階梯軸的加工工藝

1、平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院階梯軸的加工工藝班級：姓名：學號：成績：目錄一零件的工藝分析6二生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型確實定10三確定毛坯、繪制毛坯圖11四擬定軸的工藝路線12五選擇加工設(shè)備及工藝裝備16六加工工序設(shè)計17七加工后零件的三維圖24八設(shè)計小結(jié)26摘要我國社會主義現(xiàn)代化要求機械制造工業(yè)為國民經(jīng)濟個部門的技術(shù)進步,技術(shù)改造提供先進高效的技術(shù)裝備,他首先要為我國正在開展的產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè),重工業(yè),輕工業(yè)以及其他的產(chǎn)業(yè)提供質(zhì)量優(yōu)良先進的技術(shù)設(shè)備,同時還要為新材料新能源機械工程等新技術(shù)的生產(chǎn)和應用提供根底設(shè)備.隨著科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速開展,國民經(jīng)濟個部門迫切需要各種各樣質(zhì)量優(yōu)、性能好、效率高、能耗

2、低、價格廉的機械產(chǎn)品.其中產(chǎn)品設(shè)計師決定產(chǎn)品性能,質(zhì)量水平市場競爭力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié),因此采用數(shù)控加工就成了首選,由于他工作效率高,質(zhì)量好,加工精度高一零件的工藝分析1、軸的用途：軸是組成機器的主要零件之一.一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件如齒輪、蝸桿登,都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞.因此軸的主要作用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力.根據(jù)軸的承受載荷不同,軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類.工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸成為轉(zhuǎn)軸,只承受彎矩的軸稱為心軸,只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動軸.該軸主要采用40Cr鋼能承受一定的載荷與沖擊.此軸為臺階類零件,尺寸精度,形位精度要求均較高.16,小

3、18,小17為主要配合面,精度均要求較高,需通過磨削得到.軸線直線度為小0.01,兩鍵槽有同軸度要求.在加工過程中須嚴格限制.2、技術(shù)要求：軸通常是由支承軸頸支承在機器的機架或箱體上,實現(xiàn)運動傳遞和動力傳遞的功能.支承軸頸外表的精度及其與軸上傳動件配合外表的位置精度對軸的工作狀態(tài)和精度有直接的影響.其技術(shù)要求包括以下內(nèi)容：尺寸精度軸段1,2,4,5為主要配合面,尺寸精度要求較高.其中主要加工面有外圓柱面兩段河機嚙,軸頸&貝&尺寸為5小的兩個鍵槽以及各退刀槽.2 .形狀精度該軸公共軸線的直線度公差為W-°l.其圓度及圓柱度無特殊要求,但應限制在尺寸公差范圍內(nèi).3 .位置

4、精度零件對位置精度要求較低,無特別要求.故可按一般規(guī)定普通精度軸的配合軸徑對支承軸徑的徑向圓跳動取為0.010.03mni4 .外表粗糙度具有配合要求的各軸頸外表粗糙度為1.6仙m軸肩側(cè)面外表粗糙度為3.2仙m鍵槽底面粗糙度要求較低,為3.2pm側(cè)面為3.2pm其余為12.5仙m.5 .熱處理：鍛造后應對毛坯安排正火處理,為消除內(nèi)應力粗加工之后安排退火處理,為改善材料的力學物理性質(zhì)半精加工之后,精加工之前安排調(diào)質(zhì)處理(850C油淬加520c持續(xù)2小時回火).零件圖一軸的外表粗糙度、形狀和位置精度要求與外表粗糙度要求見表加工外表尺寸及偏差(mr)i公差及精度等級外表粗糙度Ra(nm形位公差軸段1

5、17100055IT61.6軸線直線度為枷1軸段2IT81.6軸線直線度為側(cè)軸段2端面3.2軸段3F22未注12.5軸線直線度為枷1軸段3端面3.2軸段417100055IT61.6軸線直線度為和-0】軸段4端面3.2軸段5*16未注1.6軸線直線度為W-01鍵槽2IT73.2鍵槽55,IT73.2表3、審查軸的工藝性：1 .結(jié)構(gòu)工藝軸類零件為其長度大于直徑的回轉(zhuǎn)體類零件,是機器中的主要零件之一.其主要功能是支承傳動件(齒輪、帶輪、離合器等)和傳遞扭矩.本次設(shè)計中的軸為階梯軸,其主要外表元素為圓柱面及鍵槽.該軸軸段2與齒輪配合,通過平鍵以傳遞扭矩,軸段1及軸段4與滾動軸承配合,軸段5連接半聯(lián)軸

6、器,將扭矩輸出.(零件圖見圖一所示)2 .加工工藝(1)該軸采用合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr,中等精度,轉(zhuǎn)速較高.經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學性能,具有較高的強度、較好的韌性和塑性.(2)該軸為階梯軸,其結(jié)構(gòu)復雜程度中等,具有多個過渡臺階,根據(jù)表面粗糙度要求和生產(chǎn)類型,外表加工分為粗加工、半精加工和精加工.加工時應把精加工、半精加工和粗加工分開,這樣經(jīng)屢次加工以后逐漸減少了零件的變形誤差.(3)零件毛坯采用自由鍛,鍛造后安排正火處理.(4)該軸的加工以車削為主,車削時應保證外圓的同軸度.(5)在精車前安排了熱處理工藝,以提升軸的疲勞強度和保證零件的內(nèi)應力減少,穩(wěn)定尺寸、減少零件變形.并能保證工件變形之

7、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致軸承裝置時歪斜,影響軸的同軸度和軸承的使用壽命.在兩端面鉆中央孔進行固定裝夾可以有效預防徑向圓跳動、保證其同軸度.三確定毛坯、繪制毛坯圖1、選擇毛坯：零件材料為40Cr鋼,要求強度較高,且工件的形狀比擬簡單,毛坯精度低,加工余量大,生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn).綜上考慮,采用鍛件,其鍛造方法為自由鍛,毛坯的尺寸精度要求為IT12以下.2、確定毛坯的尺寸公差1、毛坯尺寸由工藝人員手冊可查得鍛件單邊余量厚度方向1.5-2mm,取2mm水平方向為2.0-2.7mm,取2.5mm.鍛件質(zhì)量小于1kg,長度小于120mm取其上偏差+0.17mm下

8、偏差-0.08mm.鍛件厚度尺寸小于40mm取其上偏差+0.12mm下偏差-0.04mm.B/H<1,故取起偏角為5度.那么鍛件毛坯長度尺寸為斜喘所,直徑尺寸為2、毛坯公差等級根據(jù)零件圖各局部的加工精度要求,鍛件的尺寸公差等級為8-12級,加工余量等級為普通級,故取IT=12級.3、零件外表粗糙度根據(jù)零件圖可知該軸各加工外表的粗糙度至少為12.5mm綜上,鍛件毛坯圖如下所示四擬定軸的工藝路線1、定位基準的選擇正確的選擇定位基準是設(shè)計工藝過程中的一項重要的內(nèi)容,也是保證加工精度的關(guān)鍵,定位基準分為精基準和粗基準,以下為定位基準的選擇.粗基準的選擇(1)粗基準的選擇應能保證加工面與非加工面之

9、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.所以為了便于定位、裝夾和加工,可選軸的外圓外表為定位基準,或用外圓外表和頂尖孔共同作為定位基準.用外圓外表定位時,因基準面加工和工作裝夾都比擬方便,一般用卡盤裝夾.為了保證重要外表的粗加工余量小而均勻,應選該外表為粗基準,并且要保證工件加工面與其他不加工外表之間的位置精度.根據(jù)粗基準的選擇原那么,選擇次要加工外表為粗基準.又考慮到階梯軸的工藝特點,所以選擇小22的外圓及一端面為粗基準.(2)精基準的選擇根據(jù)軸的技術(shù)要求,軸的中央線為設(shè)計基準,也是測量基準,根據(jù)基準重合原那么及加工要求,應選軸心線及一端面為精基準,其他各面都能以此為定位

10、,從而也表達了基準統(tǒng)一的原那么.2、零件外表加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、端面、鍵槽等,材料為40Cr,參考有關(guān)資料,加工方法選擇如下22、.16外圓面：為未注公差尺寸,外表粗糙度為Ra1.6pm需進行粗車、半精車、精車.料,40外圓面：公差等級為IT8,外表粗糙度為Ra1.6ni需進行粗車、半精車、精車.7±._0»55外圓面：公差等級為仃6,外表粗糙度為Ra1.6pnm進行粗車、半精車、精車、粗磨、精磨.端面：本零件端面為回轉(zhuǎn)體端面,尺寸精度都要求不高,外表粗糙度為Ra3.2nn需進行粗車、半精車.鍵槽：槽寬公差等級為IT7,槽深公差等級未注,外表粗糙度為Ra3.

11、2pm需采用三面刃銃刀,粗銃、半精銃3、工藝順序的安排(一)機械加工工序(1)遵循先基準平面后其他的原那么：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準面,所以應先安排為后續(xù)工序準備好定為基準.先加工精基準面,鉆中央孔及車外表的外圓.(2)遵循先粗后精的原那么：先安排粗加工工序,后安排精加工工序.先安排精度要求較高的各主要外表,后安排精加工.(3)遵循先主后次的原那么：先加工主要外表,如車外圓各個外表,端面等.后加工次要外表,如銃鍵槽等.(4)遵循外后內(nèi),先大后小原那么：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔,加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的外圓.(5)次要外表的加工：鍵槽等次要外表的加工通常安

12、排在外圓精車或粗磨之后,精磨外圓之前.(6)對于軸右端及中間軸段07±0鄲5加工質(zhì)量要求較高的外表,安排在后面,并在前幾道工序中注意形位公差,在加工過程中不斷調(diào)整、保證其形位公7根據(jù)先面后孔的原那么：先加工端面,再銃鍵槽.二熱處理工序的安排在切削加工前宜安排正火處理,能提升改善軸的硬度,消除毛坯的內(nèi)應力,改善其切削性能.在粗加工后進行調(diào)質(zhì)處理,能提升軸的綜合性能.最終熱處理安排在半精車之后磨削加工之前.其能提升材料強度、外表硬度和耐磨性.在精加工之前安排外表淬火,這樣可以糾正因淬火引起的局部變形,提升外表耐磨性.三輔助工序的安排在粗加工和熱處理后,安排校直工序.在半精車加工之后安排去

13、毛刺和中間檢驗工序.在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序.綜上所述,該軸的工序安排順序為：下料一一鍛造一一預備熱處理加工工序:車端面一一粗車一一調(diào)質(zhì)一一半精車一一精車一一車端面一一銃鍵槽一一淬火一一磨外圓一一精磨一一檢驗4、加工階段的劃分該軸精度要求較高,其加工階段可劃分為粗加工、半精加工、精加工階段.1、在粗加工階段,粗車外圓,以高生產(chǎn)效率去除毛坯余量.2、在半精加工階段,對外圓進行半精車,銃鍵槽等,減小粗加工中留下的誤差,使加工面到達一定的精度,為精加工做好準備.22、16外圓面外表粗糙度要求為Ra1.6仙m對其進行精車以到達要求.而對于#7±0酈5外圓面其公差等級為IT6,外

14、表粗糙度要求為Ra1.6pm安排粗磨、精磨.5、確定工藝路線根據(jù)以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表三工序內(nèi)容工序名稱10自由鍛毛坯鍛造加工20熱處理正火30車端面車斷頭及端面保證端面尺寸,鉆中央孔；調(diào)頭車另一端面,鉆中央孔；40粗車粗車軸段3外圓,以其端面為基準面,依次粗車軸段1、2外圓；調(diào)頭再以軸段3右端面為基準粗車軸段4、5;粗車各退刀槽50熱處理調(diào)質(zhì)60以軸段3外圓為基準依次半精車軸段1、2外圓；半精車槽深0.5的2個；調(diào)頭再以軸段3外圓為基準半精車軸段4、5外圓；半精車槽深0.5.70精車用調(diào)整法找正以頂尖中央線為基準精車軸段1;精車軸段2;調(diào)頭精車軸段4;精車軸段5;80

15、車端面車端面保持長82;倒角1X45調(diào)頭車另一端面保持全長80;倒角1X45度,車槽深0.390粗銃鍵槽銃兩個寬為5的鍵槽100半精銃鍵槽半精銃兩個鍵槽110熱處理外表淬火120粗磨粗磨?段1;調(diào)頭粗磨*由段4130精磨精磨軸段4;調(diào)頭精磨*由段1140檢驗表二六加工工序設(shè)計1、確定工序尺寸(1)對軸段3外圓外表,加工工藝路線僅為粗車,由工序40組成.可得粗車余量為4mm取粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT11,查表可確認其公差值為0.13mm將上面數(shù)據(jù)填入下表工序名稱工序余量(mm加工經(jīng)濟精度(mm外表粗糙度Ra(am)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)鍛造IT1224粗車4IT1112.522

16、a1J-«n表五(2)對軸段2外圓外表加工工藝路線為：粗車一一半精車一一精車.由工序40、60、70組成,查表可得工序余量：精車余量為0.3mm,半精車余量為1.5mm修正后的粗車余量為6.2mm總加工余量為8mm計算各項工序尺寸：精車后到達圖紙上的尺寸©曙I,其外表粗糙度為Ra1.6nm精車前尺寸：18+0.3=18.3mm半精車前尺寸：18.3+1.5=19.8mm粗車前尺寸：19.8+6.2=26mm根據(jù)各工序所得到的經(jīng)濟精度所對應的值精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8,其公差值T1=0.027mm半精車的經(jīng)濟精度公差等級IT9,其公差值T2=0.043mm粗車的經(jīng)濟精度公

17、差等級為IT11,其公差值T3=0.11mm將上面的數(shù)據(jù)填入下表：工序名稱工序余量(mm加工經(jīng)濟精度(mm外表粗糙度Ra(am)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車0.3IT81.618車1.5IT93.218.3163"粗車6.2IT1112.519.81心鍛造IT1226表六用計算法對精車徑向的工序量Z2進行分析：查表Z2=0.3mm那么半精車的根本尺寸為A2=18+0.3=18.3mm半精加工工序的經(jīng)濟加工精度等級到達IT9級.確定公差值為0.043mm所以A1=(18.3±0.02)mm(3)軸段1、4外圓面.具加工路線為粗車一一半精車一一精車一一粗磨精磨.由

18、工序40、60、70、120、130組成,據(jù)查到的加工余量得精磨余量為0.1,粗磨為0.25,精車為0.25,半精車為2.2,經(jīng)修正后的粗車余量為6.2確定總加工余量為9.計算各工序尺寸:精磨前：17+0.1=17.1粗磨前：17.1+0.25=17.35精車前：17.35+0.25=17.6半精車之前：17.6+2.2=19.8粗車前：19.8+6.2=26根據(jù)加工方法能到達的經(jīng)濟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)濟精度所對應的值為:取精磨的經(jīng)濟精度公差等級為取粗磨的經(jīng)濟精度公差等級為取精磨的經(jīng)濟精度公差等級為取半精車的經(jīng)濟精度公差等級IT6,其公差值為T1=0.011mm

19、IT7,其公差值為T1=0.018mmIT8,其公差值為T1=0.027mmIT9,其公差值為T2=0.043mm取粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT11,其公差值為T3=0.11mm其數(shù)據(jù)如下表工序名稱工序余量(mm加工經(jīng)濟精度(mm外表粗糙度Ra(am)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精磨0.1IT61.61715±OJ粗磨0.25IT71.617.11511精車0.25IT83.217.351535二半精車2.2IT96.417.615也粗車6.2IT1112.519.814鍛IT122624皿工造表七現(xiàn)用計算法對精磨徑向的工序量進行分析：查表得Z1=0.1mm那么粗磨根本尺寸為

20、A2=17+0.1=17.1mm粗磨加工工序的經(jīng)濟加工精度等級為IT7級.可確認其公差值0.018mm故取A1=(17.1±0.02)mm(4)對軸段5外圓外表,加工工藝路線為：粗車一一半精車一一精車.由工序40、60、70組成.查工藝手冊得各加工余量：精車余量為0.3,半精車為1.5,經(jīng)修正后的粗車余量為8.2.確定總加工余量為10.精車前：16+0.3=16.3半精車之前：16.3+1.5=17.8粗車前：17.8+8.2=26取精車的經(jīng)濟精度等級為IT8,公差值為T1=0.027mm取半精車的經(jīng)濟精度等級為IT9,公差值為T2=0.043mm取粗車的經(jīng)濟精度等級為IT11,公差

21、值為T1=0.11mm將以上數(shù)據(jù)填入表格工序名稱工序余量(mm加工經(jīng)濟精度(mm外表粗糙度Ra(am)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車0.3IT61.616車1.5IT83.216.3143%粗車8.2IT1112.517.8鍛造IT122624皿工表八(5)對于鍵槽,可確定工藝路線：粗銃一一半精銃.查工藝手冊可知半精銃的加工余量為1.5mm且總加工余量為6mm那么粗銃余量為4.5mm取半精銃的經(jīng)濟精度公差等級為IT7,其公差值為T1=0.039mm粗銃的經(jīng)濟精度公差等級為IT11,其公差值為T2=0.16mm將以上數(shù)據(jù)填入表格工序名稱工序余量(mm加工經(jīng)濟精度(mm外表粗糙度Ra(

22、am)工序根本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)銃1.5IT73.25粗銃4.5IT1112.56.5"J鍛造IT121111案表九綜合以上可得加工余量表為:加工外表工序名稱工序余量工序尺寸精度等級軸段粗422IT13車1軸段半0.117IT61、4精磨(+0.0055,外圓-0.0055)面粗0.217.1(0,IT7磨5-0.018)精0.217.35(0,IT8車5-0.027)半2.217.6(0,IT9精車-0.043)粗6.217.8(0,IT1車-0.11)1軸段2外圓面車精0.318(+0.021,-0.007)IT8精車半1.518.3(0,-0.043)IT9車粗6.

23、219.8(0,-0.11)IT11軸段5外圓面車精0.316IT8精車半1.516.3(0,-0.043)IT9車粗8.217.8(0,-0.011)IT11鍵槽精銃半1.55(0,-0.01)IT7銃粗4.56.5(0,-0.075)IT11表T2、確定工序的切削用量確定切削用量的原那么：首先應選取盡可能大的背吃刀量,其次在機床動力和剛度允許的條件下,又滿足以加工外表粗糙度的情況下,選取盡可能大的進給量.最后根據(jù)公式確定最正確切削速度.1工序30,粗車軸的左右端面該工序為兩個工步,工步1是以左邊定位.粗車右端面；工步2是以右邊定位,粗車左端面.由于這兩個工步是在一臺機床上經(jīng)一次走刀加工完成的,故其選用的切削用量相同.背吃刀量確實定：根據(jù)加工余量,工步1和工步2的背吃刀量都為0.5mm進給量確實定：本設(shè)計采用的是硬質(zhì)合金車刀,工件材料是40Cr,查表取進給量f=0.5mm/r切削速度的計算：硬質(zhì)合金車刀切削40Cr時,取切削速度V為50m/min,根據(jù)公式.二1000v/M,可得