機械制造設(shè)計軸類零件加工

1、機械制造設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(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、定位基準的選擇4（一）精基準的選擇：4（二）粗基準的選擇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間計算9六、參考文獻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（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

3、種載荷的作用，為增強輥筒體的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。為增強階梯軸的強度和沖擊韌度，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：由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)量分數(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、定位基準的選擇（一）精基準的選擇：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，零件上的很多表面都可以采用它們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。階梯軸設(shè)計基準是軸線，選用其作精基準定位加工軸的外圓表面，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合，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，利用雙頂尖進行夾持，夾緊穩(wěn)定可靠。（二）粗基準的選擇作為粗基準的表面應(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、右端面互為基準作為粗基準，以保證為后序準備好精基準。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階段。在粗加工階段，首先將精基準準備好，使后序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求。（三）加工順序的安排1機械加工工序：（1）遵循“先基準后其它”原則，首先加工精基準-階梯軸左、右端面互為基準原則（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、入庫方案二：基準加工-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、入庫方案三：基準加工-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、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，可同時加工出階梯軸其他各部位，且精度能達到零件要求，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不到零件的技術(shù)要求。所以，此方案設(shè)計不合理。方案二：為了使零件各個部位達到精度要求，先進行基準加工，然后對

7、工件進行粗加工、精加工、磨外圓、去毛刺，但這樣在對零件整體進行加工時，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：此方案在同時進行粗加工后，進行精加工，在銑鍵槽后對零件各表面進行磨削加工、去毛刺，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，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（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間計算工序 粗車軸兩端面：1. 加工條件工件材料：45號剛,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 因為余量較小，故選擇ap= 1.0mm。2）確定每次進給量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，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表3.5，使用yt15硬質(zhì)合金端車刀加工，機床功率為7.5kw（據(jù)簡明手冊表4.2-35，c6140車床） fz=0.090.18mm/z故選擇：fz=0.18mm/z。3） 計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據(jù)機械制造工藝與裝備表2-20，查得各修正系數(shù)為： 切削速度計算公式為：將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機床主軸轉(zhuǎn)速：

11、。4）計算基本工時 查機械加工工序設(shè)計指導(dǎo)書表3.9得， =80/450=0.17min。（車實體端面時，=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)確定進給量由切削用量簡明手冊ht200，刀桿尺寸2525，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。(c)選擇刀具磨鈍標準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。(d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡明手冊表1.11查取：vc=1.33 (由

12、182199hbs、asp=2、f =0.45mm/r、車刀為yt硬質(zhì)合金),由于實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（機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.22）選擇與700r/min相近似的機床轉(zhuǎn)速n =710r/min,則實際切削速度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)確定進給量由機械制造技術(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。（c）選擇刀具磨鈍標準及耐用度：后刀面磨鈍標準為0.81.0,耐用度為t=60min。(d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡明手冊表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（機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.22）選擇與252r/min相近似的機床轉(zhuǎn)速n =322r/min,則實際切削速度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)計算基本工時：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。（c）選擇刀具磨鈍標準及耐用度：后刀面磨鈍標準為0.81.0,耐用度為t=60min。 (d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡明手冊表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（機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.22）選擇與252r/min相近似的機床轉(zhuǎn)速n =322r/min,則實際切削速度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)計算基本工時：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=125mm。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

18、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=2mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進給量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，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表3.5，使用yg6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（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準 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=125mm，故刀具使用壽命t=180min（據(jù)簡明手冊表3.8）。4）計算切削速度vc和

19、每分鐘進給量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：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡明手冊表4.2-36，選擇nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：vc=m/min=118m/minf zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z5）計算基本工時 tml/ vf，l=l+ y+，l=22mm.查切削手冊表

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)確定進給量由切削用量簡明手冊ht200，刀桿尺寸2525，as =0.1,工件直徑為22mm和17mm，則f=0.10.15。再由簡明手冊

21、表4.23查取f =1mm/r。(c)選擇刀具磨鈍標準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。(d)確定切削速度vc根據(jù)切削用量簡明手冊表1.11查?。簐c=1.33 (由182199hbs、asp=0.1、f =0.15mm/r、車刀為yg硬質(zhì)合金),由于實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（機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表4.22）選擇與700r/min相近似的機床轉(zhuǎn)速n =71

22、0r/min,則實際切削速度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)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊（后簡稱簡明手冊）表3.

23、1，取刀具直徑d0=125mm。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=0.6mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進給量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，以提高進給量提高加工效率。根據(jù)切削手冊表3.5，使用yg6硬質(zhì)合金端銑刀加工，機床功率為4.5kw（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準 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=1