机械制造课程设计(阶梯轴的工艺规程)


    机械制造课程设计(阶梯轴工艺规程)
    零件分析
    11 轴作
    轴作支承回转零件传递运动动力轴承受载荷轴分转轴心轴传动轴三类工作中承受弯矩承受扭矩轴成转轴承受弯矩轴称心轴承受扭矩承受弯矩轴称传动轴
    12 轴工艺分析
    该轴采40Cr钢承受定载荷击轴阶梯轴类零件尺寸精度形位精度求均较高Φ21φ225φ24Φ2255配合面精度均求较高需通磨削轴线直线度φ001两键槽轴度求加工程中须严格控制
    (1)该轴采合金结构钢40Cr中等精度转速较高调质处理具良综合力学性具较高强度较韧性塑性
    (2)该轴阶梯轴结构复杂程度中等渡台阶根表面粗糙度求生产类型表面加工分粗加工半精加工精加工加工时应精加工半精加工粗加工分开样次加工逐渐减少零件变形误差
    (3)零件毛坯采模锻锻造安排正火处理
    (4)该轴加工车削车削时应保证外圆轴度
    (5)精车前安排热处理工艺提高轴疲劳强度保证零件应力减少稳定尺寸减少零件变形保证工件变形半精车时纠正
    (6)轴心线轴孔轴度误差会导致轴承装置时歪斜影响轴轴度轴承寿命两端面钻中心孔进行固定装夹效防止径圆跳动保证轴度









    零件图





























    轴表面粗糙度公差偏差见表

    加工表面
    尺寸偏差(mm)
    公差精度等级
    表面粗糙度Ra(µm)
    形位公差
    轴段1

    IT6
    16
    轴线直线度
    轴段2

    IT8
    16
    轴线直线度
    轴段2端面


    32

    轴段3
    30
    未注
    125
    轴线直线度
    轴段3端面


    32

    轴段4

    IT6
    16
    轴线直线度
    轴段4端面


    32

    轴段5

    未注
    16
    轴线直线度
    键槽2

    IT7
    32

    键槽5

    IT7
    32


    二工艺规程设计
    21 确定毛坯制造形式
    阶梯轴材料40Cr钢求强度较高工件形状较简单毛坯精度低加工余量年产5000件达批量生产水综考虑采锻件锻造方法模锻毛坯尺寸精度求IT12

    22 定位基准选择
    正确选择定位基准设计工艺程中项重容保证加工精度关键定位基准分精基准粗基准定位基准选择
    粗基准选择
    (1) 粗基准选择
    应保证加工面非加工面间位置精度合理分配加工面余量续工序提供精基准便定位装夹加工选轴外圆表面定位基准外圆表面顶尖孔作定位基准外圆表面定位时基准面加工工作装夹较方便般卡盘装夹保证重表面粗加工余量均匀应选该表面粗基准保证工件加工面加工表面间位置精度粗基准选择原选择次加工表面粗基准考虑阶梯轴工艺特点选择φ30外圆端面粗基准
    (2)精基准选择
    根轴技术求轴中心线设计基准测量基准基准重合原加工求应选轴心线端面精基准面定位体现基准统原
    23 拟定轴工艺路线
    231零件表面加工方法选择
    零件加工面外圆端面键槽等材料40Cr参考关资料加工方法选择:
    30 外圆面:未注公差尺寸表面粗糙度Ra125µm需进行粗车半精车
    外圆面:公差等级IT8表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车
    外圆面:公差等级IT6表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车粗磨精磨
    端面:零件端面回转体端面尺寸精度求高表面粗糙度Ra32µm需进行粗车半精车
    键槽:槽宽公差等级IT7槽深公差等级未注表面粗糙度Ra32µm需采三面刃铣刀粗铣半精铣

    232 工艺序安排
    ()机械加工工序
    (1)遵循先基准面原:机械加工工艺安排总先加工定位基准面应先安排续工序准备定基准先加工精基准面钻中心孔车表面外圆
    (2)遵循先粗精原:先安排粗加工工序安排精加工工序先安排精度求较高表面安排精加工
    (3)遵循先次原先加工表面车外圆表面端面等加工次表面铣键槽等
    (4)遵循外先原:先加工外圆外圆定位加工孔加工阶梯外圆时先加工直径较加工直径外圆
    (5)次表面加工:键槽等次表面加工通常安排外圆精车粗磨精磨外圆前
    (6)轴右端中间轴段加工质量求较高表面安排面前道工序中注意形位公差加工程中断调整保证形位公差
    (7)先面孔原:先加工端面铣键槽

    (二)热处理工序安排
    切削加工前宜安排正火处理提高改善轴硬度消毛坯应力改善切削性粗加工进行调质处理提高轴综合性终热处理安排半精车磨削加工前提高材料强度表面硬度耐磨性精加工前安排表面淬火样纠正淬火引起局部变形提高表面耐磨性

    (三)辅助工序安排
    粗加工热处理安排校直工序半精车加工安排毛刺中间检验工序精加工安排毛刺清洗终检工序
    综述该轴工序安排序: 料——锻造——预备热处理
    该轴加工工序车端面——粗车——调质——半精车——精车——车端面——铣键槽——淬火——磨外圆——精磨——检验
    233 加工阶段划分
    该轴精度求较高加工阶段划分粗加工半精加工精加工阶段
    1粗加工阶段粗车外圆高生产效率毛坯余量
    2半精加工阶段外圆进行半精车铣键槽等减粗加工中留误差加工面达定精度精加工做准备
    3精加工阶段30外圆面表面粗糙度求Ra16µm进行精车达求外圆面公差等级IT6表面粗糙度求Ra16µm安排粗磨精磨
    234 确定工艺路线
    根加工工艺程分析确定零件工艺路线表二

    工序号
    工序名称
    工序容
    10
    模锻
    毛坯锻造加工
    20
    热处理
    正火
    30
    车端面
    车断头端面保证端面尺寸钻中心孔调头车端面钻中心孔
    40
    粗车
    粗车轴段3外圆端面基准面次粗车轴段12外圆调头轴段3右端面基准粗车轴段45粗车退刀槽
    50
    热处理
    调质
    60
    半精车
    轴段3外圆基准次半精车轴段12外圆半精车槽深052调头轴段3外圆基准半精车轴段45外圆半精车槽深05
    70
    精车
    调整法找正顶尖中心线基准精车轴段1精车轴段2调头精车轴段4精车轴段5
    80
    车端面
    车端面保持长122倒角1X45调头车端面保持全长120倒角1X45度车槽深03
    90
    粗铣键槽
    铣两宽7键槽
    100
    半精铣键槽
    半精铣两键槽
    110
    热处理
    表面淬火
    120
    粗磨
    粗磨轴段1调头粗磨轴段4
    130
    精磨
    精磨轴段4调头精磨轴段1
    140
    检验

    表二

    24加工工序设计
    241 加工余量确定
    加工余量见表三
    加工表面
    工序名称
    工序余量
    工序尺寸
    精度等级
    轴段3
    粗车
    4
    Φ30
    IT11
    轴段14
    外圆面
    半精磨
    01
    Φ225(+0005500055)
    IT6
    粗磨
    025
    Φ226(00018)
    IT7
    精车
    025
    Φ2285(00027)
    IT8
    半精车
    22
    Φ231(00043)
    IT9
    粗车
    87
    Φ253(0011)
    IT11
    轴段2外圆面
    精车
    03
    Φ24(+0012+0001)
    IT8
    半精车
    15
    Φ243(00043)
    IT9
    粗车
    82
    Φ258(0011)
    IT11
    轴段5外圆面
    精车
    03
    Φ21(0001)
    IT8
    半精车
    15
    Φ213(00043)
    IT9
    粗车
    82
    Φ228(00011)
    IT11
    键槽
    半精铣
    15
    75(0003)
    IT7
    粗铣
    6
    9(00075)
    IT11
    表三


    242毛坯尺寸公差等级
    工艺员手册查锻件单边余量厚度方152mm取2mm水方2027mm取25mm锻件质量1kg长度等120mm取偏差+017mm偏差008mm锻件厚度尺寸40mm取偏差+012mm偏差004mmBH<1取起偏角5度锻件毛坯长度尺寸直径尺寸根零件图部分加工精度求锻件尺寸公差等级812级加工余量等级普通级取IT12级


    243毛坯图绘制
    根零件图知该轴加工表面粗糙度少125µm
    综锻件毛坯图示



    25确定切削量基工时
    确定切削量原:首先应选取背吃刀量次机床动力刚度允许条件满足加工表面粗糙度情况选取进量根公式确定佳切削速度
    1)工序30粗车轴左右端面
    该工序两工步工步1左边定位粗车右端面工步2右边定位粗车左端面两工步台机床次走刀加工完成选切削量相
    背吃刀量确定:根加工余量工步1工步2背吃刀量05mm
    ② 进量确定:
    设计采硬质合金车刀工件材料40Cr查表取进量f=05mmr
    ③ 切削速度计算:
    硬质合金车刀切削40Cr时取切削速度V50mmin根公式车床转速n1000×50(×34)rmin663rmin查表CA6140轴转速范围10~14001400~1580(rmin)符合求
    2)工序40粗车工序60半精车
    ① 该工序工步1粗车工步2半精车背吃刀量次
    ap1z82mmap2z22mm
    ②查表 粗车 f1081mmr取Vc60mminn796rmin
    ③半精车取f204mmrVc90mminn1194rmin (n1000Vcd)
    3)工序4060渡面部分 粗车——半精车尺寸φ30轴肩两端面
    粗车轴段2轴段1渡端面切削量述结类似计算
    4)工序90100粗铣半精铣键槽
    粗铣 取f2mmr Vc60mmin n118 rmin
    半精铣取f08mmr Vc74mmin n200 rmin
    5)工序120130粗磨精磨加工轴段14外圆面
    查表取粗磨精磨深度进量分0032mm0008mm
    工件运动速度15mmin18mmin
    背吃刀量等磨削余量025mm01mm
    6)余工序
    ①粗车加工时取f081mmr Vc60mmin
    ②半精车加工时取f051mmr Vc90mmin
    ③精加工时取f02mmr Vc120mmin 皆符合求


    三机床设备选
    31工序机床夹具刀具量具辅具(表四表五)

    表四

    表五
    32 机床设备选
    表四五结合零件轴生产类型批量生产选较高效率专机床动机床根该轴尺寸求选数控车床CK6140外圆磨床M1432铣床X083
    33 机床夹具设计
    1)刀具选择 该传动轴阶梯轴选90度角外圆车刀(车台阶)材料YT1545°刀(倒角)切槽刀(切槽)
    2)量具选择 该轴长度124选量程0200精度005游标卡尺工序具体工艺设备见表
    工序号
    机床设备
    刀具
    量具
    10


    游标卡尺
    20



    30
    CK6140
    90°刀
    游标卡尺
    40
    CK6140
    90°刀
    游标卡尺
    50



    60
    CK6140
    90°刀
    游标卡尺
    70
    CK6140
    90°刀
    游标卡尺
    80
    CK6140
    90°刀
    游标卡尺
    90
    铣床X083
    铣刀
    游标卡尺
    100
    铣床X083
    铣刀
    游标卡尺
    110



    120
    M1432
    砂轮

    130
    M1432
    砂轮

    140


    游标卡尺
    3)夹具选择
    机床夹具作分类:保证加工精度 夹具准确确定工件刀具机床间相位置保证加工精度提高生产效率 夹具快速工件定位夹紧减少辅助时间减轻劳动强度 采机械气动液压等夹紧机构减轻工劳动强度扩机床工艺范围 采机床夹具机床加工范围扩机床夹具应范围分:通夹具专夹具组合夹具
    工序40选择夹具根零件功特点材料选择三爪卡盘进行零件夹紧定位基准选轴端面定位元件选择浮动顶尖定位

    机械加工工艺程卡片
    产品型号

    零件图号


    产品名称
    阶梯轴
    零件名称
    阶梯轴
    1页 第1页
    材 料 牌 号
    Cr40
    毛 坯 种 类
    锻件
    毛坯外形尺寸
    124x
    毛坯件数
    1
    台 件 数
    1
    工序号
    工序名称
    工 序 容
    车间
    工段
    设 备
    工 艺 装 备
    工 时
    准终
    单件
    10
    模锻
    毛坯锻造加工



    游标卡尺


    20
    热处理
    正火






    30
    车端面
    车端面钻中心孔掉头端钻中心孔


    CK6140
    游标卡尺


    40
    粗车
    粗车轴段3外圆端面基准面次粗车轴段12外圆调头轴段3右端面基准粗车轴段45粗车退刀槽


    CK6140
    游标卡尺


    50
    热处理
    调质






    60
    半精车
    轴段3外圆基准次半精车轴段12外圆半精车槽深052调头轴段3外圆基准半精车轴段45外圆半精车槽深05


    CK6140
    游标卡尺


    70
    精车
    调整法找正顶尖中心线基准精车轴段1精车轴段2调头精车轴段4精车轴段5


    CK6140
    游标卡尺


    80
    车端面
    车端面保持长122倒角1X45调头车端面保持全长120倒角1X45度车槽深03


    CK6140
    游标卡尺


    90
    粗铣槽
    铣两宽7键槽


    铣床X083
    铣刀 游标卡尺


    100
    半精铣槽
    半精铣两键槽


    铣床X083
    铣刀 游标卡尺


    110
    热处理
    表面淬火






    120
    粗磨
    粗磨轴段1调头粗磨轴段4


    M1432



    130
    精磨
    精磨轴段4调头精磨轴段1


    M1432



    140
    检验




    游标卡尺







    设计(日 期)
    校(日期)
    审核(日期)
    标准化(日期)
    会签(日期)










    标记
    处数
    更改文件号
    签字
    日期

    机械加工工序卡片
    产品型号

    零件图号




    产品名称
    阶梯轴
    零件名称
    阶梯轴

    1


    1


    车间
    工序号
    工序名称
    材 料 牌 号


    40
    粗车
    cr40
    毛 坯 种 类
    毛坯外形尺寸
    毛坯制件数
    台 件 数
    锻件
    124x
    1
    1
    设备名称
    设备型号
    设备编号
    时加工件数
    数控车床
    CK6140

    1
    夹具编号
    夹具名称
    切削液

    三爪卡盘

    工位器具编号
    工位器具名称
    工序工时 (分)
    准终
    单件




    工步号
    工步容
    工艺装备
    轴转速rmin
    切削速度mmin
    进量mmr
    切削深度mm
    进次数
    工步工时
    10
    粗车轴段3Ra125 um
    游标卡尺
    796
    60
    081
    4
    1
    机动
    辅助
    20
    粗车轴段12Ra16 um
    游标卡尺
    796
    60
    081
    11510
    53


    30
    粗车轴段45Ra16 um
    游标卡尺
    796
    60
    081
    11510
    53


    40









    50



















    设 计(日 期)
    校 (日期)
    审 核(日期)
    标准化(日期)
    会 签(日期)
    标记
    处数
    更改文件
    签字
    日期
    标记
    处数
    更改文件号
    签 字
    日 期








    加工零件三维图

    设计结
    通次课程设计受益非浅仅培养发现问题分析问题解决问题逻辑思维力更重学会熟悉运机械制造工艺学中基理实际知识解决零件加工中定位夹紧工艺路线安排工艺尺寸确定等问题保证加工质量通次轴设计机械基础公差配合机械制图计算机绘图机床设备应机械制造程中种知识综合整理更高层次理解发现
    设计中老师细心指导解学程中缺陷进步熟悉应机械制造中理研究培养丝苟严谨认真工作作风良惯课程设计学知识总结运时进步熟悉计算机操作毕业工作信心感谢老师认真指导时设计程中遇问题中少知识储备限更加感受足决心努力克服改正

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    文档贡献者

    文***享

    贡献于2020-12-15

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