機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、湖南科技大學(xué)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)院：專業(yè)及班級：學(xué)號：指導(dǎo)教師：胡忠舉年月日目錄。第 1 章 零件的工藝分析2（一） 軸類零件的用途2（二） 導(dǎo)桿的技術(shù)要求2第 2 章 確定毛坯的種類和制造方法 4 （一）確定毛坯的總類 4（二）機(jī)械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的確定 4第 3 章 工藝路線設(shè)計(jì)6（一）定位基準(zhǔn)的選擇 6（二）制定工藝路線 7（三）工序設(shè)計(jì)8第 4 章 選擇機(jī)床和工藝設(shè)備 10第 5 章 確定工序的基本余量 11第 6 章 確定切削用量和時間定額 14第 7 章 小結(jié)16參考文獻(xiàn)16第 1 章。- 1 -。零件的工藝分析（一）軸類零件的用途本次課程設(shè)計(jì)零件為一

2、導(dǎo)桿，屬軸類零件。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。導(dǎo)桿主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷，故其廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械產(chǎn)品中。（二）導(dǎo)桿的技術(shù)要求1.導(dǎo)桿的技術(shù)要求全部技術(shù)要求繪制在圖中。其表面要 求熱處理3036HRC；a 、孔 ? 20 要滿足以中心軸線E 為基準(zhǔn)的對稱度要求為0.1mm，垂直度要求為 0.05mm；b、軸右端 ? 18 要滿足以中心軸線 E 為基準(zhǔn)的同軸度要求為0.03mm；c 、軸內(nèi)螺紋孔4xM6-6H 滿足深度為8，以中心軸線D 為基準(zhǔn)的位置度要求滿足0.3mm。2. 通過對該零件圖的重新繪制，知原

3、圖樣的視圖正確，尺寸，公差及技術(shù)要求齊全。零件圖樣分析（1）該零件軸段的安排是呈階梯型，其加工精度要求較高，要有較高的形位公差， 表面粗糙度最高達(dá)到了0.4 m。零件的中心軸是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。（2）2000. 021 mm對公共軸線的對稱度為0.1mm，垂直度為 0.05mm。0（3）18 0 .025 mm的圓柱面對公共軸線的同軸度為 ? 0.025mm。- 2 -。（4）4 M6-6H對公共軸線的的位置度為? 0.3mm。（5）零件的材料為38Cr。（8）熱處理 3036HRC。（9）軸大端加工出C3 倒角，軸小端加工出C2倒角。該零件屬于軸類零件，它的所有表面均需要切削加工，各個表面

4、的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。該零件除工作表面外，其余表面加工精度較低，通過車削，鉆削等的一次加工就可以達(dá)到加工要求，主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保質(zhì)保量的加工出來，由此可見，該零件的工藝性較好。3. 零件的工藝分析（1） 零件的毛坯材料為 45，是典型的軸用材料，綜合機(jī)械性能良好。該材料是優(yōu)質(zhì)合金鋼，經(jīng)調(diào)制處理之后具有良好的力學(xué)性能和切削加工性能。經(jīng)淬火加高溫回火后具有良好的綜合力學(xué)性能，具有較高的強(qiáng)度、較好的韌性和塑性。（2） 根據(jù)表面粗糙度要求和生產(chǎn)類型，表面加工根圍粗加工和精加工。加工時應(yīng)把精加工和粗加工分開，這樣經(jīng)多次加工以后逐漸減少

5、了零件的變形誤差。（3）此零件的毛坯為模鍛件，外形不需要加工。（4）該軸的加工以車削為主，車削時應(yīng)保證外圓的同軸度。（5）在精車前安排了熱處理工藝，以提高軸的疲勞強(qiáng)度和保證零件的內(nèi)應(yīng)力減少，穩(wěn)定尺寸、減少零件變形。并能保證工件變形之后能在半精車時糾正。（6）同一軸心線上各軸孔的同軸度誤差會導(dǎo)致軸承裝置時歪斜，影響。- 3 -。導(dǎo)桿的同軸度和使用壽命。所以在車削磨削過程中，要保證其同軸度。第 2 章確定毛坯的種類和制造方法(一)確定毛坯的總類：選擇毛坯，確定毛坯，繪制毛坯圖（1）零件分析該零件材料為 38Cr，考慮到車床在加工過程中要經(jīng)常正反向旋轉(zhuǎn)，該零件在加工過程中要承受載荷作用，因此選用鍛件

6、，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。假設(shè)為批量生產(chǎn)，零件的輪廓尺寸不大，故采用模鍛成形來制造毛坯。模鍛成形后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度合適，并進(jìn)行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯因脫碳而對機(jī)械加工帶來的不利影響。(2) 設(shè)計(jì)毛坯圖毛坯圖如圖紙所示。(二) 確定機(jī)械加工余量，毛坯尺寸和公差參照課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第二章第二節(jié)確定模鍛毛坯尺寸的公差和機(jī)械加工余量，查表 2-6 表 2-9 ，首先確定下列因素。1鍛件公差等級由于導(dǎo)桿的用途和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。2鍛件質(zhì)量 mf假設(shè)零件成品質(zhì)量為1.5kg ，估算 mf=2.5kg 。3鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)

7、S對導(dǎo)桿零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外擴(kuò)的長度，寬度，高度。- 4 -。S=mf/mN該鍛件為長軸形，其最大直徑為53.4mm，長 248mm，估計(jì)該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)為S2 級。4 鍛件材質(zhì)系數(shù)由于該導(dǎo)桿材料為38Cr， 38Cr 表示含碳量為 0.38%的合金結(jié)構(gòu)鋼，其中Cr 平均含量 =1.6um.（ 1）確定機(jī)械加工余量根據(jù)鍛件質(zhì)量， 零件表面粗糙度，形狀復(fù)雜系數(shù)查表2-9 ，由此查的單邊余量在厚度方向?yàn)?1.72.2mm，水平方向?yàn)?1.72.2mm,各軸向尺寸的單面余量為1.72.2mm，孔的單面加工余量查表2-10 為 2.0mm。軸端面加工余量的確定：根據(jù)軸的尺寸長度與零

8、件直徑，查工藝手冊得端面的加工余量為2。（ 2） 毛坯尺寸和公差加工表面毛坯尺寸經(jīng)濟(jì)精度單面加工余量孔 ?20? 24IT72軸左端 ? 50? 56IT72及 1.7軸左端面59IT102 及 2軸左端右部32IT122 及 2軸左端 ? 40? 43.4IT72及 1.7軸右端 ? 18? 21.4IT72及 1.7軸右端 ? 13.8? 17IT62及 1.7。- 5 -?？?? 4? 8IT92軸右端24IT142 及 2退刀槽IT92 及 2右端螺紋IT6軸內(nèi)螺紋孔第 3 章工藝路線設(shè)計(jì)（一）定位基準(zhǔn)的選擇定為基準(zhǔn)的選擇： 正確的選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過程中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容， 也是保

9、證加工精度的關(guān)鍵，定為基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)，以下為定位基準(zhǔn)的選擇。（1）粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置精度， 合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定為基準(zhǔn)， 或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準(zhǔn)。用外圓表面定位時， 因基準(zhǔn)面加工和工作裝夾都比較方便， 一般用卡盤裝夾。 為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該表面為粗基準(zhǔn)， 并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。（2）精基準(zhǔn)的選擇0根據(jù)減速箱輸出軸的技術(shù)要求和裝配要求，應(yīng)選擇軸左端面端面50 0.025和中0間端面18 0.025 為精基準(zhǔn)

10、。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工?？杀苊饣鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)化誤差， 也遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 兩端的中心軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。選用中心。- 6 -。軸線為定為基準(zhǔn)， 可保證表面最后的加工位置精度，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合。由于兩軸面的精加工工序要求余量小且均勻，可利用其自身作為基準(zhǔn)。（二）制定工藝路線本零件加工面由外圓，內(nèi)孔，外螺紋等，材料為38Cr，參照工藝手冊，并根據(jù)12導(dǎo)桿零件圖上個表面的尺寸精度和粗糙度確定其加工方法選擇如下：左端面：公差等級為IT7 ，表面粗糙度為1.6um，采用粗車半精車精車。右端面：公差等級為IT7 ，表面粗糙度為3.2um，采用粗車半精車3 左端 ?50 外圓表

11、面：外圓表面粗糙度 0.4 m的要求，對其加工方案為粗車半精車磨削。4 ?40 的外圓表面：公差等級為 IT7 ，外圓表面粗糙度為 1.6 m，確定其加工方案為：粗車半精車精車。5 ?18 外圓表面：公差等級為 IT7 ，表面粗糙度為 Ra0.8m , 確定其加工法案為：粗車半精車磨削。678退刀槽：直槽車削右端螺紋：加工方法為粗車半精車車螺紋左端 ?20 孔：公差等級 IT7 ，內(nèi)表面粗糙度為0.8um，采用粗鏜半精鏜精鏜9 右端 ?4 孔：公差等級為 IT7 ，內(nèi)表面粗糙度為 3.2um，采用粗鏜半精鏜10 螺紋孔（ 4xM6）：加工方法為鉆孔 攻絲對于軸上孔加工應(yīng)注意下面兩個問題：1 應(yīng)

12、安排在調(diào)質(zhì)以后加工，以免因調(diào)質(zhì)處理變形較大而導(dǎo)致孔加工產(chǎn)生彎曲變形難以糾正，引起軸轉(zhuǎn)動時的不平衡。2 應(yīng)安排在外圓粗車或半精加工之后進(jìn)行，這樣可以有一個較精確的軸頸作為定位基面，從而保證孔與外圓同心，并使軸的壁厚均勻。加工階段的劃分該導(dǎo)桿的加工質(zhì)量較高，可將加工分為粗加工，半精加工，精加工幾個階段。- 7 -。（1）粗加工階段：這一階段的主要目的是采用大切削用量切除部分加工余量，把毛皮加工至接近工件的最終形狀和尺寸，只留下適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。此外還可及早的發(fā)現(xiàn)鍛件裂縫等缺陷，以便及時修補(bǔ)和做報(bào)廢處理。主要包括：先粗銑導(dǎo)桿的左右斷面，使后續(xù)工序采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求。（ 2）

13、 半精加工階段： 這一階段主要為了精加工做好準(zhǔn)備， 尤其是做好基面準(zhǔn)備，對于一些要求不高的表面應(yīng)在這一階段全部完成， 達(dá)到圖樣規(guī)定的技術(shù)要求。（ 3） 精加工階段：進(jìn)行導(dǎo)桿的外表面，內(nèi)孔的精銑等。工序的集中與分散工序的適當(dāng)集中，以減少設(shè)備的實(shí)用更換次數(shù)，并盡量采用通用設(shè)備，關(guān)鍵工序必要時采用專用設(shè)備。 較多采用夾具， 在確保質(zhì)量的前提下， 盡量是生產(chǎn)具備較大的柔性。（三）工序設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝（1） 遵循“先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面”原則，首先加工基準(zhǔn)將端面先加工，再鉆孔，以定位車表面的外圓。（2） 遵循“先加工平面后加工孔”原則，先加工左右端面來定位加工各個孔。（3） 遵循“先加工主要表面，

14、后加工次要表面”先加工車外圓各個表面及鉆孔，后加工退刀槽及倒角。由于次要表面和主要表面之間往往有相互位置的精度要求，因此一般應(yīng)在主要表面達(dá)到一定精度后，再以只要表面定位加工次要表面。（4） 遵循“先安排粗加工工序，后安排精加工工序”原則先安排粗車外圓，粗鏜孔，后安排磨削外圓，精鏜孔。- 8 -。 熱處理工序鍛造后，在切削加工前宜采用正火，能提高蓋上桿的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)至處理使桿達(dá)到3036HRC，調(diào)質(zhì)處理主要使桿獲得更高的綜合力學(xué)性能。在精加工之后， 進(jìn)行表面淬火加低溫回火， 提高其耐磨性和工作中承受沖擊載荷的能力。輔助工序在粗加工和熱處理之后，安

15、排校直工序：在半精加工之后，安排去毛刺處理和中間檢驗(yàn)工序，零件表面和內(nèi)部的毛刺會影響裝配操作和裝配質(zhì)量，甚至影響整機(jī)性能，應(yīng)予以重視。精加工之后，安排去毛刺，清晰和終檢工序。綜合上述，該桿的工序的安排為： 基準(zhǔn)加工主要表面加工及鏜孔的在粗加工 主要表面的半精加工和槽的加工熱處理主要表面的精加工。6、擬定工藝路線工藝路線：下料鍛造正火粗車端面， 倒角粗車各外圓調(diào)質(zhì)處理 （3036HRC）切槽，鏜孔半精車外圓， 端面中間檢驗(yàn)車螺紋磨削外圓去毛刺最后檢驗(yàn)導(dǎo)桿加工工藝過程工序工序名稱工藝過程機(jī)床設(shè)備刀具01下料02鍛造尺寸 ?56x59，?50x12，?24x184 ，03熱處理正火04粗車左右斷面及

16、 45先粗車左端面， 倒角，CA614045 度刀倒角掉頭車右端面，保證導(dǎo)桿長度 251.1mm。- 9 -。05鉆孔以左右外圓定位，用CA6140麻花鉆麻花鉆 ?20， ?4 通孔06粗車外圓以孔定位，粗車各外CA614060 度刀圓07調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理（ 3036HRC）08鏜孔以外圓定位加工好退鏜床 T612鏜刀刀槽，加工好 ?20，?4通孔09半精車外圓CA614060 度刀10半精車端面半精車左端面保證尺臥式機(jī)床 C616A寸 250.1mm，調(diào)頭，車右端面保證 250mm11中間檢驗(yàn)檢驗(yàn)個尺寸是否達(dá)到預(yù)定要求，以便修正12車螺紋鉆床 Z515鉆頭13磨削各外圓面重新檢查各定位是否M

17、1412砂輪準(zhǔn)確，用磨床磨削外圓14去毛刺15最后檢驗(yàn)第 4 章機(jī)床設(shè)備的選用1 機(jī)床設(shè)備的選用在本方案中，導(dǎo)桿的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，可以選用較高效率的專用機(jī)床和通用機(jī)床。根據(jù)該軸尺寸的大小要求， 選用車床 CA6140，外圓磨 M1412，臺式鉆床 Z515，銑床 XA6132。2 工藝裝備的選用。-10-。在小批量生產(chǎn)的條件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游標(biāo)卡尺、卡尺、塞規(guī)等。另外還要用到夾具。第 5 章工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計(jì)算1 軸左端 ?50 外圓表面：外圓表面粗糙度 0.4 m的要求，對其加工方案為粗車半精車磨削。查工藝手冊得： 磨削的加工余量為 0.4

18、, 半精車的加工余量為 1.5 ，粗車的加工余量為 4.5 ，總得加工余量為 6.4 ，所以去總的加工余量為 6，將粗車的加工余量修正為4.1 。精車后工序的基本尺寸為35mm，其它各工序的基本尺寸為：磨削： 50+0.4=50.4半精車： 50.4+1.5=51.9粗車： 51.9+4.1=56確定總加工余量為6確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：精車后為IT7 ，Ra為 0.4 m。半精車后為 IT8,Ra 為 3.2 m，粗車后為 IT11,Ra 為 16m。按照加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度給各工序尺寸確定公差, 查工藝手冊可知每道工序的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)的值為：取磨削的經(jīng)濟(jì)精

19、度公差等級為IT7 ，其公差值為 T1=0.025mm。取半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級IT8 ，其公差值為 T2=0.039mm。取粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級IT11 ，其公差值為 T3=0.16mm。-11-。工序名稱工序余量加工經(jīng)濟(jì)精表面粗糙度工序基本尺尺寸、公差（ mm）度（ mm）Ra(m)寸(mm)(mm)磨削0.4IT70.450500-0.029半精車1.5IT81.650.40?50.4 -0.039粗車4.1IT113.251.9?51.90-0.16鍛造 256?5622 對于 ?40 的外圓表面： 公差等級為 IT7 ，外圓表面粗糙度為 1.6 m，確定其加工方案為：粗車半精車精

20、車。由工藝手冊查得：精車的加工余量為1.1 ，半精車的加工余量為1.5 ，粗車的加工余量為 4.5 ，所以總加工余量為7.1 ，取加工余量為 10，修正粗車余量為7.4 。精車后工序的基本尺寸為40，其他各工序的基本尺寸為:精車： 40+1.1=41.1半精車： 41.1+1.5=42.6粗車： 42.6+7.4=50確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：精車后為IT7 ，Ra1.6m，半精車后為 IT8 ，Ra3.2m ，粗車后為 IT11 ，按照各工序所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)的值精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級 IT7 ，其公差值 T1=0.025mm。半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級 IT8 ，其公差值 T

21、2=0.039mm。粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級為 IT11 ，其公差值 T3=0.16mm。工序名稱工序余量加工經(jīng)濟(jì)精表面粗糙度工序基本尺尺寸、公差（mm）度（ mm）Ra(m)寸(mm)(mm)精車1.1IT71.640040 -0.025。-12-。半精車1.5IT83.241.1?41.1粗車7.4IT1112.542.6?42.60-0.0390-0.16鍛造 250?5023?18 外圓表面的毛坯加工余量的確定： 表面粗糙度為 Ra0.8m, 確定其加工法案為：粗車半精車磨削。精車后的尺寸為18，其它各工序的基本尺寸為：磨削： 18+0.4=18.4半精車： 18.4+1.5=19.9粗

22、車： 19.9+4.1=24確定各工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：磨削后為IT7 ，Ra為 0.8 m。半精車后為 IT8,Ra 為 3.2 m，粗車后為 IT11,Ra 為 16m。所以 ?18 的總加工余量為 24-18=6工序名稱工序余量加工經(jīng)濟(jì)精表面粗糙度工序基本尺尺寸、公差（mm）度（ mm）Ra(m)寸(mm)(mm)精車1.1IT71.618018-0.025半精車1.5IT83.218.4?18.40-0.039粗車7.4IT1112.519.90?19.9 -0.16鍛造 224?2424孔 20，采用粗鏜半精鏜精鏜，第一次粗加工鏜至15mm，第二次粗鏜加工至

23、 18mm，加工余量 3mm，半精加工至 19.3mm，加工余量為 1.3mm，精鏜至 20mm，加工余量為 0.7mm。-13-。工序名稱工序余量加工經(jīng)濟(jì)精度表面粗糙度工序基本尺寸精鏜0.7IT70.820半精鏜1.3IT96.319.3粗鏜3IT11Rz=5018第 6 章確定切削用量和時間定額確定切削用量確定切削用量的原則： 首先應(yīng)選去盡可能大的背吃刀量，其次在機(jī)床動力和剛度允許的條件下， 又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進(jìn)給量。 最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。1 、工序 04，粗車軸的左右端面該工序?yàn)閮蓚€工步，工步 1 是以左邊定位。粗車右端面；工步 2 是以右邊定位，粗

24、車左端面。 由于這兩個工步是在一臺機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的， 故其選用的切削用量相同。背吃刀量的確定：根據(jù)加工余量，工步1 和工步 2 的背吃刀量都為 2mm進(jìn)給量的確定：本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是38Cr，查表取進(jìn)給量f 0.86mm/r切削速度的計(jì)算：硬質(zhì)合金車刀切削 38Cr 時，取切削速度 V 為 60m/min，根據(jù)公式 n=1000Vc/ d，可得車床轉(zhuǎn)速 n=100060/ 35r/min ，查表 CA6140的主軸轉(zhuǎn)速范偉為 101400，14001580（r/min ），符合要求。-14-。2 、工序 06 粗車及工序 09 半精車該工序?yàn)楣げ?1 粗車和工步

25、2 半精車，則進(jìn)給量依次為ap1=z=1.7mm， ap2=z=0.8mm查表得粗車 f1=0.86mm/r精車，取 Vc 為 90m/min，則 n=819r/min (n=1000Vc/d)粗車，取 Vc 為 60m/min，則 n=546r/min3 、工序車槽，倒角1 、背吃刀量的確定：根據(jù)加工余量，背吃刀量 ap=2.0mm2 、進(jìn)給量的確定：本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料為38Cr，查表取進(jìn)給量f=0.10mm/r3 、切削速度的計(jì)算硬質(zhì)合金車刀切削38Cr 時，取取切削速度為Vc 為 1.76m/s (n=1000Vc/d)所需車床轉(zhuǎn)速 n=1345r/min ，取 1350r/min4 、精車外圓面1 、背吃刀量的確定：根據(jù)加工余量，精車背吃刀量 ap=0.25mm2 、進(jìn)給量的確定：本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料為38Cr，查表取進(jìn)給量f=0.45mm/r3 、切削速度的計(jì)算硬質(zhì)合金車刀