轴类零件的工艺设计文档格式.docx

1、它主要用来支承传动零 部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 ）二、生产类型及毛坯选择（一）轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。（二）轴类

2、零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的耐磨性和强度。40Cr是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。40Cr适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoA

3、IA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。40Cr广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，40Cr可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥40Cr优越的机械性能，常将40Cr表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。该轴依据实际结构及相应技术要求，这里选择40180的棒料作为加工用的坯料，生产 准备工作简单，依据图纸要求为中批量生产毛坯图如下：三、加工方法的选择与工艺方案的确定1、加工工艺路线方案1：5 锻件10 热处理 正火

4、15 车 粗车左两端面并打中心孔20 车 粗车右两端面并打中心孔25 粗车 粗车左端外圆各段30 粗车 粗车右端外圆各段35 修研 对左右端面的中心孔进行研磨40 半精车 半精车左端外圆各段及倒角、退刀槽45 半精车 半精车右端外圆各段及倒角、退刀槽50 铣 粗铣花键55 热处理 局部淬火60 铣 铣键槽65 修研 对两端面的中心孔进行研磨70 车 车螺纹75 磨 花键80 磨 各轴段的外圆85 清理 去毛刺95 检验90 入库方案2：50 车 车螺纹55 铣 粗铣花键60 热处理 局部淬火65 铣 铣键槽70 修研 对两端面的中心孔进行研磨分析：方案二相对于方案一，加工较为复杂，在实际加工中

5、应选择方案二。2、加工方式的选择序号加工方法经济精（公差等级）经济粗糙度值（微米）适用范围1粗车IT111312.550适用于淬火钢以外的各种金属2粗车 - 半精车IT8103.26.33粗车 - 半精车 - 精车IT780.81.64粗车 - 半精车 - 精车 -滚压（或抛光）0.0250.25粗车 - 半精车 -磨削0.40.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨IT670.10.47粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨 超精加工（或轮式超精磨）IT50.0120.1（ 或 R Z 0.1）8粗车 - 半精车 -精车 -精细车（金刚车）0.02

6、50.4主要用于要求较高的有色金属加工9粗车 - 半精车 - 粗磨 -精磨 -超精磨（或镜面磨）IT5 以上0.0060.025（ 或 R Z 0.05）极高精度的外圆加工10粗车 - 半精车 -粗磨 -精磨 -研磨0.0060.1从零件图样可以看出，该零件精度要求比较高，为使其尺寸达到要求，参照上表信息，该零件可以通过粗车、半精车、精车和磨削等加工方式对零件进行加工。3、加工顺序安排（1）加工顺序原则：先大头后小头；先粗加工后精加工；先端面中心孔后外圆。（2）加工步骤：车两端面及打中心孔车外圆车螺纹铣花键、键槽磨削四、基准的选择（一）粗基准的选择粗基准的选择，主要影响不加工表面与加工表面的相

7、互位置精度以及影响加工表面的余量分配。因此，选择粗基准要遵循一些基本原则：（1） 合理分配加工余量原则1 若工件必须首先保证某重要表面的加工余量，则应选择该表面作为粗基准。2 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准。（2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则。在与（1）相同的前提条件下，若零件上有的表面不需要加工，则应该以不加工的表面中雨技工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准以达到厚壁均匀外形对称等要求。（3）便于装夹原则。选用粗基准的表面应尽量平整光滑，不应该有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，这样可减少定位

8、误差，并能保证零件夹紧可靠。（4）粗基准一般不得重复使用原则当毛坯是精密铸件时，毛坯的质量很高，如果工件的加工精度要求不高，这时可以重复使用某一粗基准。（二）精基准的选择精基准的选择应从保证零件的加工精度、特别是加工表面的相互位止精度来考虑，同时也要照顾到装夹方便，夹具结构简单。选择精基准一般应该遵循以下原则（1）基准重合原则选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2） 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，

9、便于保证各加工表面的相互位置精度（3） 自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。（4） 互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（5） 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。根据以上原则，粗基准：以外圆柱面为粗基准；精基准：以两中心孔为精基准。五、加工余量与工序和工序尺寸的计算与选择毛坯余量：单边余量及公差为32，L=180加工表面加工内容加工余量精度等级基本尺寸工序尺g寸及公差33精车2mmIT113636半精车1m

10、mIT934340.6mmIT833.433.4精铣0.4IT733表1总加工余量是毛坯尺寸和零件设计尺寸之差。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序切除金属厚度的总和。工序余量是每一工序所切除的金属厚度（即相邻两个工序尺寸之差）。其关系可用下式表示：式中：加工总余量；工序余量； N机械加工工序数目。由于加工中不可避免地存在误差，所以工序尺寸也有公差，这种公差称为工序公差。其公差大小等于本道工序尺寸与上道工序尺寸之和。余量公差可表示为：工序余量公差；工序最大余量；工序最小余量；加工面在本道工序上的尺寸公差；加工面在上道工序上的尺寸公差。六、机床及夹具的选择a、机床的加工规格范围应与零件的外部

11、形状、尺寸相适应。b、机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。c、机床的生产率应与被加工零件的生产类型相适应。单件小批量生产宜选择通用机床，大批量生产宜选高生产率的专用机床，组合机床或自己机床。d、机床的选择应与现有条件相适应。做到尽量发挥现有设备的作用，并尽量做到设备负荷平衡卧式车床CA6140: 该机床为普通精度级，机床能达到的加工精度：精车外圆为0.01 mm，精车外圆的圆柱度为0.01 mm /100 mm，精车螺纹的螺距精度为0.06 mm /300 mm，精车的表面粗糙度为1.25-2.5m。其主要技术性能：床身上最大回转直径（mm） 400刀架上最大回转直径（mm） 210加工最

12、大工件长度（mm） 750-2000主轴转速（r/min） 正转10-1400 反转14-1580进给量（r/min） 纵向0.028-6.33 横向0.014-3.16车螺纹范围（mm） 1-192加工精度： IT7花键轴铣床Y631K：Y631K型花键轴铣床是用滚铣方法加工直槽花键轴的专用机床,其加工基本参数如下:最大加工直径（mm） 80最大加工长度（mm） 600 顶尖距（mm） 640加工键槽数（个） 410最大安装铣刀直径（mm） 140 铣刀主轴转速（r/min） 180-250工件中心线到铣刀中心线间的距离（mm） 50185立式数控铣床XK6325：本机床采用台湾光机，是一种

13、具有高效率、高精度、高强度的万能摇臂数控铣床，配以国产数控系统（也可配西门子等进口系统）。系统采用64位处理器，运行速度快，分辨率高，具有图形模拟等丰富的、先进的数控功能，8.4彩色液晶显示,支持计算机通讯等功能。 其主要技术参数如下： 工作台尺寸（mm）： 1270254 工作台行程（mm）： X650 Y350 Z400 伸出臂行程（mm）： 458主轴转速（r/min）： 80-5440快速移动速度（mm/min）： X4500 Y4500 Z3000最大铣刀直径（mm）： 20最小设定单位（mm）： 0.001重复定位精度（mm）： 0.01外圆磨床M131W：其主要技术参数如下：可磨

14、直径（外圆/内圆） 8320/30100mm中心高 180mm工作台速度 0.14m/min砂轮架快速移动量 50mm砂轮线速度 35m/sec进给手轮每格刻度值 精/粗 0.0025/0.01mm内圆砂轮转速 1000015000r/min（1）选择机床： CA6140、X52K、M131W。（2）选择夹具 夹具有：铣床专用夹具、车床专用夹具、卡盘，V型块。七、刀具的选择1）在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀，加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30,为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀，切槽宜选用高速钢。2）SN型刀片的45外圆车刀，左切车刀

15、：SSNL2020-09.H*h*b*l=20*20*20*125, 前角为6，刃倾角为4到63）切槽刀。H*B*L=20*20*125, a=刃宽，最小为6.但这个花键轴的槽宽为2，所以需自己磨出刃宽为2 的切槽刀。4）螺纹车刀。装TN型刀片的60直头车刀。型号：TENN2020-16H*h*b*l=20*20*20*1255）打中心孔，B型中心钻。6）铣键槽，直柄键槽铣刀。D*L*l*d=6*45*10*67）磨外圆， 磨花键用P2A400X50X203A80M4V358）矩形花键铣刀。八、量具的选择该零件属于中批量生产，一般情况下尽量采用通用量具，根据零件表面的精度要求和形状特点，参考有

16、关资料选择如下：外圆表面的公差等级为级，在粗车半精车中使用读数值0.02、测量范围为0500的游标卡尺，在精车中因为批量较大，为提高测量效率，故采用专用卡规量具。本零件属于成批生产，一般均采用通用量具，选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。a.选择各外圆加工面的量具：加工面尺寸尺寸公差量具200.016分度值为0.01，测量范围在025的外径千分尺260.03分度值为0.01，测量范围在2550的外径千分尺2519、20、24分度值为0.02，测量范围在0150的游标卡尺b.选择加工轴向尺寸所用量具：加工尺寸1660.08分度值为0.01，测

17、量范围为125200的外径百分表分度值为0.02，测量范围为0150的游标卡尺950.657c.选择加工槽、花键轴所用量具：槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为粗铣时均为IT14,半精铣时，槽宽IT13，槽深IT14。均可以选用分度值为0.02mm,测量范围为0150mm游标卡尺进行测量。d.螺纹的检测：M241.5的通止规。十、切削参数及工时定额的确定因表面粗糙度和尺寸有一定的要求故分粗车，半精车，精铣花键，磨花键选择切削深度：单边总余量为4，粗车工序中AP=3留下1给半精车，0.8给粗铣，0.3给磨；选择进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及一定的切削深度。从表313中选f=0.

18、5mm/r;选择切削速度：根据工件材料40cr热处理（正火）及选定切削深度和进给量，从表319中选u=1.4（85m/min）；确定机床主轴转速：机床主轴转速n的计算值为n=1000v/3.14*43=630r/min从表4.31机床主轴箱表牌上查得实际的主轴转速去710r/min，固实际的速度切削速度为 1.6m/s（95.8m/min）；计算切削工时：取切入长度L1=2mm,切出长度L2=2mm，则切削工时：tm=272=2+2/7100.5=25s2，半精车ap=1mm选择进给速度：根据工件材料及选定切削深度及进给量等,中选取v=1.7m/s定机床主轴转速：n=1000*1.7*60/3

19、.14*（43-6）=877.9r/min从主轴箱表牌上查实际主轴转速取为900r/min算切削工时：/nf=76/900*0.3-=16.8min3.粗铣花键定铣削深度：由于加工余量不大，故可一次走刀完成，则ae=zb=0.7mm确定每齿进给量：af=0.1mm计算切削速度：从参考资料中选刀具耐用度t=7.8*1000cv=68.5, zv=0.25, xv=0.3, yv=0.2, uv=0.1,m=0.2,V=81.68m/min4.选定机床主轴转速N=1000v/3.14*d=1000*81.68/3.14*100=260。n=255r/mm实际切削速度为v=80.07m/min5.计

20、算基本工时首先计算每分钟进给量fm=afzn=0.1*6*25153mm/min根据机床说明书选fm=165m/min.基本工时：T机=L/fm=72+8.5+8.5/165=0.55min十一、机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡零件名称花键轴材料名称40 Cr产量中批量材料规格模锻工序号工序工序内容设备工艺设备锻件模锻零件毛坯热处理正火15车粗车左端面并打中心孔CA6140三抓卡盘，90度外圆车刀粗车右端面并打中心孔粗车左端外圆各段三抓卡盘，顶尖，30粗车右端外圆各段35修研对左右端面的中心孔进行研磨40半精车左端外圆各段及倒角、退刀槽三抓卡盘，顶尖切断刀45半精车右端外圆各段及倒角、退刀槽50铣粗铣花键Y631K铣刀55局部淬火60铣键槽XK632565对两端面的中心孔进行研磨70磨各轴段的外圆M131W75花键80螺纹车刀85清理去毛刺90检验入库