DF4芯軸機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DF4芯軸設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、零件圖 1 零件的功用本零件為DF4機(jī)車軸箱拉桿的芯軸，其功用是用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件只承受彎矩而不傳遞扭矩。2 零件工藝分析本零件為回轉(zhuǎn)體零件，本零件共有兩組加工表面，現(xiàn)分析如下：A. 以22孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：兩個(gè)22孔，兩個(gè)粗糙度為Ra1.6m的1：10斜面，兩個(gè)粗糙度為Ra6.3m的平面及相關(guān)圓角、倒角。B. 60的圓柱面的加工該圓柱面直徑為60-0.2-0mm,長(zhǎng)度為115-0.70-0.23b12mm，要求粗糙度為Ra0.8m。這兩組加工面中，加工1：10斜面是整個(gè)零件加工中的關(guān)鍵工序，需重點(diǎn)考慮。兩組加工面無(wú)特殊的位置

2、要求。對(duì)于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面。二、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)1 確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼?？紤]到列車在運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作過(guò)程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)該選用鍛件，以使金屬盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件年產(chǎn)量5000件，已達(dá)大批生產(chǎn)水平，且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鍛模成型。這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得以保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中就會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件

3、大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。A. 粗基準(zhǔn)的選擇由于零件毛坯為階梯軸。毛坯制造時(shí)，大小外圓有制造工藝導(dǎo)致的不同軸度誤差。此時(shí)，選擇小端外圓為粗基準(zhǔn)面，先加工大端外圓，然后以車過(guò)的外圓為精基準(zhǔn)面，加工小端外圓。這樣可以保證小端外圓有足夠的加工余量。B精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該對(duì)尺寸進(jìn)行換算，這在以后還要專門(mén)計(jì)算，此處不再重復(fù)。3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)

4、考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。在本設(shè)計(jì)中，先加工60外圓，然后再以此為粗基準(zhǔn)加工54外圓，易于保證足夠的加工余量。銑平行平面和銑1：10斜度斜面，后者需要前者定位，且所使用的工裝不同，因此，兩者分成兩個(gè)工序。因此，最后的工序確定如下：工序號(hào)內(nèi)容設(shè)備0鍛毛坯件5正火處理10打中心孔、車60外圓C620-1臥式車床15車54外圓，倒角2X45，倒圓角R2，其余棱角倒鈍C620-1臥式車床20調(diào)質(zhì)處理25修中心孔、磨60、54外圓30銑平行平面X53K銑床35粗銑、精銑1：10斜度斜面X53K銑床40鉆2X22通孔Z3050鉆床45鉗工去除飛邊毛刺50檢查，入庫(kù)以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)機(jī)械加工工藝過(guò)

5、程卡片。4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定DF4芯軸零件材料為45鋼，硬度HB269-311，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，毛坯質(zhì)量約5kg。采用在鍛錘毛坯合模模鍛毛坯。此法鍛出的零件尺寸精度高，尺寸公差0.1mm-0.2mm，表面粗糙度為Ra12.5m，毛坯的纖維組織好、強(qiáng)度高，生產(chǎn)率較高，適于大批生產(chǎn)。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：A. 外圓表面（60外圓）查表5-14（參考文獻(xiàn)【5】，p115）得：粗車：直徑余量2Z=3.6mm(2.3mm)，直徑偏差-0.74mm查表5-21（參考文獻(xiàn)【5】，p118）得：磨：2Z=0.4mmB.

6、外圓表面（54外圓）查表5-14（參考文獻(xiàn)【5】，p115）得：粗車：直徑余量2Z=3.6mm(2.3mm)，直徑偏差-0.74mm查表5-15（參考文獻(xiàn)【5】，p115）得：磨：2Z=0.4mmC. 外圓表面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差查表2.2-13（文獻(xiàn)【1】，p47）得：鍛件質(zhì)量為5kg，復(fù)雜形狀系數(shù)為S1，材質(zhì)系數(shù)取M1。同軸度錯(cuò)差為1mm，長(zhǎng)度方向的偏差為-0.9+1.9mm。查表2.2-25（文獻(xiàn)【1】，p54）得：水平方向的余量為1.7-2.2mm，取2.0mm。D. 平行平面查表5-45（文獻(xiàn)【5】，p129）得：加工余量取Z=5.0mm 。E. 1：10斜度斜面查表5-4

7、5（文獻(xiàn)【5】，p129）得：粗銑加工余量為4mm。半精銑：Z=1.0mmF. 2X22內(nèi)孔查表2.3-8（文獻(xiàn)【1】，p65）鉆孔22：2Z=20mm。由于毛坯及以后的各道工序的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際上，加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法的加工方式予以確定。中間大端：毛坯名義尺寸：60+2X2=64mm毛坯最小尺寸：64-0.9X2=62.2mm毛坯最大尺寸：64+1.9X2=67.8mm兩頭小端：毛坯名義尺寸：54+2X2=58mm毛坯最小尺寸

8、：58-0.9X2=56.2mm毛坯最大尺寸：58+1.9X2=61.8mm5 確定切削用量及基本工時(shí)A. 工序10：車60外圓 加工條件工件材料：45鋼正火，b=600MPa，模鍛加工要求：車60外圓，Ra6.3m機(jī)床：C620-1臥式車床刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16X25mm2，k=90,0=15,0=12,r=0.5mm。 切削深度：?jiǎn)芜呌嗔縕=1.8mm，可一次切除。 進(jìn)給量：查表1.4（文獻(xiàn)【6】，p9），選用f=0.5r/min。 計(jì)算切削速度：查表1.27（文獻(xiàn)【6】，p30）切削速度的計(jì)算公式為：vc=CvTmapxvfyvkv(m/min)其中：Cv=242,xv=0

9、.15,yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)kv查表1.28（文獻(xiàn)【6】，p31）：kMv=0.69,ksv=0.8,kv=1.04，kkrv=0.81,kBv=0.97。經(jīng)計(jì)算得：vc=55.7（m/min） 確定主軸轉(zhuǎn)速ns=1000vcdw=1000X55.764=277r/min按機(jī)床選取n=305r/min所以實(shí)際切削速度v=dn1000=61.3r/min。 檢驗(yàn)機(jī)床功率主切削力FC按表1.29（文獻(xiàn)【6】，p37）所示公式計(jì)算Fc=CFcapxFcf yFcvcnFckFp其中：CFc=2795,xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15。kMp=(b650) nF =

10、0.94, kkr=0.89所以Fc=2795X1.8X0.50.75X61.3-0.15X0.94X0.89=1349.83（N）切削時(shí)消耗的功率為PC=Fcvc6X104=1.38KW。由表1.30（文獻(xiàn)【6】，p40）可知，C620-1主電機(jī)功率為7.8KW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為305r/min時(shí)。主軸傳遞的最大功率為5.9KW，所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度已知主切削力Fc=1349.83N，查表1.29（文獻(xiàn)【6】，p37）得：徑向切削力Fp=283.43（N），軸向切削力Ff=763.05（N）。取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍的摩擦系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的

11、作用力為F=Ff+（Fc+Fp）=763.05+0.1X(1349.83+283.43)=926.38（N）。由表1.30（文獻(xiàn)【6】，p40）可知，進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N，故機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。 切削工時(shí)t=l+l1+l2nf其中l(wèi)=114，l1=3，l2=0。所以t=0.77（min）。B. 工序15：車54外圓ap=1.9mm，f=0.5r/min（表1.4，參考文獻(xiàn)【6】，p9）經(jīng)計(jì)算得：vc=69.03（m/min）ns=1000vcdw=1000X69.358=379.06r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)取n=380r/min，則此時(shí)v=69.20（m/min）切削工時(shí)

12、：其中l(wèi)=50X2，l1=3，l2=0，所以t=0.54min。C. 工序25：【1】磨60外圓 加工條件工件材料：45鋼調(diào)質(zhì)處理，b=600MPa，模鍛加工要求：磨60外圓，Ra0.8m機(jī)床：M120磨床 砂輪：GB46ZRA6P 確定進(jìn)給量根據(jù)表1.7及M120機(jī)床進(jìn)給量，選擇軸向進(jìn)給量mm/r,徑向進(jìn)給量mm/r。 確定切削速度v根據(jù)表1.10， n=24r/min 加工時(shí)間 【2】磨54外圓 加工條件工件材料：45鋼調(diào)質(zhì)處理，b=600MPa，模鍛加工要求：磨54外圓，Ra0.8m機(jī)床：M120磨床 砂輪：GB46ZRA6P 確定進(jìn)給量根據(jù)表1.7及M120機(jī)床進(jìn)給量，選擇軸向進(jìn)給量m

13、m/r,徑向進(jìn)給量mm/r。 確定切削速度v根據(jù)表1.10， n=24r/min 加工時(shí)間 因?yàn)橛袃啥?，因而T=2T=42sD. 工序30、35：【1】銑平行平面 加工條件選用X53K銑床，機(jī)床功率為10KW。平面寬度31.3mm，加工余量5mm，可一次加工完，表面粗糙度Ra6.3m，選用YT15硬質(zhì)合金刀片。查表3.1（文獻(xiàn)【6】，p84），銑削深度ap=4mm，端銑刀直徑d0=80mm，ae=60mm，齒數(shù)Z=4。為保證加工出零件圖過(guò)渡處R2mm的圓弧，采用將刀頭處磨出R2mm圓角的方法進(jìn)行加工。 選擇切削用量決定銑削深度ap 由于加工余量為5mm，可一次銑完，故ap=5mm。決定每齒進(jìn)給

14、量fz 采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量。查表3.5（文獻(xiàn)【6】，p88）fz=0.09-0.18mm/z，由于采用不對(duì)稱端銑，取fz=0.18mm/z。 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命查表3.7-3.8（文獻(xiàn)【6】，p88-89），銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.2mm，刀具壽命T=180min 決定銑削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf查表3.15（文獻(xiàn)【6】，p95）：vct=137m/min，nt=349r/min，vft=223mm/min。各修正系數(shù)：KMv=KMn=1.0,KBv=Ksn=0.8故vc=vctkv=137X1.0X0.8=109.6m/min。 n=ntkv=349X1.0X0.8=

15、279.2。 vf=vftkvt=223X1.0X0.8=178.4mm/min根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選擇nc=300r/min vfc=200mm/min。因此實(shí)際的銑削速度和每齒進(jìn)給量為vc=75.36m/min，fzc=0.17mm/z。 校驗(yàn)機(jī)床功率查表3.23（文獻(xiàn)【6】，p104），Pce近似為2.3KW，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，主軸允許的功率為10KW，故機(jī)床能正常工作。 計(jì)算基本工時(shí)tm=Lvf其中L=l+y+，l=54mm，查表3.26（文獻(xiàn)【6】，p106），采用不對(duì)稱安裝，入切量及超切量y+=25mm。tm=0.395min。所以銑兩平行平面的基本工時(shí)tm=0.79min?！?】銑1：

16、10斜度斜面 加工條件選用X53K銑床，機(jī)床功率為10KW。平面寬度32.6mm，加工余量5mm，表面粗糙度Ra3.2m，故采用粗銑加精銑。選用YT15硬質(zhì)合金刀片。由于有斜度，采用專用夾具相對(duì)偏移的方法，以上工序所銑的平面為基準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行加工。采用工序30的機(jī)床及刀具。 選擇粗銑切削用量決定銑削深度ap 粗銑加工余量為4mm，可一次銑完，故ap=4mm。決定每齒進(jìn)給量fz 采用不對(duì)稱端銑以提高進(jìn)給量。查表3.5（文獻(xiàn)【6】，p88）fz=0.09-0.18mm/z，由于采用不對(duì)稱端銑，取fz=0.18mm/z。 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命查表3.7-3.8（文獻(xiàn)【6】，p88-89），銑刀刀

17、齒后刀面最大磨損量為0.5mm，刀具壽命T=180min。 決定粗銑銑削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf查表3.15（文獻(xiàn)【6】，p95）：vct=137m/min，nt=349r/min，vft=223mm/min。各修正系數(shù)：KMv=KMn=1.0,KBv=Ksn=0.8故vc=vctkv=137X1.0X0.8=109.6m/min。 n=ntkv=349X1.0X0.8=279.2。 vf=vftkvt=223X1.0X0.8=178.4mm/min根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選擇nc=300r/min vfc=200mm/min。因此實(shí)際的銑削速度和每齒進(jìn)給量為vc=75.36m/min，fzc=0.

18、17mm/z。 校驗(yàn)機(jī)床功率查表3.23（文獻(xiàn)【6】，p104），Pce近似為2.3KW，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，主軸允許的功率為10KW，故機(jī)床能正常工作。 計(jì)算基本工時(shí)tm=Lvf其中L=l+y+，l=54mm，查表3.26（文獻(xiàn)【6】，p106），采用不對(duì)稱安裝，入切量及超切量y+=25mm。tm=0.395min。 選擇精銑切削用量決定銑削深度ap 半精銑加工余量為1mm，可一次銑完，故ap=1mm。決定每齒進(jìn)給量fz查表3.5（文獻(xiàn)【6】，p88）fz=0.09-0.18mm/z，取fz=0.10mm/z。要求達(dá)到表面粗糙度Ra1.6m時(shí)的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.5-1.0mm/r。 決定精銑銑削速

19、度vc和每分鐘進(jìn)給量vf查表3.15（文獻(xiàn)【6】，p95）：vct=118m/min，nt=480r/min，vft=147mm/min。各修正系數(shù)：KMv=KMn=1.0,KBv=Ksn=0.8故vc=vctkv=118X1.0X0.8=94.4m/min。 n=ntkv=480X1.0X0.8=384。 vf=vftkvt=147X1.0X0.8=117.6mm/min根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選擇nc=375r/min vfc=126mm/min。因此實(shí)際的銑削速度和每齒進(jìn)給量為vc=96.46m/min，fzc=0.084mm/z。 計(jì)算基本工時(shí)tm=Lvf其中L=l+y+，l=54mm，查表3

20、.26（文獻(xiàn)【6】，p106），采用對(duì)稱安裝，入切量及超切量y+=12mm。tm=0.5min。故銑1：10斜度斜面的總基本工時(shí)為0.5+0.395=0.895min。E. 工序40：鉆2X22通孔 工藝要求：孔徑d=22mm，孔深44mm，通孔，精度為H11-H12，用乳化液冷卻。機(jī)床選用Z3050鉆床。為提高生產(chǎn)效率，采用鉆模配合加工。 選擇鉆頭 選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，d0=22mm，采用雙錐修磨橫刃，查表2.1-2.2（文獻(xiàn)【6】，p44-46）=30，0=12，2=118，21=70，b=4.5mm，=45 ,b=2.5mm，l=5mm。 選擇切削用量1）按加工要求決定進(jìn)給量： 查表2

21、.7（文獻(xiàn)【6】，p50），f=0.39-0.47mm/r。由于l/d=2，故不需要修正。2）按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量：查表2.8（文獻(xiàn)【6】，p51）鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量為f=1.11mm/r。3）按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：查表2.9（文獻(xiàn)【6】，p52）f=0.90mm/r。從以上3個(gè)進(jìn)給量可以看出，受限制的是工藝要求，其值f=0.39-0.47mm/r。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選取0.4mm/r。由于是加工通孔，在孔即將鉆穿時(shí)，鉆頭較易折斷，故在孔即將鉆穿時(shí)停止自動(dòng)進(jìn)給，采用手動(dòng)進(jìn)給。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知，在進(jìn)給量f=0.40mm/r時(shí)，機(jī)床可正常工作。 決定切削速度查表2.14（文獻(xiàn)【6】，p5

22、5）加工屬性為5類。查表2.13（文獻(xiàn)【6】，p55）vt=12m/min。切削速度的修正系數(shù)為：ktv=1.0，kcv=1.0，kiv=0.85，ktv=1.0，故v=12X1.0X1.0X0.85=10.2m/min。ns=1000vcdw=150.55r/min。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，選取n=200r/min。因?yàn)樗x轉(zhuǎn)速比計(jì)算轉(zhuǎn)速高，刀具壽命會(huì)有所下降，故將進(jìn)給量降低一級(jí)，即f=0.30mm/r。根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知，此時(shí)機(jī)床可正常工作。 計(jì)算基本工時(shí)tm=Lnf其中L=l+y+，l=44mm，查表2.29（文獻(xiàn)【6】，p106），入切量及超切量y+=10mm。tm=0.90min。最后，將以

23、上各工序切削用量、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其他數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片。三、夾具設(shè)計(jì)本夾具將用于X53K銑床。刀具為端銑刀，為保證加工出零件圖過(guò)渡處R2mm的圓弧，采用將刀頭處磨出R2mm圓角的方法進(jìn)行加工。1 問(wèn)題的提出本夾具主要用來(lái)銑削芯軸1：10斜度的兩個(gè)斜面，這兩個(gè)端面的表面粗糙度要求Ra1.6m。采用粗銑加精銑即可實(shí)現(xiàn)。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。而精度則不是主要考慮的問(wèn)題。2 夾具的設(shè)計(jì)A. 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，所加工平面為1：10斜度斜面。需限制6個(gè)方向的自由度，完全定位。為了加工方便，采用相對(duì)位移的方式，通過(guò)夾具使被

24、加工表面與機(jī)床主軸垂直。因此選擇上道工序中已加工完的表面粗糙度為Ra6.3m的平行平面和加工表面的對(duì)稱面為主要定位基面。B. 切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：選用端銑刀，80mm，z=4，B=32.6mm。查表3.28（文獻(xiàn)【6】，p110）Fc=CF apxFcf yFcaeuF zd0qF n wF 其中：CF =788,xF =1.0,yF =0.75,uF =1.1,wF =0.2,qF =1.3。所以F=1415N。在計(jì)算切削力時(shí)，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1K2K3K4。水平分力FH=1.1F=1556N;垂直分力FV0.3F=424.5N。其中：K1為基本安全系數(shù)1.5；K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；K3為刀具鈍化系數(shù)1.1；K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。所以F=KFH=3106.55N。為使整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)緊湊