CA6140车床阶梯输出轴.doc

1 机械制造工艺课程设计说明书机械制造工艺课程设计说明书 题目 输出轴 班 级 机制 08 1 班 姓 名 周加伟 学 号 120083403054 指导教师 张文洁 2 目目 录录 1 零件的工艺分析及生产类型的确定 4 1 1 零件的用途 4 1 2 零件的工艺性 5 1 2 1 分析 审查产品的零件图和装配图 5 1 2 2 零件的结构工艺性分析 5 1 3 确定零件的生产类型 5 2 确定毛胚 绘制毛胚简图 6 2 1 选择毛胚 6 2 2 确定毛胚的机械加工余量和尺寸公差 6 2 2 1 毛胚的机械加工余量 7 2 2 2 毛胚的尺寸公差 7 2 2 3 加工余量 工序尺寸和工差的确定 7 2 2 3 绘制零件毛坯简图 7 3 拟定零件的工艺路线 9 3 1 定位基准的选择 9 3 1 1 精基准的选择 9 3 1 2 粗基准的选择 10 3 2 表面加工方法的确定 10 3 3 工序的安排 11 3 3 1 加工阶段的划分 11 3 3 2 基面先行 12 3 3 3 先粗后精 12 3 3 4 先面后孔 12 3 4 工序顺序的安排 12 3 4 1 机械加工工序 12 3 4 2 热处理工序 13 3 5 确定工艺路线 13 3 3 6 选择加工设备及刀 夹 量具 15 4 零件加工设计 14 5 参考文献 16 4 1 1 零零件件分分析析 1 1 1 1 零零件件的的用用途途 题目所给定的零件为输出轴 其主要作用 一是传递转矩 使主轴获得旋 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 图 1 1 所示为输出轴的零件图 结合图分析可得 80mm 孔与动力源 电 动机主轴等 配合起定心作用 用 10 20mm 销将动力传至该轴 再由 55mm 处通过键将动力输出 A B 是两段支轴颈 图 1 1 输出轴零件图 5 1 1 2 2 零零件件的的工工艺艺性性 分分析析 1 1 2 2 1 1 分分析析 审审查查产产品品的的零零件件图图和和装装配配图图 制定工艺规程时 首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图 了解该 零件在部件中的作用及零件的技术要求 找出其主要的技术关键 以便在拟定 工艺规程时采取适当的措施加以保证 1 1 2 2 2 2 零零件件的的结结构构工工艺艺性性分分析析 从零件图上看 该零件是典型的零件 结构比较简单 其主要加工的面有 55 60 65 75 176 的外圆柱面 50 80 104 的内圆柱表 面 10 个 20 的通孔 2 个 8 的斜孔 图中所给的尺寸精度高 大部分是 IT6 级 粗糙度方面表现在键槽两侧面 80 内圆柱表面为 Ra3 2um 55 外圆柱面 大端端面为 Ra3 2um 20 通孔 Ra1 2um 60 65 75 外圆柱面为 Ra12 5um 要求不高 55 的左端 面 Ra25um 80 内孔圆柱面对 75 60 外圆轴线的跳动量为 0 04mm 20 孔的轴线对 80 内孔轴线的位置度为 0 05mm 键槽对 55 外圆轴线的对称 度为 0 08mm 热处理方面需要调质处理 到 200HBS 保持均匀 通过分析该零 件 其布局合理 方便加工 我们通过径向夹紧可保证其加工要求 整个图面 清晰 尺寸完整合理 能够完整表达物体的形状和大小 符合要求 1 1 3 3 确确定定零零件件的的生生产产类类型型 题目给出 该输出轴材料为 45 钢 根据公式质量公式 可计算输出轴重量 为 15 7kg 查表可知 输出轴属于重型零件 则该零件的生产类型为大批量生 产 6 2 2 确确定定毛毛坯坯 绘绘制制 毛毛坯坯简简图图 2 2 1 1 选选择择毛毛坯坯 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一 也是一个 比较重要的阶段 毛坯的形状和特征 硬度 精度 金相组织等 对机械加工 的难易 工序数量的多少有直接影响 因此 合理选择毛坯在生产占相当重要 的位置 同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题 在毛坯选择时 应充分注意到采用新工艺 新技术 新材料的可能性 以降低成本 提高质量 和生产率 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用 材料 形状 生产性质以及在生产中 获得可能性 毛坯的制造方法主要有以下几种 1 型材 2 锻造 3 铸造 4 焊接 5 其他毛坯 根据零件的材料 推荐用型材或锻件 但从经济方面着想 如用型材中的棒料 加工余量太大 这样不仅浪费材料 而且还增加机床 刀 具及能源等消耗 而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度 冲击韧性常用于大 载荷或冲击载荷下的工作零件 本零件生产批量为中批量 所以综上所叙选择 锻件中的模锻 2 2 2 2 确确定定毛毛胚胚的的机机械械加加工工余余量量和和尺尺寸寸公公差差 2 2 2 2 1 1 毛毛胚胚的的机机械械加加工工余余量量 毛坯 锻件 图是根据产品零件设计的 经查 机械加工工艺手册 金属 机械加工工艺人员手册 知精车 半精车 粗车各余量 从而可得毛坯余量或查表 得到 表加工余量 加工表面基本尺寸加工余量数值 75 023 0 003 0 75 mm5 mm 7 65 023 0 003 0 65 mm5mm 60 065 0 045 0 60 mm5 mm 55 023 0 003 0 55 mm10 mm 197197 mm3 mm 锻件直接锻造出此大概形状 用查表法确定各个加工的总余量如上图所示 2 2 2 2 2 2 毛毛胚胚的的尺尺寸寸公公差差 锻件主要尺寸的公差如下表所示 表主要毛坯尺寸及公差 mm 主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸 锻件的长度尺寸 1273130 锻件的宽度尺寸 176 外圆柱面 55 551570 外圆柱面 60 601070 外圆柱面 65 65570 外圆柱面 75 75580 锻件的长度尺寸 30333 2 2 2 2 3 3 加加工工余余量量 工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的确确定定 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 8 1 外圆柱面 55 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 半精车 1 5IT10 553 2 粗车 13 5IT12 56 56 3 毛坯 70 2 外圆柱面 60 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 粗车 10IT12 6012 5 毛坯 70 3 外圆柱面 65 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 粗车 5IT12 6512 5 毛坯 70 4 外圆柱面 75 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 粗车 5IT12 7512 5 毛坯 7 5 80 5 内圆柱面 80 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 精镗 1 5IT7 803 2 粗镗 2 5IT12 78 56 3 毛坯 76 6 加工通孔 20 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 铰 10IT7 201 2 扩 9 9IT9 19 83 2 钻 9IT12 186 3 9 7 加工键槽 工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度 粗铣 IT12 123 2 2 2 3 绘制零件毛坯简图绘制零件毛坯简图 零件毛坯图 3 3 拟拟定定零零件件的的工工艺艺路路线线 3 3 1 1 定定位位基基准准的的选选择择 3 3 1 1 1 1 精精基基准准的的选选择择 选择精基准的出发点是保证加工精度 特别是加工表面的相互位置精度 以及安装的方便可靠 其选择的原则如下 1 基准重合原则 2 基准统一原 则 3 自为基准原则 4 互为基准原则 5 所选精基准 应能保证工件定位 10 准确稳定 装夹方便可靠 夹具结构简单适用 精基准的选择 加工输出轴 通过了解零件结构特点和加工精度要求 可 以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准 选定 A 面面积较大 定 位比较稳定 夹紧方案比较简单 可靠 操作方便 使用夹具即可 利用钻顶 尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度 3 3 1 1 2 2 粗粗基基准准的的选选择择 粗基准的选择 考虑到以下几点要求 选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面 作粗基准 1 在保证各加工余量的前提下 使重要孔的加工余量尽量均匀 2 保证定位准确 夹紧可靠 3 3 2 2 表表面面加加工工方方法法的的确确定定 市场经济的前提下 一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的 同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下 译稿工件 的加工效率和经济性 而在具体的选择上 一般根据机械加工资料和工人的经 验来确定 由于方法的多种多样 工人在选择时一般结合具体的工件和现场的 加工条件来确定最佳的加工方案 根据输出轴零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度 确定加工件各 表面的加工方法 如下表所示 表 3 1 加工方案 加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra um 加工方案 55 外圆柱表面 IT93 2 粗车 半精车 60 外圆柱面 IT1212 5 粗车 65 外圆柱面 IT1212 5 粗车 11 75 外圆柱面 IT1212 5 粗车 50 内圆柱面自由公差 6 3 钻孔 扩孔 80 孔 IT93 2 钻孔 扩孔 铰孔 104 孔自由公差 6 3 钻孔 扩孔 20 通孔 IT71 2 钻孔 扩孔 粗铰孔 精饺 8 斜孔自由公差 6 3 钻孔 左端面自由公差 25 粗车 右端面 IT63 2 粗车 半精车 键槽 IT93 2 粗铣 精铣 倒角自由公差 6 3 3 3 3 3 工工序序的的安安排排 3 3 3 3 1 1 加加工工阶阶段段的的划划分分 当零件的加工质量要求较高时 往往不可能用一道工序来满足要求 而要用几 道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备 人力 零件的加工过程通 常按工序性质不同 可以分为粗加工 半精加工 精加工三个阶段 粗加工阶段 其任务是切除毛坯上大部分余量 使毛坯在形状和尺寸上 接近零件成品 因此 主要目标是提高生产率 去除内孔 端面以及外圆表面 的大部分余量 并为后续工序提供精基准 半精加工阶段 其任务是使主要表面达到一定的精加工余量 为主要表 面的精加工做好准备 精加工阶段 其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度 留一定 的精加工余量 为主要表面的精加工做好准备 并可完成一些次要表面的加工 12 如精度和表面粗糙度要求 主要目标是全面保证加工质量 3 3 3 3 2 2 基基面面先先行行原原则则 该零件进行加工时 要将端面先加工 再以左端面 外圆柱面为基准来加 工 因为左端面和 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的 才能使定位 基准更准确 从而保证各位置精度的要求 然后再把其余部分加工出来 3 3 3 3 3 3 先先粗粗后后精精 即要先安排粗加工工序 再安排精加工工序 粗车将在较短时间内将工件 表面上的大部分余量切掉 一方面提高金属切削效率 另一方面满足精车的余 量均匀性要求 若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时 则要安排 半精车 以此为精车做准备 3 3 3 3 4 4 先先面面后后孔孔 对该零件应该先加工平面 后加工孔 这样安排加工顺序 一方面是利用 加工过的平面定位 稳定可靠 另一方面是在加工过的平面上加工孔 比较容 易 并能提高孔的加工精度 所以对于 CA6140 车床输出轴来讲先加工 75 外 圆柱面 做为定位基准再来加工其余各孔 3 3 4 4 工工序序顺顺序序的的安安排排 3 3 4 4 1 1 机机械械加加工工工工序序 工序集中与工序分散 工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内 完成每道工序加工内容较多 工序集中使总工序数减少 这样就减少了安装次 数 可以使装夹时间减少 减少夹具数目 并且利用采用高生产率的机床 工 序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行 每道工序的内容很少 最少 时每道工序只包括一简单工步 工序分散可使每个工序使用的设备 刀具等比 较简单 机床调整工作简化 对操作工人的技术水平也要求低些 综上所述 考虑到工件是中批量生产的情况 采用工序分散 13 辅助工序的安排 辅助工序一般包括去毛刺 倒棱角 清洗 除锈 退磁 检验等 3 3 4 4 2 2 热热处处理理工工序序 热处理的目的是提高材料力学性能 消除残余应力和改善金属的加工性能 热处理主要分预备热处理 最终热处理和内应力处理等 本零件 CA6140 车床输 出轴材料为 45 钢 在加工过程中预备热是消除零件的内应力 在毛坯锻造之后 最终热处理在半精车之后精车之前 按规范在 840 温度中保持 30 分钟释放应 力 3 3 5 5 确确定定工工艺艺路路线线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上 下表列出了输出轴的工艺路 线 表 输出轴的工艺路线 工序号工序名称工 序 内 容 1 热处理正火 消除内应力 2 车削车两端面 并打中心孔 3 车削粗车外轮廓 4 热处理调质 200 240HBS 5 钳工修研两端中心孔 6 钻削大端面钻 50mm 孔 7 镗削镗 80mm 104mm 的孔 8 车削精车 A B C 各台阶面 倒角 1 45 9 钻削钻扩铰 80mm 孔 孔口倒角 1 45 10 扩孔钻扩铰 10 20mm 孔 孔口倒角 1 45 11 钻削钻 2 8mm 孔 12 钳工划键槽加工线 14 13 铣削铣键槽 14 钳工钳去毛刺 15 去毛刺 去除全部毛刺 16 终检按零件图样要求全面检查 4 4 零零件件加加工工设设计计 确定切削用量及基本工时 切削用量包括背吃刀量 进给量和切削速度 确定顺序是确定 p afv p a 再确定 本说明书选取工序 1 粗车外圆为例确定其切削用量及基fvmm55 本时间 切削用量 本工序为粗车 已知加工材料为 45 钢 锻件 有外皮 机床为 CA6140 型 卧式车床 工件装夹在三爪自定心卡盘中 确定外圆的切削用量 mm55 所选刀具为 YT15 硬质合金可转位车刀 根据表 5 112 由于 CA6140 机床 的中心高为 200mm 故选用刀杆尺寸 B H 16mm 25mm 刀片厚度为 4 5mm 根 据表 5 133 选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面 前角 后角 12 0 主偏角 副偏角 刃倾角 刀尖圆弧半径 6 0 90 10 0 s mm8 0 1 确定背吃刀量 由于粗车双边余量为 2 5mm 则 2 25mm p a p a 2 确定进给量 f 根据表 5 114 在粗车钢件 刀杆尺寸为 mmmm2516 工件直径为时 按 CA6140 机床的mmap3 mm100 60rmmf 9 0 5 0 进给量选择 确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求 故需rmmf 65 0 进行校验 15 根据表 5 55 CA6140 机床进给机构允许的进给力 NF3530 max 根据表 5 123 当钢材 MPa b 670 570 预计 时 进给力mmaP0 2 rmmf 75 0 45 r min 65mv NF f 760 Ff的修正系数为 故实际进给力为0 1 0 f F k 0 1 fsF k 17 1 f Fk k 由于 所选的可用 NNFf 2