阶梯轴零件加工工艺规程设计.docx
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阶梯轴零件加工工艺规程设计
机械制造工艺学
课程设计
题目：
阶梯轴零件的加工工艺规程
学号：
姓名：
教学院：
机械工程学院
专业班级：
13级本
（1）班
指导教师：
完成时间：
2016年07月18日
教务处制
摘要
主轴是高速加工机床的核心功能部件，它的好坏直接影响整个机床的使用性能，这就要求我们在设计工艺流程时做更深一步的研究。
本次设计针对主轴的工艺规程，展开了较严谨的研究和设计。
车床主轴既是单一轴线的阶梯轴、空心轴，又是长径比小于12的刚性轴。
主要加工表面是内、外旋转表面，次要表面有键槽、螺纹和端面结合孔等。
它的机械加工主要是车削和磨削，其次是铣削和钻削。
根据其结构特点和精度要求，在加工过程中，对定位基准的选择、加工顺序的安排以及深孔加工、热处理工序等均应给予足够的重视。
在车削时，应用一夹一顶或两顶尖的形式。
避免了轴的径向圆跳动，保证了加工中工件的稳定性，也使工件达到尺寸精度。
磨削时，采用专用磨孔夹具，使工件轴线与夹具中心线保持一致，保证了磨孔时内孔加工的精度。
车削、磨削时采用专用夹具、刀具、量具，不但保证了尺寸精度，也是为了达到轴与其它零件组装时的公差与配合精度。
为了保证主轴的切削性能，成品具有耐磨性、抗震性及足够的硬度，在不同的加工阶段之间安排热处理。
车床主轴是代表性零件之一，加工难度较大，工艺路线较长，涉及到轴类零件加工的许多基本工艺问题。
关键词：
阶梯轴工艺规程夹具刀具量具耐磨性
Abstract
Spindleisthecoreofthehighspeedmachinetoolfeatures,itisgoodorbaddirectlyaffecttheperformanceofthewholemachinetool,thisrequestsusinthedesignprocesstodofurtherresearch.Theproceduretodesignforthemainshaft,launchedarigorousresearchanddesign.
Lathespindleisnotonlyasingleaxisshaft,hollowshaft,thestepsofthelengthtodiameterratioislessthan12rigidshaft.Mainprocessingsurfaceisthesurfaceofinternalandexternalrotation,secondarysurfacewithkeyway,thread,andendfacecombinedwithholes,etc.Itsmechanicalprocessingmainlyisturningandgrinding,followedbymillinganddrilling.Whenturning,applyaclamponeortwotopform.Avoidtheshaftradialcircularrunout,whichguaranteesthestabilityoftheprocessingoftheworkpiece,alsomaketheworkpiecedimensionalaccuracy.
Grinding,usespecialholegrindingfixture,makeconsistentwiththecenterlineoftheclampworkpieceaxis,ensurethegrindingholeoftheinnerholemachiningaccuracy.
Turningandgrindingusingspecialfixture,cuttingtools,measuringtool,notonlyensurethedimensionalaccuracy,butalsotoreachashaftassemblywithotherpartsoftoleranceandfitprecision.
Toguaranteethecuttingperformanceofthespindle,thefinishedproducthasenoughhardness,wearresistance,shockresistance,andbetweendifferentprocessingstagesarrangedheattreatment.
Lathespindleisoneofthetypicalparts,processingisdifficult,thecraftrouteislonger,involvesmanybasicprocessofshaftpartsprocessingproblem.
Keywords:
Processplanning,Jig,Thecuttingtool,Measuringtool,Abrasiveresistance
序言
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。
各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。
数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。
特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
“工欲善其事，必先利其器。
”
工具是人类文明进步的标志。
自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。
但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。
机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。
因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
本课程的课程设计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，通过课程设计，能综合运用所学的基本理论知识进行工艺及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的工序安排、加工方法等基本知识，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各种工程技术工作打下较坚实的基础。
本次机械制造工艺学课程设计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。
这次的课程设计，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基本设计能力。
（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，能够做到查找相关知识并运用。
就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自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。
1、零件的工艺分析
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45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。
Φ20，φ32，φ35，Φ25为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。
在加工过程中须严格控制。
1.2.1该轴采用45钢，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。
1.2.2该轴为阶梯轴，其结构复杂程度中等，其有多个过渡台阶，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。
1.2.3零件毛坯采用模锻，锻造后安排正火处理。
1.2.4该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。
1.2.5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正。
1.2.6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。
1.3轴的零件图
零件图如下
已知技术参数和设计要求：
（1）材料：
45。
（2）调质处理：
HRC28-32。
（3）保留中心孔。
（4）生产纲领：
大批量生产。
2、确定毛坯
2.1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。
2.2.1．公差等级：
由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。
2.2.2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。
2.2.3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。
2.2.4．零件表面粗糙度：
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0.8μm。
3、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。
基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
定位基准分为粗基准和精基准。
定位基准的选择如下：
3.1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φ40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。
3.2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。
4、制定工艺路线
加工表面
公差／mm及精度等级
表面粗糙度／μm
加工方案
尺寸
轴左、右端面
IT10
3.2
粗车-半精车
150
轴
外
圆
表
面
IT6
0.8
粗车-半精车-粗磨-精磨
Φ350-0.017
IT10
3.2
粗车-半精车
40
IT10
3.2
粗车-半精车
32
IT11
0.8
粗车-半精车-粗磨-精磨
φ250.07-0.07
IT11
0.8
粗车-半精车-粗磨-精磨
φ200.07-0.07
车
槽
IT10
3.2
一次行程
2x1
IT10
3.2
一次行程
2x1
铣
键
槽
IT11
1.6
粗铣
8
IT11
1.6
精铣
8
4.2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
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