軸的加工工藝

1、 湖南理工學(xué)院 課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目： 軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計 系 部： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名: 朱小剛 學(xué) 號起迄日期: 2012年5月至2012年6月10日指導(dǎo)教師: 易 曉 科 教研室主任： 目錄一、引言.2二、零件的分析31. 零件的作用32. 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32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(shè)計51選擇定位基準(zhǔn)：52制定工藝路線:63機械加工余量、工序尺寸及公差的確定六、參考文獻171、 引言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)

2、基礎(chǔ)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(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)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(shè)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(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)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(yīng)性訓(xùn)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(chǔ)，并且為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。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：傳遞運動和轉(zhuǎn)矩；支承回轉(zhuǎn)零件（如齒輪）。(二)零件的工藝

3、分析分析可知該零件是典型的軸零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，工藝性較好，該軸的材料為40cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)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35，50，60，50，35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、兩個以軸的端面為基準(zhǔn)的螺紋孔公稱直徑為8。4、鍵槽一側(cè)面相對于50的圓柱面對稱度誤差為0.03，另一側(cè)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35為0

4、.8其余的為1.6，要求較高，熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)hrc2830，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(zhǔn)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(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。三、確定生產(chǎn)類型 已知此軸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是5.0kg/個，查機械制造工藝設(shè)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(dāng)集中；加

5、工設(shè)備以通用設(shè)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、60圓鋼?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計簡明手冊第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

6、加工余量說明d120h102孔降一級雙側(cè)加工d250h3.52孔降一級雙側(cè)加工t230h5單側(cè)加工t312h5單側(cè)加工t412h5單側(cè)加工3、繪制鑄件零件圖 五、工藝規(guī)程設(shè)計(一)選擇定位基準(zhǔn)：根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則，定位基準(zhǔn)選擇時應(yīng)先選精基準(zhǔn)，在選加工精基準(zhǔn)用的粗精準(zhǔn)。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(zhǔn)，這個是粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)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(fù)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60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(zhǔn)。2、精基準(zhǔn)的選擇：

7、精基準(zhǔn)的選擇的原則是：（1）基準(zhǔn)重合原則（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（3）自為基準(zhǔn)原則（4）互為基準(zhǔn)原則（5）便于裝夾原則。 根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以選擇端面的中心孔以及加工了的圓柱面作為精基準(zhǔn)加工4個鍵槽?？紤]要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的中心孔為主要的定位精基準(zhǔn)。(二)制定工藝路線:根據(jù)機械加工的順序原則，先基準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(shù)要求

8、，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。以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)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(yīng)當(dāng)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(shè)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50、35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

9、總長度，打中心孔，工裝為中心鉆；粗車50、35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50和35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(zhì)hrc28-32；工序08 修研中心孔；2、平面工序尺寸：工序01 粗銑20、50下端面，以t2為粗基準(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序02 粗銑20上端面，以t1為定位基準(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序03 粗銑50上端面，以t4為定位基準(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序04 鉆、擴20孔，以32外圓和t2為基準(zhǔn)，采用z525立式鉆床加專用夾具；工序

10、05 粗鏜50孔，以d1為定位基準(zhǔn)，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(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序07 精銑20下端面，以t2為基準(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序08 精銑20上端面，以t1為基準(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序09 粗鉸、精鉸20孔，以t2和32外圓為基準(zhǔn)，采用z525立式鉆床加專用夾具；工序10 精銑50端面，以d1為基準(zhǔn)，采用x51立式銑床加專用夾具；工序11 半精鏜50孔，以d1做定位基準(zhǔn)，采用t616臥式鏜床加專用夾具；工序12 鉆、鉸8錐孔，以t1和零件中線為基準(zhǔn)，采用z525立式鉆床加專用夾具；工序13 鉆m

11、8底孔，攻螺紋，以t1和零件中線為基準(zhǔn)，采用z525立式鉆床并采用專用夾具；工序14 銑斷，以d1為基準(zhǔn)，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50it12（d2）鑄件7.0ct12粗鏜4.0it126.30.956.8半精鏜3.0it103.22.93.2520it7（d1）鉆18it1117.8918擴1.8it106.31.7161.910粗鉸0

12、.14it83.20.1070.224精鉸0.06it71.60.0390.0932、平面工序尺寸：工序號工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄件5.0ct1201粗銑20孔下端面4.036.0121.57.7502粗銑20孔上端面4.032.0121.57.7503粗銑50孔上端面4.014.0121.86.3807精銑20孔下端面1.031.080.751.28308精銑20孔上端面1.030.080.751.28310精銑50孔端面1.0212.080.9511.0163、確定切削用量及時間定額：工序01 粗銑20、50下端面，以t2為粗基準(zhǔn)。1. 加工條件工件材

13、料：ht200,b =170240mpa，鑄造;工件尺寸：aemax=72mm，l=176mm;加工要求：粗銑20孔下端面，加工余量4mm;機床：x51立式銑床；刀具：yg6硬質(zhì)合金端銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)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00后角08，副后角0=10，刃傾角：s=10,主偏角kr=60,過渡刃kr=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

14、為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)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(zhì)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=0.090.18mm/z故選擇：fz=0.18mm/z。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)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(dāng)d0=125mm，z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=2

15、50r/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(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡明手冊表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5)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=3.375kwpcc。故校驗合格。最終確定:ap=4.0mm，nc=300r/min

16、，vf=390mm/s，vc=118m/min，fz=0.1mm/z。6）計算基本工時 tml/ vf，l=l+ y+，l=176mm.查切削手冊表3. 26，入切量及超切量為：y+=40mm，則：tml/ vf=(176+40)/390=0.81min。工序02 粗銑20上端面，以t1為定位基準(zhǔn)。 切削用量和時間定額及其計算過程同工序01。工序03 粗銑50上端面，以t4為定位基準(zhǔn)刀具：yg6硬質(zhì)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，?。海蕦嶋H切削速度： 當(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：查說明書，取計算切削基本工時：因此，工序04 鉆、擴20孔，

17、以32外圓和t2為基準(zhǔn)，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o12，二重刃長度b=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(gòu)強度選擇：查切削手冊表2.9，機床進給機構(gòu)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：0.2150

18、.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(yīng)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(gòu)允許的最大軸向力為8830nff，故所選進給量可用。（2）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命后刀面最大磨損限度（查簡明手冊）為0.6mm，壽命（3）切削速度查切削手冊表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(dāng)f0.26,

19、do19mm時，mt=31.78nm，修正系數(shù)均為1.0，故mc=31.78 nm。查機床使用說明書：mm =144.2 nm。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19.8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50孔，以d1為定位基準(zhǔn)。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，

20、?。骸Ｓ嬎闱邢骰竟r：工序06 銑斜肩，以d1和t2為定位基準(zhǔn)。刀具：硬質(zhì)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(dāng)時，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：根據(jù)切削手冊表4.2-37查得,?。骸Ｓ嬎闱邢骰竟r：因此：工序07 精銑20下端面，以t2為基準(zhǔn)。刀具：yg6硬質(zhì)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(guān)手冊，確定，采用yg6硬質(zhì)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(dāng)時，工作臺每分鐘進給量：，取為980mm/m

21、in本工序切削時間為：min工序08 精銑20上端面，以t1為基準(zhǔn)。切削用量同工序07精銑時基本工時：工序09 粗鉸、精鉸20孔，以t2和32外圓為基準(zhǔn)。（1）粗鉸至刀具：專用鉸刀機床：z525立式鉆床根據(jù)有關(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量為0.81.2mm/z,進給量取0.81mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)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(guān)手冊的規(guī)定，鉸刀的進給量取0.48mm/r，機床主軸轉(zhuǎn)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50端面，以d1為基準(zhǔn)。機床：x51立式銑床刀

22、具：硬質(zhì)合金立銑刀（鑲齒螺旋形刀片），由切削手冊表3.6查得：，,即27m/min，因此，?，F(xiàn)采用x51立式銑床，取 ，工作臺每分鐘進給量應(yīng)為：，查機床使用說明書，取 。銑削基本工時：工序11 半精鏜50孔，以d1做定位基準(zhǔn)。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8錐孔，以t1和零件中線為基準(zhǔn)。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2.15，計算機床主軸轉(zhuǎn)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(zhǔn)（1）鉆螺紋底孔mm機床：z525立式鉆床刀具