【階梯軸加工工藝6700字（論文）】

階梯軸加工工藝目錄TOC\o"1-3"\h\u15663第1章引言 第1章引言隨著我國經(jīng)濟的飛快發(fā)展，我國機械制造行業(yè)水平也達到了一個新的層次，原先的操作復雜的老式手動機床無法再繼續(xù)滿足現(xiàn)階段高強度大批量的生產(chǎn)需要。為了提高生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，生產(chǎn)設(shè)備的升級開發(fā)是必然的。為了更好地實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的升級就要了解機械加工領(lǐng)域的發(fā)展方向。如今智能化、自動化的生產(chǎn)設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)的各個方面都展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢和明顯的效率提升，智能化、自動化的設(shè)備應(yīng)用的范圍變得更廣，能勝任更多任務(wù)。機床是現(xiàn)階段社會生產(chǎn)的重要工具，是社會發(fā)展和工業(yè)進步時代標志。機床能夠長時間工作，進行高效率高質(zhì)量的生產(chǎn)，并且能夠隨著環(huán)境和各種情況進行適當?shù)恼{(diào)整。所以說機床的存在有利于我國加工制造行業(yè)，并且隨著加工制造行業(yè)的快速發(fā)展，機床的設(shè)備發(fā)展也迎來了新曙光。機床是機械加工行業(yè)不可缺少的組成部分，現(xiàn)代化機床具有極高的自動化集合程度，特別適合大批量的零件進行加工工作，是相當成套型的工藝性設(shè)備。機床的加工對象主要是批量生產(chǎn)的零件，主要加工的外圓，端面，及孔的加工。機床可以適用于各種各樣的工作場景，如銑、削、刨、磨等，在實際加工過程中，我們會根據(jù)零件尺寸劃分大型零件與小型零件兩種，還有我們會根據(jù)零件的加工形式不一樣劃分不同的工序進行加工，或者有時會依據(jù)機床加工位置的不同將其分成臥式或者立式等相關(guān)同結(jié)構(gòu)形式的機床。隨著技術(shù)的不但發(fā)展與創(chuàng)新，現(xiàn)在機床的加工范圍也越來越大，適用范圍越來越廣，工人在實際操作方面也越來越輕松。機床初期適用范圍較為單一，有局限性，絕大部分只停留在教學階段，作為教學演示來使用。隨著控制系統(tǒng)的高速發(fā)展，有人將其與機床結(jié)合，衍化出數(shù)控機床，實現(xiàn)機床的自動化階段，大大提高了工作效率。隨著經(jīng)濟與工業(yè)的飛速發(fā)展，推動了工業(yè)革命，機床的性能也越來越好，人們對機床的的性能要求也越來越高，工作效率，故障率等問題也是新型機床的主要攻克方向。目前機床的加工精度也越來越高，大大推動力生產(chǎn)需求節(jié)奏，機床的發(fā)展歷程可分為以下幾個階段：第一階段，學習試驗階段，普通機床的自動化程度不高，只能實現(xiàn)最基本的加工工作，因為當時的技術(shù)發(fā)展不夠，加工精度與工作效率都不高，機器故障率得不到保障。第二階段，自動化階段，采用伺服控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動化，衍化出數(shù)控機床，可以通過電腦編程，實現(xiàn)機床加工工作。第三階段，柔性制造階段，把傳感器輸送過來的實時數(shù)據(jù)信息加工處理，并進行校正，實現(xiàn)數(shù)字智能化。但是該技術(shù)還不夠成熟，需要慢慢完善。由于社會在高速發(fā)展，智能化和傳感器技術(shù)也在不斷發(fā)展，同時也促進了機床智能化發(fā)展。機床在機加工產(chǎn)業(yè)界一定占有龍頭地位。數(shù)控機床在將來的趨勢走向總結(jié)出下面幾點：（1）智能化。由于人力物力的短缺，未來的主流研發(fā)方向一定是智能化發(fā)展，智能機械手應(yīng)用是大勢所趨，是未來發(fā)展不可缺少的一部分，可以推動機械發(fā)展。當代社會的許多技術(shù)如芯片、傳感、控制技術(shù)以及高端的制造工藝為智能機械手的發(fā)展研究做出了有力的理論支撐。（2）柔性制造。它的應(yīng)用領(lǐng)域非常多，所以它的技術(shù)的革新必將會帶來性能的提升，在以后的產(chǎn)業(yè)運作上一定可以實現(xiàn)全程自動化，從而達成柔性制造目標理念。（3）提高工作效率，降低研發(fā)和生產(chǎn)成本。使用機床大大節(jié)省了人力物力，可以為企業(yè)帶來可觀的利潤。第2章零件的分析2.1零件概況本文此次設(shè)計的階梯軸圖紙如下圖所示，主要的目的是通過將電機的傳動通過主軸施加在銑床用刀具，對銑床主軸零件的加工工藝要求較高，另外還有達到支撐作用。圖2-1階梯軸2.2零件的工藝分析通過圖紙進行分析，本文的零件對于生產(chǎn)的要求十分的高，對圓度，圓跳度、同軸度都有著較高的要求。不同的零件在加工時候式有一定的允許偏差，這個允許偏差的數(shù)值一般都是由國家標準對其進行規(guī)定，我們通常也將其稱作為尺寸公差。當我們在進行公差等級選擇確認的時候，首先就是要保證能夠滿足最基本的使用要求，在此基礎(chǔ)之上盡可能的去選用低公差等級，這樣可以極大的降低加工成本和加工難度。2.3生產(chǎn)類型本文假設(shè)，備品率15%，廢品率5%，那么我們可以計算得出生產(chǎn)綱領(lǐng)為：。所以計算所得，此生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批量生產(chǎn)。第3章工藝規(guī)程設(shè)計3.1毛坯制造概述本文此次設(shè)計階梯軸采用的毛坯原材料為45號鋼，產(chǎn)量為中批生產(chǎn)水平，考慮加工一致性的要求，且本文需要傳遞較大的扭矩，本文設(shè)計的毛坯件為鍛造件，這樣的產(chǎn)品生產(chǎn)效率高，并且相對于加工來說，穩(wěn)定性也高。3.2基準的選擇定位基準主要就是用來幫助在實際加工生產(chǎn)對待加工的零部件進行定位而使用的基準，加工基準的選擇好壞對零件的加工質(zhì)量和加工效率有著至關(guān)重要的影響。通常我們在對據(jù)零件的工藝性進行選擇設(shè)計的時候，首先需要招的就是設(shè)計基準，進一步的我們就可以根據(jù)企業(yè)內(nèi)部的實際加工制造條件來對各相關(guān)工定位基準進行選擇和確定。任何零件在加工的時候都會將其分成粗加工和精加工這兩個不同的階段，所以相相應(yīng)地會存在粗基準和精基準這兩個不同的選擇。在選擇零件粗基準的時候，重點需要考慮的就是能夠保證待需要加工零件的加工余量，這樣以確保他能夠有足夠的余量用于下道工序的精加工。所以針對本零件選用的粗加工基準為選擇前后支承面，同時為了保證基準統(tǒng)一，本文設(shè)計的精加工基準也是以此，這樣保證基準重合。3.3制定工藝路線由于生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。生產(chǎn)類型：中批生產(chǎn)；材料牌號：45號鋼；毛坯種類：模鍛件，根據(jù)圖紙，本文選用的加工路線如下：表3-1工藝路線方案工序號工序過程工序內(nèi)容工序10備料工序20鍛造模鍛工序30熱處理正火工序40車工序的內(nèi)容是車端面工序50鉆工序的內(nèi)容是鉆中心孔工序60車工序的內(nèi)容是粗車各外圓面工序70熱處理調(diào)質(zhì)至220～240HBS工序80車工序的內(nèi)容是半精車大、小端面工序90車工序的內(nèi)容是各外圓面、退刀槽和越程槽，倒角工序100鉆工序的內(nèi)容是鉆通孔工序110擴擴小端內(nèi)孔工序120銑粗銑大端面上的鍵槽工序130鉆工序的內(nèi)容是鉆、螺紋孔工序140鉗工去除部件多余的毛刺工序150熱處理工序的內(nèi)容是高頻淬火大端錐孔面工序160車工序的內(nèi)容是精車外圓工序170磨工序的內(nèi)容是粗磨外圓錐面工序180銑工序的內(nèi)容是精銑鍵槽工序190車工序的內(nèi)容是車內(nèi)錐孔工序200磨工序的內(nèi)容是精磨外圓工序210磨工序的內(nèi)容是精磨外圓錐面工序220磨工序的內(nèi)容是粗磨大端內(nèi)錐孔工序230磨工序的內(nèi)容是精磨大端內(nèi)錐孔工序240鉗工工序的內(nèi)容是去除部件多余的毛刺工序250終檢3.4余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定3.4.1毛坯的制造分析主軸零件材料為鋼，硬度為180-260。生產(chǎn)類型中批量生產(chǎn)，采用在自由鍛設(shè)備上使用胎膜鍛毛坯。通過查閱文獻2表，查得：直徑為的公差數(shù)值為。直徑為的公差數(shù)值為。直徑為的公差數(shù)值為。對主軸的零件進行分析：相差。相差。相差。3.4.2確定加工表面的毛坯尺寸、工序尺寸及余量參考《機械加工工藝設(shè)計員手冊》中的表5-10、5-11、5-12及5-13：表3-2加工余量表直徑（mm）加工方法余量（mm）粗車半精車粗磨精磨粗車半精車粗車半精車粗磨精磨1、工件直徑，公差=，機械加工總余量毛坯尺寸為。2、工件直徑，公差，機械加工總余量毛坯尺寸為。3、工件直徑，機械加工總余量毛坯尺寸為。查《簡明金屬切削計算手冊》表4-6則則則所以毛坯直徑為、和，毛坯長度。3.5確定加工工時、切削用量加工條件：工件材料：鋼正火，，模鍛。此處所用的加工工藝為車主軸兩端面，并鉆中心孔，表面粗糙度值。那么結(jié)合產(chǎn)品以及設(shè)備進行選取的為CA6140臥式車床那么刀具考慮性價比采用的是，刀桿，.確定切削用量：（1）毛坯在小端的長度方向上的余量，保證兩次粗加工，；毛坯在大端的長度方向的余量，保證三次粗加工。（2）進給量則是按照以下計算為，根據(jù)根據(jù)參考文獻1查得以下刀桿的型號取時為時，以及工件直徑為時，在給定范圍內(nèi)，取。（3）速度計算是根據(jù)參考文獻2查得以下表：（3-1）當時，對小端端面得：轉(zhuǎn)速按照以下公式計算得到：，根據(jù)參考文獻2查得以下表：與接近的數(shù)值為和，所以取。實際的轉(zhuǎn)速：。②對大端端面得：轉(zhuǎn)速按照以下公式計算得到：根據(jù)參考文獻2查得以下表表的數(shù)據(jù)和接近的數(shù)值為和，所以取。故實際的轉(zhuǎn)速按照以下公式計算得到：③所用的工時按此進行計算可得:半精車兩端面：速度計算是，轉(zhuǎn)速按照以下公式計算得到根據(jù)參考文獻2查得以下表表選，其實際轉(zhuǎn)速按照以下公式計算得到：所用的工時按此進行計算可得：，鉆中心孔：采用的刀具參數(shù)如下A型中心鉆參考文獻2表5.3-2進給量則是按照以下計算為：，根據(jù)參考文獻1查得以下表表15-39轉(zhuǎn)速按照以下公式計算得到：按機床選取，參考文獻2表3.1-31。實際轉(zhuǎn)速取值為：；所用的工時按此進行計算可得：；參考文獻2表2.5-7粗車各外圓面：那么結(jié)合產(chǎn)品以及設(shè)備進行選取是臥式車床。那么選取的刀具材料：Y715，刀桿尺寸，，參考文獻1表12-7。1.粗車：同時檢查機床的功率及進給機構(gòu)的強度：。那么算得切削深度為單邊余量，并要完成3次走刀；進給量是按以下的計算：參考文獻可得：選擇；速度計算是：參考文獻2表8.4-8：轉(zhuǎn)速由下式得出：按機床的實際情況，選擇，那么實際的轉(zhuǎn)速為：檢驗機床的功率：主切削力根據(jù)參考文獻2查得以下表表8.4-10所示公式計算：已知：，所以:切削過程中所消耗的功率由參考文獻1中提到的電動機的功率為,因此，機床主軸的功率足以進行正常的工作。檢驗機床的進給系統(tǒng)的強度：已知，主切削力,徑向切削力根據(jù)參考文獻2查得以下表表8.4-10所示公式計算:（3-2）式中：所以：而軸向切削力,主切削力根據(jù)參考文獻2查得以下表表8.4-10所示公式計算：（3-3）式中：軸向切削力：取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù),則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為：而機床縱向進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為,見參考文獻2表機床的進給系統(tǒng)能夠達到正常工作狀態(tài)。（4）所用的工時計算如下：（3-4）參考文獻2表已知所以②粗車外圓表面：同時還要檢查機床的功率及進給機構(gòu)的強度，求得單邊余量，完成次走刀；進給量是按以下的計算，根參考文獻2中表15-10，選擇；速度計算求得：轉(zhuǎn)速計算求得：按機床實際情況，選擇，那么實際的轉(zhuǎn)速為：檢驗機床功率，主切削力根據(jù)參考文獻2查得以下表表8.4-10所示公式計算：（3-5）其中：所以:切削時消耗的功率由參考文獻1中提到的電動機的功率為,因此，機床主軸的功率足以進行正常的工作。檢驗機床進給系統(tǒng)強度:已知主切削力,徑向切削力根據(jù)參考文獻2查得以下表表8.4-10中的公式:（3-6）已知：，所以：而軸向切削力,主切削力根據(jù)參考文獻2查得以下表表8.4-10所示公式計算：（3-7）式中：軸向切削力：機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)取,因此在縱向進給方向的切削力作用于進給機構(gòu)的力為：因為縱向進給機構(gòu)能夠承受的最大縱向力為,見參考文獻2表機床的進給系統(tǒng)是能夠正常運行的。所用的工時計算如下：（3-8）參考文獻2表，已知所以③粗車外圓表面：保證進給機構(gòu)強度的同時并檢查機床功率，單邊余量，并次走刀；進給量按照以下計算：根據(jù)參考文獻215-10可得：選用；速度計算求得：轉(zhuǎn)速可以通過下面的公式算出：按實際情況，選擇，實際轉(zhuǎn)速取值為：所用的工時計算如下：（3-9）其中，故④粗車外圓表面：保證進給機構(gòu)強度的同時并檢查機床功率，求得單邊余量，進行次走刀；進給量按照以下計算：根據(jù)參考文獻215-10可得：選用；速度計算求得：轉(zhuǎn)速按公式計算求得：按機床選取，實際轉(zhuǎn)速取值為：所用的工時計算如下:（3-10）其中，故⑤粗車外圓表面：保證進給機構(gòu)強度的同時并檢查機床功率，求得單邊余量，次走刀；進給量按照以下計算：根據(jù)參考文獻215-10可得：選用；速度計算求得：轉(zhuǎn)速按公式計算求得：按機床實際情況選擇，實際轉(zhuǎn)速取值為：所用的工時計算如下：（3-11）其中，所以⑥粗車外圓表面，保證進給機構(gòu)強度的同時并檢查機床功率，求得單邊余量，完成次走刀；進給量按照以下計算：；速度計算求得：轉(zhuǎn)速按公式計算求得：按機床實際情況選擇，實際的轉(zhuǎn)速為：所用的工時計算如下：（3-12）其中，所以⑦粗車外圓，保證進給機構(gòu)強度的同時并檢查機床功率，求得單邊余量，完成次走刀；進給量按照以下計算：根據(jù)參考文獻215-10可得：選用；速度計算求得，參考文獻2表8.4-8：（3-13）當時，轉(zhuǎn)速按公式計算求得：按機床實際情況選擇，實際的轉(zhuǎn)速為：所用的工時計算如下：（3-14）其中，所以⑧粗車外圓，保證進給機構(gòu)強度的同時并檢查機床功率，求得單邊余量，完成次走刀；進給量按照以下計算：根據(jù)參考文獻215-10可得：選用；速度計算求得：轉(zhuǎn)速按公式計算求得：按機床實際情況選擇，實際的轉(zhuǎn)速為：所用的工時計算如下:（3-15）其中，所以其余加工工時確定也按此方式進行確定。第4章夾具設(shè)計4.1概述“中國制造”是我國大力發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)制造體系的一個遠大目標，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，我國的機械制造行業(yè)已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗，機械制造水平也有了顯著的增長，并在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域和行業(yè)中獲得了許多成就和榮譽。近年來，隨著我國改革開放的逐步推進，大量引進了許多先進的機械制造技術(shù)，結(jié)果顯而易見，我國的機械制造業(yè)已取得了一定的進步和發(fā)展，而夾具體的使用大大提高了零件加工的速度和效率。夾具的主要目的是：1、機床工藝范圍變大；2、保證加工精度；3、減少勞動強度；4、提高生產(chǎn)效率。4.2加工左端槽定位與基準在加工左端面槽時，需要保證徑向跳動公差。在設(shè)計夾具時保證Z的移動，X、Y的移動被限制住，Z的旋轉(zhuǎn)不需要被限制。因此，用與大端軸肩相接觸的平面限制Z的移動，X、Y的轉(zhuǎn)動，用V型塊限制X、Y的移動，共限制5個自由度。在夾緊時采用V型塊對心夾準，有助于保證徑向跳動公差。圖4-1裝配體CAD二維圖4.3切削力及夾緊力的計算軸向進給力、轉(zhuǎn)矩、及功率的計算公式按照以下公式進行計算：軸向力：=（4-1）轉(zhuǎn)矩：（4-2）功率：（4-3）其中：=600，=1.0，=0.7，=0.305，=2.0，=0.8，===2066.7N==7.08N/m；==0.449kw在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)（4-4）式中：=1.5，基本安全系數(shù)；=1.1，加工性質(zhì)系數(shù)；=1.1，刀具鈍化系數(shù)；=1.1，斷續(xù)切削系數(shù)。（4-5）安全系數(shù)K可按下式計算有：（4-6）式中：為各種因素的安全系數(shù)：那么可以算出：軸向力按照以下公式進行計算：（4-7）扭距是：安全系數(shù)K可按下式計算，可以代入計算可得：（4-8）所以：4.4定位誤差的分析半孔的定位的是確定的。（4-9）D在本文之中表示的含義是工件的定位基準直徑；H在本文之中表示的含義是肋板的高度；h在本文之中表示的含義是定位套的厚度。T在本文之中表示的含義是軸中心線到肋板底面的距離。需要確保的尺寸為徑向跳動為0.05mm，近軸端的徑向跳動為0.1mm。那么定位誤差按照以下公式進行計算。即：底板的定位表面全長為582mm,故：那么可以算的最終的尺寸鏈如下圖示：圖4-2尺寸鏈以。通過結(jié)果可以看出是可以滿足要求的。第5章設(shè)計總結(jié)本文設(shè)計的內(nèi)容很多部分在設(shè)計的過程之中只考慮到機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并未對其控制系統(tǒng)進行設(shè)計，課題中在研究時首先需要根據(jù)機床主軸零件的工藝要求來對其工藝流程和工藝方案進行制定，并完成工藝流程及工序卡片的繪制工作；其次通過對機床目前的發(fā)展現(xiàn)狀以及重要性進行了解，確定本文的加工工藝以及夾具的整體設(shè)計。所以本文研究的主要內(nèi)容是包含以下幾個方面的：確定零件圖、加工工藝以及對工藝進行分析，使其能夠滿足要求生產(chǎn)要求。第一，主軸零件的工藝規(guī)程的設(shè)計，確定毛坯如何制造，粗精加工基準確