输出轴课程设计说明书.docx
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输出轴课程设计说明书
输出轴课程设计
1.零件的工艺分析
1.1零件的功用。
结构及特点
题所给定零件输出轴,其中主要作用:
一是传递转矩,使主轴获得旋转地动力;二是工作过程中承受载荷;三是支撑传动零部件。
零件的材料为45钢,是最常用的中碳调质钢,综合力学性能良好,渗透性低,淬火时易生裂纹,综合技术要求等文件,选用锻件。
由于是大批量生产,故采用横锻,因为该零件属于细长轴在工作时要求有一定的强度,刚度。
1.2主要加工表面及其要求
①主要加工面:
54.4,左边60,右边60,80的外圆柱面。
54.4的尺寸公差等级为IT8级,60的尺寸公差等级为IT5级,80的尺寸公差等级为IT6级,60的尺寸公差等级为IT5级。
两链槽宽度的尺寸公差等级为IT9级,而两链槽长度的尺寸公差等级均为IT11级。
②精糙度方面表现;54.4的外圆柱面,60的外圆柱面,80的外圆柱面左边,60的外圆柱的精糙度要求均为Ra1.6要求较高,其余表面均为Ra12.5um要求不高。
③位置精度:
54.4,左60和80轴线对右边60轴线的同轴度为0.02mm
2.毛坯的选择
2.1确定毛坯的类型,制造方法和尺寸及其公差
①轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件,只有某些大型或结构复杂的轴(如曲轴),在质量允许下采用锻件。
由于毛坯经过加热,锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布,可获得较高的抗拉,抗弯级抗扭强度,所以除轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒成冷轧棒料,一班比较重要的轴大部分都采用锻件,这样既可以改善力的性能,又能节约材料,减少机械加工量:
机械生产规模的大小毛坯的锻造有自由锻和模锻。
自由锻多用于中小批量生产,模锻多运用于大批量生产。
而且毛坯制造精度高,加工量小,效率高。
可以锻造形状复杂的毛坯,本零件为大批量生产,所以综上所述采用模锻。
②选择通过零件直径的平面为分型面
③输出轴属于台阶轴类零件,由于是大批量生产采用的是模锻,所以根据从《机械制造技术课程设计指导》表3-6,采用锻造精度等级E,查表可知雨量a值为(9±3)mm。
取a=10
2.2确定毛坯的技术要求
①未注倒角的R1
②保留中心孔
③调制处理28~32HRC。
以消除内应力,改善切削加工性能
④材料为45
2.3绘制毛坯图
如图所示在各加表面上加上机械加工余量,绘制毛坯图,并标注尺寸和技术要求如图所示
3.基准的选择
①在粗加工时为了提高零件的刚度,可采用轴的外圆表面作为定位基准,即80,左段70台阶的外圆表面②考虑到54左60和80轴线对轴右边60的同轴度要求,又由于基准重合原则,而且根据技术要求。
保留中心孔,所以在半精加工和精加工中宜采用中心孔为定位基准。
、
4.拟定机械加工工艺路线
4.1确定各表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和表面粗超度要求选定如下加工方法:
从轴的左到右。
54.4,60,70,88,80,70,80都用车床进行车削,而两个链槽则采用铣床进行铣削
具体加工方法的分析如下:
1输出轴最左端54.4+0.050的公差分段为IT8,表面粗超度Ra=1.6um。
查表4-2及表4-5可知需进行粗车—半精车—精车
2轴左也60+0.024+0.011段的公差等级为IT5,表面粗糙度Ra=1.6um,查表4—2及表4—5可知,需进行:
粗车—半精车—粗磨—精磨
3左轴70为未注公差尺寸,公差等级按IT14.,表面粗糙度Ra=12.5um,故粗车就可以了
488段位未注公差尺寸,公差等级为IT14,表面粗糙度Ra=12.5um,故粗车就可以了
580+0.021+0.002段公差等级为IT6,表面粗糙度Ra=1.6um,查表4—2及表4—5可知,采用:
粗车—半精车—精车
6右边轴段70为未注公差尺寸,公差等级按IT14,表面粗超度Ra=12.5um,查表可知粗车就可以
7右端60+0.024+0.011的公差等级为IT5级,表面粗糙度Ra=1.6um,查表可知:
可采用粗车—半精车—粗磨—精磨即可
8两个链槽的宽度尺寸公差为IT9级而长度尺寸公差为IT11级,又因为是面粗超度Ra=12.5um,所以采用粗铣—精铣
4.2拟定加工工艺路线
工序号
内容
设备
10
模锻毛坯
车床
20
车端面,钻中心孔,车另一断面保证总长,钻中心孔
车床
30
粗车三个台阶,调头粗车另一端四个台阶
车床
40
热处理,调质
车床
50
修两端中心孔
车床
60
半精车2个台阶,倒角,调头半精车另外2个台阶面,倒角
车床
70
精车80+0.021+0.02,调头精车,54.4+0.050
车床
80
划两个键槽加工线
90
粗铣两耳光键槽
铣床
100
精铣两个键槽
铣床
110
修两端中心孔
120
粗磨左60+0.024+0.011右半轴60+0.024+0.011外圆
磨床
130
精磨右60+0.024+0.011外圆,精磨60+0.024+0.011
磨床
140
检验
5确定机械加工余量,工序尺寸及公差
机械加工余量及工序尺寸
工序号
双边余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度Ra/um
10
a=5
12.5
20
车端面
380
12.5
30
(1)粗车∮54台阶直径余量a=1.2
12.5
(2)粗车轴左边∮60台阶直径余量为a=1.1
61.1+0.30
12.5
(3)粗车轴左端∮70台阶直径至零件图未示尺寸
70
12.5
(4)粗车轴右端∮60台阶直径余量为a=1.1
61.6+0.30
12.5
工序号
单边余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度Ra/um
30
(5)粗车轴右端70台阶至零件所标尺寸
70
12.5
(6)粗车80台阶,余量a=1.2
81.2+0.30
12.5
(7)粗车88台阶至零件图所标尺寸
88
12.5
60
(1)半精车54.4台阶,直径余量为0.1
54.5+0.0740
6.3
(2)半精车左轴60台阶直径余量为0.4mm
60.5+0.0460
6.3
(3)半精车轴右端60台阶直径余量0.4
60.5+0.0460
6.3
(4)半精车轴80台阶直径余量0.1
80.1+0.0740
6.3
70
(1)精车80台阶
80+0.021+0.002
1.6
(2)精车54.4台阶
54.4+0.050
90
(1)粗铣左边键槽余量为1.0
19+0.0840
12.5
(2)粗铣右边键槽双面余量为1.0
100
(1)精铣左边键槽至图示尺寸
180-0.043
12.5
(2)精细边键槽至图示尺寸
47.50-0.2
120
粗磨两段60台阶,余量为0.1
60.1+0.0190
1.6
130
精磨两段60的台阶至图示尺寸
60+0.0240.011
1.6
(以上均为查表得出,参考《课程设计指导》、《互换性与测量技术》)
6选择机床及工艺装备
6.1选择机床
(1)工序10,20,30,50,60,70是粗车,半精车和精车各工序的工步数不多,大批量生产不要求很高的生产率,故选用卧式车床就能满足要求,本零件外轮廓尺寸不大,选用最常用的CA6140型卧式车床
(2)工序90,100为铣削,工序工步简单,外轮廓尺寸不大,考虑本零件为大批量生产,所选机床便使用范围广泛为宜,故可选常用的X6132型铣床能满足加工要求
(3)工序120,130是粗磨,精磨,由于是磨削阶梯轴的外表面,所以宜选用常用的M1432A型磨床
6.2选择刀具
(1)由于零件车床输出轴材料为45钢,推荐用硬质合金中的YT15类道具,因为YT类硬质合金是有较高的硬度和耐磨性,尤其是有高的耐热性,在高速切削钢料时道具磨损小,寿命长,所以车端面时选用60°偏头端面车刀,而车外圆时选用75°偏头外圆车刀刀杆尺寸B×H:
16×25牌号P10
(2)铣刀选用平键槽铣刀
(3)采用白刚玉砂轮
6.3选择夹具
(1)在工序20,30中选用三爪自定心卡盘
(2)50,60,70工序用顶尖夹紧
(3)90,100工序平口钳
(4)120,130工序用顶尖+中心架
6.4选择量具
(1)选择两段70的台阶的量具
该两段台阶为未注公差尺寸按IT14要求,标准公差值为0.74mm,查《机械制造技术课程设计指导》表5—56可知计量器具确定度允许值U1=0.054mm,查表5—57,分度值0.05mm的游标卡尺,其不确定度数值U=0.050mm,U<U1,查表5—59,用0~200mm/0.05mm
(2)54.4+0.05060+0.024+0.01180+0.021+0.00260+0.024+0.011(右段)的台阶的量具选择
由于这四段的公差尺寸太小,千分尺和游标卡尺达不到表5—57要求,故选用量块和千分尺一起用,减小千分尺的不确定性。
千分尺选用分度值为0.01mm的外径千分尺
(3)键槽量具的选择
查表可知同上选用量块+千分尺
(4)轴长度方向尺寸用游标卡尺量0~200mm/0.05mm
7.确定切削用量及基本尺寸
7.1工序20车端面,钻中心孔,车另一个端面,钻中心孔。
车左端端面。
步骤如下:
确定背吃刀量端面一端的总加工余量是10mm,四次走刀加工。
=2.5mm。
确定加工进给量f根据表5-102查得f=0.4~0.5mm/r,查表5-5根据机床纵向进给量取f=0.48mm/r
确定切削速度根据表5-109查得=242,=0.15,=0.35,m=0.20,因为28~32HRC=270~198HBS,查表5-110得=0.69,=1.24,=0.8,=0.92,=1.0.根据表5-108选择刀具寿命为T=60min。
故:
=()
带入数据的得=75.7m/min.
确定机床主轴转速nn==r/min=374.35r/mi
根据表5-4差的相近较小的机床转速为n=400r/min所以实际切削速度=80.89m/min
计算基本时间切削加工长度l=10mm端面车刀选用主偏角=,背吃刀量=2.5mm查表5-138和表5-139得=+(2~③。
取=4mm;=(3~5);批量生产=0i=4
L=+++=40.2m=i=1.05min
辅助时间:
查表5-153得装夹工件的时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计=1.32min。
钻中心孔
查《钻削切削用量选择参考表》选择钻孔中心公称直径为2mm,钻中心孔的切削进给量为0.04mm/r,钻中心孔切削速递v=12m/min.
车另一个端面,保证总长
确定背吃刀量端面一端的总加工余量是10mm,四次走刀加工。
=2.5mm。
确定加工进给量f根据表5-102查得f=0.5~0.7mm/r,查表5-5根据机床纵向进给量取f=0.64mm/r
确定切削速度根据表5-109查得=242,=0.15,=0.35,m=0.20,因为28~32HRC=270~198HBS,查表5-110得=0.69,=1.24,=0.8,=0.92,=1.0.根据表5-108选择刀具寿命为T=60min。
故:
=()
带入数据的得=68.46m/min.
确定机床主轴转速nn==r/min=311.46r/mi
根据表5-4差的相近较小的机床转速为n=320r/min所以实际切削速度=70.34m/min
计算基本时间切削加工长度l=10mm端面车刀选用主偏角=,背吃刀量=2.5mm查表5-138和表5-139得=+(2~③。
取=4mm;=(3~5);批量生产=0i=4
L=+++=43mm=i=0.84min
辅助时间:
查表5-153得装夹工件的时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计=1.32min。
钻中心孔
查《钻削切削用量选择参考表》选择钻孔中心公称直径为2mm,钻中心孔的切削进给量为0.04mm/r,钻中心孔切削速递v=12m/min.
7.2工序30粗加工各轴段
粗车Ф54.4外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为4.4mm一次走刀ap1=4.4mm。
确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.5~0.7查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.66mm/r
确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×4.40.15×0.660.35)=44.075m/min
确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×44.075/3.14×64.4=217.r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为44mm/min。
计算基本时间Tj:
切削加工长度85mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(85+3+0)/(200×0.66)=0.667min
辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф60外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为4.45mm一次走刀ap1=4.45mm。
②确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.5~0.7查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×4.450.15×0.660.35)=44m/min
④确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×44/(3.14×70)=200r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为44mm/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度77mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(77+3+0)/(200×0.66)=0.606min
⑥辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф70外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为5mm一次走刀ap1=5mm。
②确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.5~0.7查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×50.15×0.660.35)=43.238m/min
④确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×43.238/(3.14×80)=172.125r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为50mm/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度75mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(75+3+0)/(200×0.66)=0.59min
⑥辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф60外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为4.45mm一次走刀ap1=4.45mm。
②确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.5~0.7查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×4.450.15×0.660.35)=44m/min
④确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×44/3.14×70=200r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度44mm/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度35mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(35+3+0)/(200×0.66)=0.287min
⑥辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф70外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为5mm一次走刀ap1=5mm。
②确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.5~0.7查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×50.15×0.660.35)=43.238m/min
④确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×43.238/3.14×80=172.125r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为50mm/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度20mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(20+3+0)/(200×0.66)=0.151min
⑥辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф80外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为4.4mm一次走刀ap1=4.4mm。
②确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.6~0.9查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.86mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=235,xv=0.15,yv=0.45,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=235×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×4.40.15×0.860.45)=42.153m/min
④确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×43.153/3.14×90=152.699r/min
查表5-5得相近的机床转速为150r/min,所以实际切削速度为42mm/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度78mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(78+3+0)/(150×0.66)=0.818min
⑥辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф88外圆表面
确定背吃刀量:
外圆表面单边余量为5mm一次走刀ap1=5mm。
②确定进给量f:
根据表5-102查得f=0.~0.9查表5-5,根据机床的纵向进给量,去f=0.86mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110,查得Cv=235,xv=0.15,yv=0.45,m=0.20,修正系数KMv=0.69,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.86,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=235×0.69×1×0.8×0.86×1/(600.2×50.15×0.860.45)=41.352m/min
④确定机床转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×41.352/3.14×98=134.381r/min
查表5-5得相近的机床转速为150r/min,所以实际切削速度为46mm/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度10mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°,背吃刀量ap=1.2,查表5-138和表5-139得:
=(10+3+0)/(150×0.66)=0.232min
⑥辅助时间:
装夹工件的时间为0.8min,启动机床时间为0.02min,测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
7.3工序60半精车54.4,60,60,80轴段台阶外圆。
半精车54.4台阶
确定背吃刀量查《车削切削用量选取参考表》可知=0.55mm,一次走刀加工。
确定加工进给量f根据表5-103查得f=0.40~0.55mm/r,查表5-5根据机床纵向进给量取f=0.5mm/r
确定切削速度根据表5-109查得=242,=0.15,=0.35,m=0.20,因为28~32HRC=270~198HBS,查表5-110得=0.69,=1.24,=0.8,=0.86,=1.0.根据表5-108选择刀具寿命为T=60min。
故:
=()
带入数据的得=84.43m/min.
确定机床主轴转速nn==r/min=483.61r/mi
根据表5-4差的相近较小的机床转速为n=500r/min所以实际切削速度=87.29m/min
计算基本时间切削加工长度l=85mm端面车刀选用主偏角=,背吃刀量=0.55mm查表5-138和表5-139得=+(2~③。
取=3mm;=(3~5);批量生产=0i=1
L=+++=92mm=i=0.369min
辅助时间:
查表5-153得装夹工件的时间为0.8min,启动机床的时间为0.02min取量具并测量尺寸的时间为0.5min,共计=1.