顺序的安排 (1)机械加工工序 ?按先基准平面后其他的原则:机械加工工艺安排是总是先加工好定位基 准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。 ?按先粗后精的原则:先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。 ?按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。 ?先外后内，先大后小原则:先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。 ?次要表面的加工安排:键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车之后。 ?对于轴右端ø64mm和中间ø35mm加工质量要求较高的表面，安排在后面. ?先面后孔原则:先加工端面，再铣键槽，钻螺孔。 (2)热处理工序的安排 在切削加工前宜安排正火处理，岂能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精车之后，这样能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。 在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该轴的工序安排顺序为:基准加工——主要表面粗加工——热处理——主要表面半精加工——主要表面的精加工(磨削)——铣键槽、攻螺纹——去毛刺、最终热处理等。 第7页 共 14页 湖南理工学院课程设计 4该轴工艺路线的确定 根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表4 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 01 粗车左右端面CA6140 45?刀 游标卡尺 及45?倒角 02 钻中心孔 CA6140 麻花钻 卡尺 03 粗车外圆 CA6140 60?刀 游标卡尺 04 调质HRC28, 30 05 半精车外圆φCA6140 60?刀 游标卡尺、 50φ60φ64φ35 尺规 06 精车外圆φ64CA6140 60?刀 游标卡尺 φ35 07 车2.2 ×1.5的CA6140 普通切槽游标卡尺 槽 刀 08 铣键槽 铣床X083 铣刀 游标卡尺 09 钻M16，2—钻床Z515 钻头 游标卡尺 M8的螺纹孔 10 钳工攻丝 丝锥 11 去毛刺 手锤 12 最终热处理(表 面氧化)和清洗 13 校验 卡尺 塞规 5机械加工余量、工序尺寸的确定 确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。 前面已确定各圆柱面的总加工余量(毛坯余量)，应将毛坯余量分为各工序加工 余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度 确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表: 表5外圆柱面φ50 轴段加工余量计算 工 序 工序间量工序基本标注工序 工序名称 /mm 尺寸/mm 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度R/μm a 毛坯 10 ?2 0 60 Φ60?2 0粗车 9 IT10 12.5 51.027 51.027，0.12 0半精车 1 IT7 3.2 50.027 Φ 50.027，0.027 第8页 共 14页 湖南理工学院课程设计 表6外圆柱面φ60轴段加工余量计算 工 序 工序间 工序基本标注工序 工序名称 余量/mm 尺寸/mm 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度R/μm a 毛坯 10 ?2 70 Φ70?2 0粗车 9 IT10 12.5 61 Φ 61，0.12半精车 1 IT7 3.2 60 Φ 60 表7φ64轴段加工余量计算 工 序 工序间 工序基本标注工序 工序名称 余量/mm 尺寸/mm 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度R/μm a 毛坯 6 ?2 70 Φ70?2 0粗车 4.3 IT11 12.5 65.732 Φ 65.732，0.19 0半精车 1.2 IT8 3.2 64.532 Φ 64.532，0.046 0精车 0.5 IT7 1.6 64.032 Φ 64.032，0.030 表8φ35轴段加工余量计算 工 序 工序间 工序基本标注工序 工序名称 余量/mm 尺寸/mm 尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度R/μm a 毛坯 ?2 64 Φ64?2 0粗车 16.2 IT11 12.5 47.827 Φ 47.827，0.1 0粗车 11.1 IT11 12.5 36.727 Φ 36.727，0.1 0半精车 1.2 IT8 3.2 35.527 Φ 35.527，0.039 0精车 0.5 IT7 1.6 35.027 Φ 35.027，0.05 6 确定工序的切削用量 确定切削用量的原则:首先应选去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选取尽可能大的进给量。最后根据公式确定最佳切削速度。 ,60工序三，粗车 (1)车刀的选取: 粗车选取刀具为硬质合金刀具，型号为YT15. 第9页 共 14页 湖南理工学院课程设计 车刀参数查表得，选择刀具前角γ,12?后角α,6?，刃倾角:λs=0,00 主偏角Kr=60? ,副偏角Kr’=10?。 (2)背吃刀量: ,7061a,,背吃刀量mm。 4.5p 2 (3)进给量确定: PKW,7.5查CA6140机床参数得机床功率为，中心高度为200mm，E BH，,，1625查《切削用量手册》得刀杆的mm，从而查得进给量f=0.4, 0.6mm/r,查得CA6140机床的标准进给量取f=0.51mm/r. (4)切削力计算: xFyFnFCcCFCafVk, 由 CFpCFCC n0.75F,0.918,,,,b,,,1.31kC查表=270， FC,,,,FC0.6370.637,,,, nF,0yF,0.75xF,1,,. CCC 0.75F,，，，,27040.511.31853.8 则N C (5)确定切削速度: ,查《切削用量手册》，使用YT15硬质合金刀具来粗加工时，当=0.918GPa，b afV,1.28?7，=0.51mm/r时，切削速度为m/s。 pt k切削速度的修正系数查《切削用量手册》得=0.65， tvkkkk=0.92，=0.9，=1.0，=1.0。 nTVsvTVkvVVk, =1.28×0.65×0.92×0.9×1.0×1.0=0.67m/s tv 100010000.67V，r/s n,,,3.05, d3.1470， =183r/min n,200查CA6140产品说明书可以知道，转速应选择r/min。这 0时实际切削速度 ,dn3.1470200，，0,,,,0.73m/43.96m/minVsC 10001000 (6)校验机床功率: a,f查《切削用量手册》，由于=0.918GPa，?4.8，=0.51mm/r?pb 第10页 共 14页 湖南理工学院课程设计 V0.6mm/r，=0.73m/s，切削功率为 C P,3.4KW m K,0.94K,1.0K,1.0切削功率的修正系数，， krF,Fk,zsz0Fz P,，，，,3.40.941.01.03.196 则实际的切削功率kw mc Vrs,3.33/根据CA6140的产品说明书:当切削速度是时，机床的切削C P功率是5.5kw，可知?5.5kw，满足要求。 mc (7)最后确定的切削用量 fn,200a,4.5 mm，=0.51mm/r，r/min 0p Vms,0.73/ C 工序八 粗铣花键槽 (1)刀具选择 选择硬质合金刀具YT5，铣刀直径为d=16mm，刀具总长L=75mm,切削部分 00'000,,5,,14,,14,,20,,14长l=28mm,齿数为Z=2.，，，。 0000 (2)确定背吃刀量 ,5042a,, mm 4p 2 (3)确定切削速度: ammz,0.040.03/ 查《金属切削手册》，每齿进给量，取f ammz,0.04/铣刀磨钝标准:0.8,1.0(厚刀面最大磨损限度)，铣刀平f 均耐用度:3.8. 查表知道40Cr调质后的硬度为HB330,380之间,可从《金属切削手册》 V,3060m/min常用工件材料的铣削速度推荐范围中查得 ,在保证正常的铣 刀耐用度及在机床动力和刚性允许的条件下,应尽量选取较大的铣削速度,应此 V,60m/min选择. 100010001V， r/s n,,,19.9, d3.1416， =1194r/min 查X52K型立铣的产品设计说明书，可以知道选择转速为 r/min。 n,1180 从而可以得出 ,dn3.14161180，，0 C,,,,0.98m/55.28m/minVs 10001000 第11页 共 14页 湖南理工学院课程设计 (4)确定铣削用量 a,4ammz,0.04/n,1180 mm，r/min，，pf f,1.57mm/min 六(夹具设计 由于在车床上车削的时候可以直接使用三爪卡盘进行装夹，不用专用夹具。在铣床铣键槽时可以使用分度头装夹，从而也不需要使用专用夹具，所以只要设计轴端钻孔的专用夹具即可。 1.问题的提出 本夹具是用来钻轴端的螺纹孔M16和2—M8,为了提高生产效率，改善劳动条件，方便装夹，方便定位从而设计该夹具。 2.定位基准选择 由于轴端有两个螺纹孔沿中心轴线对称分布，所以选择中轴线作为定位基准，保证孔能准确定位。 3.切削力及夹紧力计算 dmm,7.0刀具:硬质合金麻花钻， 由实际加工的 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为: yZFF,fkF CdFfF0 ,4.8mm,0.75,410,1.2f,0.22其中:，，，，，ydCZ0FFF ,,,，与加工材料有关,取0.94;与刀具刃磨形状有关,取1.33;kkkkkkFMFxFhFMFxF 与刀具磨钝标准有关,取1.0，则: khF 1.20.75F,410，，，1.25,1081N 4.80.22 4.定位误差的分析 定位误差主要取决于作为基准的内孔，以及夹具中钻套轴线与固定夹具中的孔的同轴度。 第12页 共 14页 湖南理工学院课程设计 5.夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在夹具设计时，应该注意提高劳动生产率。设计时由于装夹时， 可能会出现轴的旋转，因此需要足够的力来使轴固定住。在设计时使用了鸡心夹 头，当切削力较大时，由于杠杆原理，带动拨杆转动，从而达到自动夹紧。 6.夹具装配图 1—快换钻套 2—衬套 3 —销轴 4—鸡心夹头 5—工件 6—顶尖 7—夹具体 8—弹簧 9—M5螺钉 10 —拨杆 第13页 共 14页 湖南理工学院课程设计 七、总结 通过这次机械制造工艺课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。 这次课程设计，也使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削原理与刀具等)的知识，结合生产实践中学到的知识，也学会分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等程度零件的工艺规程的能力。 根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，完成夹具结构设计，初步具备了设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。 通过这次课程设计，也进一步使自己的识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能有了更大的提高。通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。 八、主要参考文献 《机床夹具设计手册》 上海科学技术出版社 王光斗 主编 《机床专用夹具图册》 哈尔滨工业大学出版社 李旦 邵东向 王杰 主编 《切削用量简明手册》 机械工业出版社 艾兴 肖诗纲 主编 《实用机械制造工艺设计手册》 机械工业出版社 王凡 主编 《机械制造工艺学》 机械工业出版社 陈明 主编 《互换性与技术测量》 中国计量出版社 廖念钊等 主编 第14页 共 14页