軸的加工工藝

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1、 湖南理工學院 課程設計任務書 設計題目： 軸的加工工藝規(guī)程設計 系 部： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學生姓名: 朱小剛 學 號:14091900486 起迄日期: 2012年5月至2012年6月10日 指導教師: 易 曉 科 教研室主任： 目錄 一、引言............................

2、.................................................................................2 二、零件的分析 3 1. 零件的作用 3 2. 零件的工藝分析 3 三、確定生產(chǎn)類型 3 四、毛坯選擇 1．確定毛坯種類 3 2．確定鑄件加工余量及其形狀 3 3．繪制鑄件零件圖 五、工藝規(guī)程設計 5 1．選擇定位基準： 5 2．制定工藝路線: 6 3．機械加工

3、余量、工序尺寸及公差的確定 六、參考文獻 17 1、 引言 機械制造工藝學課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習,也是一次理論聯(lián)系實際的訓練,因此,它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計，了解并認識一般機器零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學過的技術基礎課和專業(yè)課的知識，理論聯(lián)系實際，對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的工作打下一個良好的基礎，并且為后續(xù)課程的學習打好基礎。

4、 二、零件的工藝分析 (一)零件的作用 題目所給定的零件為軸零件，軸是重要零件之一，其主要功用是：①傳遞運動和轉矩；②支承回轉零件（如齒輪）。 (二)零件的工藝分析 分析可知該零件是典型的軸零件，結構比較簡單，工藝性較好，該軸的材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學性能，可以根據(jù)不同的熱處理規(guī)范（如正火，淬火，調(diào)制等）獲得一定的強度，韌性和耐磨性。因此以下是該軸需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、加工Φ35，Φ50，Φ60，Φ50，Φ35的外圓柱面和軸端面。 2、長度為45mm直徑為50的4個鍵槽，長度為63直徑為50的4個鍵槽。 3、兩

5、個以軸的端面為基準的螺紋孔公稱直徑為8。 4、鍵槽一側面相對于Φ50的圓柱面對稱度誤差為0.03，另一側面的垂直度誤差為0.04。 由上面條件和軸的圖分析可知，圖中所給的尺寸精度較高，粗糙度方面兩端面Φ35為0.8其余的為1.6，要求較高，熱處理方面需要調(diào)質處理，調(diào)質HRC28—30，還需表面氧化，通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們可以粗加工兩端面及其圓表面，然后以此為基準采用專用夾具進行加工，我們通過軸向夾緊可保證其加工要求，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，又因該零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。

6、三、確定生產(chǎn)類型 已知此軸零件的生產(chǎn)綱領為5000件/年，零件的質量是5.0Kg/個，查《機械制造工藝設計簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該軸生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。 四、毛坯選擇 1、確定毛坯種類： 零件材料為40Cr、Φ60圓鋼?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-10。 2、確定鑄件加工余量及形狀： 查《機械制造工藝設計簡明

7、手冊》第57頁表2.2-27，第61頁表2.2-35和表2.2-36,查《實用金屬切削加工工藝手冊》表13-14。選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示： 簡 圖 加工面代號 基 本 尺 寸 加工余量等級 加工 余量 說 明 D1 20 H 102 孔降一級雙側加工 D2 50 H 3.52 孔降一級雙側加工 T2 30 H 5 單側加工 T3 12 H 5 單側加工 T4 12 H 5 單側加工 3、繪

8、制鑄件零件圖 五、工藝規(guī)程設計 (一)選擇定位基準： 根據(jù)定位基準的選擇原則，定位基準選擇時應先選精基準，在選加工精基準用的粗精準。 1、工件在加工第一道或最初幾道工序時，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準，這個是粗基準。粗基準的選擇的原則是：（1）非加工表面原則（2）加工余量最小原則（3）重要表面原則（4）不重復使用原則（5）便于裝夾原則。 根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以選擇Φ60外圓面作為加工中心孔、軸左端兩個螺紋孔及其它圓表面的粗基準。 2、精基準的選擇：精基準的選擇的原則是：（1）基準重合原則（2）基準統(tǒng)一原則（3）自為基準原則（4）互為基準原則（5）便于

9、裝夾原則。 根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以選擇端面的中心孔以及加工了的圓柱面作為精基準加工4個鍵槽?？紤]要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的中心孔為主要的定位精基準。 (二)制定工藝路線: 根據(jù)機械加工的順序原則，先基準后其他，先粗后精，先主后次、穿插進行，先面后孔。 由上面原則可知，一般的機械加工順序為：定位基準的加工——主要表面的粗加工——次表面加工——主要表面的半精加工——次要表面加工——修基準——主要表面的精加工。 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，其工藝規(guī)程過程劃分為粗加工、半精加工、精加工三個階段。

10、以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第20頁表1.4-6、1.4-11、1.4-14、1.4-18、1.4-20、1.4-22，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 1、圓柱表面工序尺寸： 工序01 毛胚鍛造并正火； 工序02 車：粗車右端面見光，打中心孔，工裝為中心鉆；粗車Φ50、Φ35外圓及其臺階，留余量2.0mm，倒角，工裝為90偏刀； 工序03 車：粗車左端面見光，保證零件總長度，打中心孔，工裝為中

11、心鉆；粗車Φ50、Φ35外圓及其臺階，留余量2.0mm，倒角，工裝為90偏刀； 工序04 車：半精車Φ50和Φ35外圓，留精車余量，工裝為頂尖； 工序05 鉗工：去毛刺； 工序06 檢驗：中間檢驗； 工序07 熱處理：調(diào)質HRC28-32； 工序08 修研中心孔； 2、平面工序尺寸： 工序01 粗銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序02 粗銑Φ20上端面，以T1為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序03 粗銑Φ50上端面，以T4為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序04 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外

12、圓和T2為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序05 粗鏜Φ50孔，以D1為定位基準，采用T616臥式鏜床加專用夾具； 工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序07 精銑Φ20下端面，以T2為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序08 精銑Φ20上端面，以T1為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序09 粗鉸、精鉸Φ20孔，以T2和Φ32外圓為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序10 精銑Φ50端面，以D1為基準，采用X51立式銑床加專用夾具； 工序11 半精鏜Φ50孔，以D1做定位基準，采用T616臥式鏜

13、床加專用夾具； 工序12 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準，采用Z525立式鉆床加專用夾具； 工序13 鉆M8底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準，采用Z525立式鉆床并采用專用夾具； 工序14 銑斷，以D1為基準，采用X60臥式銑床加專用夾具； 工序15 去毛刺； 工序16 終檢。 （三）機械加工余量、工序尺寸及公差的確定: 1、圓柱表面工序尺寸： 前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： 加工 表面 加工 內(nèi)容 加工余量 精度等級 工序 尺寸 表面粗 糙度 工序余量 最小 最大

14、 φ50IT12 （D2） 鑄件 7.0 CT12 粗鏜 4.0 IT12 6.3 0.95 6.8 半精鏜 3.0 IT10 3.2 2.9 3.25 φ20IT7 （D1） 鉆 18 IT11 17.89 18 擴 1.8 IT10 6.3 1.716 1.910 粗鉸 0.14 IT8 3.2 0.107 0.224 精鉸 0.06 IT7 1.6 0.039 0.093 2、平面工序尺寸： 工序號 工序 內(nèi)容 加工 余量 基本 尺寸

15、 經(jīng)濟 精度 工序尺寸偏差 工序余量 最小 最大 鑄件 5.0 CT12 01 粗銑φ20孔下端面 4.0 36.0 12 1.5 7.75 02 粗銑φ20孔上端面 4.0 32.0 12 1.5 7.75 03 粗銑φ50孔上端面 4.0 14.0 12 1.8 6.38 07 精銑φ20孔下端面 1.0 31.0 8 0.75 1.283 08 精銑φ20孔上端面 1.0 30.0 8 0.75 1.283 10 精銑φ50孔端面 1.02 12.0

16、8 0.951 1.016 3、確定切削用量及時間定額： 工序01 粗銑Φ20、Φ50下端面，以T2為粗基準。 1. 加工條件 工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm; 加工要求：粗銑Φ20孔下端面，加工余量4mm; 機床：X51立式銑床； 刀具：YG6硬質合金端銑刀。銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》（后簡稱《簡明手冊》）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)《切削用量手冊》（后簡稱《切削手冊》）表3.16，選擇刀具前角γ0＝0后角α0＝8，副后角α0

17、’=10，刃傾角： λs=－10,主偏角Kr=60,過渡刃Krε=30,副偏角Kr’=5。 2. 切削用量 1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。 2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YG6硬質合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（據(jù)《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）時： fz=0.09~0.18mm/z 故選擇：fz=0.18mm/z。 3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)

18、《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直徑d0=125mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡明手冊》表3.8）。 4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據(jù)《切削手冊》表3.16，當d0=125mm，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，，，將以上數(shù)據(jù)代入公式： 確定機床主軸轉速： 。 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=

19、390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： vc==m/min=118m/min f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z 5)校驗機床功率 根據(jù)《切削手冊》表3.24，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率Pcm=4.50.75kw=3.375kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ vf，L=l+ y+Δ，l=176mm. 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超

20、切量為：y+Δ=40mm，則： tm＝L/ Vf=(176+40)/390=0.81min。 工序02 粗銑Φ20上端面，以T1為定位基準。 切削用量和時間定額及其計算過程同工序01。 工序03 粗銑Φ50上端面，以T4為定位基準 刀具：YG6硬質合金端銑刀， 機床：X51立式銑床 根據(jù)《切削手冊》查得，。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36查得，?。?，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 查說明書，取 計算切削基本工時：

21、 因此， 工序04 鉆、擴Φ20孔，以Φ32外圓和T2為基準，保證垂直度誤差不超過0.05mm,孔的精度達到IT10。 1. 選擇鉆頭 根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角αo＝12，二重刃長度bε=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度，， 2.選擇切削用量 （1）確定進給量 按加工要求確定進給量：查《切削手冊》，，，由《切削手冊》表2.7,系數(shù)為0.5,則： 按鉆頭強度選擇:查《切削手冊》表2.8,鉆頭允許進給量為：； 按機床進給機構強度選擇：查《切削手冊》表2.9，機床

22、進給機構允許軸向力為8330N時，進給量為。 以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：0.215~0.265mm/r。根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進給量。 由于是通孔加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。 根據(jù)《切削手冊》表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構允許的最大軸向力為8830N﹥Ff，故所選進給量可用。 （2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《簡明手冊》）為0.6mm，壽命． ?。?）切削速度

23、 查《切削手冊》表2.30，切削速度計算公式為： （m/min） 其中，，，，，，，，，查得修正系數(shù)：，，，故實際的切削速度： （4）檢驗機床扭矩及功率 查《切削手冊》表2.20，當f≤0.26, do≤19mm時，Mt=31.78N?m，修正系數(shù)均為1.0，故MC=31.78 N?m。 查機床使用說明書：Mm =144.2 N?m。 查《切削手冊》表2.23,鉆頭消耗功率：Pc=1.3kw。 查機床使用說明書，。 由于，，故切削用量可用，即： ，， 3、計算工時 4、擴孔至Φ19.8 查《切削手冊》表2.10，擴孔進給量為：，并由機床使用說明書最終選定

24、進給量為：。 根據(jù)資料，切削速度 ，其中為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度，故：，，根據(jù)機床使用說明書選取： 。 基本工時： 工序05 粗鏜Φ50孔，以D1為定位基準。 機床：T60臥式鏜床 單邊余量 可一次切除，則 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-20查得，取 。根據(jù)《簡明手冊》4.2-21查得，?。?。 計算切削基本工時： 工序06 銑斜肩，以D1和T2為定位基準。 刀具：硬質合金三面刃銑刀 機床：X51立式銑床 根據(jù)《簡明手冊》查得：。根據(jù)《切削手冊》查得：因此： 現(xiàn)采用X51立式銑床，取：，故實際切削速度為： 當時，工作臺每分鐘進給量應為： 根

25、據(jù)《切削手冊》表4.2-37查得,?。?。 計算切削基本工時： 因此： 工序07 精銑Φ20下端面，以T2為基準。 刀具：YG6硬質合金端銑刀； 機床：X51立式銑床； 查《切削手冊》表3.5，進給量為：，取為0.5mm/r 參考有關手冊，確定，采用YG6硬質合金端銑刀，，則： 現(xiàn)采用X51立式銑床，根據(jù)《簡明手冊》表4.2-36，取，故實際切削速度： 當時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/min 本工序切削時間為： min 工序08 精銑Φ20上端面，以T1為基準。 切削用量同工序07 精銑時 基本工時： 工序09 粗鉸、精鉸Φ2

26、0孔，以T2和Φ32外圓為基準。 （1）粗鉸至 刀具：專用鉸刀 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.8～1.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉速取為=140r/min，則其切削速度為： 。 機動時切削工時，=38mm， (2) 精鉸至 刀具： 機床：Z525立式鉆床 根據(jù)有關手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉速取為：=140r/min，則其切削速度為： 機動時切削工時，=38mm 工序10 精銑Φ50端面，以D1為基準。 機床：X51立式銑床 刀具：硬質合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由《切削手冊》

27、表3.6查得：，,即27m/min，因此，。現(xiàn)采用X51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應為：， 查機床使用說明書，取 。 銑削基本工時： 工序11 半精鏜Φ50孔，以D1做定位基準。 單邊余量,可一次切除，則 。 由《切削手冊》表1.6查得，進給量取為0.27mm/r。由《切削手冊》表1.1查得，，則： 查《簡明手冊》表4.2-20，取為630r/min。 加工基本工時： 工序12 鉆、鉸Φ8錐孔，以T1和零件中線為基準。 刀具：專用刀具 機床：Z525立式鉆床 確定進給量：根據(jù)《切削手冊》表2.7查得，，查Z525機床使用說明書，現(xiàn)取。查《切削手冊》表2

28、.15，，計算機床主軸轉速： 按機床選取，所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： 工序13 鉆M6底孔，攻螺紋，以T1和零件中線為基準 （1）鉆螺紋底孔mm 機床：Z525立式鉆床 刀具：高速鋼麻花鉆 根據(jù)《切削手冊》查得，進給量為0.18～0.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則： 查《簡明手冊》表4.2-15，取。所以實際切削速度為： 計算切削基本工時： （2）攻螺紋M6 機床：Z525立式鉆床 刀具：絲錐M6，P=1mm 切削用量選為：，機床主軸轉速為：，按機床使用說明書選?。?，則 ；機動時，，計算切削基本工

29、時： 工序14 銑斷，以D1為基準。 選擇鋸片銑刀，d=160mm，l=4mm，中齒，Z=40 采用X61臥式銑床 查《切削手冊》，選擇進給量為：,切削速度為：，則： 根據(jù)《簡明手冊》表4.2-39，取，故實際切削速度為： 此時工作臺每分鐘進給量應為： 查《切削手冊》表4.2-40，剛好有。 計算切削基本工時： 六、參考文獻 1、《機械加工工藝手冊》 李 洪主編 北京出版社 2、《機械制造工藝》 徐宏海主編 化學工業(yè)出版社 3、《機械加工工藝設計手

30、冊》 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社 4、《金屬切削速查速算手冊》 陳宏鈞主編 機械工業(yè)出版社 5、《機械工人切削手冊》 機械工業(yè)出版社 6、《機械工程師簡明手冊》 河南科學技術出版社 7、《機械制造基礎》 劉建亭主編 機械工業(yè)出版社 8、《金屬機械加工工藝人員手冊》　 上海科學出版社“增訂組編”　　　 9、《簡明加工工藝手冊》 上?？萍汲霭嫔? [1]王紹俊.機械制造工藝設計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1981 [2]劉文劍 曹天河.夾具工程師手冊.哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987 [3]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2004 [4]吳宗澤 羅圣國.機械設計課程設計手冊（第二版）.北京: 高等教育出版社, 1999 [5]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1994 [6]趙家齊.機械制造工藝學課程設計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2004 17