机械制造工艺学阶梯轴的工艺规程

《机械制造工艺学阶梯轴的工艺规程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造工艺学阶梯轴的工艺规程（15页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、莱芜职业技术学院机械制造工艺学综合实训题 目：阶梯轴机械加工工艺规程编制系 别：机电工程系专 业：机电一体化技术班 级：13级高职机电3班姓 名：学 号：指导教师：成 绩：2015年6月机械制造工艺学综合实训任务书20142015学年第 二 学期机电工程系: 机电一体化技术 专业 2013级高职机电 3班课程名称：机械制造工艺学设计题目： 轴的加工工艺协程的编制一、设计的主要任务如图所示为减速器输出轴，批量 500件，材料45钢。试编制其加工工艺规程。二、完成期限：自2015年 6月15日至 2015 年6月22日共1周指导教师（签字）：年 月日系（教研室）主任（签字）：年 月日目 录序 百1

2、一.零件的分析41.1 轴的作用 41.2 轴的工艺分析 41.3 轴的零件图 5二、工艺规程设计62.1 确定毛坯的制造形式 62.2 定位基准的选择 62.3 拟定轴的工艺路线 72.4 加工工序的设计 102.5 确定切削用量及基本工时 11三、机床的设备选择123.1 机床设备选择 123.2 工艺设备选用 123.3 各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具 13参考文献 16零件三维图 16工艺卡片17工序卡片 18设计总结 19序 言本课程综合实训是学生在学完机械制造工艺学课程的一个综合性和实践性很强的教 学环节，通过实训I,能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行

3、工艺 及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高学 生分析和解决实际工程问题的能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工 作打下较坚实的基础。本次机械制造工艺学综合实训不仅仅能帮助我们利用已学的知识进行设计，还培养了我 们自己分析，独立思考的能力。这次综合性的训练，我在以下几方面得到锻炼：(1)提高结构设计能力。通过设计零件的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设 计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的零件的能力。(2)学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够 做到熟练的运用。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自

4、己未来将从事的工作进行一次适应性 训练，从中锻炼自己发现问题，分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下良好 的基础。、零件的分析1.1 轴的作用轴的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。按照轴的承受载荷不同，轴可分为 转轴、心轴和传动轴三类。工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴成为转轴，只承受弯矩的轴 称为心轴，只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。1.2 轴的工艺分析该轴主要采用40Cr钢能承受一定的载荷与冲击。此轴为阶梯轴类零件，尺寸精度，形 位精度要求均较高。21,小22.5,(I)24,22.55为主要配合面，精度均要求较高，需 通过磨削得到。轴线直线度为 小0.01 ,两键槽有同轴度

5、要求。在加工过程中须严格控制。(1)该轴采用合金结构钢40Cr,中等精度，转速较高。经调质处理后具有良好的综 合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。(2)该轴为阶梯轴，其结构复杂程度中等，具有多个过渡台阶，根据表面粗糙度要求 和生产类型，表面加工分为粗加工、半精加工和精加工。加工时应把精加工、半精加工和 粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。(3)零件毛坯采用模锻，锻造后安排正火处理。(4)该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。(5)在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠

6、正。(6)同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜， 影响轴的同轴度和轴 承的使用寿命。在两端面钻中心孔进行固定装夹可以有效防止径向圆跳动、 保证其同轴度。 零件图如下轴的各表面粗糙度、公差及偏差见表加工表面尺寸及偏差(mm公差及精度等级表面粗糙度Ra (mm形位公差轴段1IT61.6轴线直线度为0.01轴段2IT81.6轴线直线度为0.01轴段2端面3.2轴段330未注12.5轴线直线度为0.01轴段3端面3.2轴段4IT61.6轴线直线度为0.01轴段4端面3.2轴段5未注1.6轴线直线度为0.01键槽2IT73.2键槽5IT73.2表二、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式阶

7、梯轴材料为40Cr钢，要求强度较高，且工件的形状比较简单，毛坯精度低，加工余 量大，因年产5000件，所以达到批量生产水平。综上考虑，采用锻件，其锻造方法为模 锻，毛坯的尺寸精度要求为IT12以下。2.2 定位基准的选择正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关 键，定位基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。粗基准的选择。(1)粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序 提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定位基准，或用外圆 表面和顶尖孔共同作为定位基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工

8、作装夹都比较方 便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准， 并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。按照粗基准的选择原则，选择 次要加工表面为粗基准。又考虑到阶梯轴的工艺特点，所以选择小30的外圆及一端面为粗基准。(2)精基准的选择根据轴的技术要求，轴的中心线为设计基准，也是测量基准，按照基准重合原则及 加工要求，应选轴心线及一端面为精基准，其他各面都能以此为定位，从而也体现了基准统一的原则。2.3 拟定轴的工艺路线本零件的加工面有外圆、端面、键槽等，材料为 40Cr,参考有关资料，加工方法选择 如下：30外圆面：为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra

9、12.5mi需进行粗车、半精车。0.01224 mg外圆面：公差等级为IT8,表面粗糙度为Ralfim,需进行粗车、半精车、精 车。0.005522.5 00055外圆面：公差等级为IT6,表面粗糙度为Ra1.6im需进行粗车、半精车、精 车、粗磨、精磨。端面：本零件端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为Ra3.2Nm,需进行粗车、半精车。键槽：槽宽公差等级为IT7,槽深公差等级未注，表面粗糙度为 Ra3.2Nm,需采用三 面刃铣刀，粗铣、半精铣。2.3.2 工艺顺序的安排（一） 机械加工工序（ 1）遵循先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排

10、为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，钻中心孔及车表面的外圆。（ 2）遵循先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。（ 3）遵循先主后次的原则: 先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。（ 4）遵循外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的外圆。（ 5）次要表面的加工：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。0.0055（6）对于轴右端及中间轴段22.5 0.0055 加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形

11、位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。（ 7）按照先面后孔的原则：先加工端面，再铣键槽。（二）热处理工序的安排在切削加工前宜安排正火处理，能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精车之后磨削加工之前。其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。在精加工之前安排表面淬火，这样可以纠正因淬火引起的局部变形，提高表面耐磨性。（三）辅助工序的安排在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。 在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该轴的工序安排顺序为：下料一一锻造一一预备热处理。该轴的

12、加工工序:车端面一一粗车一一调质一一半精车一一精车一一车端面一一铳键 槽一一淬火一一磨外圆一一精磨一一检验。2.3.3 加工阶段的划分该轴精度要求较高，其加工阶段可划分为粗加工、半精加工、精加工阶段。1、在粗加工阶段，粗车外圆，以高生产效率去除毛坯余量。2、在半精加工阶段，对外圆进行半精车，铳键槽等，减小粗加工中留下的误差，使 加工面达到一定的精度，为精加工做好准备。3、精加工阶段,22.50.00550.005530、21 -“I外圆面表面粗糙度要求为 Ra1.6pm,对”: 0.0055其进行精车以达到要求。而对于22.5 0.0055外圆面具公差等级为IT6 ,表面粗糙度要求为Ra1.6

13、 11 m安排粗磨、精磨2.3.4确定工艺路线根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表二工序号工序名称工序内容10模锻毛坯锻造加工20热处理正火30车端面车断头及端面保证端面尺寸，钻中心孔；调头车另一端面，钻 中心孔；40粗车粗布轴段3外圆，以其端面为基准面，依次粗布轴段 1、2外 圆；调头再以轴段3右端面为基准粗车轴段4、5;粗车各退 刀槽50热处理调质6040以轴段3外圆为基准依次半精车轴段1、2外圆；半精车槽深 0.5的2个；调头再以轴段3外圆为基准半精车轴段4、5外 圆；半精车槽深0.5。70精车用调整法找正以顶尖中心线为基准精车轴段1;精车轴段2;调头精车轴段4;精车轴段5

14、;80车端面车端面保持长122;倒角1X45调头车另一端面保持全长120;倒角1X45度，车槽深0.390粗铳键槽铳两个宽为7的键槽100半精铳键槽半精铳两个键槽110热处理表面淬火120粗磨粗磨军ft段1;调头粗磨轴段4130精磨精磨轴段4;调头精磨轴段1140检验表二2.4 加工工序的设计2.4.1加工余量的确定加工余量见表三加工表面工序名称工序余量工序尺寸精度等级轴段3粗车430IT11轴段1、4外圆面半精磨0.1 22.5( +0.0055 ,-0.0055 )IT6粗磨0.2522.6 (0, -0.018 )IT7精车0.2522.85 (0, -0.027 )IT82.223.1

15、 (0, -0.043 )IT9粗车8.725.3 (0, -0.11 )IT11轴段2外圆 面精车0.3 24 (+0.012, +0.001 )IT81.524.3 (0, -0.043 )IT9粗车8.225.8 (0, -0.11 )IT11轴段5外圆 面精车0.3 21(0,-0.01)IT81.5 21.3(0,-0.043)IT9粗车8.2 22.8(0,-0.011)IT11键槽半精铳1.57.5 (0, -0.03 )IT7粗铳69 (0, -0.075 )IT11表三由工艺人员手册可查得锻件单边余量厚度方向 1.5-2mm,取2mm水平方向为2.0-2.7mm, 取2.5m

16、m锻件质量小于1kg,长度等于120mm取其上偏差+0.17mm下偏差-0.08mm。锻 件厚度尺寸小于40mm取其上偏差+0.12mm下偏差-0.04mm。B/H1,故取起偏角为5度。 则锻件毛坯长度尺寸为124 0.08mm,直径尺寸为34 0：14 mm 0根据零件图各部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为 8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为12.5 ng综上，锻件毛坯图如下所示。2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量的原则：首先应选取尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选

17、取尽可能大的进给量。最后根据公式确定 最佳切削速度。1)工序30,粗车轴的左右端面该工序为两个工步，工步1是以左边定位。粗车右端面；工步 2是以右边定位，粗车左 端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，故其选用的切削用量相同。背吃刀量的确定：根据加工余量，工步 1和工步2的背吃刀量都为0.5mm进给量的确定：本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是 40Cr,查表取进给量f = 0.5mm/r切削速度的计算：硬质合金车刀切削40Cr时，取切削速度V为50m/min,根据公式n 1000v/ d ,可得车 床转速 n=1000X 50/( X34) r/min=663r/min，查

18、表 CA6140I勺主轴转速范围为 101400, 14001580 (r/min ),符合要求。2)工序40粗车及工序60半精车该工序为工步1粗车和工步2半精车，则背吃刀量依次为ap1=z=8.2mm ap2=z=2.2mm查表得 粗车 f1=0.81mm/r，取 Vc 为 60m/min,则 n=796r/min半精车取 f2=0.4mm/r , Vc 为 90m/min,则 n=1194r/min （n=1000Vc/ d）3）工序40、60的过渡面部分 粗车一一半精车尺寸为小30的轴肩两端面粗车轴段2与轴段1的过渡端面，具切削用量与上述结论类似，不再计算4）工序90、100粗铳及半精铳

19、键槽粗铳 取 f=2mm/r Vc=60m/min n=118 r/min半精铳取 f=0.8mm/r Vc=74m/min n=200 r/min5）工序120、130粗磨、精磨加工轴段1、4外圆面查表取粗磨、精磨深度进给量为分别为 0.032mm 0.008mm工件的运动速度为 15m/min, 18m/min背吃刀量等于磨削余量0.25mm及0.1mm6）其余工序粗车加工时，取f=0.81mm/r Vc=60m/min半精车加工时，取 f=0.51mm/r Vc=90m/min精加工时，取f=0.2mm/r Vc=120m/min 皆符合要求。三、机床设备的选用3.1 各工序所用机床、夹

20、具、刀具、量具和辅具（表四，表五）表四表五3.2 机床设备的选用由以上的表四、五，结合零件轴的生产类型为大批量生产，可以选用较高效率的专用 机床和自动机床。根据该轴尺寸的大小要求，选用数控车床 CK6140外圆磨床M1432，铳 床 X0833.3 机床夹具设计1）刀具选择因为该传动轴为阶梯轴，所以选用90度角外圆车刀（车台阶）材料为YT15, 450刀（倒角）和切槽刀（切槽）。2）量具选择因为该轴最大长度为124,所以选用量程0-200,精度0.05游标卡尺。各工序具体所用工艺设备见下表工序号机床设备刀具量具10空压机游标卡尺20热处理设备30CK6140900刀游标卡尺40CK614090

21、0刀游标卡尺50热处理设备60CK6140900刀游标卡尺70CK6140900刀游标卡尺80CK6140900刀游标卡尺90铳床X083铳刀游标卡尺100铳床X083铳刀游标卡尺110热处理设备120M1432砂轮130M1432砂轮140游标卡尺3）夹具选择机床夹具的作用及分类： 保证加工精度 夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的 相对位置，可以保证加工精度。 提高生产效率 夹具可快速地将工件定位和夹紧，减 少辅助时间。减轻劳动强度 采用机械、气动、液压等夹紧机构，可以减轻工人的劳 动强度。扩大机床的工艺范围采用机床夹具可使机床的加工范围扩大。机床夹具按应用范围分为：通用夹具、专用夹具、组

22、合夹具。以工序40选择夹具，根据零件的功用、特点及材料，可选择三爪卡盘进行零件的火 紧，定位基准选轴的一个端面，定位元件选择浮动顶尖即可定位。机械加工工艺过程卡 片产品型 号零件图 号产品名 称阶梯轴零件名 称阶梯轴共1页第1页毛坯种材料牌号Cr40锻件类毛坯外形 尺寸124x 34每毛坯件数1每台件 数1工序号工序名 称工 序内容车间工段设备工 艺 组1 备工时准终单件10模锻毛坯锻造加工游标卡尺20热处理正火30车端面车端面钻中心孔，掉头另一端钻中心孔CK614090o游标卡尺40粗车粗车轴段3外圆，以其端面为基准面，依次粗车轴段1、2外圆；调头再以轴段 3右端 面为基准粗车轴段4、5;粗

23、车各退刀槽CK614090o游标卡尺50热处理调质60半精车以轴段3外圆为基准依次半精车轴段 1、2 外圆；半精车槽深0.5的2个；调头再以轴 段3外圆为基准半精车轴段 4、5外圆；半 精车槽深0.5。CK614090o游标卡尺70精车用调整法找正以顶尖中心线为基准精车轴段1;精车轴段2;调头精车轴段4;精车轴 段5;CK614090o游标卡尺80车端面车端面保持长122;倒角1X45调头车另一 端面保持全长120;倒角1X45度，车槽深 0.3CK614090 o游标卡尺90粗铳槽铳两个宽为7的键槽铳床X083铳刀游标卡尺100半精铳槽半精铳两个键槽铳床X083铳刀游标卡尺110热处理表面淬

24、火120粗磨粗磨轴段1 ;调头粗磨轴段4M1432130精磨精磨轴段4;调头精磨轴段1M1432140检验游标卡尺设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文 件号签字日期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共1页第 1页车间工序号工序名称材料牌号40粗车cr40毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件124x 3411设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车床CK61401夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件工步 号工步内容工艺装 备主轴转速r/min切削速 度m/min进给 量mm/r切

25、削深度mm进给次 数工步工时10粗车轴段 3, Ra=12.5 um90o游标卡尺796600.8141机动辅助20粗车轴段1、2, Ra=1.6 um90o游标卡尺796600.8111.5、105、330粗车轴段 4、5, Ra=1.6 um90o游标卡尺796600.8111.5、105、34050设计（日期）校对（日期）审核（日 期）标准化（日期）会签（日 期）标记处数更改文件签字日期标记处数更改文件号签字日期参考文献【1】王凤平.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社， 2009.【2】陈锡渠.金属切削原理与工具M.北京：北京大学出版社，2006.【3】葛金印.机械制造技术基础基本常

26、识M.北京：高等教育出版社，2004.【4】马永杰.热处理工艺方法600种M.北京：化学工业出版社， 2008.【5】邓文英 金属工艺学M.北京：高等教育出版社， 2008.【6】徐学林.互换性与测量技术基础M长沙：湖南大学出版社，2009加工后零件的三维图设计总结通过此次综合实训I ,让我受益非浅，不仅培养了我们发现问题、分析问题、解决问题的逻辑思维能力，更重要的是学会了熟悉运用机械制造工艺学中的基本理论实际知识解决零件在加工中的定位，夹紧，以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题保证加工质量。通过这次轴的设计, 让我们从机械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。在设计中 , 老师的细心指导 , 让我们了解了自己在学习过程中的缺陷 , 使我们进一步熟悉及应用机械制造中的理论研究, 培养了我们一丝不苟、严谨认真的工作作风和良好习惯!课程设计是我们所学知识的总结及运用 , 同时也让我们进一步熟悉了计算机的操作, 让我们为后续课程学习和今后工作有了信心。在此, 感谢老师的认真指导 ! 同时，在实训的过程中，我们也遇到了很多问题，其中就有不少就是因为自己的知识储备是很有限的，因此，我也更加感受到了自己的不足并决心努力克服改正。