階梯軸地加工實(shí)用工藝

1、某某工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院階梯軸的加工工藝班級(jí)： 某某： 學(xué)號(hào)： 成績(jī)： 目 錄一零件的工藝分析6二生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算與生產(chǎn)類型確實(shí)定 10三確定毛坯、繪制毛坯圖 11四擬定軸的工藝路線 12五選擇加工設(shè)備與工藝裝備 16六加工工序設(shè)計(jì)17七加工后零件的三維圖 24八設(shè)計(jì)小結(jié)26摘要我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化要求機(jī)械制造工業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)個(gè)部門 的技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)改造提供先進(jìn)高效的技術(shù)裝備，他首先要為我 國(guó)正在開展的產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè)，重工業(yè)，輕工業(yè)以與其他的產(chǎn)業(yè)提 供質(zhì)量?jī)?yōu)良先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，同時(shí)還要為新材料新能源機(jī)械工程 等新技術(shù)的生產(chǎn)和應(yīng)用提供根底設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速開展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)個(gè)部門迫切 需要各種各樣

2、質(zhì)量?jī)?yōu)、性能好、效率高、能耗低、價(jià)格廉的 機(jī)械產(chǎn)品。其中產(chǎn)品設(shè) 計(jì) 師 決定產(chǎn)品性能，質(zhì)量水平市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)，因此采用數(shù)控加工就成了首選，因?yàn)?他工作效率高，質(zhì)量好，加工精度高一零件的工藝分析1、軸的用途：軸是組成機(jī)器的主要零件之一。 一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件如齒輪、蝸桿 登，都必須安裝在軸上才能進(jìn)展運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的傳遞。因此軸的主要作用是支承 回轉(zhuǎn)零件與傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。按照軸的承受載荷不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳 動(dòng)軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸成為轉(zhuǎn)軸，只承受彎矩的軸稱為心 軸，只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。該軸主要采用40Cr鋼能承受一定的載荷與沖擊。此軸為

3、臺(tái)階類零件，尺寸 精度，形位精度要求均較高。16,© 18,© 17為主要配合面，精度均要求較 高，需通過磨削得到。軸線直線度為© 0.01，兩鍵槽有同軸度要求。在加工過程 中須嚴(yán)格控制。2、技術(shù)要求：軸通常是由支承軸頸支承在機(jī)器的機(jī)架或箱體上， 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞和動(dòng)力傳遞 的功能。支承軸頸外表的精度與其與軸上傳動(dòng)件配合外表的位置精度對(duì)軸的工作 狀態(tài)和精度有直接的影響。其技術(shù)要求包括以下內(nèi)容：尺寸精度軸段1，2，4，5為主要配合面，尺寸精度要求較高。苴中王要加工面有外圓柱面兩段7+OOCHi M臨擰需 軸頸觀&尺寸為吧觀的兩個(gè)鋰槽以及各退刀槽.該軸公共軸線的直

4、線度公差為01 0其圓度與圓柱度無特殊要求，但應(yīng) 控制在尺寸公差X圍內(nèi)。零件對(duì)位置精度要求較低，無特別要求。故可按一般規(guī)定普通精度軸的配合軸徑對(duì)支承軸徑的徑向圓跳動(dòng)取為 0.010.03mm。卩卩卩卩卩m.5.熱處理：鍛造后應(yīng)對(duì)毛坯安排正火處理，為消除內(nèi)應(yīng)力粗加工之后安排退火處理，為改善材料的力學(xué)物理性質(zhì)半精加工之后，精加工之前安排調(diào)質(zhì)處理（850 C油淬加520C持續(xù)2小時(shí)回火）。零件圖一軸的外表粗糙度、形狀和位置精度要求與外表粗糙度要求見表加工外表尺寸與偏差mr公差與精度等級(jí)外表粗糙度Ra卩 m形位公差軸段117 ± fl_«J55IT6軸線直線度為*° 01

5、軸段2IT8軸線直線度為曲“軸段2端面軸段3f22未注軸線直線度為軸段3端面軸段4輒7 ± 0 0055IT6軸線直線度為曲5軸段4端面軸段54 16未注軸線直線度為*° 01鍵槽2IT7鍵槽5IT7表3、審查軸的工藝性:軸類零件為其長(zhǎng)度大于直徑的回轉(zhuǎn)體類零件，是機(jī)器中的主要零件之一。其主要功能是支承傳動(dòng)件齒輪、帶輪、離合器等和傳遞扭矩。本次設(shè)計(jì) 中的軸為階梯軸，其主要外表元素為圓柱面與鍵槽。 該軸軸段2與齒輪配合，通 過平鍵以傳遞扭矩，軸段1與軸段4與滾動(dòng)軸承配合，軸段5連接半聯(lián)軸器， 將扭矩輸出。零件圖見圖一所示1該軸采用合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr,中等精度，轉(zhuǎn)速較高。經(jīng)調(diào)質(zhì)處

6、理后具 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該軸為階梯軸，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等，其有多個(gè)過渡臺(tái)階，根據(jù)外 表粗糙度要求和生產(chǎn)類型，外表加工分為粗加工、半精加工和精加工。加工時(shí)應(yīng) 把精加工、半精加工和粗加工分開，這樣經(jīng)屢次加工以后逐漸減少了零件的變形 誤差。3零件毛坯采用自由鍛，鍛造后安排正火處理。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，影響軸 的同軸度和軸承的使用壽命。在兩

7、端面鉆中心孔進(jìn)展固定裝夾可以有效防止徑向 圓跳動(dòng)、保證其同軸度。三確定毛坯、繪制毛坯圖1、選擇毛坯：零件材料為40Cr鋼，要求強(qiáng)度較高，且工件的形狀比擬簡(jiǎn)單，毛坯精度低， 加工余量大，生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)。綜上考慮，采用鍛件，其鍛造方法為 自由鍛，毛坯的尺寸精度要求為IT12以下。2、確定毛坯的尺寸公差1、毛坯尺寸由工藝人員手冊(cè)可查得鍛件單邊余量厚度方向 1.5-2mm,取2mm水平方向 為，取2.5mm.鍛件質(zhì)量小于1kg，長(zhǎng)度小于120mm取其上偏差+0.17mm 下偏差-0.08mm。鍛件厚度尺寸小于 40mm取其上偏差+0.12mm下偏差-0.04mm。B/H<1,故取起偏角

8、為5度。如此鍛件毛坯長(zhǎng)度尺寸為 ，直徑尺寸為40132、毛坯公差等級(jí)根據(jù)零件圖各局部的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級(jí)為8-12級(jí)，加工余 量等級(jí)為普通級(jí)，故取IT=12級(jí)。3、零件外表粗糙度卩m>綜上，鍛件毛坯圖如下所示四擬定軸的工藝路線1、定位基準(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，定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)，以下為定位基準(zhǔn)的選擇。粗基準(zhǔn)的選擇1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，可選軸的外圓外表為定 位基準(zhǔn)，或用外圓外表和頂尖孔共同作為定位基

9、準(zhǔn)。 用外圓外表定位時(shí)，因基準(zhǔn) 面加工和工作裝夾都比擬方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要外表的粗加工余 量小而均勻，應(yīng)選該外表為粗基準(zhǔn)，并且要保證工件加工面與其他不加工外表之 間的位置精度。按照粗基準(zhǔn)的選擇原如此，選擇次要加工外表為粗基準(zhǔn)。又考慮 到階梯軸的工藝特點(diǎn)，所以選擇© 22的外圓與一端面為粗基準(zhǔn)。2精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)軸的技術(shù)要求，軸的中心線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是測(cè)量基準(zhǔn)，按照基準(zhǔn)重 合原如此與加工要求，應(yīng)選軸心線與一端面為精基準(zhǔn)，其他各面都能以此為定位， 從而也表現(xiàn)了基準(zhǔn)統(tǒng)一的原如此。2、零件外表加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、端面、鍵槽等，材料為40Cr，參考有關(guān)資料，加工方

10、法選擇如下°22、移卩m需進(jìn)展粗車、半精車、精車。'ii m 需進(jìn)展粗車、半精車、精車。瓢八 叫從in需進(jìn)展粗車、半精車、精車、粗磨、精磨。i m 需進(jìn)展粗車、半精車。i m需采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑3、工藝順序的安排一機(jī)械加工工序1遵循先基準(zhǔn)平面后其他的原如此：機(jī)械加工工藝安排是總是先加工好 定位基準(zhǔn)面，所以應(yīng)先安排為后續(xù)工序準(zhǔn)備好定為基準(zhǔn)。 先加工精基準(zhǔn)面，鉆中 心孔與車外表的外圓。2遵循先粗后精的原如此：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先 安排精度要求較高的各主要外表，后安排精加工。3遵循先主后次的原如此：先加工主要外表，如車外圓各個(gè)外表，端面等。 后加工次要外

11、表，如銑鍵槽等。4遵循外后內(nèi)，先大后小原如此：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔， 加工階梯外圓時(shí)先加工直徑較大的后加工直徑小的外圓。5次要外表的加工：鍵槽等次要外表的加工通常安排在外圓精車或粗磨 之后，精磨外圓之前。6對(duì)于軸右端與中間軸段2"曲加工質(zhì)量要求較高的外表，安排在 后面，并在前幾道工序中注意形位公差， 在加工過程中不斷調(diào)整、保證其形位公 差。7按照先面后孔的原如此：先加工端面，再銑鍵槽。二熱處理工序的安排在切削加工前宜安排正火處理，能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力， 改善其切削性能。在粗加工后進(jìn)展調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理 安排在半精車之后磨削加工之前。其能

12、提高材料強(qiáng)度、外表硬度和耐磨性。在精 加工之前安排外表淬火，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形，提高外表耐磨性。三輔助工序的安排在粗加工和熱處理后，安排校直工序。在半精車加工之后安排去毛刺和中 間檢驗(yàn)工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該軸的工序安排順序?yàn)椋合铝弦灰诲懺煲灰活A(yù)備熱處理力廿工工序：車端面粗車 調(diào)質(zhì) 半精車 精車 車端面銑鍵槽一一淬火一一磨外圓一一精磨一一檢驗(yàn)4、加工階段的劃分該軸精度要求較高，其加工階段可劃分為粗加工、半精加工、精加工階段1、在粗加工階段，粗車外圓，以高生產(chǎn)效率去除毛坯余量。2、在半精加工階段，對(duì)外圓進(jìn)展半精車，銑鍵槽等，減小粗加工中留下的 誤差

13、，使加工面達(dá)到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備。3、精加工階段，卩：、© 22、仁m對(duì)其進(jìn)展精車以達(dá)到要求。而對(duì)于則上加排粗磨、精磨5、確定工藝路線根據(jù)以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表三工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容10自由鍛毛坯鍛造加工20熱處理正火30車端面車斷頭與端面保證端面尺寸，鉆中心孔；調(diào)頭車 另一端面，鉆中心孔；40粗車粗車軸段3外圓，以其端面為基準(zhǔn)面，依次粗車軸 段1、2外圓；調(diào)頭再以軸 段3右端面為基準(zhǔn)粗車軸 段4、5;粗車各退刀槽50熱處理調(diào)質(zhì)60半精車以軸段3外圓為基準(zhǔn) 依次半精車軸段1、2外圓； 半精車槽深0.5的2個(gè)；調(diào) 頭再以軸段3外圓為基準(zhǔn) 半精車軸段4

14、、5外圓；半 精車槽深0.5.70精車用調(diào)整法找正以頂尖 中心線為基準(zhǔn)精車軸段1； 精車軸段2;調(diào)頭精車軸段 4;精車軸段5；80車端面90粗銑鍵槽銑兩個(gè)寬為5的鍵槽100半精銑鍵槽半精銑兩個(gè)鍵槽110熱處理外表淬火120粗磨粗磨軸段1 ； 調(diào)頭粗磨軸段4130精磨精磨軸段4;調(diào)頭精磨軸段1140檢驗(yàn)表三六加工工序設(shè)計(jì)1、確定工序尺寸(1)對(duì)軸段3外圓外表，加工工藝路線僅為粗車，由工序40組成。可得粗 車余量為4mm取粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT11，查表可確認(rèn)其公差值為0.13mm將上面數(shù)據(jù)填入下表工序名稱工序余量mn加工經(jīng)濟(jì)精度mm外表粗糙度Ra(卩 m)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm

15、)鍛造IT122424皿粗車4IT1122J213叭表五2對(duì)軸段2外圓外表加工工藝路線為：粗車一一半精車一一精車。由工序40、60、70組成，查表可得工序余量：精車余量為0.3mm,半精車余量為1.5mm修正后的粗車余量為6.2mm總加工余量為8mm計(jì)算各項(xiàng)工序尺寸：精車后達(dá)到圖紙上的尺寸粗車前尺寸：19.8+6.2=26mm按照各工序所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對(duì)應(yīng)的值精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT8，其公差值T1=0.027mm半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT9，其公差值T2=0.043mm 粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT11，其公差值T3=0.11mm 將上面的數(shù)據(jù)填入下表：工序名稱工序余量mm加工經(jīng)濟(jì)精度

16、mm外表粗糙度Ra(卩 m)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車IT818半精車IT9心呂粗車IT11鍛造IT122624皿表六用計(jì)算法對(duì)精車徑向的工序量 Z2進(jìn)展分析：查表Z2=0.3mn,如此半精車的根本尺寸為 A2=18+0.3=18.3mm半精加工工序的經(jīng)濟(jì)加工精度等級(jí)達(dá)到IT9級(jí)。確定公差值為0.043mm所以± 0.02mm3軸段1、4外圓面。其加工路線為粗車一一半精車一一精車一一粗磨 精磨。由工序40、60、70、120、130組成，據(jù)查到的加工余量得精磨余量 為0.1，粗磨為0.25，精車為0.25，半精車為2.2，經(jīng)修正后的粗車余量為6.2 確定總加工余量為9

17、。計(jì)算各工序尺寸：半精車之前：17.6+2.2=19.8粗車前：19.8+6.2=26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(cè)可知 每道工序的經(jīng)濟(jì)精度所對(duì)應(yīng)的值為:取精磨的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT6，其公差值為T1=0.011mm取粗磨的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT7，其公差值為T1= 0.018mm取精磨的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT8，其公差值為T1=0.027mm取半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT9，其公差值為T2=0.043mm取粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT11，其公差值為T3=0.11mm其數(shù)據(jù)如下表工序名稱工序余量mn加工經(jīng)濟(jì)精度mm外表粗糙度Ra(卩 m)工序根本尺寸(mm)尺寸

18、、公差(mm)n精磨IT61715+0_ffl粗磨IT71511精車IT81535半精車IT9粗車IT11鍛造IT122624曲表七± 0.02mm4對(duì)軸段5外圓外表，加工工藝路線為：粗車一一半精車一一精車。由工序40、60、70組成。查工藝手冊(cè)得各加工余量：精車余量為0.3，半精車為1.5，經(jīng)修正后的粗車余量為8.2。確定總加工余量為10。粗車前：17.8+8.2=26取精車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT8，公差值為T1=0.027mm取半精車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT9，公差值為T2=0.043mm取粗車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT11，公差值為T仁0.11mm將以上數(shù)據(jù)填入表格工序名稱工序余量mn加工

19、經(jīng)濟(jì)精度mm外表粗糙度Ra(卩 m)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車IT616半精車IT8粗車IT11鍛造IT1226叫（H表八5對(duì)于鍵槽，可確定工藝路線：粗銑一一半精銑。查工藝手冊(cè)可知半精銑的加工余量為1.5mm且總加工余量為6mm如此粗銑余量為4.5mm取半精銑的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT7,其公差值為T1=0.039mm粗銑的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT11，其公差值為T2=0.16mm將以上數(shù)據(jù)填入表格工序名稱工序余量mm加工經(jīng)濟(jì)精度mm外表粗糙度Ra(卩 m)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)半精銑IT75粗銑IT11&煜鍛造IT1211表九綜合以上可得加工余量表為:加工

20、外表工序名稱工序余量工序尺寸精度等級(jí)軸段3粗車422IT11軸段1、4外圓面半精磨17+0.0055,-0.0055IT6粗磨 17.1 0,-0.018IT7精車 17.35： 0,-0.027IT8半精車 17.60,-0.043IT9粗車 17.80,-0.11IT11軸段2外圓面精車 18+0.021 ,-0.007IT8半精車 18.30,-0.043IT9粗車 19.80,-0.11IT11軸段5外圓面精車16IT8半精車16.3(0,-0.043)IT9粗車17.8(0,-0.011)IT11鍵槽半精銑5 0,-0.01IT7粗銑6.5 0，-0.075IT11表十2、確定工序的切削用量確定切削用量的原如此：首先應(yīng)選取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，又滿足以加工外表粗糙度的情況下， 選取盡可能大的進(jìn) 給量。最后根據(jù)公式確定最優(yōu)切削速度。1工序30，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(tái)機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的， 故其選用的切削用