機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、湖 南 科 技 大 學(xué)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課 程 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 院： 專業(yè)及班級： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 胡忠舉 年 月 日目錄第1章 零件的工藝分析····································

2、2（一） 軸類零件的用途·································2（二） 導(dǎo)桿的技術(shù)要求·············

3、····················2第2章 確定毛坯的種類和制造方法··························4（一）確定毛

4、坯的總類··································4（二）機(jī)械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的確定········4第3章 工藝路線設(shè)計(jì)·

5、83;·····································6 （一）定位基準(zhǔn)的選擇··········

6、83;·······················6 （二）制定工藝路線························

7、3;···········7 （三）工序設(shè)計(jì)·····································&

8、#183;··8第4章 選擇機(jī)床和工藝設(shè)備·································10第5章 確定工序的基本余量·········&#

9、183;·······················11第6章 確定切削用量和時(shí)間定額·······················

10、83;·····14第7章 小結(jié)···········································&

11、#183;···16參考文獻(xiàn)·············································&

12、#183;·····16 第1章 零件的工藝分析（一）軸類零件的用途本次課程設(shè)計(jì)零件為一導(dǎo)桿，屬軸類零件。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。導(dǎo)桿主要用來支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷，故其廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品中。（二）導(dǎo)桿的技術(shù)要求1. 導(dǎo)桿的技術(shù)要求全部技術(shù)要求繪制在圖中。其表面要求熱處理3036HRC； a、 孔20要滿足以中心軸線E為基準(zhǔn)的對稱度要求為0.1mm，垂直度要求為0.05mm； b、軸右端18要滿足以中心軸線E為基準(zhǔn)的同軸度要求為0.03mm；c、軸內(nèi)螺紋

13、孔4xM6-6H滿足深度為8，以中心軸線D為基準(zhǔn)的位置度要求滿足 0.3mm。2. 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確，尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。零件圖樣分析（1） 該零件軸段的安排是呈階梯型，其加工精度要求較高，要有較高的形位公差，表面粗糙度最高達(dá)到了0.4µm。零件的中心軸是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。（2） mm對公共軸線的對稱度為0.1mm，垂直度為0.05mm。（3）mm的圓柱面對公共軸線的同軸度為 0.025mm。（4）4M6-6H對公共軸線的的位置度為 0.3mm。 （5）零件的材料為38Cr。（8）熱處理3036HRC。（9）軸大端加工出C3倒角，軸小端加工出C2倒

14、角。該零件屬于軸類零件，它的所有表面均需要切削加工，各個(gè)表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。該零件除工作表面外，其余表面加工精度較低，通過車削，鉆削等的一次加工就可以達(dá)到加工要求，主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來，由此可見，該零件的工藝性較好。3.零件的工藝分析（1） 零件的毛坯材料為45，是典型的軸用材料，綜合機(jī)械性能良好。該材料是優(yōu)質(zhì)合金鋼，經(jīng)調(diào)制處理之后具有良好的力學(xué)性能和切削加工性能。經(jīng)淬火加高溫回火后具有良好的綜合力學(xué)性能，具有較高的強(qiáng)度、較好的韌性和塑性。（2） 根據(jù)表面粗糙度要求和生產(chǎn)類型，表面加工根圍粗加工和精加工。

15、加工時(shí)應(yīng)把精加工和粗加工分開，這樣經(jīng)多次加工以后逐漸減少了零件的變形誤差。（3） 此零件的毛坯為模鍛件，外形不需要加工。（4） 該軸的加工以車削為主，車削時(shí)應(yīng)保證外圓的同軸度。（5） 在精車前安排了熱處理工藝，以提高軸的疲勞強(qiáng)度和保證零件的內(nèi)應(yīng)力減少，穩(wěn)定尺寸、減少零件變形。并能保證工件變形之后能在半精車時(shí)糾正。（6） 同一軸心線上各軸 孔的同軸度誤差會(huì)導(dǎo)致軸承裝置時(shí)歪斜，影響導(dǎo)桿的同軸度和使用壽命。所以在車削磨削過程中，要保證其同軸度。 第2章 確定毛坯的種類和制造方法 (一) 確定毛坯的總類：選擇毛坯，確定毛坯，繪制毛坯圖（1）零件分析 該零件材料為38Cr，考慮到車床在加工過程中要經(jīng)常正

16、反向旋轉(zhuǎn)，該零件在加工過程中要承受載荷作用，因此選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。假設(shè)為批量生產(chǎn)，零件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成形來制造毛坯。模鍛成形后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度合適，并進(jìn)行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯因脫碳而對機(jī)械加工帶來的不利影響。(2)設(shè)計(jì)毛坯圖 毛坯圖如圖紙所示。 (二)確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差 參照課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第二章第二節(jié)確定模鍛毛坯尺寸的公差和機(jī)械加工余量，查表2-6表2-9，首先確定下列因素。1鍛件公差等級 由于導(dǎo)桿的用途和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。2鍛件質(zhì)量mf 假設(shè)零件成品質(zhì)量為1.5

17、kg，估算mf=2.5kg。3鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S 對導(dǎo)桿零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外擴(kuò)的長度，寬度，高度。S=mf/mN 該鍛件為長軸形，其最大直徑為53.4mm，長248mm， 估計(jì)該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)為S2級。4 鍛件材質(zhì)系數(shù) 由于該導(dǎo)桿材料為38Cr， 38Cr表示含碳量為0.38%的合金結(jié)構(gòu)鋼，其中Cr平均含量<1.5%，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)為M1級。5零件表面粗糙度 由零件圖可知，除孔20，軸中部為0.8um，軸左端40Ra=0.4um以外，其余加工表面Ra>=1.6um.（1）確定機(jī)械加工余量根據(jù)鍛件質(zhì)量，零件表面粗糙度，形狀復(fù)雜系數(shù)查表2-9，由此查的單邊余量在

18、厚度方向?yàn)?.72.2mm，水平方向?yàn)?.72.2mm,各軸向尺寸的單面余量為1.72.2mm，孔的單面加工余量查表2-10為2.0mm。 軸端面加工余量的確定： 根據(jù)軸的尺寸長度與零件直徑，查工藝手冊得端面的加工余量為2。（2） 毛坯尺寸和公差加工表面毛坯尺寸經(jīng)濟(jì)精度單面加工余量孔2024IT72軸左端5056IT72及1.7軸左端面59IT102及2軸左端右部32IT122及2軸左端4043.4IT72及1.7軸右端1821.4IT72及1.7軸右端13.817IT62及1.7孔48IT92軸右端24IT142及2退刀槽IT92及2右端螺紋IT6軸內(nèi)螺紋孔 第3章 工藝路線設(shè)計(jì)（一）定位基

19、準(zhǔn)的選擇 定為基準(zhǔn)的選擇：正確的選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過程中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵，定為基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)，以下為定位基準(zhǔn)的選擇。（1）粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定為基準(zhǔn)，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準(zhǔn)。用外圓表面定位時(shí)，因基準(zhǔn)面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該表面為粗基準(zhǔn)，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。（2）精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)減速箱輸出軸的技術(shù)要求和裝配要求，

20、應(yīng)選擇軸左端面端面和中間端面為精基準(zhǔn)。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。可避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化誤差，也遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。選用中心軸線為定為基準(zhǔn)，可保證表面最后的加工位置精度，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合。由于兩軸面的精加工工序要求余量小且均勻，可利用其自身作為基準(zhǔn)。（二）制定工藝路線 本零件加工面由外圓，內(nèi)孔，外螺紋等，材料為38Cr，參照工藝手冊，并根據(jù)導(dǎo)桿零件圖上個(gè)表面的尺寸精度和粗糙度確定其加工方法選擇如下：1 左端面：公差等級為IT7，表面粗糙度為1.6um，采用粗車半精車精車。2 右端面：公差等級為IT7，表面粗糙度為3.2um，采用粗車半精車3 左

21、端ø50外圓表面：外圓表面粗糙度0.4µm的要求，對其加工方案為粗車半精車磨削。4 ø40的外圓表面：公差等級為IT7，外圓表面粗糙度為1.6µm，確定其加工方案為：粗車半精車精車。5 ø18外圓表面：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra0.8µm ,確定其加工法案為：粗車半精車磨削。6 退刀槽：直槽車削7 右端螺紋：加工方法為粗車半精車車螺紋8 左端ø20孔：公差等級IT7，內(nèi)表面粗糙度為0.8um，采用粗鏜半精鏜精鏜9 右端ø4孔：公差等級為IT7，內(nèi)表面粗糙度為3.2um，采用粗鏜半精鏜10 螺紋孔（4xM6）

22、：加工方法為鉆孔攻絲 對于軸上孔加工應(yīng)注意下面兩個(gè)問題：1應(yīng)安排在調(diào)質(zhì)以后加工，以免因調(diào)質(zhì)處理變形較大而導(dǎo)致孔加工產(chǎn)生彎曲變形難以糾正，引起軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的不平衡。2應(yīng)安排在外圓粗車或半精加工之后進(jìn)行，這樣可以有一個(gè)較精確的軸頸作為定位基面，從而保證孔與外圓同心，并使軸的壁厚均勻。 加工階段的劃分 該導(dǎo)桿的加工質(zhì)量較高，可將加工分為粗加工，半精加工，精加工幾個(gè)階段（1） 粗加工階段：這一階段的主要目的是采用大切削用量切除部分加工余量，把毛皮加工至接近工件的最終形狀和尺寸，只留下適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊４送膺€可及早的發(fā)現(xiàn)鍛件裂縫等缺陷，以便及時(shí)修補(bǔ)和做報(bào)廢處理。主要包括：先粗銑導(dǎo)桿的左右斷面，使后續(xù)工序采用精

23、基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求。（2） 半精加工階段：這一階段主要為了精加工做好準(zhǔn)備，尤其是做好基面準(zhǔn)備，對于一些要求不高的表面應(yīng)在這一階段全部完成，達(dá)到圖樣規(guī)定的技術(shù)要求。（3） 精加工階段：進(jìn)行導(dǎo)桿的外表面，內(nèi)孔的精銑等。 工序的集中與分散 工序的適當(dāng)集中，以減少設(shè)備的實(shí)用更換次數(shù)，并盡量采用通用設(shè)備，關(guān)鍵工序必要時(shí)采用專用設(shè)備。較多采用夾具，在確保質(zhì)量的前提下，盡量是生產(chǎn)具備較大的柔性。（三） 工序設(shè)計(jì) <1> 機(jī)械加工工藝（1） 遵循“先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面”原則，首先加工基準(zhǔn)將端面先加工，再鉆孔，以定位車表面的外圓。（2） 遵循“先加工平面后加工孔”原則，

24、先加工左右端面來定位加工各個(gè)孔。（3） 遵循“先加工主要表面，后加工次要表面”先加工車外圓各個(gè)表面及鉆孔，后加工退刀槽及倒角。由于次要表面和主要表面之間往往有相互位置的精度要求，因此一般應(yīng)在主要表面達(dá)到一定精度后，再以只要表面定位加工次要表面。（4） 遵循“先安排粗加工工序，后安排精加工工序”原則先安排粗車外圓，粗鏜孔，后安排磨削外圓，精鏜孔。 <2>熱處理工序 鍛造后，在切削加工前宜采用正火，能提高蓋上桿的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)至處理使桿達(dá)到3036HRC，調(diào)質(zhì)處理主要使桿獲得更高的綜合力學(xué)性能。在精加工之后，進(jìn)行表面淬火加低溫回火，提高其

25、耐磨性和工作中承受沖擊載荷的能力。 <3>輔助工序 在粗加工和熱處理之后，安排校直工序：在半精加工之后，安排去毛刺處理和中間檢驗(yàn)工序，零件表面和內(nèi)部的毛刺會(huì)影響裝配操作和裝配質(zhì)量，甚至影響整機(jī)性能，應(yīng)予以重視。 精加工之后，安排去毛刺，清晰和終檢工序。 綜合上述，該桿的工序的安排為：基準(zhǔn)加工主要表面加工及鏜孔的在粗加工 主要表面的半精加工和槽的加工熱處理主要表面的精加工。6、擬定工藝路線 工藝路線：下料鍛造正火粗車端面，倒角粗車各外圓調(diào)質(zhì)處理（3036HRC）切槽，鏜孔半精車外圓，端面中間檢驗(yàn)車螺紋磨削外圓去毛刺最后檢驗(yàn)導(dǎo)桿加工工藝過程工序工序名稱工藝過程機(jī)床設(shè)備刀具01下料02鍛

26、造尺寸ø56x59，ø50x12，ø24x184，03熱處理正火04粗車左右斷面及45°倒角先粗車左端面，倒角，掉頭車右端面，保證導(dǎo)桿長度251.1mmCA614045度刀05鉆孔以左右外圓定位，用麻花鉆ø20，ø4通孔CA6140麻花鉆06粗車外圓以孔定位，粗車各外圓CA614060度刀07調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理（3036HRC）08鏜孔以外圓定位加工好退刀槽，加工好ø20，ø4通孔鏜床T612鏜刀09半精車外圓CA614060度刀10半精車端面半精車左端面保證尺寸250.1mm，調(diào)頭，車右端面保證250mm臥式機(jī)床C

27、616A11中間檢驗(yàn)檢驗(yàn)個(gè)尺寸是否達(dá)到預(yù)定要求，以便修正12車螺紋鉆床Z515鉆頭13磨削各外圓面重新檢查各定位是否準(zhǔn)確，用磨床磨削外圓M1412砂輪14去毛刺15最后檢驗(yàn) 第4章 機(jī)床設(shè)備的選用 1機(jī)床設(shè)備的選用 在本方案中，導(dǎo)桿的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，可以選用較高效率的專用機(jī)床和通用機(jī)床。根據(jù)該軸尺寸的大小要求，選用車床CA6140，外圓磨M1412，臺式鉆床Z515，銑床XA6132。 2工藝裝備的選用 在小批量生產(chǎn)的條件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游標(biāo)卡尺、卡尺、塞規(guī)等。另外還要用到夾具。 第5章 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計(jì)算1 軸左端ø50外圓表面

28、：外圓表面粗糙度0.4µm的要求，對其加工方案為粗車半精車磨削。 查工藝手冊得：磨削的加工余量為0.4,半精車的加工余量為1.5，粗車的加工余量為4.5，總得加工余量為6.4，所以去總的加工余量為6，將粗車的加工余量修正為4.1 。 精車后工序的基本尺寸為35mm，其它各工序的基本尺寸為： 磨削：50+0.4=50.4 半精車：50.4+1.5=51.9 粗車：51.9+4.1=56 確定總加工余量為6 確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：精車后為IT7，Ra為0.4µm。半精車后為IT8,Ra為3.2µm，粗車后為IT11,Ra為16µ

29、;m。 按照加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度給各工序尺寸確定公差,查工藝手冊可知每道工序的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)的值為： 取磨削的經(jīng)濟(jì)精度公差等級為IT7，其公差值為T1=0.025mm。 取半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級IT8，其公差值為T2=0.039mm。 取粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級IT11，其公差值為T3=0.16mm。 工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)磨削0.4IT70.450500-0.029半精車1.5IT81.650.4Ø50.40-0.039粗車4.1IT113.251.9Ø51.90-0.16鍛造

30、±256ø56±22 對于ø40的外圓表面：公差等級為IT7，外圓表面粗糙度為1.6µm，確定其加工方案為：粗車半精車精車。 由工藝手冊查得：精車的加工余量為1.1，半精車的加工余量為1.5，粗車的加工余量為4.5，所以總加工余量為7.1，取加工余量為10，修正粗車余量為7.4 。精車后工序的基本尺寸為40，其他各工序的基本尺寸為:精車：40+1.1=41.1半精車：41.1+1.5=42.6粗車：42.6+7.4=50 確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：精車后為IT7，Ra1.6µm，半精車后為IT8，Ra3.2µm

31、，粗車后為IT11，按照各工序所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)的值 精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級IT7，其公差值T1=0.025mm。 半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級IT8，其公差值T2=0.039mm。 粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級為IT11，其公差值T3=0.16mm。工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車1.1IT71.640400-0.025半精車1.5IT83.241.1Ø41.10-0.039粗車7.4IT1112.542.6Ø42.60-0.16鍛造±250ø50±2 3 

32、48;18外圓表面的毛坯加工余量的確定：表面粗糙度為Ra0.8µm ,確定其加工法案為：粗車半精車磨削。 精車后的尺寸為18，其它各工序的基本尺寸為： 磨削：18+0.4=18.4 半精車：18.4+1.5=19.9 粗車：19.9+4.1=24 確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：磨削后為IT7，Ra為0.8µm。半精車后為IT8,Ra為3.2µm，粗車后為IT11,Ra為16µm。所以ø18的總加工余量為24-18=6工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差

33、(mm)精車1.1IT71.618180-0.025半精車1.5IT83.218.4Ø18.40-0.039粗車7.4IT1112.519.9Ø19.90-0.16鍛造±224Ø24±2 4 孔20，采用粗鏜半精鏜精鏜，第一次粗加工鏜至15mm，第二次粗鏜加工至18mm，加工余量3mm，半精加工至19.3mm，加工余量為1.3mm，精鏜至20mm，加工余量為0.7mm。工序名稱工序余量加工經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序基本尺寸精鏜0.7IT70.820半精鏜1.3IT96.319.3粗鏜3IT11Rz>=5018 第6章 確定切削用量和時(shí)間定額

34、確定切削用量 確定切削用量的原則：首先應(yīng)選去盡可能大的背吃刀量，其次在機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進(jìn)給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。 1、工序04，粗車軸的左右端面 該工序?yàn)閮蓚€(gè)工步，工步1是以左邊定位。粗車右端面；工步2是以右邊定位，粗車左端面。由于這兩個(gè)工步是在一臺機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的，故其選用的切削用量相同。 背吃刀量的確定： 根據(jù)加工余量，工步1和工步2的背吃刀量都為2mm 進(jìn)給量的確定： 本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是38Cr，查表取進(jìn)給量f0.86mm/r 切削速度的計(jì)算： 硬質(zhì)合金車刀切削38Cr時(shí)，取切削速度V為60m/min，根據(jù)公式n=1000Vc/d， 可得車床轉(zhuǎn)速n=1000×60/×35r/min，查表CA6140的主軸轉(zhuǎn)速范偉為101400，14001580（r/min），符合要求。 2、工序06粗車及工序09半精車 該工序?yàn)楣げ?粗車和工步2半精車，則進(jìn)給量依次為 ap1=z=1.7mm， ap2=z=0.8m