機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計--一階梯狀軸

1、機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計一一階 梯狀軸目錄1序言(1)2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計步驟(2-7)2.1生產(chǎn)類型及零件分析(2)2. 2確定毛坯及各表面加工方法(2-3)2. 3確定定位基準(zhǔn)及劃分加工階段(3-4)24熱處理及工藝路線(4-5)2. 5工序設(shè)計及加工余量選擇(6)3工藝說明(7-17)3.1 工序 _(7)3.2 工序二(7)3.3 工序三 (7-17)塞規(guī)(7-14)深淺樣板 (15-16)成型車刀 (16-17)3.4工序四(17)4課設(shè)總結(jié)(18)序吞機(jī)械加工工藝課程設(shè)計是在機(jī)械制造基礎(chǔ)等專業(yè)課程所學(xué)的理論知識上，發(fā) 揮專業(yè)知識解決實際生產(chǎn)問題的一次實踐訓(xùn)練。通過這次課程設(shè)計能鞏固我

2、們所學(xué)的理論知識和專業(yè)技能，提高自己解決實際生 產(chǎn)問題的能力。在設(shè)計中能逐步掌握査閱手冊及査閱有關(guān)書籍的能力。在設(shè)計中逐步 培養(yǎng)自己的動手能力，理論聯(lián)系實際的運用，并培養(yǎng)了我們一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán) 謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對我們今后參加工作有極大的幫助。由于能力有限，實踐生產(chǎn)的經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有很多不足之處，希望老師多 加指教。1、機(jī)械制造工藝定義機(jī)械的生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等使其稱為成 品或半成品的過程稱為工藝過程。以工藝文件的形式確定下來的工藝過程稱為工藝規(guī) 程。將鑄件、鍛件毛坯或鋼材經(jīng)機(jī)械加工方法，改變它們的形狀、尺寸、表面質(zhì)量， 使其稱為合格零件的過程，稱為機(jī)械

3、加工工藝過程。2、機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計的目的1）、能熟練運用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論，正確地解決一個零件在加工 中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2）、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求, 設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。第一章機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計的步驟一、生產(chǎn)類型本題目所要加工的為一階梯狀軸，要求批量較大,可確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。二、零件分析1、分析零件結(jié)構(gòu)特點，確定零件的主要加工方法題目所給定的零件是一傳動軸，主要作用是支撐傳動件和傳遞扭矩，軸類零件是旋 轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，此軸

4、上面有圓柱面，臺階孔等?？紤]到加工工藝，用普通 外圓車刀車削外圓，普通內(nèi)圓車刀粗車內(nèi)圓，最后用設(shè)計好的成型銃刀銃出內(nèi)孔，詳見 零件圖2、分析零件加工技術(shù)要求，確定重要表面的精加工方法該階梯傳動軸零件的主要加工表面為： 沿同一軸線的一系列圓柱面及內(nèi)孔宜徑包括：110, 0120,； 取鋼管長度為：755mm本零件加工表面主要為圓柱面,加工比較容易，表面粗糙度多為1. 6和1. 6以上的,通過半精車和精車就可以保證，只有側(cè)面表面粗糙度要求為08,需要通過磨削來保證。3、根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和精度，做出零件加工工藝性評價三、確定毛坯1、根據(jù)零件的材料和生產(chǎn)批量選擇毛坯種類選取標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管0121X10-G

5、B/T17395-1998零件材料為45鋼，軸的徑向尺寸變化不大，因此毛坯形狀比較簡單，又屬于大批 量（年產(chǎn)量為50000件）生產(chǎn)，因其主要作用是傳遞力矩，需要有強(qiáng)度保證正常工作， 且考慮其生產(chǎn)批量，為了提高生產(chǎn)率，故采用模鍛件，具體尺寸在確定加工余量后決定。詳見毛坯圖。2、根據(jù)毛坯總余量和毛坯制造工藝特點確定毛坯的形狀和大小3、繪制毛坯工件合圖V/7/ T- 苫/ /Z/ /Z/Z/ / /755四、確定各表面加工方法根據(jù)零件各加工表面的形狀、結(jié)構(gòu)特點和加工批量逐一列出各表面的加工方法。注 意方法可以有多種方案，再根據(jù)現(xiàn)有條件進(jìn)行比校，選擇一種最適合的方案。五、確定定位基準(zhǔn)1、選擇粗基準(zhǔn)按照

6、粗基準(zhǔn)的選擇原則為第一道工序加工選擇基準(zhǔn)。選擇要求加工余量小而均勻的 重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。以外圓柱面為粗基準(zhǔn)。2、選擇精基準(zhǔn)按照精基準(zhǔn)的選擇原則確定第一道工序以外的各表面的定位基準(zhǔn)，以便確定定位方 案和按照基準(zhǔn)先行的原則安排工藝路線。選擇精基準(zhǔn)時主要考慮應(yīng)保證加工精度并使工 件裝夾得方便、準(zhǔn)確，可靠。利用定位基準(zhǔn)不變的原則選取左右端面為定位基準(zhǔn)。六、劃分加工階段一般零件的加工階段劃分為三個階段：粗加工、半精加工、精加工階段。粗加工階 段一般的工作有：粗車、粗銃、粗刨、粗鎮(zhèn)等。半精加工階段一般工作有：半精車、半 精銃、半精刨、半精鎮(zhèn)等。精加工階段的一般工作有：精

7、車、精銃、精刨、精鉉、粗磨、 精磨。當(dāng)零件尺寸精度為IT6級以上，表面粗糙度RaO. 4以上要進(jìn)行超精加工。七、熱處理工藝安排及輔助工序安排熱處理工藝將零件加工階段自然分開。一般情況下鑄造后毛坯要進(jìn)行時效處理，鍛 造后毛坯要進(jìn)行正火或退火處理，然后進(jìn)行粗加工。粗加工后，復(fù)雜鑄件要進(jìn)行二次時 效，軸類零件一般進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后進(jìn)行半精加工。各類淬火放在磨削加工前進(jìn)行， 表面化學(xué)處理放在零件加工后進(jìn)行。輔助工序包括去毛刺、劃線、涂防銹油、涂防銹漆等也要在需要的時候安排進(jìn)去。八、擬訂工藝路線1、按照基準(zhǔn)先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的原則安排工藝路線。并以重 要表面的加工為主線，其他表面的加工穿

8、插其中。一般次要表面的加工是在精加工前或 磨削加工前進(jìn)行的，重要表面的最后的精加工為放在整個加工過程的最后進(jìn)行。2、根據(jù)加工批量及現(xiàn)有生產(chǎn)條件考慮工序的集中與分散，以便更合理地安排工藝 路線。3、安工序按排零件加工的工藝路線(1) 選擇長為751mm的標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管 121xlO-GB/T17395-1998作為毛坯料，用 三爪卡盤裝夾在機(jī)床上，用外圓車刀車削外圓1mm。(2) 車削外圓后，將其放在磨床上磨端面保證其尺寸為75CT0。(3) 將其放在立銃床上，先粗銃至O111,而后使用專用成型銃刀精銃，保證其尺 寸為110H8。(4) 用塞規(guī)，深淺壓板檢驗其是否合格。九、工序設(shè)計1、選擇工序的切

9、削機(jī)床、切削刀具、夾具、量具2、確定工序的加工余量,計算各表面的工序尺寸3、選擇合理的切削參數(shù),計算工序的工時定額十、加工余的選擇表134 料&粗車片囿后，柑車 卜圓的加工余量mm檀的反徑年件K ft LP d “260750250500800-12001200 2000T-11各余最a 10沖0.90.61.01.1二IS-300.93,01.11.31U30501.01.01.11.31.51.750 80J J1.11.13.2J.11.6】880-1201.21.21.41.61.9】20】80121.21.3J5【72.0260】31.31.41.6 .1.R2.0260 360】3

10、1.41.51.71.92.1360500J.41.5】51.71.92,2表13-10於端面的加工令童 mm冬件氏徑罕件#長1185060 12Q12 260260 500sood余ftaS00.2030-500.30.3Ca40.40.56.8501200J0.30.40.5o.e0.6)202600.40U0.50.50.607260-5000.50.50.50.60.70475000.5060.G0.70.Boa長度公農(nóng)-0.12-0S-0.40.6注.1.加工歹臺階他愉時，修個臺階的如工余蟲帳第議自階的宜徑d及件的全長乙分期選用.2.農(nóng)中的公左系描尺寸I的公蔓表13-10 於端面的加

11、工余童 mm冬件fl:徑零件金長JL1-5050】20120 260.260-500500d余9a5000.60.60.60.70.8oa茨Jt公強(qiáng)-0,12-0.170.23-0.3-03-05注】加工育臺階的時.鐳個臺階的JK工余戍很擁樂臺階的克徑d及件的全長L分期逸用2.熨中的公Mffi尺寸Z的公控第二章工藝說明一、工序劃分工序一下料選取長為755mm的標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管 0121xl0GB/T17395-1998作為毛坯料。工序二車平面工步(1)：用三爪卡盤夾緊毛坯料其中一端面，裝夾在CA6140型臥式車床上，用 高速鋼車刀車另一端面，車削2.5mm,然后卸下車另一面。用板尺測量工件的長度是

12、否 合格。工序三工步(1):用高速鋼內(nèi)圓車刀粗車階梯孔內(nèi)表面，深度為1501,留取精車余量為 lmnio工步(2)：用所設(shè)計的專用成型車刀精車階梯孔內(nèi)表面，保證其為OUOHSo工步(3)：將工件卸下，將以加工的端面用三爪卡盤裝夾，用上述方法加工另一 端面。工步(4)：用塞規(guī)檢驗臺階孔的直徑是否合格；用深淺樣板檢驗臺階孔的深度是 否合格。以下介紹工步(3)和(4)中所用到的量具一一塞規(guī)和深淺樣板以及專用成型車刀 的設(shè)計。一、塞規(guī)檢驗光滑工件尺寸時，可用通用測量器具，也可使用極限量規(guī)。通用測量器具可 以有具體的指示值，能直接測量出工件的尺寸，而光滑極限量規(guī)是一種沒有刻線的專 用量具，它不能確定工件

13、的實際尺寸，只能判斷工件合格與否。因量規(guī)結(jié)構(gòu)簡單，制 造容易，使用方便，并且可以保證工件在生產(chǎn)中的互換性，因此廣泛應(yīng)用于成批大量 生產(chǎn)中。光滑極限量規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 1957-2006o塞規(guī)和卡規(guī)有通規(guī)和止規(guī)，且它們 成對使用。塞規(guī)是孔用極限量規(guī)，它的通規(guī)是根據(jù)孔的最小極限尺寸確定的，作用是 防止孔的作用尺寸小于孔的最小極限尺寸。如圖所示：量規(guī)按用途可分為以下三類：1）工作量規(guī)工作量規(guī)是工人在生產(chǎn)過程中檢驗工件用的量規(guī)，它的通規(guī)和止規(guī) 分別用代號“T”和“Z”表示。2）驗收量規(guī) 驗收量規(guī)量是檢驗部門或用戶代表驗收產(chǎn)品時使用的量規(guī)。3）校對量規(guī)校對量規(guī)是校對軸用工作量規(guī)的量規(guī)，以檢驗其是否符合

14、制造公差 和在使用中是否達(dá)到磨損極限。量具設(shè)計極限尺寸判斷原則（泰勒原則）單一要素的孔和軸遵守包容要求時，要求其被測要素的實體處處不得超越最大實 體邊界,而實際要素局部實際尺寸不得超越最小實體尺寸，從檢驗角度出發(fā)，在國家 標(biāo)準(zhǔn)“極限與配合”中規(guī)定了極限尺寸判斷原則，它是光滑極限量規(guī)設(shè)計的重要依據(jù), 闡述如下：孔或軸的體外作用尺寸不允許超過最大實體尺寸。即對于孔，其體外作用尺寸應(yīng) 不小于最小極限尺寸；對于軸，其體外作用尺寸不大于最大極限尺寸。任何位置上的實際尺寸不允許超過最小實體尺寸。即對于孔，其實際尺寸不大于 最大極限尺寸；對于軸，其實際尺寸不小于最小極限尺寸。顯而易見，作用尺寸由最大實體尺寸

15、控制，而實際尺寸由最小實體尺寸控制，光 滑極限量規(guī)的設(shè)計應(yīng)遵循這一原則。量規(guī)公差帶設(shè)計工作量規(guī)1）量規(guī)制造公差量規(guī)的制造精度比工件高得多，但量規(guī)在制造過程中，不可避免會產(chǎn)生誤差，因 而對量規(guī)規(guī)定了制造公差。通規(guī)在檢驗零件時，要經(jīng)常通過被檢驗零件，其工作表面 會逐漸磨損以至報廢。為了使通規(guī)有一個合理的使用壽命，還必須留有適當(dāng)?shù)哪p量。 因此通規(guī)公差由制造公差（T）和磨損公差兩部分組成。止規(guī)由于不經(jīng)常通過零件，磨損極少，所以只規(guī)定了制造公差。量規(guī)設(shè)計時，以被檢驗零件的極限尺寸作為量圖所示為光滑極限量規(guī)公差帶圖。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定量規(guī)的公差帶不得超越工件的公差帶。通規(guī)尺寸公差帶的中心到工件最大實體尺寸之間的距

16、離Z （稱為公差帶位置要素）體現(xiàn) 了通規(guī)的平均使用壽命。通規(guī)在使用過程中會逐漸磨損，所以在設(shè)計時應(yīng)留出適當(dāng)?shù)?磨損儲量，其允許磨損量以工件的最大實體尺寸為極限；止規(guī)的制造公差帶是從工件 的最小實體尺寸算起，分布在尺寸公差帶之內(nèi)。制造公差T和通規(guī)公差帶位置要素Z是綜合考慮了量規(guī)的制造工藝水平和一定的 使用壽命，按工件的基本尺寸、公差等級給出的。由圖6. 3可知，量規(guī)公差T和位置 要素Z的數(shù)值大，對工件的加工不利；T值越小則量規(guī)制造困難，Z值越小則量規(guī)使用 壽命短。因此根據(jù)我國目前量規(guī)制造的工藝水平，合理規(guī)定了量規(guī)公差，具體數(shù)值見 表 6-1 o國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工作量規(guī)的形狀和位置誤差，應(yīng)在工作量規(guī)

17、制造公差范圍內(nèi)，其 形位公差為量規(guī)尺寸公差的50%,考慮到制造和測量的困難，當(dāng)量規(guī)制造公差WO. 002mm 時，其形狀位置公差為0. OOlmmo(Um)表6-1 IT6-IT16級工作量規(guī)制造公差和位置要素值(摘錄)工件基本尺寸D/nunIT6IT7IT8IT9IT10IT6TZIT7TZIT8TZIT9TZIT10TZ至3611101.216141622523402.44大于3至681.214121.421822.6602444835大于6至1()91.416151.82422243.236285583.66大于10至18111.621822827284433467048大于18至301

18、322422.4343334552478459大于30至50162.428253439466258100611大于50至80192.834603.646464677469120713大于80至120223.238354.2545454887710140815大于120至180253.844404.866369100812160918大于180至250294.45465.47727101159141851020大于250至315324.85652688181113010163201222大于315至400365.46257798991214011182301425大于400至5004067638

19、109710141551220250162X2) 量規(guī)極限偏差的計算 量規(guī)極限偏差的計算步驟如下:(1) 確定工件的基本尺寸及極限偏差;(2) 根據(jù)工件的基本尺寸及極限偏差確定工作量規(guī)制造公差T和位置要素值Z；(3) 計算工作量規(guī)的極限偏差，如表6-2表6-2工作量規(guī)極限偏差的計算檢驗孔的量規(guī)檢驗軸的量規(guī)通端上偏差T r =ei + z + -2T防es-Z + g通端下偏強(qiáng)7； =EI + Z- r 2Tit =es-Z- r 2止端上偏差Zs =ESZ$d=E止端下偏差Zj=ES_T乙d =驗收量規(guī)在光滑極限量規(guī)國家標(biāo)準(zhǔn)中，沒有單獨規(guī)定驗收量規(guī)公差帶，但規(guī)定了檢驗部門 應(yīng)使用磨損較多的通規(guī)

20、，用戶代表應(yīng)使用接近工件最大實體尺寸的通規(guī)，以及接近工 件最小實體尺寸的止規(guī)。校對量規(guī)公差校對量規(guī)的尺寸公差帶完全位于被校對量規(guī)的制造公差和磨損極限內(nèi)：校對量規(guī) 的尺寸公差等于被校對量規(guī)尺寸公差的一半，形狀誤差應(yīng)控制在其尺寸公差帶內(nèi)。量規(guī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行量規(guī)設(shè)計時，應(yīng)明確量規(guī)設(shè)計原則，合理選擇量規(guī)的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)被測工 件的尺寸公差帶計算出量規(guī)的極限偏差并繪制量規(guī)的公差帶圖及量規(guī)的零件圖。光滑極限量規(guī)的設(shè)計應(yīng)符合極限尺寸判斷原則（泰勒原則），根據(jù)這一原則，通規(guī) 應(yīng)設(shè)計成全形的，即其測量面應(yīng)具有與被測孔或軸相應(yīng)的完整表面，其尺寸應(yīng)等于被 測孔或軸的最大實體尺寸，其長度應(yīng)與被測孔或軸的配合長度一致，止規(guī)應(yīng)

21、設(shè)計成兩 點式的，其尺寸應(yīng)等于被測孔或軸的最小實體尺寸。但在實際應(yīng)用中，極限量規(guī)常偏離上述原則。例如：為了用已標(biāo)準(zhǔn)化的量規(guī)，允 許通規(guī)的長度小于結(jié)合面的全長；對于尺寸大于100mm的孔，用全形塞規(guī)通規(guī)很笨重, 不便使用，允許用不全形塞規(guī)；環(huán)規(guī)通規(guī)不能檢驗正在頂尖上加工的工件及曲軸，允 許用卡規(guī)代替；檢驗小孔的塞規(guī)止規(guī)，為了便于制造常用全形塞規(guī)。必須指出，只有在保證被檢驗工件的形狀誤差不致影響配合性質(zhì)的前提下，才允 許使用偏離極限尺寸判斷原則的量規(guī)。標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)的結(jié)構(gòu)，在GB/T6322-86光滑極限量規(guī)型式和尺寸中，對于孔、軸的 光滑極限量規(guī)的結(jié)構(gòu)、通用尺寸、適用范圍、使用順序都作了詳細(xì)的規(guī)定和闡

22、述，設(shè) 計可參考有關(guān)手冊，選用量規(guī)結(jié)構(gòu)型式時，同時必須考慮工件結(jié)構(gòu)、大小、產(chǎn)量和檢 驗效率等。量規(guī)其它技術(shù)要求工作量規(guī)的形狀誤差應(yīng)在量規(guī)的尺寸公差帶內(nèi)，形狀公差為尺寸公差的50%,但形 狀公差小于0. 001mm時，由于制造和測量都比較困難，形狀公差都規(guī)定為0.001mm。量規(guī)測量面的材料可用淬火鋼（合金工具鋼、碳素工具鋼等）和硬質(zhì)合金，也可 在測量面上鍍以耐磨材料，測量面的硬度應(yīng)為5曠65HRC。量規(guī)測量面的粗糙度，主要是從量規(guī)使用壽命、工件表面粗糙度以及量規(guī)制造的 工藝水平考慮。一般量規(guī)工作面的粗糙度應(yīng)比被檢工件的表面粗糙度要求嚴(yán)格些，量 規(guī)測量面粗糙度要求可參照表6. 3選用。表6-3量

23、規(guī)測量表面粗糙度工作量規(guī)工件基本尺寸/mm至120大于120至315大于315至500Ra最大允許值/ u inIT6級孔用最規(guī)0.040.080.16IT6-IT9級軸用盤規(guī)().080.160.32IT7JT9級孔用量規(guī)IT1CMT12級孔、軸用最規(guī)0.160.320.63IT4TH6級孔、釉用繪規(guī)0.320.630.63計算根據(jù)零件圖可知，需制作OU0H8孔用工作量規(guī)1）確定背側(cè)孔的極限偏差査極限與配合標(biāo)準(zhǔn)030/8的上偏差ES = +0.054/訕，下偏差/ = 0；2）選擇量規(guī)的結(jié)構(gòu)型式分別為錐柄雙頭圓柱塞規(guī)。3）確定工作號規(guī)制造公差卩和位置要素Z 由表6-1査得: 塞規(guī):T = 0

24、.0054/zw/, Z = 0.008/?/4）計算工作量規(guī)的極限偏差 03OH8孔用塞規(guī)+53um-+53umE.OLL04-218 Sum6）塞規(guī)簡圖+ 10,7um+ 0.3umT曾0血二、深淺樣板工作原理:如圖所示深淺壓板分為長短兩邊，分別為所要測量的孔深的最大值和最小值。若最短邊完 全深入而最長邊沒有，則合格；反之亦然。計算根據(jù)零件圖畫出尺寸鏈可知：封閉環(huán)A嚴(yán)720也6, 750“為增環(huán)，孔深僦為減環(huán)。A=7502力=720 , h=15；r-l/IinmES =工 ESAi 一 工 EI“ = 0.4 2b = 0.6 , b=_0 1 ；J-li1nimEg =工 Eg - 工 ES 缸=0 - 2d = 0, a=0；r-ir所以 ；：=15J O根據(jù)公差等級計算出大徑D= 15紜陽，小徑1=14.9。表面粗糙度傀值為3. 2,熱處理：調(diào)質(zhì)。三、設(shè)計刀具根據(jù)零件圖可知，需設(shè)計一成型銃刀對內(nèi)控進(jìn)行精加工。已知內(nèi)孔直徑O10H8以及通過尺寸鏈計算得孔深為盡=15：，所以設(shè)計前角為0后角為3。-5。的成型銃刀。粗糙度為0.2,高速鋼熱處理：HRC60-65如下圖所示:F6工序四車外圓工步(1)：在C6120-1型臥式車床上用雙頂尖壓緊工件兩端。工步(2)：