金属工艺下压辊轴三级项目.docx

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金属工艺下压辊轴三级项目

《金属工艺及机制基础》

三级项目报告

班级：

车辆一班

小组成员：

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

指导教师：

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

提交时间：

2016年6月28日星期二

一、零件分析

1、零件名称

下压辊轴

2、Caxa图

3、三维图

二、铸造工艺设计

1、工艺分析

该零件属于轴类件，且为细长阶梯下压辊轴，由于水平放置会使铸件轴的同直径处上下质量不一样，故选择竖直浇筑

2、选择造型方法

零件材料45钢，小批量生产且结构简单，故选择手工沙箱造型。

3、选择浇注位置和分型面

由于竖直制造沙箱会出现不利于取模的现象，而水平放置又会使铸件轴的同直径处上下质量不一样浇注时零件轴线成水平位置，

故制作沙箱时沿轴线水平分型，浇筑时将沙箱立起来，即采用水平分模造型，竖直浇筑的方法。

4、确定加工余量

由课本28页表1-1毛坯铸件典型的机械加工余量等级可知钢并且手工砂型可知为G~K级，我们选择J级。

根据课本28页表1-2要求的铸件机械加工余量，轴的最大尺寸为42，在40-63之间要求的铸件机械加工余量为1.4。

5、确定起模斜度

为了方便起模，在垂直于分型面的立柱上增加一定的起模斜度，

由课本29页可知起模斜度一般为0.5°-4°，此处模具高度又较小，故选用较大的起模斜度2°。

6、确定线收缩率

对于中碳钢小型铸件查表得，线收缩率取1.3％-2.0％,我们这里取中间值1.8％。

7、确定浇注系统

浇注系统是金属液流入铸型型腔的通道。

通常由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道。

8、最终加工工艺图

浇筑时将沙箱立起。

三、锻造工艺设计

1、锻压概述

对于单件生产的零件，宜采用自由锻。

自由锻造锻件，是在各种锻锤压力机上由手工操作而成形的锻件，这种锻件的精度低，加工余量大，生产率不高，且结构要简单，但锻造时不需要专用模具，适用于单件和小批生产，以及大型锻件的生产。

2、零件的工艺分析

该下压辊轴为典型回转体构件，轴向尺寸上分布多个台阶，且图样对表面粗糙度，尺寸精度均有严格要求，易联想到需用精车精磨控制尺寸误差及表面粗糙度。

它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、砂轮越程槽和键槽等组成。

轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩。

3、毛坯形状的具体工艺参数及加工工艺流程

锻造：

本次采用的是自由锻

1）考虑锻件敷料、锻件余量、锻件公差，绘制锻件图

敷料如下图蓝色部分

敷料体积为

V敷料=

（

）=157.865

该件总长300mm，在0-315范围之内，最大直径为42，属于40-68mm范围内的，根据老师做给要求材料为40Cr轴类锻件，精度选F级，查表得加工余量及公差为8±3mm

台阶轴类锻件机械加工余量与公差表

零件最大直径D

零件总长

大于

0

315

630

至

315

630

1000

余量a与极限偏差

大于

至

锻件精度等级F

0

40

7±2

8±3

9±3

40

63

8±3

9±3

10±4

63

100

9±3

10±4

11±4

故可以确定轴的大体加工图如下所示。

2）毛坯质量及尺寸的计算

可以查得ρ钢=0.0785g/

G坯=G锻+G烧+G切

V锻=335494.61

G锻=V锻╳ρ钢=335494.61╳0.0785=26336.33g

由于锻造产生一定的损失，这里选用煅烧系数为0.03.

G烧=K1╳G锻=0.03╳26336.33=790.09g

由于轴构件较小，在这里忽略不计，视G切为0。

G切=0

所以

G坯=26336.33+790.09=27126.42g

V坯=

=

=345559.49

根据锻造比计算毛坯的直径：

Y锻=H0/H=D02/D2;因为45#钢属于轧制钢材，锻造比在1.3-1.5之间，这里我们选择Y锻=1.3。

所以D坯=

=

=

=

=47.887mm

查阅机械设计手册可知ф=50mm;

计算可得毛坯长度L=44.00mm。

综上所述，毛坯为直径ф50╳44.00mm45#钢的圆柱体。

3）选定锻造设备

根据坯料的原始直径和锻后直径，选择适当的锻锤。

直径大锤子小，不能保证锻件质量，生产效率低；直径小锤子大，动力消耗大对锻件质量也造成不良影响

胚料质量约为23kg,质量较小，结合最大直径，选用0.4t自由锻锤。

4、加工温度

根据下表来确定温度

常用金属材料的锻造温度范围

合金种类

始锻温度/℃

终锻温度/℃

含碳量﹤0.3%的碳素钢

含碳量0.3%～0.5%的碳素钢

含碳量0.5%～0.9%的碳素钢

含碳量﹥0.9%的碳素钢

1200～1250

1150～1200

1100～1150

1050～1100

750～800

750～800

800

800

确定合理的锻造温度规范，对改善金属的可锻性，对锻件的产量、质量以及坯料和金属的消耗都有直接影响。

对于40Cr,查表含碳量0.3％~0.5％的碳素钢始锻温度是1150~1200℃。

终锻温度是750~800℃。

5、具体加工流程

序号

工种

工序内容

工序简图

1

拔长

直径ф50╳44.00的圆柱拔长至直径45的圆柱长170.65

2

压肩

1）在离圆柱左端面39.22mm处压肩1.2mm;

2）在离圆柱左端面57.22mm处压肩1.2mm

3

自由锻

将压肩沟槽两侧的圆柱锻压为直径38mm的圆柱

4

压肩

在离右侧端面59.57mm处压肩0.8mm

5

自由锻

6

车工

1）从离左端面处粗车左端外圆至左端59mm面为直径35mm的圆柱

2）向右将最粗车下3mm，切头

3）掉头装卡4）左端车下3mm至82mm处

5）切下6mm前进52mm

6）切头，端部切去4mm

7

加工键槽

车床加工

四、后期处理

1、步骤具体道具及机床

序号

表面

加工方案

机床

夹具

刀具

1

回转面

粗车→半精车→精车

车床

三爪卡盘

外圆车刀

2

轴肩部的加工

粗车→半精车→精车

车床

三爪卡盘

顶尖装置

侧面车刀 圆鼻车刀

3

键槽

粗铣→半精铣

铣床

平口钳 V型铁

铣刀（键槽铣刀）

4

倒角

粗车

车床

三爪卡

盘、顶尖装置

外圆车刀

1）铣键槽

用平口钳装夹工件，简便、稳固，但当工件直径有变化时，工件的轴线位置在左右（水平位置）和上下方向都会发生变动，在采用定距切削时，会影响轴槽的深度和对称度。

因此，一般适用于单件生产。

对轴的外圆已经精加工的工件，由于一批轴的直径变化很小，用平口钳装夹时，各轴的轴线位置变动很小，在此条件下，可适用于成批生产。

用V形垫铁装夹把圆柱形工件放置在V形垫铁内，并用压板固定的装夹方法，是铣削轴上键槽的常用装夹方法之一。

其特点是工件的轴线位置只在V形槽的对称平面内随工件直径变化而上下变动，因此，当盘形槽铣刀的对称平面或键槽铣刀的轴线与V形槽的对称平面重合时，能保证一批工件上轴槽的对称度。

虽然一批工件的直径因加工误差而有变化会对轴槽的深度有影响，但变化量一般不会超过精度要求不高的槽深尺寸公差。

这里因为我们只加工一件，尺寸公差为0.1，V形垫铁装夹虽然能满足较高的轴线的对称但是尺寸公差难以满足所以这里我们选用平口钳装夹工件。

2）磨削加工

普通磨削多在磨床上进行，是一种应用十分广泛的精加工方法，它可以加工外圆、内圆、锥面、平面等。

随着砂轮粒度号和切削用量的不同，普通磨削可分为粗磨和精磨。

粗磨的尺寸公差等级为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～0.4μm；精磨可达IT6～IT5（磨内圆为IT7～IT6）,Ra值为0.4～0.2μm。

根据此轴表面粗糙度的要求，即使用精加工中普通磨削的粗磨加工工艺。

普通磨削又分为1.磨外圆，2.磨内圆，3.磨平面。

此处要求磨轴表面的外圆，因此采用磨外圆加工方法。

磨外圆：

磨外圆在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行，具体操作方法有纵磨法和横磨法俩种。

这俩种方法相比，纵磨法加工精度较高，Ra值较小，但生产效率较低；横磨法生产效率较高，但加工精度较低，Ra值较大。

因此，纵磨法广泛应用于各种类型的生产中，而横磨法只适用于大批大量生产中磨削刚度较好、精度较低、长度较短的轴类零件上的外圆表面和成型面。

根据要求选择横磨法即可。

3）螺纹孔加工

M10孔深25的螺纹孔，Ra3.2μm，45号钢，一件；因为螺纹孔的直径较小，车螺纹和洗螺纹等均无法加工，所以只能采用攻螺纹的方案，又因为只生产一件所以可采用手工攻螺纹。

五、工艺比较

工艺

优点

缺点

自由锻

（1）工艺灵活

（2）设备和工具通用性强

（3）成本低

（1）由于自由锻件的形状和尺寸主要由操作者的技术来控制，因此锻件尺寸精度差

（2）加工余量大

（3）生产效率低

铸造

（1）可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体、气缸体等。

（2）适应范围广。

（3）铸造可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费用较低。

⑷铸件的尺寸与质量几乎不受限制

（1）生产工序繁多、工艺过程较难控制、铸件易产生缺陷。

（2）铸件的尺寸均一性差，尺寸精度低，

六、成员感想

xxx：

不知不觉之间，三级项目就来到了最终验收的时刻，机械制造工艺学（高级冷加工适用）——机械工人技术理论培训教材回首三级项目的整个过程，我的心里总是感到无比的感慨与激动。

这期间我们所有组员通力合作，心往一处想，力往一处使，不止是专业技能得到了充分的锻炼，我们同学间的友谊也得到了凝练。

我们在做这个三级项目的时候查阅了很多的资料，真心觉得把书上的知识利用的淋漓尽致，从铸造，到锻造，再到机加工，最后算价钱，每一步都做的有根有据，收获真的颇深，我们之间经常对某个问题进行讨论，最后经过查资料，和其他组进行讨论，最后才定下这个方案，团队协作是非常重要的。

xxx：

图画作为工程师的语言，其作用无需多说，优秀的制图会让我们的制图意图一目了然，经过这次三级项目我发现我与同组同学的制图本领的差距，我必须要在以后多注意制图方面的锻炼，早日做一名合格的工程师。

我很感激这次三级项目，它是一件值得去认真做好的事情，全队成员提升技能，扩展知识面，增进友谊，共同成长。

对于今后的学习生活，它会是一段美好的回忆。

xxx：

计算机作为现代最为优秀的生产力工具，它的作用正在一天天的变得无比重要，对一个优秀的工程师而言，熟练掌握常用的生产软件是必备的技能，从这次三级项目中，我感到计算机技术的重要性，以后我还要更加专注于计算机技术的学习。

今后学习工作的发展，我们应该多关注国内外的科技进展，它们能启发我们的思维，给我们更多的灵感，让我们有更多的创新思想。

xxx：

对于这次的三级项目，我从中得到了许多锻炼，但同时也暴露出我很多的短板，比如太过依赖队友，有时会比较粗心等。

暴露出来是一件好事，这能让我早日成为更为可靠的队友。

在以后的学习生活中，我需要更加锻炼自己。

三级项目，通过和同学的合作完成，我得到的还有很多很多。

生活就是这样，处处都是学问，在每个过程中我都会或被迫或主动的得到锻炼，而锻炼的结果往往与我的参与程度和思考深度有很大关系。

在以后的日子里，我还要尽力的锻炼自己，让自己成为一个更加有用的人。

xxx：

经过