阶梯轴加工工艺过程设计说明书.doc

《阶梯轴加工工艺过程设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阶梯轴加工工艺过程设计说明书.doc（22页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、目录目录 一、零件结构工艺性分析一、零件结构工艺性分析.3 （一）零件的技术要求（一）零件的技术要求.3 （二）确定阶梯轴的生产类型（二）确定阶梯轴的生产类型 .3 二、毛坯的选择二、毛坯的选择.5 （一）选择毛坯（一）选择毛坯.5 （二）确定毛坯的尺寸公差（二）确定毛坯的尺寸公差.5 三、定位基准的选择三、定位基准的选择.6 （一）精基准的选择（一）精基准的选择.6 （二）粗基准的选择（二）粗基准的选择.6 四、工艺路线的拟定四、工艺路线的拟定.7 （一）各表面加工方法的选择（一）各表面加工方法的选择 .7 （二）加工阶段的划分（二）加工阶段的划分.7 （三）加工顺序的安排（三）加工顺序的安

2、排.8 五、工序内容的拟定五、工序内容的拟定.12 （一）工序的尺寸和公差的确定（一）工序的尺寸和公差的确定.12 （二）设备及工艺装备的选择（二）设备及工艺装备的选择 .13 （三）切削用量的选择及工序时间计算（三）切削用量的选择及工序时间计算.13 工序工序 粗车轴两端面粗车轴两端面.13 工序工序 粗车粗车阶梯轴阶梯轴外圆外圆.14 工序工序 半精车阶梯轴外圆面半精车阶梯轴外圆面.15 工序工序 2020、1818、1515、1414 切槽切槽.17 工序工序 粗铣键槽粗铣键槽.18 工序工序 1515、1717 表面淬火处理表面淬火处理 .20 工序工序 磨磨 1515、1717 外圆

3、面外圆面.20 参考文献参考文献.21 一、零件结构工艺性分析一、零件结构工艺性分析 （一）零件的技术要求（一）零件的技术要求 1、轴类零件，材料为 45 钢，具有较高的硬度、耐磨性。 2、零件的技术要求表 加工表 面 尺寸及 偏差 mm 公差mm 及精度等 级 表面粗 糙度 m 形位公差mm 轴左右 端面 1541IT106.3 30h9 IT93.2 22h9 IT93.2 20h9IT9 3.2 17h7 IT71.6 阶梯轴 外圆表 面 15h7 IT7 1.6 14h10IT106.3 15h10IT106.3 18h10IT106.3 车 槽 20h10IT106.3 20IT10

4、6.3 铣 键 槽 15IT106.3 （二）确定阶梯轴的生产类型（二）确定阶梯轴的生产类型 根据设计题目年产量为 10 万件，因此该阶梯轴的生产类型 为大批生产。 二、毛坯的选择二、毛坯的选择 （一）选择毛坯（一）选择毛坯 由于阶梯轴类零件工作时，某些部位如轴颈（主要是与滑动 轴承配合的轴颈）往往要承受摩擦、磨损，严重时可能发生咬死 （又称抱轴）现象，使轴类零件运转精度下降。有时还需要承受 多种载荷的作用，为增强阶梯轴的强度和冲击韧度，获得纤维组 织，毛坯选用锻件。为增强阶梯轴的强度和冲击韧度，获得纤维 组织，毛坯选用锻件。 （二）确定毛坯的尺寸公差（二）确定毛坯的尺寸公差 1公差等级： 由

5、阶梯轴的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通 级。 2锻件材质系数： 由于该阶梯轴材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65%的 碳素钢，故该锻件的材质系数为 M 级。 3锻件分模线形状： 根据该阶梯轴的形位特点，选择零件方向的对称平面为分模 面，属于平直分模线。 4零件表面粗糙度： 由零件图可知，该阶梯轴的各加工表面粗糙度 Ra 均大于等 于 1.6m。 三、定位基准的选择三、定位基准的选择 （一）精基准的选择（一）精基准的选择 根据该阶梯轴零件的技术要求和装配要求，选择该阶梯轴轴 线作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加 工，即遵循了“基准统一”的原则。阶梯轴设计

6、基准是轴线，选 用其作精基准定位加工轴的外圆表面，实现了设计基准和工艺基 准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用阶梯轴轴线作 为精基准，利用双顶尖进行夹持，夹紧稳定可靠。 （二）粗基准的选择（二）粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠， 该阶梯轴的外圆表面和左、右端面互为基准作为粗基准，以保证 为后序准备好精基准。 四、工艺路线的拟定四、工艺路线的拟定 （一）各表面加工方法的选择（一）各表面加工方法的选择 加工表面公差mm 及精度等级 表面粗糙度 m 加工方案 轴左、右端 面 IT106.3 粗车-半精车 IT93.2 粗车-半精车 IT93.2 粗车-半精车

7、 IT93.2 粗车-半精车 IT71.6 粗车-半精车-磨削 轴 外 圆 表 面 IT7 1.6 粗车-半精车-磨削 IT106.3 一次行程 IT106.3 一次行程 IT106.3 一次行程 车 槽 IT106.3 一次行程 IT106.3 粗铣 铣 键 槽 IT106.3 粗铣 （二）加工阶段的划分（二）加工阶段的划分 该阶梯轴加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、 半精加工和精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后序都可以采用精 基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。 （三）加工顺序的安排（三）加工顺序的安排 1机械加工工序： （1）遵循“先基准后其它”原则

8、，首先加工精基准-阶梯轴 左、右端面互为基准原则 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排 精加工工序。 2具体方案： 方案一：1.锻造、调质处理 2. 粗车轴两端面 162 至，打 A 型中心孔 07 . 0 0 154 3. 粗车外圆 37 至 、29 至 0 084 . 0 6 . 32 0 084 . 0 6 . 24 至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 6 . 22 至 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 4. 粗车外圆 29 至 、23 至 0 0

9、84 . 0 6 . 24 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 5. 半精车 至 0 084 . 0 6 . 32 0 052 . 0 30 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 倒角 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 6. 半精车 至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 至 、至 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0

10、4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 7. 切槽 2*15、2*20、2*18、2*14 8.、表面淬火 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 9.磨削 至 、至 0 043 . 0 4 . 17 0 018 . 0 17 0 043 . 0 4 . 15 0 018 . 0 15 10. 铣键槽 17*3.5、25*3.5 11. 检验、入库 方案二：1.锻造、调质处理 2. 粗车轴两端面 162 至，打 A 型中心孔 07 . 0 0 154 3. 粗车外圆 37 至 、29 至 0 084 . 0 6 . 32 0 084 . 0 6 . 2

11、4 至 、至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 4. 粗车外圆 29 至 、23 至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 5. 半精车 至 0 084 . 0 6 . 32 0 052 . 0 30 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4

12、. 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 6. 半精车 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 7.铣键槽 17*3.5、25*3.5 8. 、表面淬火 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 9. 磨削 至 、至 0 043 . 0 4 . 17 0 018 . 0 17 0 043 . 0 4 . 15 0 018 . 0 15 10. 切槽 2

13、*15、2*20、2*18、2*14 11. 检验、入库 方案三：1.锻造、调质处理 2. 粗车轴两端面 162 至，打 A 型中心孔 07 . 0 0 154 3. 粗车外圆 37 至 、29 至 0 084 . 0 6 . 32 0 084 . 0 6 . 24 至 、至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 6 . 22 0 084 . 0 4 . 19 至 0 084 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 4. 粗车外圆 29 至 、23 至 0 084 . 0 6 . 24 0 084 . 0 4 . 19 至 0 0

14、84 . 0 4 . 19 0 07 . 0 4 . 17 5. 半精车 至 0 084 . 0 6 . 32 0 052 . 0 30 至、至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 6. 半精车 至至 0 084 . 0 6 . 24 0 052 . 0 22 0 084 . 0 4 . 19 0 043 . 0 4 . 17 至 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 倒角 7. 切槽 2*15、

15、2*20、2*18、2*14 8. 铣键槽 17*3.5、25*3.5 9. 、表面淬火 0 043 . 0 4 . 17 0 043 . 0 4 . 15 10. 磨削 至 、至 0 043 . 0 4 . 17 0 018 . 0 17 0 043 . 0 4 . 15 0 018 . 0 15 11. 检验、入库 论证：为使加工出一个符合零件的技术要求和装配要求选取 一个最为合适的方案作出下列论证： 方案一：先加工出零件的基准，可同时加工出阶梯轴其他各 部位，且精度能达到零件要求，但铣键槽放在了精加工之前，影 响主要表面精加工表面的粗糙度，使零件在使用过程中达不到零 件的技术要求。所以，

16、此方案设计不合理。 方案二：为了使零件各个部位达到精度要求，先进行基准加 工，然后对工件进行粗加工、精加工，但这样在对零件整体进行 加工时，由于零件的结构比较复杂，使加工变得更加复杂化，且 浪费时间，而且不能达到要求大京都要求。因此，此方案设计不 合理。 方案三：此方案在同时进行粗加工后，进行半精加工，在切 槽、铣键槽，最后进行精加工，即满足了设计要求又节省了时间。 因此，此方案为最佳方案。 3工序的集中与分散： 该阶梯轴的生产类型为大批生产，可以采用万用型机床配以 专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的 装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工 了许多表面，

17、有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 五、工序内容的拟定五、工序内容的拟定 （一）工序的尺寸和公差的确定（一）工序的尺寸和公差的确定 加工表面加工方案加工余 量 精度等级尺寸及精 度 2IT1032.60 - 0.1 2IT1024.60 - 0.084 2IT1022.60 - 0.084 1.5IT1019.40 - 0.07 粗 车 1.5IT1017.40 - 0.07 1.3IT930 0 - 0.052 1.3IT9220 - 0.052 1.3IT9200 - 0.052 1.0IT917.40 - 0.043 半 精 车 1.0IT915.40 - 0.043 1.3I

18、T10140 - 0.11 1.3IT10180 - 0.11 1.3IT10200 - 0.13 阶 梯 轴 切 槽 1.3IT10150 - 0.11 0.2IT7170 - 0.018 磨 削 0.2IT7150 - 0.018 2IT10220 - 0.043 铣 键 槽 2IT10150 - 0.043 （二）设备及工艺装备的选择（二）设备及工艺装备的选择 1设备：C6140 立式铣床 2工艺装备：通用、专用车刀、专用铣刀、专用夹具等等。 （三）切削用量的选择及工序时间计算（三）切削用量的选择及工序时间计算 工序工序 粗车轴两端面粗车轴两端面 1. 加工条件 工件材料：45 号刚,b

19、 =170240MPa，锻造;工件尺寸： aemax=37mm，162mm 加工要求：粗车轴两端面，加工余量 4mm; 机床：C6140 车床 确定粗车端面刀具类型：YT15 硬质合金焊接式车刀；刀具 耐用度 T=240min；刀杆尺寸 25mm 25mm；刀片厚度 6mm；010后角 06，副后角 0=6，刃倾角 s=0,主偏角 Kr=75,副偏角 Kr=15。 2. 切削用量 （1）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择 ap= 4.0mm。 （2）确定每次进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而 可采用不对称端车，以提高进给量提高加工效率。根据切削手 册表 3

20、.5，使用 YT15 硬质合金端车刀加工，机床功率为 7.5kw（据简明手册表 1.27，C6140 车床） f0.7 mm/min 故选择：f=0.51mm/min （3） 计算切削速度 vc 根据机械制造工艺与装备表 2-20，查得各修正系数为： 242vC15 . 0 xv 35 . 0 yv20 . 0 m 切削速度计算公式为： v yx p T v ck fa c v vv m 将以上数据代入公式： 0.200.150.35 242 0.9693/ min 24020.51 c m v 确定机床主轴转速： 。 1000 400.2 / min c s w v r n d 最终确定主轴

21、转速为：400r/min 3.计算基本工时 查机械加工工序设计指导书表 3.9 得， =4/400=0.04min。 i fn L Tb （车实体端面时，=0） 321 1 2 lll dd L 1 d 工序工序 粗车粗车阶梯轴阶梯轴外圆外圆 1.选择刀具： 确定粗车外圆刀具类型：YT15 硬质合金焊接式车刀；刀具 耐用度 T=240min；刀杆尺寸 25mm 25mm；刀片厚度 6mm；010后角 06，副后角 0=6，刃倾角 s=0,主偏角 Kr=75,副偏角 Kr=0。 2.确定切削用量 （1）确定背吃刀量 粗车外圆，加工余量为 4mm,一次走刀，则单边吃刀量为 asp=4/2=2mm。

22、 (2)确定进给量 由切削用量简明手册HT200，刀杆尺寸 25 25，工件直 径为 32mm，则 f=0.40.5。再由简明手册表 4.23 查取 f =0.45。 (3)选择刀具磨钝标准及耐用度 由切削用量简明手册表 1.9 查取后刀面磨损最大限度为 0.81.0。 (4)确定切削速度 VC 根据机械制造工艺与装备表 2-20，查得各修正系数为： 242vC15 . 0 xv 35 . 0 yv20 . 0 m 切削速度计算公式为： v yx p T v ck fa c v vv m 将以上数据代入公式： 0.200.150.35 242 0.9693/ min 24020.51 c m

23、v 确定机床主轴转速： 。 1000 400.2 / min c s w v r n d 最终确定主轴转速为：400r/min 3.计算基本工时 查机械加工工序设计指导书表 3.9 得， =211/(400*0.51)=1.03min。 i fn L Tb （车实体端面时，=0） 321 1 2 lll dd L 1 d 工序工序 半精车阶梯轴外圆面半精车阶梯轴外圆面 1.选择刀具 确定半精车外圆刀具类型：YT15 硬质合金焊接式车刀；刀具耐用 度 T=240min；刀杆尺寸 25mm25mm；刀片厚度 6mm；012后角 06，副后角 0=6，刃倾角 s=3,主偏角 Kr=45, 副偏角 K

24、r=15。 2.确定切削用量 （1）确定背吃刀量 半精车外圆，加工余量为 1.3mm,一次走刀 (2)确定进给量 由机械制造技术基础课程设计指导书表 560 得 f=0.030.3mm/r。再由简明手册表 412 查取 f =0.28mm/r。 （3）选择刀具磨钝标准及耐用度：后刀面磨钝标准为 0.81.0,耐用度为 T=240min。 (4)确定切削速度 VC 根据机械制造工艺与装备表 2-20，查得各修正系数为： 198vC 15 . 0 xv 0.30 v y 0.18m 切削速度计算公式为： v yx p T v ck fa c v vv m 将以上数据代入公式： 0.200.150.

25、30 198 0.6753/ min 2401.30.28 c m v 确定机床主轴转速： 。 1000 562.6 / min c s w v r n d 最终确定主轴转速为：560r/min 3.计算基本工时 查机械加工工序设计指导书表 3.9 得， =154/(560*0.28)=0.98min。 i fn L Tb （车实体端面时，=0） 321 1 2 lll dd L 1 d 工序工序 2020、1818、1515、1414 切槽切槽 1.选择刀具 切槽车刀，YG8 硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角， 90 前角，后角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧直径 10 62 0 0.5mm。 2

26、.确定切削用量 （1）确定背吃刀量 加工余量为 1mm,一次走刀 (2)确定进给量 由切削用量简明手册表 314 得 f=0.20.3mm/r。再由 简明手册表 412 查取 f =0.28mm/r。 （3）选择刀具磨钝标准及耐用度：后刀面磨钝标准为 0.81.0,耐用度为 T=240min。 (4)确定切削速度 VC 根据机械制造工艺与装备表 2-20，查得各修正系数为： =0.7168.8vC 15 . 0 xv 0.40 v y 0.25m V K 切削速度计算公式为： v yx p T v ck fa c v vv m 将以上数据代入公式： 0.250.150.40 68.8 0.71

27、27/ min 24010.28 c m v 确定机床主轴转速： 。 1000 429.9 / min c s w v r n d 最终确定主轴转速为： 450r/min 3.计算基本工时 查机械加工工序设计指导书表 3.9 得， =8*4/(450*0.28)=0.25min。 i fn L Tb （车实体端面时，=0） 321 1 2 lll dd L 1 d 工序工序 粗铣键槽粗铣键槽 1. 加工条件 工件材料：HT200,b =170240MPa，锻造;工件尺寸： aemax=3.5mm，=25mm; mm 1 l 2 17l 加工要求：粗铣键槽，加工余量 3.5mm; 机床：X52K

28、 立式铣床； 刀具：高速钢键槽铣刀。铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=2,故根据机械制造工艺设计简明手册 （后简称简明手册 ） 表 3.1，取刀具直径 d0=6mm。根据切削用量手册 （后简称 切削手册 ）表 3.16，选择刀具前角 00后角 08， 副后角 0=10，刃倾角 s=10,主偏角 Kr=60,过渡 刃 Kr=30,副偏角 Kr=5。 2. 切削用量 （1）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择 ap=3.5mm，一次走刀即可完成。 （2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而 可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手

29、册表 3.5，使用 YG6 硬质合金端铣刀加工，机床功率为 7.5kw（据简明手册表 4.2-35，X51 立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z 故选择：fz=0.18mm/z。 （3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直径 d0=6mm，故刀具使用寿命 T=60min（据 简明手册表 3.8） 。 （4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16，当 d0=125mm，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z 时， vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系

30、数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。切削速度计算公式为： v p vevzvpT vv ck zuayfxa qdc v v m 0 其中 ，3.5eamm6 p mm a 28.5vC 0.45 v q ，0.1 vx 0.2 v y 8 . 08 . 00 . 1 kkk SvMvv 0.3 vu ，将以0.1 v p 0.33m 60minT zmmf z /18 . 0 2Z 上数据代入公式： 0.320.10.20.30.45 28.5 6 0.45 0.89.8/ min 6060.183.52 c m v 确定机床主轴转速： 。 1000 142 / min c s w v

31、 r n d 主轴转速为：150 r/min 根据简明手册表 4.2-36，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量 为： vc=56m/min 1000 0n d f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z 3.计算基本工时 tmL/ vf，L=l+ y+，l=22mm. 查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为： y+=15mm，则： tmL/ Vf=(15+22)/60=0.62min。 工序工序 1515、1717 表面淬火处理表面淬火处理 工序工序 磨磨 1515、1717 外圆面外圆面 1.确定切削用量

32、 （1）确定背吃刀量 磨外圆，加工余量为 0.2mm,一次行程，则 ap=0.1mm。 (2)确定进给量 查表 5-79 得工件每转的纵向进给量为 f=0.5mm/r (3)确定切削速度 VC 由查表 5-79 VC=15m/min 确定机床主轴转速： n=11 r/min 最终确定主轴转速为： n=11 r/min 3.计算基本工时 查机械加工工序设计指导书表 3.9 得， =31/(11*0.1)=28.18min。 i fn L Tb （车实体端面时，=0） 321 1 2 lll dd L 1 d 参考文献参考文献 柯建宏主编,机械制造技术课程设计指导书.华中科技大学出 版社，2008

33、 年 8 月 艾兴,肖诗纲主编,切削用量简明版.机械工业出版社，2003 年 8 月 熊良山，严晓光，张福润主编,机械制造技术基础. 华中科 技大学出版社，2007 年 3 月 王明珠主编,工程制图学及计算机绘图国防工业出版社, 2003 年 3 月 谢家瀛主编，机械制造技术概论，北京：机械工业出版社， 2004 年 7 月 刘友和主编，金工工艺设计，广州：华南理工大学出版社， 2001 年 8 月 周增文主编，机械加工工艺基础，长沙：中南大学出版社， 2003 年 7 月 张木青、宋小春主编，制造技术基础实践，北京：机械工业 出版社，2002 年 2 月 倪森寿主编，机械制造工艺与装备，北京：化学工业出版社， 2002 年 12 月 支道光主编，机械零件材料与热处理工艺选择，北京：机械工业出版 社，2007 年 12 月