機(jī)械制造設(shè)計(jì)軸類零件加工

1、機(jī)械制造設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書目錄一、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析2（一）零件的技術(shù)要求2（二）確定階梯軸的生產(chǎn)類型2二、毛坯的選擇3（一）選擇毛坯3（二）確定毛坯的尺寸公差3三、定位基準(zhǔn)的選擇4（一）精基準(zhǔn)的選擇：4（二）粗基準(zhǔn)的選擇4四、工藝路線的擬定5（一）各表面加工方法的選擇5（二）加工階段的劃分5（三）加工順序的安排6五、工序內(nèi)容的擬定8（一）工序的尺寸和公差的確定8（二）設(shè)備及工藝裝備的選擇9（三）切削用量的選擇及工序時(shí)間計(jì)算9六、參考文獻(xiàn)20一、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 （一）零件的技術(shù)要求1、軸類零件，材料為45鋼，具有較高的硬度、耐磨性。2、零件的技術(shù)要求表：加工表面尺寸及偏差/mm公差/m

2、m及精度等級(jí)表面粗糙度/m軸左右端面1541it93.2階梯軸外圓表面30h9it93.222h9it93.220h9it93.217h7it71.615h7it71.6車槽14h11it116.315h11it116.318h11it116.320h11it116.3銑鍵槽20h9it93.215h9it93.2（二）確定階梯軸的生產(chǎn)類型根據(jù)設(shè)計(jì)題目年產(chǎn)量為10萬(wàn)件，因此該階梯軸的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。二、毛坯的選擇（一）選擇毛坯由于階梯軸類零件工作時(shí)，某些部位如軸頸（主要是與滑動(dòng)軸承配合的軸頸）往往要承受摩擦、磨損，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生咬死（又稱抱軸）現(xiàn)象，使軸類零件運(yùn)轉(zhuǎn)精度下降。有時(shí)還需要承受多

3、種載荷的作用，為增強(qiáng)輥筒體的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。為增強(qiáng)階梯軸的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。（二）確定毛坯的尺寸公差1公差等級(jí)：由階梯軸的功能和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。2鍛件材質(zhì)系數(shù)：由于該階梯軸材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)為m級(jí)。3鍛件分模線形狀：根據(jù)該階梯軸的形位特點(diǎn)，選擇零件方向的對(duì)稱平面為分模面，屬于平直分模線。4零件表面粗糙度：由零件圖可知，該階梯軸的各加工表面粗糙度ra均大于等于1.6m。三、定位基準(zhǔn)的選擇（一）精基準(zhǔn)的選擇：根據(jù)該階梯軸零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇該階梯軸軸線作為精基

4、準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。階梯軸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸線，選用其作精基準(zhǔn)定位加工軸的外圓表面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。選用階梯軸軸線作為精基準(zhǔn)，利用雙頂尖進(jìn)行夾持，夾緊穩(wěn)定可靠。（二）粗基準(zhǔn)的選擇作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠，該階梯軸的外圓表面和左、右端面互為基準(zhǔn)作為粗基準(zhǔn)，以保證為后序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。四、工藝路線的擬定（一）各表面加工方法的選擇加工表面公差/mm及精度等級(jí)表面粗糙度/m加工方案軸左、右端面it93.2粗車-半精車軸外圓表面it93.2粗車-半精車it93.2粗車-半精車it9

5、3.2粗車-半精車it71.6粗車-半精車-精車it71.6粗車-半精車-精車車槽it116.3一次行程it116.3一次行程it116.3一次行程it116.3一次行程銑鍵槽it93.2粗銑-精銑it93.2粗銑-精銑（二）加工階段的劃分該階梯軸加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工和精加工幾個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求。（三）加工順序的安排1機(jī)械加工工序：（1）遵循“先基準(zhǔn)后其它”原則，首先加工精基準(zhǔn)-階梯軸左、右端面互為基準(zhǔn)原則（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。2具體方案：

6、方案一：基準(zhǔn)加工-主要表面粗加工-銑鍵槽-主要表面精加工-磨外圓-去毛刺-檢驗(yàn)、入庫(kù)方案二：基準(zhǔn)加工-主要表面粗加工-主要表面精加工-磨外圓-去毛刺-銑鍵槽-檢驗(yàn)、入庫(kù)方案三：基準(zhǔn)加工-主要表面粗加工-主要表面精加工-銑鍵槽-磨外圓-去毛刺-檢驗(yàn)、入庫(kù)論證：為使加工出一個(gè)符合零件的技術(shù)要求和裝配要求選取一個(gè)最為合適的方案作出下列論證：方案一：先加工出零件的基準(zhǔn)，可同時(shí)加工出階梯軸其他各部位，且精度能達(dá)到零件要求，但銑鍵槽放在了精加工之前，影響主要表面精加工表面的粗糙度，使零件在使用過程中達(dá)不到零件的技術(shù)要求。所以，此方案設(shè)計(jì)不合理。方案二：為了使零件各個(gè)部位達(dá)到精度要求，先進(jìn)行基準(zhǔn)加工，然后對(duì)

7、工件進(jìn)行粗加工、精加工、磨外圓、去毛刺，但這樣在對(duì)零件整體進(jìn)行加工時(shí)，由于零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使加工變得更加復(fù)雜化，且浪費(fèi)時(shí)間，而且不能達(dá)到要求大京都要求。因此，此方案設(shè)計(jì)不合理。方案三：此方案在同時(shí)進(jìn)行粗加工后，進(jìn)行精加工，在銑鍵槽后對(duì)零件各表面進(jìn)行磨削加工、去毛刺，即滿足了設(shè)計(jì)要求又節(jié)省了時(shí)間。因此，此方案為最佳方案。3工序的集中與分散：該階梯軸的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)用型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。五、工序內(nèi)容的擬定（一）工序的尺寸和

8、公差的確定加工表面加工方案加工余量精度等級(jí)尺寸及精度階梯軸粗車2it10300 -0.12it10220 -0.0842it10200 -0.0844it101.5it10170 -0.071.5it10150 -0.07半精車1.3it101.3it930 0 -0.0521.3it9220 -0.0521.3it9200 -0.0521.0it10170 -0.0431.0it10150 -0.043切槽1.3it11140 -0.111.3it11180 -0.111.3it11200 -0.131.3it11150 -0.11精車0.2it7170 -0.0180.2it7150 -0

9、.018銑鍵槽粗銑2it9220 -0.0432it9150 -0.043精洗0.6it7220 -0.0180.6it7220 -0.018（二）設(shè)備及工藝裝備的選擇1設(shè)備：c6140 立式銑床 2工藝裝備：通用、專用車刀、專用銑刀、專用夾具等等。（三）切削用量的選擇及工序時(shí)間計(jì)算工序 粗車軸兩端面：1. 加工條件工件材料：45號(hào)剛,b =170240mpa，鍛造;工件尺寸：aemax=30mm，158mm加工要求：粗車軸兩端面，加工余量4mm; 機(jī)床：c6140車床確定粗車刀具類型：yt15硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具耐用度t=60min；刀桿尺寸25mm25mm；刀片厚度6mm；010后角0

10、6，副后角0=6，刃傾角s=0,主偏角kr=75,副偏角kr=15。2. 切削用量1）確定切削深度ap 因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap= 1.0mm。2）確定每次進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端車，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊(cè)表3.5，使用yt15硬質(zhì)合金端車刀加工，機(jī)床功率為7.5kw（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-35，c6140車床） fz=0.090.18mm/z故選擇：fz=0.18mm/z。3） 計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf根據(jù)機(jī)械制造工藝與裝備表2-20，查得各修正系數(shù)為： 切削速度計(jì)算公式為：將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：

11、。4）計(jì)算基本工時(shí) 查機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表3.9得， =80/450=0.17min。（車實(shí)體端面時(shí)，=0）工序 粗車階梯軸外圓：（1）選擇刀具：與粗車軸端面同一把。(2）確定切削用量（a）確定背吃刀量粗車外圓，加工余量為2mm,一次走刀，則單邊吃刀量為asp=2/2=1mm。(b)確定進(jìn)給量由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)ht200，刀桿尺寸2525，工件直徑為32mm，則f=0.40.5。再由簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.23查取f =0.45。(c)選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.9查取后刀面磨損最大限度為0.81.0。(d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.11查?。簐c=1.33 (由

12、182199hbs、asp=2、f =0.45mm/r、車刀為yt硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)： n=700r/min按c365l車床轉(zhuǎn)速（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.22）選擇與700r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =710r/min,則實(shí)際切削速度v = n /1000=710/1000=71m/min。綜上，此工步的切削用量為：a =2mm，f =0.45, n =710r/min, v =223m/min。tml/ vf=（154+257+392+252+43+29+12）/302.5= 1.91min工序 半精車30、20、15、14外圓面（1）選

13、擇刀具： 焊接式直頭外圓車刀，刀片厚度5mm，yg6硬質(zhì)合金，前刀面帶倒棱形，主偏角，前角，后角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧直徑0.5mm。(2）確定切削用量（a）確定背吃刀量半精車外圓，加工余量為1.3mm,一次走刀，則asp=1.3/2=0.65mm。(b)確定進(jìn)給量由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表560得f=0.030.3mm/r。再由簡(jiǎn)明手冊(cè)表412查取f =0.28mm/r。（c）選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度：后刀面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.81.0,耐用度為t=60min。(d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.11查?。簐c=2.13m/s(由182199hbs、asp=0.55mm、f

14、 =0.52mm/r、車刀為yg硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：，則m/min n =1000 v /3.14100 =100079.3/3.14100=252r/min按c365l車床轉(zhuǎn)速（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.22）選擇與252r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =322r/min,則實(shí)際切削速度v = n /1000=3.14100322/1000=101.1m/min。綜上，此工步的切削用量為：a =0.55mm，f =0. 28mm/r, n =322r/min, v =101.1m/min。(3)計(jì)算基本工時(shí)：t=（l+l1+l2+l3）i/(f

15、n)=(57+92+52+43+29+12)1/(0.28322)=3.16min 工序 20、18、15、14切槽（1）選擇刀具： 切槽車刀，yg6硬質(zhì)合金，前刀面帶倒棱形，主偏角，前角，后角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧直徑0.5mm。(2）確定切削用量（a）確定背吃刀量加工余量為1mm,一次走刀，則asp=1/2=0.5mm。(b)確定進(jìn)給量由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表314得f=0.20.3mm/r。再由簡(jiǎn)明手冊(cè)表412查取f =0.28mm/r。（c）選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度：后刀面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.81.0,耐用度為t=60min。 (d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.11查?。簐c=

16、2.13m/s(由182199hbs、asp=0.55mm、f =0.52mm/r、車刀為yg硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：則 m/minn =1000 v /3.14100 =100079.3/3.14100=252r/min按c365l車床轉(zhuǎn)速（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.22）選擇與252r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =322r/min,則實(shí)際切削速度v = n /1000=3.14100322/1000=101.1m/min。綜上，此工步的切削用量為：a =1.0mm，f =0. 28mm/r, n =322r/min, v =101.1m/min

17、。(3)計(jì)算基本工時(shí)：t=（l+l1+l2+l3）i/(fn)= 8/(0.28322)=0.08min 工序 粗銑鍵槽：1. 加工條件工件材料：ht200,b =170240mpa，鍛造;工件尺寸：aemax=2 mm，=22mm; mm加工要求：粗銑鍵槽，加工余量2mm;機(jī)床：x51立式銑床；刀具：yg6硬質(zhì)合金鍵槽銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)明手冊(cè)）表3.1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)切削用量手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱切削手冊(cè)）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

18、偏角kr=5。2. 切削用量1）確定切削深度ap 因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=2mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊(cè)表3.5，使用yg6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-35，x51立式銑床）時(shí)： 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(cè)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(jiǎn)明手冊(cè)表3.8）。4）計(jì)算切削速度vc和

19、每分鐘進(jìn)給量vf根據(jù)切削手冊(cè)表3.16，當(dāng)d0=125mm，z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時(shí)，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(jì)算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5）計(jì)算基本工時(shí) tml/ vf，l=l+ y+，l=22mm.查切削手冊(cè)表

20、3. 26，入切量及超切量為：y+=15mm，則：tml/ vf=(15+22)/205=0.18min。 工序 淬火處理工序 精車15、17外圓面（1）選擇刀具：確定精車刀具類型：yt15硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具耐用度t=60min；刀桿尺寸16mm25mm；刀片厚度6mm；020后角06，副后角0=6，刃傾角s=3,主偏角kr=60,副偏角kr=10。(2）確定切削用量（a）確定背吃刀量精車外圓，加工余量為0.2mm,一次走刀，則ap=0.1mm。(b)確定進(jìn)給量由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)ht200，刀桿尺寸2525，as =0.1,工件直徑為22mm和17mm，則f=0.10.15。再由簡(jiǎn)明手冊(cè)

21、表4.23查取f =1mm/r。(c)選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度由切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.9查取后刀面磨損最大限度為0.81.0。(d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.11查取：vc=1.33 (由182199hbs、asp=0.1、f =0.15mm/r、車刀為yg硬質(zhì)合金),由于實(shí)際車削過程使用條件的改變，查取切削速度修正系數(shù)：k =1.0,k =1.0,k =0.73,k =(190/hbs)1.25=1.0,ksv=0.85,kkv=1.0。則m/min n=700r/min按c365l車床轉(zhuǎn)速（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.22）選擇與700r/min相近似的機(jī)床轉(zhuǎn)速n =71

22、0r/min,則實(shí)際切削速度v = n /1000=3.14100710/1000=222.94m/min。綜上，此工步的切削用量為：a =0.1mm，f =0.15, n =710r/min, v =222.94m/min。tml/ vf=35/42.1=0.83min工序 精銑鍵槽 1. 加工條件工件材料：ht200,b =170240mpa，鑄造;工件尺寸：aemax=0.6 mm，=22mm; mm加工要求：精銑鍵槽，加工余量0.6mm;機(jī)床：x51立式銑床；刀具：yg6硬質(zhì)合金鍵槽銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)明手冊(cè)）表3.

23、1，取刀具直徑d0=125mm。根據(jù)切削用量手冊(cè)（后簡(jiǎn)稱切削手冊(cè)）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?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=0.6mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端銑，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊(cè)表3.5，使用yg6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-35，x51立式銑床）時(shí)： 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(cè)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=1