機械制造課程設(shè)計說明書(渦輪軸)

1、過程裝備與制造工藝課程設(shè)計說明書題目名稱： 渦輪軸 班 級： 2012級本二 姓 名： 指導教師： 2015年06月13日目 錄第一章：零件分析 1.1零件的作用 .11.2零件的工藝分析 .11.3尺寸和粗糙度的要求 .11.4位置公差要求 .2第二章：毛坯的設(shè)計 2.1選擇毛坯 .22.2確定機加工余量、毛坯尺寸和公差 .22.3 確定機械加工加工余量 .22.4 確定毛坯 .32.5 確定毛坯尺寸公差 .32.6設(shè)計毛坯圖 .3第三章：選擇加工方法，擬定工藝路線 3.1基面的選擇 .33.2粗基準的選擇 .33.3精基準的選擇 .43.4制定機械加工工藝路線 .4第四章：加工設(shè)備及道具、

2、夾具、量具的選擇 .6第五章：確定切削用量 .8第六章：基本時間的確定 .10第七章：夾具設(shè)計 .12第八章：總結(jié) .14考文獻. .15第一章：零件分析1.1零件的作用題目所給定的零件是蝸輪軸，如下圖所示。支承蝸輪并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運動、扭矩或彎矩。1.2零件的工藝分析由零件圖可知，該零件的材料為45#鋼，鍛造成型，由零件的尺寸公差選擇模鍛加工成型，保證不加工表面達到要求的尺寸公差。根據(jù)工作性能與條件，蝸輪軸圖樣規(guī)定了主要軸頸以及軸肩有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該軸的關(guān)鍵工序是軸頸和外圓的加工。1.3尺寸和粗糙度的要求

3、渦輪軸左右兩端面粗糙度為6.3，可用磨削進行加工以保證尺寸要求。渦輪軸左右兩端m72x4螺紋面粗糙度為3.2，可采取車削進行加工以保證尺寸要求。渦輪軸外圓輪廓粗糙度為3.2，可采取車削進行加工以保證尺寸要求。渦輪軸95左端面粗糙度為3.2，可采取磨削進行加工以保證尺寸要求。渦輪軸105右端面粗糙度為6.3，可采取磨削進行加工以保證尺寸要求。1.4位置公差要求 有零件圖可知，該零件主要要求保證左75軸端的圓柱度要求；要求保證m72螺紋面對于左75軸端的同心度要求，以左75軸端中心線為定位基準可以保證同心度要求；要求保證95軸肩左端面對于左75軸端中心線的垂直度要求，以左75軸端中心線為定位基準可

4、以保證垂直度要求；要求保證105軸身對于左75軸端的同心度要求，以左75軸端中心線為定位基準可以保證同心度要求；要求保證右75軸端對于左75軸端的同心度要求，以左75軸端中心線為定位基準可以保證同心度要求；105軸身右端面對于右端m72螺紋面中心線的垂直度要求，以右端m72螺紋面中心線為定位基準可以保證垂直度要求。第二章：毛坯的設(shè)計2.1選擇毛坯該零件的材料為42crmo，考慮到零件在工作時要求有較高的強度和抗扭性，非加工面的尺寸精度要求較低，以及批量為大量生產(chǎn)，所以采用自由鍛毛坯成型。2.2確定機加工余量、毛坯尺寸和公差(1)確定最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計算零件的最大輪廓尺寸為：長4824mm

5、，直徑105mm （2）選擇鍛件公差等級查手冊自由鍛成型，零件材料按合金鋼，得鍛件公差等級為812級取為10級。 （3）求鍛件尺寸公差公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 （4）求機械加工余量等級查手冊得按自由鍛成型的方法，鍛件材料為42crmo的機械加工余量等級e-f級選擇f級，用于一般精度要求的鍛件。2.3確定機械加工加工余量根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復雜程度，取鍛件加工表面的單邊余量為25，孔的加工余量按相關(guān)表查找選取。2.4確定毛坯上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度ra1，ra1的表面，余量要適當加大。分析本零件，加工表面ra1,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查

6、的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，這時可取所查數(shù)據(jù)的小值）生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可采用自由鍛毛坯、2.5確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復雜系數(shù)查手冊得，本零件毛坯尺寸允許偏差為1-2mm，表面粗糙度 為ra12.5-252.6設(shè)計毛坯圖下圖為零件毛坯圖第三章：選擇加工方法，擬定加工路線3.1基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要設(shè)計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。由于該軸的幾個主要配合表面及軸肩面對基準軸線均有同心度及垂直度要求，它又是實心軸，所以應選

7、擇兩端中心孔為基準，采取雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。3.2粗基準的選擇粗基準的選擇影響影響各加工面的余量分配及不需加工表面與加工表面之間的位置精度。為保證零件的技術(shù)要求，粗基準采用毛坯外圓，并以此作為第一道工序的定位基準。3.3精基準的選擇以第一道工序中的已加工面作為下道工序的定位平面，以零件外圓的中心軸線為定位基準，確保設(shè)計基準與工藝基準的重合，以減少加工誤差。3.4制定機械加工工藝路線3.4.1確定加工方法渦輪軸軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該渦輪軸的主要表面公差等級(it12)較高，表面粗糙度ra值(ra=3.2 um)較大，故只需進行車削。外圓表面的加工方

8、案可為：粗車半精車。3.4.2劃分加工階段對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質(zhì)量。該渦輪軸軸加工劃分為三個階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：下料車兩端面，鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓，車槽，倒角車螺紋劃槽加工線銑槽修研中心孔磨削檢驗。3.4.3擬定工藝路線工序一：（1）粗車端面（2）鉆中心孔（3）粗車圓柱面105（4）粗車圓柱面75（5）粗車m72外圓（6）調(diào)頭，三爪定心卡盤夾持105處（7）粗車另一端面（8

9、）粗車圓柱面95（9）粗車圓柱面75（10）粗車m72外圓工序二：（1）半精車圓柱面105（2）半精車圓柱面75（3）半精車m72外圓（4）調(diào)頭，三爪定心卡盤夾持105處（5）半精車圓柱面95（6）半精車圓柱面75（7）半精車m72外圓（8）倒外角9x30，一處（9）倒外角2x45，兩處工序三：（1）修研兩端中心孔工序四：（1） 調(diào)質(zhì)處理250290hbs工序五：（1）用44.5的麻花鉆鉆孔（2）用45的鉸刀鉸孔工序六：（1）車m72x4至尺寸（2）調(diào)頭，三爪定心卡盤夾持105處（3）車m72x4至尺寸工序七：（1）劃三個槽加工線工序八：（1）銑槽10x78mm至尺寸工序九：（1）修研中心孔工

10、序十：（1）檢驗擬定工藝過程工序號工序內(nèi)容簡要說明00自由鍛成型10粗車端面、圓柱面105、75及m72外圓，調(diào)頭粗車另一端面、圓柱面95、75及m72外圓20調(diào)質(zhì)處理250290hbs30修研兩端中心孔40半精車圓柱面105、75及m72外圓，調(diào)頭半精車圓柱面95、75及m72外圓，倒外角9x30、2x4550車m72x4至尺寸，調(diào)頭車m72x4至尺寸60鉆、鉸45孔70劃槽加工線80銑槽10x78mm至尺寸90修研中心孔100檢驗第四章：加工設(shè)備及道具、夾具、量具的選擇由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水

11、生產(chǎn)線，工件在各機上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。4.1根據(jù)不同的工序選擇不同的機床10工序是粗車端面、圓柱面105、75及m72外圓，調(diào)頭粗車另一端面、圓柱面95、75及m72外圓，可選用臥式車床完成。40工序是半精車圓柱面105、75及m72外圓，調(diào)頭半精車圓柱面95、75及m72外圓，倒外角9x30、2x45，可選用臥式車床完成。50工序是車m72x4至尺寸，調(diào)頭車m72x4至尺寸，可用臥式車床完成。60工序是加工45孔，先用用44.5的麻花鉆鉆孔，再選用45的鉸刀鉸孔，可用臥式鉆床完成。80工序是銑槽10x78mm至尺寸，可采用臥式銑床完成。4.2刀具選擇選用硬質(zhì)合金銑刀，硬質(zhì)合

12、金鉆頭，硬質(zhì)合金擴孔鉆、加工中碳鋼零件采用yg硬質(zhì)合金，粗加工用yg8，半精加工為yg6。各工序所需刀具工序號工序內(nèi)容所選刀具00自由鍛成型10粗車端面、圓柱面105、75及m72外圓，調(diào)頭粗車另一端面、圓柱面95、75及m72外圓粗車刀20調(diào)質(zhì)處理250290hbs30修研兩端中心孔40半精車圓柱面105、75及m72外圓，調(diào)頭半精車圓柱面95、75及m72外圓，倒外角9x30、2x45精車刀50車m72x4至尺寸，調(diào)頭車m72x4至尺寸外螺紋車刀60鉆、鉸45孔44.5的麻花鉆、45的鉸刀70劃槽加工線80銑槽10x78mm至尺寸槽銑刀90修研中心孔100檢驗4.3量具選擇本零件屬于成批生

13、產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用夾具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關(guān)資料，選擇如下：（1）60工序采用游標卡尺和塞規(guī)（2）80工序采用游標卡尺和標準粗糙度塊（3）倒外角9x30、2x45采用萬能角度卡尺（4）10、40、50采用游標卡尺第五章：確定切削用量工序一：工步一：粗車圓柱面105查切削用量簡明手冊得切削用量如下：切削深度，需要進行六次走刀才能切完進給量,取f=0.55mm/r切削速度車床轉(zhuǎn)速基本工時，式中l(wèi)=l+y+,l=340mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量和超切量y+=4.3mm，故其余工步切削用量皆同工步一，則可分別求得各工步基本工時如下：粗車圓柱面75：粗車m

14、72外圓：調(diào)頭粗車圓柱面95：粗車圓柱面75：粗車m72外圓：工序四：半精車圓柱面105查切削用量簡明手冊得切削用量如下：切削深度，僅需一次次走刀就能切完進給量,取f=0.3mm/r切削速度車床轉(zhuǎn)速基本工時，式中l(wèi)=l+y+,l=340mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量和超切量y+=2mm，故其余工步切削用量皆同工步一，則可分別求得各工步基本工時如下：半精車圓柱面75：半精車m72外圓：調(diào)頭半精車圓柱面95：半精車圓柱面75：半精車m72外圓：倒外角9x30：倒外角2x45：工序五：車m72x4至尺寸查切削用量簡明手冊得切削用量如下：切削深度，僅需一次次走刀就能切完進給量切削速度，取車床轉(zhuǎn)速

15、基本工時，式中l(wèi)=l+y+,l=108mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量和超切量y+=4.3mm，故工步二切削用量皆同工步一，則可求得工步二基本工時如下：調(diào)頭車m72x4至尺寸：工序六：用44.5的麻花鉆鉆孔查切削用量簡明手冊得切削用量如下：切削深度，僅需一次次走刀就能切完進給量,取f=0.75mm/r切削速度，取鉆床轉(zhuǎn)速，取n=360r/min，則基本工時，式中l(wèi)=l+y+,l=714.5mm，根據(jù)表2.29查出入切量和超切量y+=16.5mm，故用45的鉸刀鉸孔查切削用量簡明手冊得切削用量如下：切削深度，僅需一次次走刀就能切完進給量,取f=0.75mm/r切削速度，取鉆床轉(zhuǎn)速，取n=35

16、5r/min，則基本工時，式中l(wèi)=l+y+,l=714.5mm，根據(jù)表2.29查出入切量和超切量y+=16.5mm，故工序八：銑槽10x78mm至尺寸刀具選取鋸片銑刀，刀片采用yg1因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完,故切削深度根據(jù)表查出，轉(zhuǎn)速，取n=640r/min,則,按機床標準取基本工時，式中l(wèi)=l+y+,l=78mm，根據(jù)表2.29查出入切量和超切量y+=2mm，故第六章：基本時間的確定6.1工時定額的計算工時定額是指完成零件加工的一個工序的時間定額：td=tj+tf+tb+tx+tz/n其中：td是指單件時間定額 tj是指基本時間（機動時間），通過計算求得 tf是指輔助時間，一般

17、取（16-20）%j;tj與f和稱為作業(yè)時間 tb是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（-）估算 tx是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間的（-）估算 tz是指準備與終結(jié)時間，大量生產(chǎn)時，準備與終結(jié)時間忽略不計 是指一批零件的個數(shù)6.2工序額的確定 (1)工序一的時間定額 td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj+tf+tb+tx =tj+18%tj+5%( tj+tf)+3%(tj+tf) =294.08min(2)工序四的時間定額： td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj+tf+tb+tx =tj+18%tj+5%(tj+tf)+3%(tj+tf) =26.85min(3)工

18、序五的時間定額： td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj+tf+tb+tx =tj+18%tj+5%(tj+tf)+3% (tj+tf) =2.79min（4）工序六的時間定額： td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj+tf+tb+tx =tj+18%tj+5%(tj+tf)+3%(tj+tf) =6.96min（5）工序八的時間定額： td=tj+tf+tb+tx+tz/n =tj+tf+tb+tx =tj+18%tj+5%(tj+tf)+3%(tj+tf) =0.80min第七章：夾具的設(shè)計7.1確定夾具定位方案和形式由于該工件生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，但批量不是很大，可采用單間加

19、工和多件同時加工，在此僅以一單件加工設(shè)計夾具。工件體積小，結(jié)構(gòu)不復雜，從經(jīng)濟耐用的要求考慮，本工序加工夾具不必太復雜，而且應盡量選用標準化的零件，自動化程度不必太高，故擬定選用簡單的頂尖加支撐座形式。下圖為裝夾示意圖：7.2、夾具設(shè)計結(jié)構(gòu) 1夾具主要零件材料夾具主要零件材料選用代號名稱材料熱 處 理附 注bczl-01-01底座ht200退 火可承受較大載荷bczl-01-02銷45調(diào) 質(zhì)強度較高，韌性塑性好bczl-01-03頂尖座q235退 火結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易bczl-01-04螺紋導桿45調(diào) 質(zhì)調(diào)整方便bczl-01-06頂尖45調(diào) 質(zhì)強度較高，韌性塑性好bczl-01-07