输出轴零件的机械制造工艺规程设计说明书.docx
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输出轴零件的机械制造工艺规程设计说明书
无锡商业职业技术学院
机械制造工艺课程设计说明书
课程名称:
机械制造工艺课程设计
题目名称:
设计“输出轴”零件的机械制造工艺规程
班级:
机电091
系别:
机电工程系
组员:
王岭曹冰员史言玉尚耀朱伟奇
指导老师:
王宝敏
机械制造工艺设计说明书
一、设计题目:
设计“输出轴”零件的机械加工工艺规程
二、设计内容:
1、产品零件图一份
2、机械加工工序卡片一份
3、机械加工工艺过程卡片一份
4、设计说明书一份
一、零件的工艺分析---------------------------------------4
二、毛坯的选择,确定毛坯尺寸------------------------4
三、基准的选择---------------------------------------------5
四、制定零件机械加工工艺路线--------------------------6
五、确定工序尺寸及加工余量-----------------------------8
六、选择机床、夹具、刀具--------------------------------9
七、参考文献------------------------------------------
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一、零件图工艺分析
我们的课题是输出轴的设计,输出轴是典型的阶梯轴,其作用主要用来传递转矩和动力。
现对零件图的结构特点和技术要求进行分析:
①载荷分析:
输出轴承受的载荷比较大,要求输出轴材料应具有足够强的硬度和耐磨性能;
②尺寸公差分析:
零件图上两个轴头Φ55和Φ45的公差分别为0.02mm、0.05mm,查公差表可知,其精度等级也都已达到了IT7精度,因此,我们在加工过程中要特别注意轴头的加工;
③位置度分析:
两轴头的同轴度为0.02mm,在加工过程中必须打中心空以保证同轴度,另外,对键槽的直线度也有要求。
④热处理:
零件图要求调质处理28~32HRC。
二、毛坯的选择确定毛坯尺寸
(一)确定毛坯种类
毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用,而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。
为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合,合理地确定毛坯的种类、结构形状,并绘出毛坯图。
毛坯种类
1)铸件
对形状较复杂的毛坯,一般可用铸造方法制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造,对尺寸精度要求较高的小型铸件,可采用特种铸造,如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。
2)锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学性能较好,常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低,主要用于小批生产和大型锻件的制造。
模型锻造件的尺寸精度和生产率较高,主要用于产量较大的中小型锻件。
3)型材
型材主要有板材、棒材、线材等。
常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。
就其制造方法,又可分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大,精度较低,用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小,精度较高,主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
4)焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。
但其抗振性较差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工。
5)其它毛坯
其它毛坯包括冲压件,粉末冶金件,冷挤件,塑料压制件等。
根据毛坯选择的原则,应在满足使用要求的前提下,尽可能地降低生产成本,使产品在市场上具有竞争能力。
因为输出轴的各段尺寸相差不大,而且尺寸较小,所以选45钢棒料。
(二)确定毛坯尺寸
因为零件图上的基本尺寸(最大尺寸)为65mm,零件的长度为291mm,选用直径为70mm,端面加工余量为9mm,所以下料长度为300mm.
三、基准的选择
机械零件表面之间的相对位置包括两方面的要求:
一方面是表面间的位置尺寸精度;另一方面是相对位置精度。
而表面间的尺寸精度和位置精度要求是离不开参考依据的基准。
一、基准
零件上用来确定其它点线面的位置,所依据的点、线、面叫做基准。
1.设计基准
在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准,称为设计基准。
2.工艺基准
零件在加工、检验和装配过程中所使用的基准为工艺基准。
工艺基准分为定位基准、测量基准和装配基
1.粗基准的选择
(1)以不需要加工,但与加工表面有较高的位置精度要求的表面为粗基准 为了保证加工表面与不加工表面之间的相互要求,一般选择不加工表面为粗基准。
粗基准选择原则:
(1)以不需要加工,但与加工表面有较高的位置精度要求的表面为粗基准 为了保证加工表面与不加工表面之间的相互要求,一般选择不加工表面为粗基准。
(2)应以要求加工余量小而均匀的表面作为粗基准 如车床导轨面的加工;
(3)用毛坯制造中尺寸、位置比较可靠、平整光洁的表面为粗基准;
(4)一般情况下,同一尺寸方向上的粗基准只能使用一次,即不重复使用。
2.精基准的选择原则
(1)基准重合 以设计基准为定位基准来避免基准不重合而引起的误差。
(2)基准统一 应尽可能选用统一的定位基准加工各表面,以保证各表面间的相互位置精度,这称为基准统一。
(3)自为基准 某些精加工工序要求加工余量小而均匀,则应选择加工表面本身作为定位的精基准,称为“自为基准”。
(4)互为基准
(5)以光洁、平整、大的平面为精基准,便于工件的定位和夹紧并使夹具结构简单,操作方便。
四、制定零件的机械加工工艺路线
1)车一端面,钻中心孔B4切断,长295mm,车另一端面至长291mm,钻中心孔B4;
2)粗车外圆分别至Φ65*50、Φ56*33,半精车该端外面至Φ55.5*33,倒角2*45粗车另一端外圆至Φ59*246,Φ56*170,Φ53*123,Φ46*82半精车该端外圆至Φ58.5*246Φ55.5*170Φ45.5*82;
3)粗—精铣键槽至180-0.043*56,粗-精铣键槽至140-0.043*70;
4)粗磨一端外圆分别至Φ58+0.060+0.041Φ45+0.050+0.0,精磨该端外圆分别至Φ58、Φ45,粗磨另一端外圆至Φ55,精磨该端外圆至Φ55,并保证尺寸22mm;
5)调质2*Φ55+0.030+0.02;
6)修孔口的锐边及毛刺.
制定加工工艺路线轴类加工一般是先加工端面,再加工外圆柱面,最后加工键槽。
按照先加工基准面及先精后粗的原则,制定机械加工工艺路线方案如下:
机械加工工艺路线方案:
工序1:
备料。
选45圆钢Φ70mm×300mm。
工序2:
热处理。
调质处理28~32HRC。
工序3:
粗车。
夹左端车右端面见平;打中心孔,车Φ70×50mm为Φ68×50mm,车Φ68×50mm为66×50mm,车Φ66×50mm为Φ65×50mm,车Φ65×33mm为Φ60×33,车Φ60×33为Φ56×33mm,车Φ56×55mm为Φ55.5×33mm。
工序4:
精车。
夹左端车右端面见平,半精车该端外面至Φ55.5×33,倒角2×45。
工序5:
粗车。
夹紧右端车左端面见平,打中心孔,车Φ70×246mm为Φ65×246mm,车Φ65×246mm为Φ61×246mm,车Φ61×246mm为Φ59×246mm。
车Φ59×170mm为Φ56×170mm,车Φ56×123mm为Φ53×123mm。
.车Φ53×123mm为Φ49×82mm,车Φ49×82mm为Φ46×82mm。
工序6:
精车该端外圆至Φ58.5*246,Φ55.5*170,Φ45.5*82。
工序7:
粗磨。
顶住左右端面,粗磨一端外圆分别至Φ58.1Φ45.1,粗磨另一端外圆至Φ55。
工序8:
精磨。
顶住左右端面,精磨该端外圆分别至Φ58+0.060+0.041Φ45+0.033+0.017,精磨该端外圆至Φ55,并保证尺寸22mm。
工序9:
划线。
保证两键槽同一水平线。
工序10:
铣键槽。
铣180-0.043*56,铣140-0.043*70(键槽的精度等级为IT9,一般一次铣完就能满足要求)
工序11:
修孔口的锐边及毛刺。
工序12:
调质2*Φ55+0.030+0.02
工序13:
检验。
工序14:
入库。
附图:
五、确定工序尺寸及加工余量
根据工件尺寸及加工要求,选用CA6140车床,焊接式硬质合金外圆车刀,材料为YT15,刀杆截面尺寸为16mm*25mm,几何参数:
γ0=15o,α0=8o,κr=75o,κ’r=10o,λs=6o,rε=1mm,b’γ1=0.3mm,γ’0=15o
因粗糙度有一定要求,故分粗车和半精车两道工步加工。
(1)粗车加工
1)确定背吃刀量αp加工余量为3mm,粗车加工取αp1=2.5mm,半精车αp2=0.5mm。
2)确定进给量f工件材料,刀杆截面尺寸,工件直径及背刀量,查表的f=0.4~0.5mm/r。
按机床说明书实有的进给量,取f=0.51mm/r。
3)确定切削速度v切削速度可查表得。
现根据已知条件,得v=90m/min,然后求出机床主轴转速为
n=1000v/πdw=1000x90/3.14x70r/min=409r/min
按机床说明书选取实际机床转速为400r/min,实际切削速度为
v=πdwn/1000=3.14x50x560/1000m/min=62.8m/min
(2)精车工步
1)确定背吃刀量αpαp=0.5mm
2)进给量f根据表面粗糙度Ra3.2mm,rε=1mm,查表得f=0.3~0.35mm/r。
按机床说明书实有的进给量,取f=0.30mm/r。
3)确定切削速度v切削速度可查表得。
现根据已知条件,得v=130m/min,然后求出机床主轴转速为
n=1000v/πdw=1000x90/3.14x(70-5)r/min=441r/min
按机床说明书选取实际机床转速为450r/min,实际切削速度为
v=3.14x(70-5)x450/1000m/min=91.95m/min
(3)工时计算
粗车:
ø55+0.041+0.060外圆
1)ø55+0.041+0.060外圆长L=33mm
2)进给量:
根据手册f=0.51mm/r
3)确定主轴转速
n=1000v/πdw=1000x90/3.14x70r/min=409r/min
车床CA6140,选速度n=450r/min
4)工时:
tm=6*L/(n*f)+t=6*33mm/(450r/min*0.51mm/r)+10=10.9min
精车:
1)背吃刀量;单边余量0.5mm
2)进给量;根据手册f=0.30mm/r
3)确定主轴转速n=1000v/πdw=1000x90/3.14x(70-5)r/min=441r/min
取n=450r/min
4)工时:
tm=L/(n*f)+t=33mm/(450r/min*0.3mm/r)+5=5.24min
六、选择机床、夹具和刀具
(一)机床选用
1)各工序的工步数不多,且批量生产对工件的生产效率不是很高,所以选卧式车床,本零件的轮廓尺寸不是很大,所以选用CA6140型卧式车床。
2)工序12铣键槽,因为键槽尺寸不大,且该零件属批量生产,所以选通用的铣床为宜,因此选X61W万能铣床就能满足加工要求。
3)工序10磨削,因为工件的外圆尺寸都不是很大,所以选通用的万能外圆磨床即可,型号为M114W足以满足要求。
(二)夹具选用
主要选用三爪卡盘。
(三)刀具的选用
选择常用车刀、铣刀和砂轮。
参考文献
《机械制造工艺设计简明手册》哈尔滨工业大学李益明主编
《使用机械加工手册》辽宁科学技术出版社:
2002马智贤主编
《机械制造工艺学》(第二版):
机械工业出版社:
2006王先逵主编
《机械制造技术基础》教育部机械职业教育教学委员会王明耀主编
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