轴的加工工艺设计.doc

湖南理工学院课程设计湖南理工学院课程设计报告书 题 目： 轴的加工工艺设计 系 部： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 2010年 6月 26 日目 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21.生产类型的确定22.生产纲领的计算2三零件的工艺分析31.零件的作用32.零件的工艺分析3四 选择毛坯、确定毛坯尺寸41.毛坯的选择42.确定毛坯余量4五 工艺规程的计 41.定为基准的选择42.零件表面加工方法的确定53.加工顺序的安排54.该轴工艺路线的确定75.机械加工余量、工序尺寸的确定76.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.培养规范意识。通过课程设计，使学生养成遵守国家标准的习惯，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520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000(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+%)(1+%)结合生产实际：零件的备品率%和零件的平均废品率%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50 、60、64、35、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，64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简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D150IT720D250IT720D360IT710D470IT7D564IT76D635IT735D7D8五工艺规程的设计 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，应选择轴右端面和端面为精基准。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加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra（m）加工方法左右端面IT1212.5粗车外圆面IT73.2粗车半精车60外圆面IT73.2粗车半精车外圆面IT71.6粗车半精车精车外圆面IT71.6粗车半精车精车退刀槽IT1212.5粗车花键IT73.2粗铣半精铣平键IT73.2粗铣半精铣小端螺纹孔IT1212.5钻-攻丝大端螺纹孔IT1212.5钻-攻丝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64mm和中间35mm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。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粗车左右端面及45倒角CA614045刀游标卡尺02钻中心孔CA6140麻花钻卡尺03粗车外圆CA614060刀游标卡尺04调质HRC283005半精车外圆50606435 CA614060刀游标卡尺、尺规06精车外圆6435CA614060刀游标卡尺07车2.2 1.5的槽CA6140普通切槽刀游标卡尺08铣键槽铣床X083铣刀游标卡尺09钻M16，2M8的螺纹孔钻床Z515钻头游标卡尺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50轴段加工余量计算工序名称工序间量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯102060602粗车9IT1012.551.027半精车1IT73.250.027表6外圆柱面60轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯10270702粗车9IT1012.561半精车1IT73.260 表764轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯6270702粗车4.3IT1112.565.732半精车1.2IT83.264.532精车 0.5IT71.664.032表835轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯264642粗车16.2IT1112.547.827粗车11.1IT1112.536.727半精车1.2IT83.235.527精车0.5IT71.635.0276 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。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.车刀参数查表得，选择刀具前角012后角06，刃倾角：s=0,主偏角Kr=60 ,副偏角Kr=10。（2）背吃刀量：背吃刀量mm。（3）进给量确定：查CA6140机床参数得机床功率为，中心高度为200mm，查切削用量手册得刀杆的mm，从而查得进给量f=0.40.6mm/r,查得CA6140机床的标准进给量取f=0.51mm/r.（4）切削力计算： 由 查表=270，,. 则N （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，7，=0.51mm/r时，切削速度为m/s。切削速度的修正系数查切削用量手册得=0.65，=0.92，=0.9，=1.0，=1.0。 =1.280.650.920.91.01.0=0.67m/sr/s =183r/min查CA6140产品说明书可以知道，转速应选择r/min。这时实际切削速度（6）校验机床功率：查切削用量手册，由于=0.918GPa，4.8，=0.51mm/r0.6mm/r，=0.73m/s，切削功率为KW切削功率的修正系数， 则实际的切削功率kw根据CA6140的产品说明书：当切削速度是时，机床的切削功率是5.5kw，可知5.5kw，满足要求。（7）最后确定的切削用量 mm，=0.51mm/r，r/min 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,切削部分长l=28mm,齿数为Z=2.，。（2）确定背吃刀量 mm （3）确定切削速度： 查金属切削手册，每齿进给量，取铣刀磨钝标准：0.81.0（厚刀面最大磨损限度），铣刀平均耐用度：3.8. 查表知道40Cr调质后的硬度为HB330380之间,可从金属切削手册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,应此选择. r/s =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。 从而可以得出 （4）确定铣削用量 mm，r/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2M8,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刀具：硬质合金麻花钻，由实际加工的经验可知,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： 其中：，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 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。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