軸的加工工藝設(shè)計

1、湖南理工學(xué)院課程設(shè)計報告書 題 目： 軸的加工工藝設(shè)計 系 部： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 2010年 6月 26 日目     錄一機械制造課程設(shè)計的目的2二生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定21.生產(chǎn)類型的確定22.生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算2三零件的工藝分析31.零件的作用32.零件的工藝分析3四 選擇毛坯、確定毛坯尺寸41.毛坯的選擇42.確定毛坯余量4五 工藝規(guī)程的計 41.定為基準的選擇42.零件表面加工方法的確定53.加工順序的安排54.該軸工藝路線的確定75.機械加工余量、工序尺寸的確定76.確定工序的切削用量8六 夾具設(shè)計11 1.問題的

2、提出11 2.定位基準選擇11 3.切削力及夾緊力計算11 4.定位誤差的分析11 5.夾具設(shè)計及操作的簡要明12 6.夾具裝配圖12七 總結(jié)13八 主要參考文獻13一機械制造課程設(shè)計的目的1.加強對課堂知識的理解。通過課程設(shè)計可以使我們更熟悉書本知識，能更加熟練地運用書本知識。2.培養(yǎng)工程意識。通過課程設(shè)計，綜合生產(chǎn)實際，貼近就業(yè)崗位，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決機械制造工程的實際問題，培養(yǎng)工程意識，做到學(xué)以致用。3.訓(xùn)練基本技能。通過課程設(shè)計使學(xué)生掌握工藝規(guī)程和工藝裝備設(shè)備設(shè)計的方法和步驟，初步具備設(shè)計工藝規(guī)程和工藝裝備的能力，進一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、繪圖、計算和編寫技術(shù)文件的基本技能。4.培養(yǎng)質(zhì)量意識

3、。技術(shù)設(shè)計是根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求而進行的，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，充分考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。通過課程設(shè)計，可強化質(zhì)量意識，使學(xué)生學(xué)會協(xié)調(diào)技術(shù)性和經(jīng)濟性的矛盾。5.培養(yǎng)規(guī)范意識。通過課程設(shè)計，使學(xué)生養(yǎng)成遵守國家標準的習(xí)慣，學(xué)會使用與設(shè)計有關(guān)的手冊、圖冊、標準和規(guī)范。二生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定機械加工的工藝規(guī)程的詳細程度與生產(chǎn)類型有關(guān)，不同的生產(chǎn)類型由產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)來區(qū)別。1.生產(chǎn)類型的確定（1）零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。機械制造的生產(chǎn)類型一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，成批生產(chǎn)分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、和小批生產(chǎn)。產(chǎn)量越大生產(chǎn)專業(yè)化程度越高

4、。按重型機械、中型機械、和輕型機械的年生產(chǎn)量列出了不同的生產(chǎn)類型的規(guī)范如表1表1 各種生產(chǎn)類型的規(guī)范生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)/件/年重型機械中型機械輕型機械單件生產(chǎn)520100小批生產(chǎn)510020200100500中批生產(chǎn)1003002005005005000大批生產(chǎn)30010005005000500050000大量生產(chǎn)1000500050000(2)生產(chǎn)類型的劃分要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)還得考慮產(chǎn)品本身的大小及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。2.生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝規(guī)程起著很重要的作用，它決定了各工序所需的專業(yè)化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝

5、備。（2）零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算方式N=Qn(1+%)(1+%)結(jié)合生產(chǎn)實際：零件的備品率%和零件的平均廢品率%分別取4%和6%，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q要求為2000件/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件/臺。所以綜合以上數(shù)據(jù)代入上式中得：N=2210件，所以查表1可得其屬于輕型零件，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。三、零件的工藝分析1.零件的作用題目所給定的零件車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力；二是工作過程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動零部件。 2.零件的工藝分析（1）從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，軸段的安排是呈階梯型，中間粗兩端細，符合強度外形原則，便于安裝和拆卸。

6、（2）主要加工的面有50 、60、64、35、外圓柱面，左端面M16的內(nèi)螺紋孔以及小端面的兩個M8的內(nèi)螺紋孔。（3）圖中可以看出零件的尺寸精度高，大部分是IT7級；粗糙度方面表現(xiàn)在軸的小端圓柱面，64的外圓柱表面為Ra1.6um,小端端面為Ra1.6um,其余為Ra3.2um，要求比較高；（4）熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到HRC28-30，保持均勻。最后還要進行表面氧化處理（5）零件的材料是40Cr。（6）軸端加工出45°倒角是為了便于裝配。四選擇毛坯、確定毛坯尺寸1.毛坯的選擇（1）零件的毛坯材料是40Cr，是典型的軸用材料，是一種最常用的合金調(diào)質(zhì)鋼。經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火之后能獲得較好的

7、綜合性能。（2）由于工件的現(xiàn)狀簡單，可以選用型材，材料40Cr,毛坯的制作方法為冷拉，由于的外圓表明是不去除材料，所以棒料的直徑直接選為mm，查機械制造工藝簡明手冊得毛坯精度等級為IT7,表面粗糙度為Ra3.2到1.6。2.確定毛坯余量 表2簡 圖加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說明D150IT720D250IT720D360IT710D470IT7D564IT76D635IT735D7D8五工藝規(guī)程的設(shè)計 1定為基準的選擇（1）粗基準的選擇粗基準的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定

8、為基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該該零件小端軸面為粗基準。（2）精基準的選擇根據(jù)減速箱輸出軸的技術(shù)要求和裝配要求，應(yīng)選擇軸右端面和端面為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工?？杀苊饣鶞兽D(zhuǎn)化誤差，也遵循基準統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設(shè)計基準。選用中心軸線為定為基準，可保證表面最后的加工位置精度，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合。2 零件表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖表各表面得加工要求，以及材料性質(zhì)等各因素該軸為階梯軸，該軸的各表面具體的加工方法如表2加工表面

9、尺寸精度等級表面粗糙度Ra（µm）加工方法左右端面IT1212.5粗車外圓面IT73.2粗車半精車60外圓面IT73.2粗車半精車外圓面IT71.6粗車半精車精車外圓面IT71.6粗車半精車精車退刀槽IT1212.5粗車花鍵IT73.2粗銑半精銑平鍵IT73.2粗銑半精銑小端螺紋孔IT1212.5鉆-攻絲大端螺紋孔IT1212.5鉆-攻絲3加工順序的安排（1）機械加工工序 按先基準平面后其他的原則：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準面，所以應(yīng)先安排為后續(xù)工序準備好定為基準。先加工精基準面，轉(zhuǎn)中心孔及車表面的外圓。按先粗后精的原則：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求

10、較高的各主要表面，后安排精加工。按先主后次的原則:先加工主要表面，如車外圓各個表面，端面等。后加工次要表面，如銑鍵槽等。先外后內(nèi)，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的。次要表面的加工安排：鍵槽等次要表面的加工通常安排在外圓精車之后。對于軸右端ø64mm和中間ø35mm加工質(zhì)量要求較高的表面，安排在后面.先面后孔原則：先加工端面，再銑鍵槽，鉆螺孔。（2）熱處理工序的安排 在切削加工前宜安排正火處理，豈能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在粗加工后進行調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精車之后

11、，這樣能提高材料強度、表面硬度和耐磨性。 在粗加工和熱處理后，安排校直工序。在半精車加工之后安排去毛刺和中間檢驗工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該軸的工序安排順序為：基準加工主要表面粗加工熱處理主要表面半精加工主要表面的精加工（磨削）銑鍵槽、攻螺紋去毛刺、最終熱處理等。4該軸工藝路線的確定根據(jù)以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表4工序號工序名稱機床設(shè)備刀具量具01粗車左右端面及45°倒角CA614045°刀游標卡尺02鉆中心孔CA6140麻花鉆卡尺03粗車外圓CA614060°刀游標卡尺04調(diào)質(zhì)HRC283005半精車外圓506

12、06435 CA614060°刀游標卡尺、尺規(guī)06精車外圓6435CA614060°刀游標卡尺07車2.2 ×1.5的槽CA6140普通切槽刀游標卡尺08銑鍵槽銑床X083銑刀游標卡尺09鉆M16，2M8的螺紋孔鉆床Z515鉆頭游標卡尺10鉗工攻絲絲錐11去毛刺手錘12最終熱處理(表面氧化)和清洗13校驗卡尺 塞規(guī)5機械加工余量、工序尺寸的確定確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定。本零件各圓柱

13、表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表：表5外圓柱面50軸段加工余量計算工序名稱工序間量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯10±206060±2粗車9IT1012.551.027半精車1IT73.250.027表6外圓柱面60軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯10±27070±2粗車9IT1012.561半精車1IT73.260 表764軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm

14、標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯6±27070±2粗車4.3IT1112.565.732半精車 1.2IT83.264.532精車  0.5IT71.664.032表835軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯±26464±2粗車16.2IT1112.547.827粗車 11.1IT1112.536.727半精車 1.2IT83.235.527精車 0.5IT71.635.0276 確定工序的切削

15、用量確定切削用量的原則：首先應(yīng)選去盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。工序三，粗車（1）車刀的選?。捍周囘x取刀具為硬質(zhì)合金刀具，型號為YT15.車刀參數(shù)查表得，選擇刀具前角012°后角06°，刃傾角：s=0,主偏角Kr=60° ,副偏角Kr=10°。（2）背吃刀量：背吃刀量mm。（3）進給量確定：查CA6140機床參數(shù)得機床功率為，中心高度為200mm，查切削用量手冊得刀桿的mm，從而查得進給量f=0.40.6mm/r,查得CA6140機床的標準進給量取

16、f=0.51mm/r.（4）切削力計算： 由 查表=270，,. 則N （5）確定切削速度：查切削用量手冊，使用YT15硬質(zhì)合金刀具來粗加工時，當=0.918GPa，7，=0.51mm/r時，切削速度為m/s。切削速度的修正系數(shù)查切削用量手冊得=0.65，=0.92，=0.9，=1.0，=1.0。 =1.28×0.65×0.92×0.9×1.0×1.0=0.67m/sr/s =183r/min查CA6140產(chǎn)品說明書可以知道，轉(zhuǎn)速應(yīng)選擇r/min。這時實際切削速度（6）校驗機床功率：查切削用量手冊，由于=0.918GPa，4.8，=0.51mm

17、/r0.6mm/r，=0.73m/s，切削功率為KW切削功率的修正系數(shù)， 則實際的切削功率kw根據(jù)CA6140的產(chǎn)品說明書：當切削速度是時，機床的切削功率是5.5kw，可知5.5kw，滿足要求。（7）最后確定的切削用量 mm，=0.51mm/r，r/min 工序八 粗銑花鍵槽（1）刀具選擇 選擇硬質(zhì)合金刀具YT5，銑刀直徑為d=16mm，刀具總長L=75mm,切削部分長l=28mm,齒數(shù)為Z=2.，。（2）確定背吃刀量 mm （3）確定切削速度： 查金屬切削手冊，每齒進給量，取銑刀磨鈍標準：0.81.0（厚刀面最大磨損限度），銑刀平均耐用度：3.8. 查表知道40Cr調(diào)質(zhì)后的硬度為HB3303

18、80之間,可從金屬切削手冊常用工件材料的銑削速度推薦范圍中查得 ,在保證正常的銑刀耐用度及在機床動力和剛性允許的條件下,應(yīng)盡量選取較大的銑削速度,應(yīng)此選擇. r/s =1194r/min查X52K型立銑的產(chǎn)品設(shè)計說明書，可以知道選擇轉(zhuǎn)速為r/min。 從而可以得出 （4）確定銑削用量 mm，r/min，六夾具設(shè)計由于在車床上車削的時候可以直接使用三爪卡盤進行裝夾，不用專用夾具。在銑床銑鍵槽時可以使用分度頭裝夾，從而也不需要使用專用夾具，所以只要設(shè)計軸端鉆孔的專用夾具即可。1.問題的提出 本夾具是用來鉆軸端的螺紋孔M16和2M8,為了提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件，方便裝夾，方便定位從而設(shè)計該夾具。

19、2.定位基準選擇由于軸端有兩個螺紋孔沿中心軸線對稱分布，所以選擇中軸線作為定位基準，保證孔能準確定位。3.切削力及夾緊力計算刀具：硬質(zhì)合金麻花鉆，由實際加工的經(jīng)驗可知,鉆削時的主要切削力為鉆頭的切削方向,即垂直于工作臺,查切削手冊表2.3，切削力計算公式為： 其中：，與加工材料有關(guān),取0.94；與刀具刃磨形狀有關(guān),取1.33；與刀具磨鈍標準有關(guān),取1.0，則： 4.定位誤差的分析定位誤差主要取決于作為基準的內(nèi)孔，以及夾具中鉆套軸線與固定夾具中的孔的同軸度。5.夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在夾具設(shè)計時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。設(shè)計時由于裝夾時，可能會出現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)，因此需要足夠的力來使軸固定住。在設(shè)計時使用了雞心夾頭，當切