输出轴加工工艺说明书.doc

输出轴加工工艺说明书输出轴加工工艺说明书 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 学院学院班级班级姓名姓名 设设 计计 起起 止止 日日 期期 设计题目 设计题目 输出轴加工工艺说明书 设计任务 主要技术参数 设计任务 主要技术参数 编制如图所示零件的加工工艺 工作任务 1 设计输出轴的 年产量 5000 件 机械加工工艺规程 填写机械 加工工序卡片 2 设计说明书 1 份 指导教师评语 指导教师评语 成绩 成绩 签字 签字 年年 月月 日日 目 录 引言 1 1 输出轴工艺分析 2 1 1 输出轴的作用 2 1 2 输出轴的结构特点 工艺 表面技术要求分 2 2 确定毛坯 4 2 1 选择毛坯材料 4 2 2 毛坯的简图 4 3 工艺路线的确定 5 3 1 基准的选择 5 3 2 加工方法的选择 5 3 3 加工顺序的安排 6 3 4 加工设备的选择 11 3 5 刀具的选择 12 3 6 加工余量 工序尺寸 及其公差的确定 13 4 确定切削用量 16 5 时间定额的计算 18 致谢 21 参考文献 22 1 引引 言言 所谓机械加工工艺规程 是指规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作 方法等的工艺文件 生产规模的大小 工艺水平的高低以及解决各种工艺问题 的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现 因此 机械加工工艺规程的 设计是一项十分重要而又非常严肃的工作 制订机械加工工艺规程的原则是 在一定的生产条件下 在保证持量和生 产进度的前提下 能获得最好的经济效益 制订工艺规程时 应注意以下三方 面的问题 1 技术上的先进性 2 经济上的合理性 3 有良的劳动条件 避免环境污染 通过本次课程设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造 工艺及结构设计的基本能力 为以后做好毕业设计 走上工作岗位进行一次综 合训练和准备 它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实 践知识 进行零件加工工艺规程的设计 2 1 输出轴工艺分析 1 1 输出轴的作用 输出轴主要应用在动力输出装置中 是输出动力的主要零件之一 其主要 作用是传递转矩 使主轴获得旋转的动力 其工作中要承受较大的冲击载荷和 扭矩 因此 该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度 1 2 输出轴的结构特点 工艺 表面技术要求分 图 1 1 输出轴 从图示零件分析 该输出轴结构简单 属于阶梯轴类零件 主要由有 55 60 65 75 176 的外圆柱面 50 80 104 的内圆柱表面和 10 个 20 的孔和一个 16 的键槽组成 为了保证输出轴旋转是的速度 表面粗糙度 有较高的要求 外圆的粗糙度要求都为 Ra1 25um 内圆的粗糙度为 Ra2 5um 其余为 Ra20um 形位精度也比较高 为了外圆和外面零件的配合后受力均匀 55 60 的外圆的径向跳动量小于 0 04mm 80 的跳动量小于 0 04mm 20 3 孔的轴线的跳动量小于 0 05mm 为了保证键槽和键的配合 键槽对 55 外圆的 对称度为0 08mm 由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩 为了增 强耐磨性和抗扭强度 要对输出轴进行调质处理 硬度为 200HBS 4 2 确定毛坯 2 1 选择毛坯材料 毛坯的种类有很多 如 1 型材 2 锻造 3 铸造 由于该输出轴要承受较 大的冲击载荷和扭矩 为了增强其刚性和韧性 所以要选择锻件做为毛坯 如 选用棒料 由于生产类型为中批 从经济上考虑 棒料要切削的余量太大 浪 费材料 2 2 毛坯的简图 图 1 2 输出轴简图 5 3 工艺路线的确定 3 1 基准的选择 工件在加工第一道或最初几道工序时 一般选毛坯上未加工的表面作为定 位基准 这个是粗基准 该零件选用 55 外圆柱面作为粗基准来加工 176 外圆 柱面和右端面 以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则 便于装夹 原则 在以后的工序中 则使用经过加工的表面作为定位基准 176 的外圆柱 面和右端面作为定位基准 这个基准就是精基准 在选精基准时采用有基准重 合 基准统一 这样定位比较简单可靠 为以后加工重要表面做好准备 3 2 加工方法的选择 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 同样在该零件的加工方法的选择中 我们考虑了工件的具体情况 一般我们按 加工顺序来阐述加工方案 6 表 1 1 各表面加工方法 加工表面表面粗糙度公差 精度等级加工方法 176 外圆柱面 Ra12 5 自由公差粗车 55 外圆柱面 Ra1 6IT6 粗车 半精车 精车 60 外圆柱面 Ra0 8IT6 粗车 半精车 精车 65 外圆柱面 Ra12 5 自由公差粗车 半精车 精车 75 外圆柱面 Ra0 8IT6 粗车 半精车 精车 50 内圆柱面 Ra12 5 自由公差车孔 80 孔 Ra3 2IT7 车孔 精车 104 孔 Ra6 3 自由公差车孔 20 通孔 Ra3 2IT7 钻孔 铰孔 8 通孔 Ra12 5 自由公差钻孔 左端 Ra12 5 自由公差 右端面 Ra3 2 粗车 精车 键槽 Ra3 2IT9 粗铣 精铣 倒角 Ra12 5 3 3 加工顺序的安排 1 加工阶段的划分 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 如加工 176 55 60 65 75 外圆柱表面 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 如 55 60 65 75 外圆柱面 80 20 孔等 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 7 如精度和表面粗糙度要求 主要目标是全面保证加工质量 2 基面先行原则 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 先粗后精 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 4 先面后孔 1 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 2 工序划分的确定 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 8 综上所述 考虑到工件是中批量生产的情况 采用工序分散 辅助工序安排 辅助工序一般包括去毛刺 倒棱角 清洗 除锈 退磁 检验 等 3 热处理工序的安排 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 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 4 拟定加工工艺路线 根据以上各个零部件基本原则 可以初步确定加工工艺路线 具体方案如 下 表 1 2 设计方案一 序号工序名称机床设备刀具量具 1 锻造 2 正火回火炉 3 粗车 176 轴端面 加工 50 孔深 40 80 孔深 23 加工 104 孔深 10 并 倒角 钻中心孔 精车 176 轴各端面和 80 孔 C620 硬质合金刀游标卡尺 4 车 55 端面并加工中心孔 精车 55 至 75 轴段 精 加工该轴端留少量磨削余量 C620 硬质合金刀游标卡尺 5 钻 2 8 孔 Z3025 高速钢麻花钻游标卡尺 6 钻 10 20 孔 Z3025 高速钢麻花钻游标卡尺 铰 10 20 孔高速钢铰刀 7 铣削键槽 05 0 0 16 X52K 高速钢立铣刀游标卡尺 8 去毛刺钳工台 9 9 调质处理 200HBS回火炉 10 磨削 55 至 75 轴段 M1420 磨外圆砂轮游标卡尺 11 清洗 12 检验 表 1 3 设计方案二 序号工序名称机床设备刀具量具 1 锻造 2 热处理回火炉 3 粗车 176 轴端面 加工 50 孔深 40 80 孔深 23 加工 104 孔深 10 并 倒角 钻中心孔 C620 硬质合金刀游标卡尺 4 粗车 55 端面并加工中心孔 粗车 55 至 75 轴段并倒 角 C620 硬质合金刀游标卡尺 5 精车 55 至 75 轴段 留 少量磨削余量 C620 硬质合金刀游标卡尺 6 精车 176 轴端面与 80 孔 C620 硬质合金刀游标卡尺 7 钻 10 20 孔 Z3025 高速钢麻花钻游标卡尺 8 铰 10 20 孔 Z3025 高速钢铰刀游标卡尺 9 钻 2 8 孔 Z3025 高速钢麻花钻游标卡尺 10 铣削键槽 05 0 0 16 X52K 高速钢立铣刀游标卡尺 11 去毛刺钳工台 12 热处理调质 200HBS回火炉 13 磨削 55 至 75 各轴段达 到尺寸要求 M1420 磨外圆砂轮游标卡尺 14 清洗 15 检验 10 表 1 4 设计方案三 序号工序名称机床设备刀具量具 1 锻造 2 热处理回火炉 3 粗车 176 端各面及倒角 加工 50 孔深 40 80 孔 深 23 加工 104 孔深 10 并倒角 钻中心孔 C620 硬质合金刀游标卡尺 4 粗车 55 端面并加工中心孔 粗车 55 至 75 轴段并倒 角 C620 硬质合金刀游标卡尺 5 精车 176 轴端面与 80 孔 C620 硬质合金刀游标卡尺 6 精车 55 至 75 轴段 留 少量磨削余量 C620 硬质合金刀游标卡尺 7 钻 10 20 孔及钻 2 8 孔 Z3025 高速钢麻花钻游标卡尺 8 铰 10 20 孔 Z3025 高速钢铰刀游标卡尺 9 铣削键槽 05 0 0 16 X52K 高速钢立铣刀游标卡尺 10 去毛刺钳工台 11 热处理调质 200HBS回火炉 12 磨削 55 至 75 各轴段达 到尺寸要求 M1420 磨外圆砂轮游标卡尺 13 清洗 14 检验 综上所述 三个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序 从零 件本身来考虑 由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形 如采用工序分散 在加工时零件的位置精度无法保证 为了同时保证零件图示的圆跳动要求 所 以采用方案一 11 5 加工路线的确定 确定刀具走刀路线主要是提高生产效率 正确的加工工艺程序 在确定走 刀路线时主要考虑以下几个方面 1 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度 2 应使走刀路线最短 减少刀具空行程时间 提高加工效率 3 应使数值计算简单 程序段数量少 以减少编程工作量 具体加工路线见走到路线图 3 4 加工设备的选择 1 采用 C620 普通车床 车床的参数如下 型号 TYPE C620 中心距 750mm 1000 mm 1500 mm 床身上下最大回转直径 400 mm 马鞍内最大工作回转路径 550 mm 横拖板上最大回转直径 214mm 主轴孔径 52 mm 主轴内锥孔 MT6 主轴速度级数 16 级 主轴速 度范围 20 1800r p m 公制螺纹 30 种 0 45 20 mm 30 种 英制螺纹 30 种 40 0 875t p i 30 种 模数螺纹 0 125 5mm 径节螺纹 160 4D P 横拖板 行程 239mm 小刀架行程 150mm 尾坐套孔锥度 MT5 套筒行程 120mm 主 电机功率 4 5 5KW 外形尺寸 2350 1020 1250mm 2 采用 X52K 铣床的参数如下 型号 X52K 主轴孔锥度 7 24 主轴孔径 25mm 主轴转速 65 1800r min 工作台 面积 长 宽 1000 250 工作台最大行程 纵向 手动 机动 620mm 横向手动 190mm 机动 170mm 升降手动 370mm 机动 350mm 工作台进给量 纵向 35 980mm min 横向 25 765mm min 升降 12 380mm min 工作台快速移 动速度 纵向 2900mm min 横向 2300mm min 升降 1150mm min 工作台 T 型 12 槽数 槽数 3 宽度 14 槽距 50 主电机功率 7 5KW 3 采用钻床 Z3025 作为加工设备 主要基数参数 最大钻孔直径 35mm 主轴端面至工作台的距离 0 750mm 主轴最大行程 325mm 主轴孔莫氏圆锥 4 号主轴转数范围 68 1100r min 4 万能外圆磨床 M1420 3 5 刀具的选择 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率 工件的加工精度 已加工表 面质量 刀具的磨损和加工成本 所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的 一个重要部分 刀具应具有高刚度 足够的强度和韧度 高耐磨性 良好的导 热性 良好的工艺性和经济性 抗粘接性 化学稳定性 由于零件 CA6140 车床 输出轴材料为 45 钢 推荐用硬质合金中的 YT15 类刀具 因为加工该类零件时 摩擦严重 切削温度高 而 YT 类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性 尤其具有高 的耐热性 在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长 所以加工 45 钢这种材料时采用 硬质合金的刀具 粗车外圆柱面 刀具号为 T0101 90 可转位车刀 圆弧半径为 1 刀 片型号为 VCUM160408R A4 刀具型号为 PVJCR2525 16Q 半精车 精车外圆柱面 刀具号为 T0202 75 可转位车刀 圆弧半径 为 1 刀片型号为 WNUM080304EL A2 刀具型号为 PCRC2020 16Q 钻头 高速钢刀具 刀具号为 T0303 直径为 30 刀具号 T0404 直径 为 18 扩孔钻 刀具号为 T0505 直径为 19 8 铰刀 刀具号为 T0606 直径为 20 13 内孔车刀 刀具号为 T0707 93 内孔车刀 圆弧半径为 1 刀片型号为 TBUM080404R 04 刀具型号为 PSUBR3215 16Q 粗铣键槽 刀具号为 T0909 精铣键槽 刀具号为 T1010 表 1 5 刀具一览 加工表面刀具号刀具名称 刀具参数刀片型号刀具型号 粗车外圆柱 面 T0101 可转位车刀 90 r 1VCUM160408R A4 PVJCR2525 16Q 半精 精车 外圆柱面 T0202 可转位车刀 75 r 1WNUM080304E L A2 PCRC2020 16Q 钻 30 的孔 T0303 钻头 30 钻 18 T0404 钻头 18 扩 19 8 T0505 扩孔钻 19 8 铰 20 T0606 铰刀 93 r 1BUM080404R 04 PSUBR3215 16Q 钻 8 T0707 钻头 8 粗铣键槽 T0909 铣刀 15 4 精铣键槽 T1010 铣刀 16 3 6 加工余量 工序尺寸 及其公差的确定 根据各资料及制定的零件加工工艺路线 采用计算与查表相结合的方法确 定各工序加工余量 中间工序公差按经济精度选定 上下偏差按入体原则标注 确定各加工表面的机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下 1 外圆柱面 176 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 11IT12 1766 3 14 毛坯 187 2 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 精车 1 0IT6 551 6 半精车 1 1IT10 563 2 粗车 15IT12 57 96 3 毛坯 70 3 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 精磨 0 2IT6 600 8 精车 0 8IT6 60 21 6 半精车 1 9IT10 613 2 粗车 7 1IT12 62 96 3 毛坯 70 4 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 精车 1 0IT6 651 6 半精车 1 9IT10 663 2 粗车 2 1IT12 67 96 3 毛坯 70 5 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 15 精磨 0 2IT6 750 8 精车 0 8IT6 75 21 6 半精车 1 9IT10 763 2 粗车 2 1IT12 77 96 3 毛坯 80 6 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 铰孔 0 2IT7 801 6 扩孔 49 8IT12 79 86 3 车孔 IT12 306 3 7 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 铰孔 0 2IT7 201 6 扩孔 1 8IT9 19 83 2 钻孔 IT12 186 3 8 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 精铣 4IT9 161 6 粗铣 IT12 123 2 16 4 确定切削用量 4 1 切削用量的计算 工序 1 中分为 6 个工序 由于这 6 个工步在同一台机床上加工完成的 因 此所用规定的切削速度 v 和进给量 f 4 2 背吃刀量的确定 工步 1 的背吃刀量 ap取为 Z1 Z1等于右端面毛坯总量减去工序 2 的量 即 Z3 3 1 2mm 而工步 2 的背吃刀量 ap2取为 Z3 1mm 依次 ap3 3mm 工步 4 的背吃 刀量为 ap4 40mm 工步 5 的背吃刀量为 ap5 1mm 工步 6 的背吃刀量为 ap6 10mm 4 3 进给量的确定 由于使用 C620 机床 查文献 5 中表 4 1 得到该机床功率为 7 5KW 工件 夹具系统刚度为中等条件选取 该工序进给量 f 1 0mm r 工步 2 中选用硬质合 金车刀其 f 0 1 0 3mm r 所以取 f 0 3mm r 17 4 4 车削速度的计算 1 工步 1 切削速度取 v 110m min 根据公式可求得该工序转速 d v n 1000 200r min 再带入公式可求出实际切削速度 1000 73 176 n d v n 1000 1000 nd v 110m min 1000 17646 2 工步 2 切削速度取 v 120m min 根据公式可求得该工序转速 d v n 1000 217r min 再带入公式可求出实际切削速度 176 1501000 n d v n 1000 1000 nd v 120m min 1000 176271 3 工步 3 切削速度取 v 73m min 根据公式可求得该工序转速 d v n 1000 125r min 再带入公式可求出实际切削速度 176 751000 n d v n 1000 1000 nd v 73m min 1000 17646 4 工步 4 切削速度取 v 19 8m min 根据公式可求得该工序转速 d v n 1000 210r min 再带入公式可求出实际切削速度 1000 46 176 n d v n 1000 1000 nd v 19 8m min 1000 17646 5 工步 5 切削速度取 v 138m min 根据公式可求得该工序转速 d v n 1000 560r min 再带入公式可求出实际切削速度 1000 138 176 n d v n 1000 1000 nd v 138m min 1000 176271 6 工步 6 切削速度取 v 150m min 根据公式可求得该工序转速 d v n 1000 135r min 再带入公式可求出实际切削速度 176 1501000 n d v n 1000 1000 nd v 135m min 1000 176271 18 5 时间定额的计算 5 1 基本时间 tj的计算 工步 1 根据公式式中 Li l2 3 5 li取i fn lllL i fn L tj 21 2 tan kr ap li l2 3 主偏角 kr 90 时 li在 2 3 取 li 2 i 为进给次数 L 2 tan kr ap 即mm9332 2 176 93 1 6093 7 1 0 135 j ts 工步 2 mmllL i 902 2 176 90 1 6094 5 0 3 271 j ts 工步 3 mmlllL11326 21 11 1 608 0 5 135 j ts 工步 4 由于加工的是盲孔所以 l2取 0 222 tan 1 r p k a l4 2 l 4021 10 5 60300 0 7 135 j ts 工步 5 mmL2 mml2 1 22 60840 0 2 271 j ts 工步 6 由于加工盲孔所以 mmL10 0 2 l 10 605 0 5 271 j ts 19 5 2 辅助时间 tf的计算 为实现基本工艺工作所作的各种辅助动作消耗的时间 如装夹工件 开停 机床 改变切削时间 测量加工尺寸 进或退刀等动作锁消耗的时间都是辅助 时间 一般按基本时间的 15 20 估算 该零件加工时选取 0 15 则各 f t j t 工件的辅助时间为 工步 1 的辅助时间 0 15 93 7514 f ts 工步 2 的辅助时间 0 15 94 7514 f ts 工步 3 的辅助时间 0 15 81 f ts 工步 4 的辅助时间 0 15 30045 f ts 工步 5 的辅助时间 0 15 840126 f ts 工步 6 的辅助时间 stf1515 0 5 3 其他时间的计算 除了作业时间外 每道工序的单件时间还包括布置工作地时间 休息与生 理需要时间和准备与终结时间 由于该零件为大批大量生产所以分到每个工件 上的准备与终结时间甚微 可以忽略不计 布置工地时间 是作业时间的 b t 2 7 休息时间是作业时间的 2 4 在加工零件时选取 4 所以各 c t 工序的其他时间可按关系式计算 它们分别为 xb tt fjxb tttt 0 0 0 0 44 工步 1 的其他时间 stt xb 47 3 4144 0 0 0 0 工步 2 的其他时间 stt xb 6106644 0 0 0 0 工步 3 的其他时间 stt xb 1 10244