低速轴说明书

1、低速轴的加工工艺设计摘要:机械加工工艺过程是产品制造的一个重要过程，传统制造工艺过程是按一定的顺序逐步实现零件设计的,它由一系列工序、安装、工位和工步等组成，其中轴类零件是机电一体化及机械设备中最常用的零件之一,通常也是最关键的零件,因为其精度直接关系到设备的性能。轴类零件和轴系部件是机械装置中的重要组成部分，它是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。关键词 低速轴 加工方案 工艺设计一、零件图的分析 图一 轴的零件图1、由图所知这是一个典型的轴类零件，本零

2、件为回转体零件，其结构比较简单。由36、30、45、30、36、32、25的圆柱面及两个宽5.5深10的键槽。中间和左端各有一个双头圆形键槽，键槽有对称度要求，基准面分别是C和D；45的外圆有对基准面A和B的同轴度要求，且表面粗糙度为Ra1.6.两个25，45和Ra0.8的外圆有公差要求。2、零件材料种类：45号钢，是普通常用的碳素结构钢。3、零件所有未注的倒角为C2.二、毛坯的确定零件的结构不复杂，因为零件材料为45号钢，属于强度和塑性较好材料，零件采用锻件毛坯。因其属于一般轴类零件， 45号钢又是一种中碳钢，含碳量45%，广泛用于机械制造，机械性能很好。 45号钢调质处理后零件具有良好的综

3、合力学性能，广泛应用于制造要求高强度、高塑性、高韧性的重要零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。则锻件的毛坯余量选单边3mm。 三、工艺分析1.零件类型：它属于台阶轴类零件，由圆柱面、键槽组成。根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，零件上有切槽尺寸精度。2、确定毛坯：零件的长度与直径的比值较小，不属于细长轴，有较好的刚性和韧性，因此采用锻件比较适宜。锻件的毛坯余量选单边3mm。在加工时可以不采取增加刚性的措施，切削时按常规进行操作。3、热处理要求：调质2832HRC.4、键槽采用铣削加工，有对称度要求。5、零件的材料为45号钢，45号钢具有良好的切削加工性，加

4、工时不会出现难加工的现象。6、图纸上的三处外圆，即表面粗糙度为Ra1.6和Ra0.8的外圆，采用两端顶中心孔的办法磨削而成。四、工艺过程的拟定 定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定低速轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工36、30、45、等外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽和倒角。铣键槽时也要铣到图样规定尺寸。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方

5、法的确定1、确定主要表面的加工方法此轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该低速轴的主要表面公差等级较高，表面粗糙度Ra值(Ra=1.6 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：锻造粗车调质精车铣键槽磨削检验。为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，左端的圆柱面依次相连，且右端尺寸较长，所以左端应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端圆柱面，在调头装夹右端的圆柱面。加工完了在考虑在铣床上采用分度头来装夹，一夹一顶的来铣键槽至规定要求。零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的该零件的要求，有两种加工方案：1、在

6、车床上是直接用三爪卡盘装夹、调头加工。2、在铣床上是用分度头的三爪卡盘装夹夹紧和回转顶尖加工。经试验论证两种装夹方案，都能够保证其技术要求。2、基准的选择1、粗基准选择原则为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。粗基准应避免重复使用。选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。2、精基准选择原则基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准；基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则综合上述，粗精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三爪自定心卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯

7、外圆52的锻件的轴线和右端面作为定位基准。合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。粗基准采用锻件的毛坯外圆。采用三爪自定心卡盘装夹锻件的毛坯外圆钻中心孔，车端面、车外圆。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。3、热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于低速轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精

8、车各外圆之前。综合上述分析，低速轴的工艺路线如下：锻造调质车端面钻中心孔粗车各外圆调质半精车各外圆倒角铣键槽磨削检验4、切削用量的选择合理选择切削用量，就是选择切削速度、进给量和被吃刀量的组合，使之在一定的生产条件下获得合格的加工质量，提高生产效率和降低生产成本。切削深度的选择原则：在粗加工中，往往是在工艺系统允许的前提下，尽量一次切削完，但是在需要做两次切削的情况下，第一次切削去掉加工余量的2/33/4，采用递减的原则。考虑切削深度还要考虑工件材料的易切削加工性及刀具材料的性能。所以此零件粗加工时余量为2mm。切削速度的选择：切削速度越大、可以提高加工效率，但刀具的耐用度越低；当切削塑性材料

9、时，如果切削速度较低时最容易产生积屑瘤，增加工件的粗糙度，应该避免在这个区间内选择切削速度。因为刀具材料为硬质合金，切削速度可以比高速钢刀具更高，硬质合金刀具的红硬性更好。工件材料的切削程度较容易，可以采用较高的速度切削。进给速度的选择：粗加工在充分发挥刀具和机床性能情况下，背吃刀量尽可能取得大些，最好在一次加工行程中车完粗车余量，进给速度可提高些，这样能提高工作效率。通常背吃刀量在312mm，进给量在0.31.15mm/r，中碳钢VC=5070m/min。精加工时进给速度应选择慢，如果采用高速精车，高的切削速度（VC120m/min）和小的进给量（f0.2mm/r）,和较小的背吃刀量，这样可

10、以能提高表面粗糙度。5，加工余量的确定方法a.经验估计法，一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，所以估计的余量一般偏大。常用于单件小批量生产。b.查表修正法，是以工厂生产实践和试验研究所积累的关于加工余量的资料数据为基准，结合实际加工情况进行修订来确定加工余量的方法。这种方法应用广泛，查表时应注意表中数据是公差值，对称表面的余量是双边的，比如轴或孔，非对称表面的余量是单边的。根据查表修正法得零件的各工序余量为半精车余量为1mm、粗车余量为2mm，由此可知加工总余量为3mm。为了保证零件的尺寸公差，零件的最后一次加工的公差即为设计尺寸公差IT8,其余工序尺寸公差按经济精度查表确定，并按“入体原

11、则”确定偏差。根据引用法定该零件的工序尺寸及其公差。6、工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定方法有引用法、查表法和分析计算法。根据加工工艺路线确定该零件重要尺寸的工序尺寸及其公差。而且要根据零件的加工余量确保零件的加工质量、生产率和生产成本。在零件加工过程中应该避免因为加工余量大小所引起的各种误差和表面缺陷，甚至出现产品不合格。由零件图分析可知零件采用45钢，由于零件径向尺寸变化不大，又是成批量生产，采用锻件，获得毛坯表面比较规则，所以零件毛坯余量为3mm，毛坯总长度为204mm，零件精度较高，表面粗糙度最小数值为Ra0.8m，最终加工采用磨削。 五、机械加工过程根据图一及以上分析可知

12、，该零件加工的工序较少，具体加工方法如下：粗加工时是以零件的左端面为粗基准，并以粗基准定位，右端面为精基准。图中以25、45、36的外圆精度要求最高，是加工其他端面的基准。零件的表面粗糙度为Ra1.6um和Ra0.8。所以采用磨削来保证零件的精度要求。在铣削键槽师要保证其对称度。零件为中小批量生产，在四个加工阶段分别完成的加工内容，则粗加工中完成零件的基本形状，在半精加工和磨削中完成端面的加工及零件的重要尺寸精度和表面粗糙度达到图纸要求。达到图纸尺寸要求。确定零件合格后在涂油入库。（2）机床、刀具及量具的选择1、机床的选择CA6140型机车的尾座上能安装顶尖、各种加工孔的刀具。机床上能加工最大

13、直径为400mm，在刀架上加工最大直径为210mm，主轴可通过的棒料直径为48mm，工艺范围大，可车内外圆柱面、圆锥表面、车端面、拉槽、切槽、切断、车螺纹等。则从零件图可知零件是回转体，所以选CA6140车床车外圆、切槽、车螺纹工艺范围大可车内外圆柱面、圆锥表面、车端面、拉槽、切槽、切断、车螺纹、绞孔、钻孔，还可以进行磨削。车削加工可选大的切削用量，故生产率高。在车削加工可获得低精度、中等精和相当高的加工精度，故加工精度范围大。车刀结构简单，刃磨和安装都很方便，生产准备时间短，生产成本较低。X52铣床是铣刀安装在主轴上，工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动的切削加工方式，铣床性能的提高，于是可采

14、用较大的切削用量进行切削加工，使生产效率得到提高。可以铣削键槽，花键，直槽，台阶，T形槽等。它的结构比较完善，变速范围大，钢性较好，操作方便，有纵向进给间隙自动调节装置。铣削主要用于粗加工和半精加工，铣削加工的精度等级为IT11IT8，表面粗糙度为Ra1.66.3um。铣削主要用于加工各种平面，如水平平面和垂直平面以及斜面，除此以外还可以铣削直槽、台阶、T型槽、键槽、分齿零件和曲面等。M1432A 磨床属于普通精度级的万能外圆磨床，加工精度可达IT6IT7, 而磨削最大外圆直径为320mm，能加工最大长度为2000mm，表面粗糙度可达Ra0.08，磨削时的切削深度较小，每次行程中所能切除的金属

15、层较薄，可磨削外圆、平面、端面、螺纹、齿轮等。所以选用M1432A磨床使工序集中，在一台机床上完成能减少搬运，节约时间和成本2.刀具的选择刀具的选择是机械加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下： (1)粗加工时进给量和背吃刀量较大，为了减小切削变

16、形，提高刀具耐用度，选择较小前角为10º15º。精加工时，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力小，为了使刃口锋利，保证加工质量，可选取较大的前角为15º20º。后角主要根据切削厚度大小选择，粗加工时进给量和切削厚度较大，后角取小值为5º7º，精加工时进给量和切削厚度较小，后角取大值6º8º。副偏角减小会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度，但过小的副角会引起振动，所以取10º15º。粗加工中刃倾角应选负值，精加工中刃倾角应选正值。则刀具的前刀面型式为正前角曲

17、面倒棱型，能粗加工或精加工塑性材料的刀具。粗车和半精车为了减少刀具选择，在加工零件的端面和倒角可选用主偏角为45，副偏角为15，由于车端面的粗加工和精加工都由一把车刀完成则前角为15，后角为6，刃倾角可取负值为-3的45YT15端面车刀。(2)因为图中零件为阶梯轴，则粗车加工时选用主偏角为90、副偏角为10º、前角为10º、后角为5º，由于是粗车刃倾为负取-3º的90YT15外圆车刀。半精车加工时选用主偏角为90º副偏角为15、前角为20、后角为8，在精加工中刃倾角为正取5的90YT15外圆车刀。所以平端面、车外圆可以选用YT15 90

18、6;的外圆车刀。粗车、精车都选择一把硬质合金端面外圆车刀。(3)由于零件上有退刀槽，在切槽是为了保证刀头强度可选主偏角为1º2 º.切槽时由于零件中槽宽4mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。(4)零件上有键槽需要进行铣削，由于零件中得键槽宽5.5mm深10mm,一般选用10mm的键槽铣刀。在铣削两端不通的键槽时，可以作适量的轴向进给。3.量具的选择游标卡尺测量精度较高的工件，测量工件外径，长度，宽度、高度、键槽长度、键槽深度、孔内径。根据零件要求尺寸所以选用长度为200×0.02m

19、m的毫米游标卡尺和450x0.05的毫米游标卡尺，2550mm的外径千分尺。键槽则可以用10H9的键槽综合量规测量。六、检验（1）键槽对称度的检验工量具：用游标卡尺、025千分尺、平板、专用量块、百分表、移动表架、标准V形块。方法：调整被测件，使定位块沿径向与平板平等，测量定位块与平板之间的距离。再将被测件翻转180°后，在同一截面上重复以上操作。得到截面上下对应点的最大值为a，则截面的对称度误差为： EMBED Equation.3 ah/（d-h）。沿键槽长度方向测量，取长向两点的最大读数差为长向对称度误差：长=a高-a低，取两个方向误差值最大者为该零件的对称度误差。（2）同轴度的检验工量具：平板、百分表、移动表架、专用量块、标准V形块。方法：