階梯軸加工工藝過程設(shè)計說明書

1、目錄目錄 一、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析一、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析.3 （一）零件的技術(shù)要求（一）零件的技術(shù)要求.3 （二）確定階梯軸的生產(chǎn)類型（二）確定階梯軸的生產(chǎn)類型 .3 二、毛坯的選擇二、毛坯的選擇.5 （一）選擇毛坯（一）選擇毛坯.5 （二）確定毛坯的尺寸公差（二）確定毛坯的尺寸公差.5 三、定位基準(zhǔn)的選擇三、定位基準(zhǔn)的選擇.6 （一）精基準(zhǔn)的選擇（一）精基準(zhǔn)的選擇.6 （二）粗基準(zhǔn)的選擇（二）粗基準(zhǔn)的選擇.6 四、工藝路線的擬定四、工藝路線的擬定.7 （一）各表面加工方法的選擇（一）各表面加工方法的選擇 .7 （二）加工階段的劃分（二）加工階段的劃分.7 （三）加工順序的安排（三）加工順序的安

2、排.8 五、工序內(nèi)容的擬定五、工序內(nèi)容的擬定.12 （一）工序的尺寸和公差的確定（一）工序的尺寸和公差的確定.12 （二）設(shè)備及工藝裝備的選擇（二）設(shè)備及工藝裝備的選擇 .13 （三）切削用量的選擇及工序時間計算（三）切削用量的選擇及工序時間計算.13 工序工序 粗車軸兩端面粗車軸兩端面.13 工序工序 粗車粗車階梯軸階梯軸外圓外圓.14 工序工序 半精車階梯軸外圓面半精車階梯軸外圓面.15 工序工序 2020、1818、1515、1414 切槽切槽.17 工序工序 粗銑鍵槽粗銑鍵槽.18 工序工序 1515、1717 表面淬火處理表面淬火處理 .20 工序工序 磨磨 1515、1717 外圓

3、面外圓面.20 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).21 一、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析一、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 （一）零件的技術(shù)要求（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mm 及精度等 級 表面粗 糙度 m 形位公差mm 軸左右 端面 1541it106.3 30h9 it93.2 22h9 it93.2 20h9it9 3.2 17h7 it71.6 階梯軸 外圓表 面 15h7 it7 1.6 14h10it106.3 15h10it106.3 18h10it106.3 車 槽 20h10it106.3 20it10

4、6.3 銑 鍵 槽 15it106.3 （二）確定階梯軸的生產(chǎn)類型（二）確定階梯軸的生產(chǎn)類型 根據(jù)設(shè)計題目年產(chǎn)量為 10 萬件，因此該階梯軸的生產(chǎn)類型 為大批生產(chǎn)。 二、毛坯的選擇二、毛坯的選擇 （一）選擇毛坯（一）選擇毛坯 由于階梯軸類零件工作時，某些部位如軸頸（主要是與滑動 軸承配合的軸頸）往往要承受摩擦、磨損，嚴(yán)重時可能發(fā)生咬死 （又稱抱軸）現(xiàn)象，使軸類零件運轉(zhuǎn)精度下降。有時還需要承受 多種載荷的作用，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。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（二）確定毛坯的尺寸公差 1公差等級： 由

5、階梯軸的功能和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通 級。 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。 3鍛件分模線形狀： 根據(jù)該階梯軸的形位特點，選擇零件方向的對稱平面為分模 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)的選擇三、定位基準(zhǔn)的選擇 （一）精基準(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

6、基準(zhǔn)是軸線，選 用其作精基準(zhǔn)定位加工軸的外圓表面，實現(xiàn)了設(shè)計基準(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（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、工藝路線的擬定四、工藝路線的擬定 （一）各表面加工方法的選擇（一）各表面加工方法的選擇 加工表面公差mm 及精度等級 表面粗糙度 m 加工方案 軸左、右端 面 it106.3 粗車-半精車 it93.2 粗車-半精車 it93.2 粗車-半精車

7、 it93.2 粗車-半精車 it71.6 粗車-半精車-磨削 軸 外 圓 表 面 it7 1.6 粗車-半精車-磨削 it106.3 一次行程 it106.3 一次行程 it106.3 一次行程 車 槽 it106.3 一次行程 it106.3 粗銑 銑 鍵 槽 it106.3 粗銑 （二）加工階段的劃分（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（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

8、，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： 方案一：1.鍛造、調(diào)質(zhì)處理 2. 粗車軸兩端面 162 至，打 a 型中心孔 07 . 0 0 154 3. 粗車外圓 37 至 、29 至 0 084 . 0 6 . 32 0 084 . 0 6 . 24 至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 6 . 22 至 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 4. 粗車外圓 29 至 、23 至 0 0

9、84 . 0 6 . 24 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 5. 半精車 至 0 084 . 0 6 . 32 0 052 . 0 30 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 倒角 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 6. 半精車 至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 至 、至 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0

10、4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 7. 切槽 2*15、2*20、2*18、2*14 8.、表面淬火 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 9.磨削 至 、至 0 043 . 0 4 . 17 0 018 . 0 17 0 043 . 0 4 . 15 0 018 . 0 15 10. 銑鍵槽 17*3.5、25*3.5 11. 檢驗、入庫 方案二：1.鍛造、調(diào)質(zhì)處理 2. 粗車軸兩端面 162 至，打 a 型中心孔 07 . 0 0 154 3. 粗車外圓 37 至 、29 至 0 084 . 0 6 . 32 0 084 . 0 6 . 2

11、4 至 、至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 4. 粗車外圓 29 至 、23 至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 5. 半精車 至 0 084 . 0 6 . 32 0 052 . 0 30 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4

12、. 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 6. 半精車 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 7.銑鍵槽 17*3.5、25*3.5 8. 、表面淬火 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 9. 磨削 至 、至 0 043 . 0 4 . 17 0 018 . 0 17 0 043 . 0 4 . 15 0 018 . 0 15 10. 切槽 2

13、*15、2*20、2*18、2*14 11. 檢驗、入庫 方案三：1.鍛造、調(diào)質(zhì)處理 2. 粗車軸兩端面 162 至，打 a 型中心孔 07 . 0 0 154 3. 粗車外圓 37 至 、29 至 0 084 . 0 6 . 32 0 084 . 0 6 . 24 至 、至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 4. 粗車外圓 29 至 、23 至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 4 . 19 至 0 0

14、84 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 5. 半精車 至 0 084 . 0 6 . 32 0 052 . 0 30 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 6. 半精車 至至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 7. 切槽 2*15、

15、2*20、2*18、2*14 8. 銑鍵槽 17*3.5、25*3.5 9. 、表面淬火 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 10. 磨削 至 、至 0 043 . 0 4 . 17 0 018 . 0 17 0 043 . 0 4 . 15 0 018 . 0 15 11. 檢驗、入庫 論證：為使加工出一個符合零件的技術(shù)要求和裝配要求選取 一個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，

16、此方案設(shè)計不合理。 方案二：為了使零件各個部位達(dá)到精度要求，先進(jìn)行基準(zhǔn)加 工，然后對工件進(jìn)行粗加工、精加工，但這樣在對零件整體進(jìn)行 加工時，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 浪費時間，而且不能達(dá)到要求大京都要求。因此，此方案設(shè)計不 合理。 方案三：此方案在同時進(jìn)行粗加工后，進(jìn)行半精加工，在切 槽、銑鍵槽，最后進(jìn)行精加工，即滿足了設(shè)計要求又節(jié)省了時間。 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)，可以采用萬用型機(jī)床配以 專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的 裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工 了許多表面，

17、有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 五、工序內(nèi)容的擬定五、工序內(nèi)容的擬定 （一）工序的尺寸和公差的確定（一）工序的尺寸和公差的確定 加工表面加工方案加工余 量 精度等級尺寸及精 度 2it1032.60 - 0.1 2it1024.60 - 0.084 2it1022.60 - 0.084 1.5it1019.40 - 0.07 粗 車 1.5it1017.40 - 0.07 1.3it930 0 - 0.052 1.3it9220 - 0.052 1.3it9200 - 0.052 1.0it917.40 - 0.043 半 精 車 1.0it915.40 - 0.043 1.3i

18、t10140 - 0.11 1.3it10180 - 0.11 1.3it10200 - 0.13 階 梯 軸 切 槽 1.3it10150 - 0.11 0.2it7170 - 0.018 磨 削 0.2it7150 - 0.018 2it10220 - 0.043 銑 鍵 槽 2it10150 - 0.043 （二）設(shè)備及工藝裝備的選擇（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間計算（三）切削用量的選擇及工序時間計算 工序工序 粗車軸兩端面粗車軸兩端面 1. 加工條件 工件材料：45 號剛,b

19、 =170240mpa，鍛造;工件尺寸： aemax=37mm，162mm 加工要求：粗車軸兩端面，加工余量 4mm; 機(jī)床：c6140 車床 確定粗車端面刀具類型：yt15 硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具 耐用度 t=240min；刀桿尺寸 25mm 25mm；刀片厚度 6mm；010后角 06，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 因為余量較小，故選擇 ap= 4.0mm。 （2）確定每次進(jìn)給量 fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而 可采用不對稱端車，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)切削手 冊表 3

20、.5，使用 yt15 硬質(zhì)合金端車刀加工，機(jī)床功率為 7.5kw（據(jù)簡明手冊表 1.27，c6140 車床） f0.7 mm/min 故選擇：f=0.51mm/min （3） 計算切削速度 vc 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： 242vc15 . 0 xv 35 . 0 yv20 . 0 m 切削速度計算公式為： v yx p t v ck fa c v vv m 將以上數(shù)據(jù)代入公式： 0.200.150.35 242 0.9693/ min 24020.51 c m v 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。 1000 400.2 / min c s w v r n d 最終確定主軸

21、轉(zhuǎn)速為：400r/min 3.計算基本工時 查機(jī)械加工工序設(shè)計指導(dǎo)書表 3.9 得， =4/400=0.04min。 i fn l tb （車實體端面時，=0） 321 1 2 lll dd l 1 d 工序工序 粗車粗車階梯軸階梯軸外圓外圓 1.選擇刀具： 確定粗車外圓刀具類型：yt15 硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具 耐用度 t=240min；刀桿尺寸 25mm 25mm；刀片厚度 6mm；010后角 06，副后角 0=6，刃傾角 s=0,主偏角 kr=75,副偏角 kr=0。 2.確定切削用量 （1）確定背吃刀量 粗車外圓，加工余量為 4mm,一次走刀，則單邊吃刀量為 asp=4/2=2mm。

22、 (2)確定進(jìn)給量 由切削用量簡明手冊ht200，刀桿尺寸 25 25，工件直 徑為 32mm，則 f=0.40.5。再由簡明手冊表 4.23 查取 f =0.45。 (3)選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由切削用量簡明手冊表 1.9 查取后刀面磨損最大限度為 0.81.0。 (4)確定切削速度 vc 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： 242vc15 . 0 xv 35 . 0 yv20 . 0 m 切削速度計算公式為： v yx p t v ck fa c v vv m 將以上數(shù)據(jù)代入公式： 0.200.150.35 242 0.9693/ min 24020.51 c m

23、v 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。 1000 400.2 / min c s w v r n d 最終確定主軸轉(zhuǎn)速為：400r/min 3.計算基本工時 查機(jī)械加工工序設(shè)計指導(dǎo)書表 3.9 得， =211/(400*0.51)=1.03min。 i fn l tb （車實體端面時，=0） 321 1 2 lll dd l 1 d 工序工序 半精車階梯軸外圓面半精車階梯軸外圓面 1.選擇刀具 確定半精車外圓刀具類型：yt15 硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具耐用 度 t=240min；刀桿尺寸 25mm25mm；刀片厚度 6mm；012后角 06，副后角 0=6，刃傾角 s=3,主偏角 kr=45, 副偏角 k

24、r=15。 2.確定切削用量 （1）確定背吃刀量 半精車外圓，加工余量為 1.3mm,一次走刀 (2)確定進(jìn)給量 由機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表 560 得 f=0.030.3mm/r。再由簡明手冊表 412 查取 f =0.28mm/r。 （3）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=240min。 (4)確定切削速度 vc 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： 198vc 15 . 0 xv 0.30 v y 0.18m 切削速度計算公式為： v yx p t v ck fa c v vv m 將以上數(shù)據(jù)代入公式： 0.200.150.

25、30 198 0.6753/ min 2401.30.28 c m v 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。 1000 562.6 / min c s w v r n d 最終確定主軸轉(zhuǎn)速為：560r/min 3.計算基本工時 查機(jī)械加工工序設(shè)計指導(dǎo)書表 3.9 得， =154/(560*0.28)=0.98min。 i fn l tb （車實體端面時，=0） 321 1 2 lll dd l 1 d 工序工序 2020、1818、1515、1414 切槽切槽 1.選擇刀具 切槽車刀，yg8 硬質(zhì)合金，前刀面帶倒棱形，主偏角， 90 前角，后角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧直徑 10 62 0 0.5mm。 2

26、.確定切削用量 （1）確定背吃刀量 加工余量為 1mm,一次走刀 (2)確定進(jìn)給量 由切削用量簡明手冊表 314 得 f=0.20.3mm/r。再由 簡明手冊表 412 查取 f =0.28mm/r。 （3）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=240min。 (4)確定切削速度 vc 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： =0.7168.8vc 15 . 0 xv 0.40 v y 0.25m v k 切削速度計算公式為： v yx p t v ck fa c v vv m 將以上數(shù)據(jù)代入公式： 0.250.150.40 68.8 0.71

27、27/ min 24010.28 c m v 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。 1000 429.9 / min c s w v r n d 最終確定主軸轉(zhuǎn)速為： 450r/min 3.計算基本工時 查機(jī)械加工工序設(shè)計指導(dǎo)書表 3.9 得， =8*4/(450*0.28)=0.25min。 i fn l tb （車實體端面時，=0） 321 1 2 lll dd l 1 d 工序工序 粗銑鍵槽粗銑鍵槽 1. 加工條件 工件材料：ht200,b =170240mpa，鍛造;工件尺寸： aemax=3.5mm，=25mm; mm 1 l 2 17l 加工要求：粗銑鍵槽，加工余量 3.5mm; 機(jī)床：x52k

28、 立式銑床； 刀具：高速鋼鍵槽銑刀。銑削寬度 ae90,深度 ap6,齒數(shù) z=2,故根據(jù)機(jī)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=6mm。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=3.5mm，一次走刀即可完成。 （2）確定每齒進(jìn)給量 fz 由于本工序為粗加工，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(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)切削手

29、冊表 3.5，使用 yg6 硬質(zhì)合金端銑刀加工，機(jī)床功率為 7.5kw（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=6mm，故刀具使用壽命 t=60min（據(jù) 簡明手冊表 3.8） 。 （4）計算切削速度 vc和每分鐘進(jìn)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=250r/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： v p vevzvpt vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中 ，3.5eamm6 p mm a 28.5vc 0.45 v q ，0.1 vx 0.2 v y 8 . 08 . 00 . 1 kkk svmvv 0.3 vu ，將以0.1 v p 0.33m 60mint zmmf z /18 . 0 2z 上數(shù)據(jù)代入公式： 0.320.10.20.30.45 28.5 6 0.45 0.89.8/ min 6060.183.52 c m v 確定機(jī)床