下压辊轴加工工艺说明书.doc

.金属工艺及机制基础三级项目报告内容：下压辊轴加工工艺说明书班 级： 12级机自三班 小组成员：张华健、邸伟峰、徐少猛、张良壮、刘志盼、张烁 指导教师： 于辉、胡怡 提交时间： 2014年7月9日 目录一、零件分析1二、零件制造总方案选定22.1 毛坯制造方案的可行性分析及比较22.2 主要表面机械加工方案的分析及选择2三、毛坯生产工艺方案的分析33.1 工艺性综合分析33.2 生产方法的确定33.3工艺参数的确定及其他工艺问题的分析53.4 工艺问题的分析：5四、机械加工工艺方案的分析641零件机械加工工艺的分析：64.2 工艺基准的选定：64.3 工艺过程的拟定：64.5 各个工序机床、加工余量、夹具、刀具的选用74.6 绘制机械加工过程中所需的工艺图8五、总体工艺文件编制8六、成员贡献及感想16参考文献：17一、零件分析下压辊轴是典型的轴类零件，属于中小型轴类零件，主要的平面为台阶面、外圆面、端面、键槽、孔、内螺纹。该零件没有越程槽、件数为1属于单件生产、外圆面主要要求公差等级IT6IT7粗糙度Ra12.5、Ra1.6、台阶面Ra6.3，键槽平行面要求轴对称度0.03、表面粗糙度Ra6.3，其余端面Ra25。A-B面同轴度0.012。加工的目是力求在提高产品质量、降低生产成本和提高生产效率的前提下，使工艺方案尽量简化。二、零件制造总方案选定2.1 毛坯制造方案的可行性分析及比较该轴类零件的材料为45号钢，属于优质碳素结构钢（中碳）。适合采用自由锻锻造的方法（始锻温度11501200终锻温度750800）加工出轴的大体轮廓。自由锻加工灵活、成本较低、该零件为单件生产不适合制造模具，以便节省成本。相对于铸造避免了制造模具和制造模具的成本，而且锻造可以使轴的内部结构更加合理，提高零件的质量。相对于自由锻坯料采用轧制钢棍，可以大大提高材料利用率和加工效率。2.2 主要表面机械加工方案的分析及选择外圆面、阶梯面及端面用车刀全部车出来，避免反复夹装、节省加工时间，该零件加工精度要求不高，使用车削方法能满足零件的精度要求。键槽利用立式铣床键槽铣刀加工出来。螺纹孔在车床上钻出、铰孔，然后用丝锥手工攻丝。三、毛坯生产工艺方案的分析3.1 工艺性综合分析图3.1 工艺图零件自由锻加工图如图所示，零件没有锥面、斜面结构，形状简单，适合自由锻，流线更趋向于合理通过拔长、压肩、锻台阶使零件内流线沿轴向分布，使零件的结构更适合传递扭矩。方法简单，工艺灵活成本低，使用空气锤，两人即可完成生产。配料选择45号钢轧制圆棒，加工机器采用C41-25单体空气锤可满足要求，始锻温度11501200，终锻温度750800。3.2 生产方法的确定3.2.1 加工阶段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。为合理地使用设备和人力，零件的加工过程通常按工序性质不同可分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。由于本例所涉及零件要求加工精度等级均在IT10IT9（即Ra6.33.2），所以仅分为粗加工和半精加工两个阶段。粗加工阶段：切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件。主要目标是提高生产率，去除端面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：切除的金属余量较少，其主要目的是保证加工质量，使零件达到规定的尺寸精度、表面粗糙度以及相互位置精度等要求。3.2.2 工序顺序安排基准先行原则：首先加工基准表面后再加工其他表面。粗加工时，应先车削端面打中心孔，再以中心孔为精基准精加工其他表面，这样才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求。先主后次：零件的主要工作表面一般指加工精度和质量要求高的表面及装配基准面，这些表面应首先加工出来。而键槽、螺孔等次要表面对加工过程影响较小，位置又与主要表面相关，因此应在主要表面加工到一定程度之后，在完成相应加工。先面后孔：对该零件应先加工端面，后加工孔，保证孔与平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也比较方便。同时，若在毛坯表面上钻孔，钻头容易引偏，所以从保证孔的加工精度出发，也应当先加工平面再加工该平面上的孔。先粗后精：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除，一方面可提高金属切削效率，另一方面可满足半精车余量均匀性的要求。3.2.3 工序划分工序集中：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成，如果每道工序加工内容较多，工序集中可使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可使装夹时间减少，夹具数目减少，并且能使用高生产率的机床。工序分散：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。工序分散可使每道工序使用的设备、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要求也较低。辅助工序：辅助工序一般包括去毛刺、倒棱角、清洗、除锈、退磁、检验等。因该轴刚度中等，易变形，故工序不宜过于集中。3.2.4 热处理工序安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除其残余应力和改善金属的加工性能。为改善切削性能的热处理工序（退火、正火）应安排在切削加工前。为消除内应力的热处理工序（人工时效）最好安排在粗加工后。为改善材料的力学性能、物理性质的热处理工序，应放在半精加工之后、精加工之前。对整体淬火的零件，淬火前应完成所有表面的切削加工。为提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性的热处理工序（如镀铬、镀锌、发黑、发蓝等）一般放在工艺过程的最后。本案例毛坯材料为40Cr 钢，要求对其进行调质处理，硬度达到215HBS。毛坯未经加工就进行调质处理将使其硬度不均，所以毛坯调质处理应在粗车后进行。3.3工艺参数的确定及其他工艺问题的分析工艺参数：零件名称：下压辊轴材料：45号钢铸造比：1.2轧制圆棍始锻温度1150終锻温度800锻件体积：1028立方厘米 G锻= 8.09kg G烧=3%G锻=0.25kg G切=1.763310-67.85kg=1.99kg G坯=10.33kg 圆截面坯料：D计Dmax= *63mm=69mm（考虑预拔长，采用80mm轧制圆棍）坯料长度：300mm 3.4 工艺问题的分析：保证锻造过程中，零件的同轴性较好，压肩选好大致尺寸，拔长过程长度要合理。机械加工过程中，为保证表面粗糙度，采用切削余量较少的半精加工，同时采用双顶尖装夹，保证加工精度。四、机械加工工艺方案的分析41零件机械加工工艺的分析：该零件中支撑轴颈的精度要求为IT5IT7，配合轴颈的尺寸精度要求为IT6IT9，外圆面主要粗糙度为Ra3.2，轴肩和键槽的表面粗糙度为Ra6.3。加工外圆时可采用粗车调制半精车的方法，外圆面和轴肩采用90度车刀加工，倒角用45号车刀，键槽采用粗铣后半精铣的方法进行加工，右侧在车床上加工中心孔安装顶针，左右两侧的孔在钻床上完成加工，最后利用辅助工具在车床上攻丝。4.2 工艺基准的选定：轴承的轴线：利用轴承轴线便于各个尺寸的定位。4.3 工艺过程的拟定：热加工：坯料-预拔长-压肩-拔长-摔圆-切除预料-成品冷加工：下料-粗车-调制-钳-半精车-钳-铣-攻丝粗车：在三爪自定心卡盘上装夹，在车床上加工外圆，采用90度车刀加工余量为11.5mm。调制：淬火后高温回火。半精车：在粗车的基础上提高精度，加工余量为0.51mm。粗铣：在铣床上进行加工，用卡盘和顶尖装卡，用键槽铣刀铣键槽，加工余量为11.5mm。半精铣：在粗铣基础上提高精度，加工精度为0.51mm。钻孔：用三爪自定心卡盘上装卡，在车床上用麻花钻头进行加工。鍃孔：在钻床上用将两主切削刃磨成90度的麻花钻来完成的。攻螺纹：可在用丝锥手工完成加工。4.4 工艺文件的编制（1）绘制锻件图，根据零件图并考虑余量和公差绘出锻件图（2）制定变形工艺（3）由锻件图可知，该轴最大轴径D2=50mm，轴向长度L=399mm。参照类似锻件锻造工艺确定工艺方案如下：坯料-预拔长-压肩-拔长-摔圆-切除预料-成品（4）工序尺寸的计算（5）计算坯料尺寸（6）选择设备吨位 根据锻件形状尺寸，查表310，选用3.0吨自由锻锤（7）确定锻造火次及温度范围 45钢始锻温度为1150终锻温度为800（8）热处理 为方便机加工，锻件热处理定为退火，随炉冷却4.5 各个工序机床、加工余量、夹具、刀具的选用4.5.1选择机床和工装设备选择：车削采用卧式车床，铣削采用立式铣床。工装选择：粗加工时采用一夹一顶安装方式；半精加工时为保证外圆对外圆A、B 轴线的径向圆跳动为0.02mm，必须采用两顶尖对顶安装方式；铣键槽采用V 形块安装方式。刀具选择：车端面时使用45、YT15 硬质合金车刀；打中心孔时使用A 型中心钻头；粗车时使用90、YT15 硬质合金车刀；精车时使用90、YT30 硬质合金车刀；切槽时使用高速钢车刀或硬质合金车刀。量具选择：外径千分尺、游标卡尺及百分表等。4.5.2 加工余量确定各表面加工余量可由表1 确定。4.5.3 切削余量确定确定各工序切削用量和工时定额可采用查表法或经验法。本案例通过查表及根据企业实际生产情况来确定各表面的切削用量：车端面：粗车，ap=1.53mm，f=0.20.5mm，vc=100m/min；半精车，ap=0.21mm，f=0.10.2mm，vc=100120m/min；车外圆：粗车，ap=24mm，f=0.30.6mm，vc=100m/min；半精车，ap=0.10.3mm，f=0.10.2mm，vc=120130m/min；切槽：使用高速钢车刀，vc=2030m/min，f=0.050.1mm；使用硬质合金车刀，vc=70100m/min，f=0.10.2mm。4.6 绘制机械加工过程中所需的工艺图 自由锻锻件机械加工余量：其中当D65时，取65进行计算；当L300时，取300进行计算。图4.1 锻件图图4.2 坯料图五、总体工艺文件编制表5-1 下压辊轴自由锻工艺过程（热加工）锻件名称下压辊轴毛坯工艺类型自由锻材料45号钢设备C41-25单体空气锤加热次数 1次锻造温度范围始锻温度11501200锻造比2终锻温度750800锻件图坯料图序号工序名称工序简图备注1预拔长考虑拉缩问题，取保险量=5，用圆口钳边轻打，边旋转锻件。2压肩右部压肩长度200是根据轴右部圆筒形的长度体积计算确定的。3拨长将压肩一端拨长至直径不小于55mm，长度不少于250mm4滚圆将拨长部分摔圆至551mm。5压肩最右部压肩距第一个阶梯轴端面150mm，边敲打边旋转工件。6拔长第二阶梯面将压肩一端拨长至直径不小于53。7滚圆将拨长部分摔圆至531mm8反向重复2.3.4.5.6.7步骤得到最大长度425mm，最大截面直径63mm的基本锻件9切料切除余料至尺寸;.表5-2 零件机械加工（冷加工）工序号工种工序内容加工简图设备1下料2车三爪自定心卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心空。用尾架顶尖顶住，粗车两个台阶，直径、长度均留余量2mm61125卧式车床调头，三爪自定心卡盘夹持工件另一端，车端面保证总长399mm，钻中心孔。用尾架顶尖顶住。粗车另外四个台阶，直径、 长度均留余量2mm3热调至处理HB220-2504钳修研两端两端中心孔61125卧式车床5车双顶尖装夹半精车两个台阶，均到图样规定尺寸。切倒角一个。61125卧式车床调头，双顶尖装夹，半精车剩余三个台阶，均到图样规定尺寸。切倒角一个。7钳划键槽8铣用12的键槽铣刀铣两个键槽，10的键槽铣刀铣两个键槽。铣削深度均为5mmX5032立式铣床9攻在车床上分别用11和9的麻花钻头于轴两端钻25mm深和26mm深的两个孔，铰孔，用锥面锪钻锪60度锥面，然后手工攻丝，M121深20mm和M101深22螺纹孔61125卧式车床、锥面锪钻，丝锥10检检验利用轴对称度检查仪检验轴对称度、表面粗糙度及精度。六、成员贡献及感想通过小组合作完成这次课程设计，使我们更加扎实的掌握了有关轴类零件加工方法的工艺设计方面的知识，虽然在设计过程中我们遇到了一些问题，但是我们还是通过思考、查找资料等方式解决了问题。同时也暴露出我们在这方面的知识欠缺与经验不足的问题，让我们体会到了学会知识和会用知识的差别，在我们未来的学习中，应该注重实践，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。同时课程设计的过程，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只