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轮架 锻造 加工 工艺 设计 CAD 原图

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切削工艺设计说明书 课程名称 切削工艺课程设计 设计题目 挂轮架轴 目录一、 挂轮架轴的工艺分析及生产类型的确定. 21. 挂轮架轴的工艺分析. 22. 生产类型的确定. 2二、 机械加工工艺设计.31. 定位基准的选择及安装形式.32. 零件表面加工方法的选择.43. 制定工艺路线.54. 确定机械加工余量.7三、总结11四、参考文献12五、附录（机械加工工艺过程工艺卡）13设计计算与说明结果一、挂轮架轴的工艺分析及生产类型的确定1.挂轮架轴的工艺分析由该挂轮轴的零件图可知，该轴属于典型的阶梯轴类零件，机构较为复杂，由于各轴段具有不同的功能、尺寸、配合及粗糙度的要求，故加工起来较为复杂。该轴共分为六段，主要构成为回转面，故可采用车削方式进行加工，M16所示的两处螺纹可单独进行加工，由于不同轴段间设计有退刀槽，故可以方便单独地对各段进行不同的加工；在18轴段和13轴段上有平面，可在车削加工完成后再进行铣削加工。不同轴段的粗糙度要求不同，有Ra0.63,Ra2.5和Ra25的不同要求，可利用粗车，半精车，精车和静磨的方法分别进行加工，满足不同的要求，由于退刀槽的作用，故各段加工之间互不影响。25X35轴段的直径和长度都有公差要求，在加工时需要用较精密的加工方法以及合适的工序对其进行保证；同时有平行度和垂直度的要求，可以通过适当的基准选择和工序排布对其进行保证。总之，该零件可以在正常的工艺条件下，用较为经济的方法进行加工，整体工艺性较好。2.生产类型的确定设计计算与说明结果由于零件图未对生产数量及批次有明确要求，且加工数量只为1，故可视为单件小批量生产类型，以此进行工艺路线的拟定。二、机械加工工艺设计1.定位基准的选择及安装形式精基准的选择根据零件图可知25轴段有垂直度的要求，并且其尺寸偏差要求较严格，故选定其为精基准，可以满足位置公差的要求，同时可以作为回转面进行定位，可以保证其余各轴段之间的同轴度要求，减少跳动。同时由于装夹要求，在左右两端进行装夹时，分别以M16轴段和25轴段为精基准进行加工。具体进行加工时，两精基准互为基准进行加工，保证了各处的形位公差要求。粗基准的选择由于该零件属于回转轴类零件，故选取零件中心轴线为粗基准，分别装夹两次，在两端钻顶尖孔作为定位粗基准，为后续的精加工最好准备。安装形式和次数在车床上安装工件所用的附件有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、花盘、心轴、中心架和跟刀架等。安装工件的设计计算与说明结果主要要求是位置准确、装夹牢固。工序1、2、3、4、6、7、8、9是粗车、半精车和精车，由于是对回转面进行车削，三爪卡盘是应用最广泛的夹具，适合于安装短圆棒料工件，且三爪卡盘装夹方便能自动定心 ，能满足车削精度要求，故在这几个工序中选用三爪卡盘进行装夹。在每个工序中分别装夹一次。工序10为铣削，在13轴段和25轴段由于铣削平面有角度关系和定位要求，故在装夹时选用分度头进行装夹，可以保证相应角度方便加工。装夹一次。工序11为精磨，由于属于精加工，要保证加工精度和表面粗糙度，所以选用双顶尖进行装夹。共装夹一次。2.零件表面加工方法的选择根据零件图上的表面粗糙度要求和尺寸精度要求，可查阅机械制造技术基础表5-6获得零件外圆加工方法的经济精度，进而进行相应加工方法的选用。零件图上粗糙度要求为Ra25的部分粗车即可达表面粗糙度要求；对于零件图上表面粗糙度要求为Ra2.5的M16及50两端面，查表可知半精车可到达到Ra2.510的要求，精车可达到Ra1.255的要求，为减小加工难度，故选用粗车半精车精车的加工方法，以经济的加工方法和效率满足加工要求。设计计算与说明结果对于零件图上粗糙度要求为Ra0.63的25轴段，车削不易满足，且选用金刚石车成本较高，故选用磨削的方法，查阅表格可知粗磨可达到Ra1.2510精度，半精磨可达到Ra0.632.5精度，精磨可达到Ra0.161.25精度，考虑加工成本和加工效率的综合影响，最终选用粗车半精车精车精磨的方法对其进行加工。需要进行铣削加工的平面由于没有特殊要求，采用普通粗铣对其进行加工，查阅表格可耻粗铣可达到Ra1080精度，满足Ra25的要求。根据零件图技术条件，在轴段350+0.15和方头处有淬火至硬度40-45HRC的要求，故在相应工序中加入热处理，由于淬火后对零件尺寸和加工精度影响较大，所以将其安排在粗加工之后，半精加工和精加工之前。3.制定工艺路线拟定加工顺序加工阶段的划分：按照对工艺分析的要求，加工阶段可划分为粗加工半精加工精加工。分别为：粗车外圆、钻中心孔；半精车各处外圆、台阶和次要表面；精车和精磨各处外圆表面。在拟定加工顺序的时候遵循“先基准面后其他”、“先设计计算与说明结果面后孔”、“先主后次”和“先粗后精”的原则。故各轴段的加工顺序为：M16两轴段：粗车半精车精车车螺纹；50轴段：粗车半精车；25轴段：粗车半精车精车精磨；18轴段：粗车半精车铣；13轴段：粗车半精车铣。总加工顺序为：粗车轴端面，打中心孔粗车各外圆表面热处理25和M16轴段半精车各外圆表面精车M16，25外圆面两M16轴段车螺纹铣削18和13外圆面精磨25外圆面选择机床根据该轴的尺寸大小要求，选用卧式车床CA6140,万能外圆磨床MD1420，立式升降台铣床X5032，具体情况如上表所示。选择夹具、刀具及量具夹具：三爪卡盘是最常用夹具，易于装夹且可以自动定心，在粗车、半精车和精车部分选用三爪卡盘作为夹具；铣削时由于有角度要求，需要定位角度，故选用分度头和顶尖M16两轴段：粗车半精车精车车螺纹；50轴段：粗车半精车；25轴段：粗车半精车精车精磨；18轴段：粗车半精车铣；13轴段：粗车半精车铣。设计计算与说明结果作为夹具；磨床由于表面粗糙度较高，对表面质量有较高的要求，故选用双顶尖作为夹具。刀具：车端面时考虑切削方便选用45车端面刀，其余车削部分采用60弯刀，在车螺纹时可选用螺纹车刀进行相应加工，铣削时由于加工平面，故采用两面刃铣刀。量具：根据零件图的尺寸要求，可选用分度为0.02mm的游标卡尺进行测量即可满足测量精度。热处理由于有些轴段半精车即为最终加工工序，为了不影响已加工精度，将热处理放置在粗加工之后，半精加工之前，可满足相应要求。4.确定机械加工余量各工步加工余量设计计算与说明结果在零件加工过程中有粗车、半精车和精车几种加工方法，查阅粗车及半精车外圆加工余量表可对各工步加工余量进行确定。零件总厂L=121mm粗车24X27轴段，加工余量大于2mm，取4mm；粗车33X35轴段，加工余量大于2mm，取4mm;粗车58X21轴段，加工余量大于2.3mm，取8mm;粗车26X38轴段，加工余量大于2mm,取6mm;半精车20X27轴段，加工余量大于2mm,取3mm;半精车28X35轴段，加工余量2.6mm，为精车和磨削留取加工余量；半精车20X38轴段，加工余量为2mm,在之后依次车削16.3和13轴段；查阅表车削加工余量、加工精度和表面粗糙度可知精车加工余量为0.10.3mm,故选择：精车16.3X27轴段，加工余量为0.3mm;精车25.4X35轴段，加工余量为0.3mm.表3.8.1 磨削加工余量、加工精度和表面粗糙度加工方法本道工序单面经济加工余量（mm）经济加工精度经济表面粗糙度磨削粗磨0.250.5IT8IT76.33.2半精磨0.10.2IT71.60.8精磨0.050.1IT7IT60.80.2细磨、超精磨0.0050.05IT6IT50.100.025设计计算与说明结果查阅表3.8.1磨削加工余量表可知精磨加工余量为0.050.1mm,故选取25.1X35轴段的加工余量为0.1mm，加工后达到最终尺寸要求。各工序加工余量轴段M16X20加工余量及公差工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm精车、车螺纹0.3IT72.516半精车3.7IT103.216.3粗车4IT1212.520锻造24轴段50X5加工余量及公差工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm粗车8IT122550锻造58设计计算与说明结果轴段25X35加工余量及公差工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精磨0.1IT60.6325-0.02-0.04精车0.3IT71.2525.10-0.05半精车2.6IT103.225.400.062粗车5IT1212.52800.16锻造33轴段18X5加工余量及公差工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm铣IT1012.518半精车2IT1012.518粗车6IT122520锻造26设计计算与说明结果轴段M16X18加工余量及公差工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm精车、车螺纹0.3IT62.516半精车3.7IT103.216.3粗车6IT1212.520锻造26轴段M16X18加工余量及公差工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm铣IT1012.513半精车2IT1012.513粗车11IT122515锻造26三、总结通过本次切削工艺设计，我对机械制造的相关知识进行了复习和巩固，加深了对于加工方法、加工精度和对加工流程设计的理解，在课程设计的过程中，我查阅了大量的资料和手册，收获颇丰。同时，我也在实践的过程中发现了理论与实践的差别，认识到了自身的不足，在今后的学习中我会进一步加强自己对于机械专业知识的学习认识和深化。设计计算与说明结果四、参考文献【1】张世昌，机械制造技术基础，高等教育出版社【2】杨慧智，工程材料及成形工艺基础，机械工业出版社【3】机械设计手册，北京出版社13五、附录（机械加工工艺过程工艺卡）机械加工工艺过程卡片课程设计机械加工工艺过程卡片零件名称挂轮架轴零件图号1材料45毛坯种类热轧圆钢零件重量（g）毛重1006.2净重306.5每料件数1每台件数1每批件数1工序号工序名称工序内容工序简图定位基准设备名称夹具刀具和量具1粗车 装夹24外圆，车右端面，打中心孔； 24外圆CA6140车床三爪卡盘45端面车刀，麻花钻 2粗车 掉头装夹33外圆，打中心孔，车左端面33外圆CA6140车床三爪卡盘45端面车刀，麻花钻3粗车装夹33外圆，左顶尖，粗车24外圆至20，车58外圆至54，车58左端面5mm，切退刀槽33外圆CA6140车床三爪卡盘,顶尖60弯刀，切断刀；游标卡尺4粗车掉头以20外圆为基准, 车58右端面5mm，车33外圆至28，26至20，切退刀槽20外圆CA6140车床三爪卡盘,顶尖60弯刀，切断刀；游标卡尺5热处理对28和20轴段进行淬火处理，硬度40-45HRC加热炉火钳6半精车以 33外圆定位加紧，左顶尖，半精车20外圆至17，54至50，车54左端面保证该段长度为8mm33外圆CA6140车床三爪卡盘,顶尖60弯刀；游标卡尺7半精车掉头以17外圆为基准，车54右端面保证该段长度为6mm;车28至26.5，保证该段长度为35mm;车20保证18和13，将M16轴端先车至1717外圆CA6140车床三爪卡盘,顶尖60弯刀；游标卡尺8精车以26.5为基准，车17至16和50左端面0.5mm，保证左端面距左端27mm，车M16螺纹，16和50轴段倒角C126.5外圆，50左端面CA6140车床三爪卡盘,顶尖60弯刀，螺纹车刀；游标卡尺9精车以16为基准（垫铜皮），车50右端面保证5mm，26.5车至25.5，车25.5右端面保证长度，车各右端面保证5,18,15mm三个尺寸，17车至16并车M16螺纹，25和23轴段倒角C116外圆，50右端面CA6140车床三爪卡盘,顶尖60弯刀，螺纹车刀；游标卡尺10铣铣18两个平面和13四个平面，保证尺寸10mm零件轴线铣床分度头，顶尖铣刀；游标卡尺11精磨修研两端中心孔，磨25.5表面保证尺寸mm中心孔连线磨床双顶尖砂轮；游标卡尺12检验根据零件图，检查各部分尺寸精度游标卡尺编制抄写校对审核锻造工艺卡锻件名称挂轮架轴锻件材料45挂轮架轴坯料重量1048.8g坯料尺寸70X36锻件质量954g工艺类型自由锻顺序锻造温度操作工步变形过程图设备工具1始锻1200终锻温度800下料，加热锯床圆口钳2整体拔长坯料至58mm，滚圆C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子3加热，切肩圆口钳，压肩摔子4拔长24mm轴段，滚圆，切头C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子，剁刀5加热，切肩圆口钳，压肩摔子6拔长33mm轴段，滚圆C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子7加热，切肩圆口钳，压肩摔子8拔长26mm轴段，滚圆修整，切头C41-100空气锤尖口钳，圆口钳，摔圆摔子，剁刀锻造工艺设计说明书 题目 挂轮架轴自由锻工艺设计说明 目录一、 课程设计概述2二、 零件图分析及总体方案设计2三、 具体设计方法及步骤 3.1确定零件余量、余块和公差.3 3.2绘制锻件图.4 3.3确定变形工艺、温度及冷却.5 3.4计算坯料重量和尺寸9 3.5选定设备及规范.12四、结论.12五、参考文献.13六附录（锻造工艺卡）.14设计计算与说明结果一、 课程设计概述本课程设计主要对零件的加工方法进行流程设计，我们本次参与对零件的加工方法设计主要有铸造和自由锻造两大类，我进行设计加工的零件为挂轮架轴，加工数量少，采用自由锻造的方法进行生产。自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。 同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、 缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻件形状简单，操作灵活。因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。确定零件余量、余块和公差 我们本次设计的内容包括绘制锻件图、确定变形工艺、计算坯料重量和尺寸、选定设备及规范以及绘制工艺卡等。二、 零件图分析及总体方案设计该零件名称为挂轮架轴、材料为45、产量为小批量、技术要求为和方头处淬火HRC4045。由于所设计零件为轴，生产批量小，强度要求较高，故采用锻造的方法进行生产。由零件图可以看到该轴主要分为五个轴段，可以下料之后进行分段拔长，在零件初加设计计算与说明结果工之后，再进行进一步的切削加工可获得最终零件。三、 具体设计方法及步骤3.1确定零件余量、余块和公差(1)确定余块：在锻件某些地方添加一些大于余量的金属体积，以简化锻件外形及锻制过程，这些添加的金属体积，称为余块。为了简化锻件，将各处退刀槽进行简化，与轴段视为一体；并且将与轴段简化合并为轴段进行锻造，简化阶梯轴数量；各处铣削加工面也先简化不进行加工。由此确定各处余块。(2)确定余量和公差：为保证零件机械加工尺寸和表面粗糙度，在零件外表面需要加工部分，留一层作机械加工的金属，这部分称为设计计算与说明结果机械加工余量。锻件的实际尺寸，不可能正好达到锻件基本尺寸的要求，允许有一定限度的偏差，超过基本尺寸的称上偏差，小于基本尺寸的称下偏差。上、下偏差的代数差的绝对值称为锻件公差。零件图上轴段最大直径为，零件总长为105, 根据工程材料及热加工工艺基础表2-4可确定零件余量及极限偏差a为。具体锻件共分为四段台阶轴，轴径从左至右为，分别为，总长度为。综上，锻件各部分直径锻件各部分长度3.2绘制锻件图根据零件图的基本图样，结合自由锻工艺特点，考虑锻造余块、余量和公差进行锻件图绘制，如下图所示：锻件各部分直径锻件各部分长度设计计算与说明结果3.3确定变形工艺、温度及冷却（1）变形工艺在切削加工工艺之前，要对坯料进行锻造工艺设计，由于坯料直径较大，且加工零件为圆轴类零件，故主要选用切肩、拔长、滚圆和修整锻造工艺。3.3.1变形工艺尺寸计算第一次切肩位置在计算切肩位置尺寸时，根据切肩前后锻件体积不变原则第二次切肩位置为保证轴段尺寸，切肩位置距离第一次切肩位置为第三次切肩位置为保证轴段尺寸，切肩位置距离第二次切肩位置为第一次切肩位置第二次切肩位置第三次切肩位置设计计算与说明结果。切头尺寸为保证整个锻件长度，在零件左端进行切头操作，保证在最后一步进行切头操作，保证总长为。3.3.2变形工艺工步设计具体坯料锻造步骤主要有以下几步： 下料根据计算选用钢材坯料，具体尺寸为。由于计算所得坯料直径大于锻件最大直径尺寸，故选用拔长工艺进行加工。整体拔长坯料至，滚圆切肩，拔长轴段，滚圆，切头切头保证总长设计计算与说明结果切肩，拔长轴段，滚圆切肩，拔长轴段，滚圆修整，切头设计计算与说明结果（2）锻造温度断定铸造温度规模的基本原则是：在铸造温度规模内，应包管金属具有杰出的塑性和较低的变形抗力以利于铸造变形；能改进金属内部安排功能，取得优质锻件；规模宽度尽可能大些，以削减加热火次，进步出产功率。 始锻温度的断定，主要是不发生过烧表象。因而碳钢的始锻温度应低于铁碳平衡图的固相线150250。终锻温度的断定，既要保证金属在终锻前具有满足的塑性，又设计计算与说明结果要使锻件可以取得好的晶体排布，因而，通常来说终锻温度应稍高于其再结晶温度，既保证毛坯在终锻前仍有满足的塑性，又能使锻后再结晶彻底。 就碳钢而言，终锻温度若是过高，会使锻件晶粒粗大。终锻温度不能低于铁碳平衡图的A1线。不然塑性明显下降，变形抗力增大，加工硬化表象严峻，简单发生铸造裂纹。该零件适用为45钢，亚共析钢，终锻温度应在A3线以上1550，坐落单相奥氏体区，塑性好。综上，始锻温度为12001250度，终锻温度为800度，锻造温度范围为400450度。（3）锻后冷却若采用水冷或者油冷的方式，可能由于冷却速度较快，形成马氏体，不利于后续切削加工，故冷却方式采用空冷，为进一步加工做准备。3.4计算坯料重量和尺寸（1）坯料重量的确定锻造用坯料有两类，一类是钢材和钢坯，用于中小型锻件；另一类是钢锭，用于大中型锻件。由于该零件体积较小，属于小型锻件，故选用型材进行锻造。坯料的重量可按下式进行计算：始锻温度为12001250度，终锻温度为800度，锻造温度范围为400450度锻后采用空冷方式设计计算与说明结果式中按照锻件图零件体积进行计算，锻钢密度取，则一般按火次进行估算公式中的系数适用于一次加热，如需多次加热，每增加一个火次，系数增加0.5。在锻造过程中加热四次，并取锻造使用炉子为煤气炉，故可得：冲孔芯料损失；一般按以下公式进行计算切头直径为，代入数据可得设计计算与说明结果综上可得，（2）坯料尺寸的确定轴类锻件一般采用拔长方式进行锻造，拔长后的最大截面部分应达到规定的锻造比要求，即式中因此，采用圆