机械制造工艺学课程设计.docx

机械制造工艺学基础课程设计课题名称：机械制造工艺学组员：曹阳 、欧阳渊清、陈炜祥班级：机设091姓名： 陈炜祥指导老师：周明机械工程学院2011 年 12月目 录机械制造工艺学课程设计任务书3轴零件图4一前言5二生产纲领的计算与生产类型的确定 1.生产类型的确定62.生产纲领的计算7三轴的工艺分析1.轴的作用82.轴的工艺分析8四选择毛坯、确定毛坯尺寸1.毛坯的选择92.确定毛坯余量9五工艺规程的计 1.定为基准的选择102.零件表面加工方法的确定113.加工顺序的安排124.该轴工艺路线的确定135.机械加工余量、工序尺寸的确定146.确定工序的切削用量17 六轴的机械加工工艺卡18七轴的机械加工工序卡19八课程设计总结20参考文献20湖南工业大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：轴的机械加工工艺规程内容：分析、抄画零件工作图样或计算机绘图设计；确定毛坯种类、余量、形状，并绘制毛坯图；3机械加工工艺卡片一张；4机械加工工序卡片一套；5.机械加工工艺规程编制说明书一份。指导教师： 周明 2011年 12月25日轴零件图：一 前言机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺文件。它不仅是企业生产中重要的技术文件，也是机械制造过程中用于指导生产、组织加工和管理工作的基本依据，还是新建和改建工厂或车间的基本资料。本次课程设计是在学习了机械制造技术课程之后，我们综合所学的基础和专业知识，在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。课程设计说明书概括性的介绍了设计过程，,对设计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算，系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求，有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。 轴的作用是传递扭矩。本次设计中，由于生产经验和专业知识有限，设计中一定存在较多的缺点和错误，恳请老师批评指正。二生产纲领的计算与生产类型的确定机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。1.生产类型的确定（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1表1 各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000(2)生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。2.生产纲领的计算（1）生产纲领是产品的年生产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。（2）零件的生产纲领的计算方式N=Qn(1+%)(1+%)结合所给图，确定为单件小批量生产。 三轴的工艺分析1.轴的作用题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。 2.轴的工艺分析（1）从零件图上看，该轴是典型的轴，结构比较简单，轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。（2）主要加工的面有14 、15、20、15、15外圆柱面，（3）图中可以看出零件的尺寸精度高，大部分是IT7级；粗糙度方面表现在轴的小端圆柱面，外圆柱表面为Ra1.6um,小端端面为Ra1.6um,其余为Ra12.5um，要求比较高；（4）热处理方面需要调质处理，到HRC28-30，保持均匀。最后还要进行表面氧化处理（5）零件的材料是40Cr。（6）轴端加工出45倒角是为了便于装配。四选择毛坯、确定毛坯尺寸1.毛坯的选择（1）零件的毛坯材料是40Cr，是典型的轴用材料，是一种最常用的合金调质钢。经调质和表面淬火之后能获得较好的综合性能。（2）由于工件的现状简单，可以选用型材，材料40Cr,毛坯的制作方法为冷拉，由于80的外圆表明是不去除材料，所以棒料的直径直接选为80mm，查机械制造工艺简明手册得毛坯精度等级为IT12以下,表面粗糙度为Ra12.5到1.6。2.确定毛坯余量 表2简 图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明D150IT720D250IT720D360IT710D470IT7D564IT76D635IT735D7D8五工艺规程的设计 1定为基准的选择（1）粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该该零件小端轴面为粗基准。（2）精基准的选择根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面和端面为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。2 零件表面加工方法的确定 根据零件图表各表面得加工要求，以及材料性质等各因素该轴为阶梯轴，该轴的各表面具体的加工方法如表2加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra（m）加工方法左右端面IT1212.5粗车14外圆面IT71.6粗车半精车15外圆面IT71.6粗车半精车精车20外圆面IT71.6粗车半精车15外圆面IT71.6粗车半精车精车15外圆面IT71.6粗车半精车精车退刀槽IT1212.5粗车平键IT73.2粗铣半精铣3加工顺序的安排（1）机械加工工序 按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。先外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。次要表面的加工安排：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车之后。对于轴15mm外圆面加工质量要求较高的表面，安排在后面.先面后孔原则：先加工端面，再铣键槽。（2）热处理工序的安排 在切削加工前宜安排正火处理，岂能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精车之后，这样能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。 在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该轴的工序安排顺序为：下料锻造预备热处理（目的：消除内应力，改善切削加工性）工序:车端面粗车调质半精车精车车端面铣键槽淬火磨外圆精磨检验4该轴工艺路线的确定根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表工序号工序名称工序内容1自由锻2热处理正火3车端面车断头及端面保证端面尺寸25，钻中心孔；调头车另一断头及端面保证端面尺寸20，钻中心孔；4粗车粗车24.5外圆，以其为基准面粗车18.5外圆，粗车外圆16.5；调头再以24.5为基准粗车18.5外圆；5调质6半精车半精车20.5外圆；以其为基准依次半精车15.9外圆，半精车14.9；调头再以20.5外圆为基准半精车15.9外圆； 7精车用调整法找正以顶尖中心线为基准精车15外圆；精车20外圆;精车14外圆；割槽深0.5的2个，倒角；调头精车15外圆；割槽深0.5的2个，倒角；8车端面车端面保持长38；车另一端面保持全长809铣键槽铣宽5键槽2个10淬火11粗磨粗磨20外圆；粗磨15外圆；粗磨14外圆；调头粗磨1512精磨精磨20外圆；精磨15外圆；精磨14外圆；调头精磨1513检验5机械加工余量、工序尺寸的确定确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：外圆柱面20轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯102024.524.5粗车9IT1012.521半精车1IT71.620外圆柱面14轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯102016162粗车9IT1012.515 半精车1IT71.614 15轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯62017172粗车4.3IT1112.516半精车1.2IT83.215.5精车 0.5IT71.61515轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯217172粗车11.1IT1112.516半精车1.2IT83.215.5精车0.5IT71.61515轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工 序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度Ra/m毛坯217172粗车11.1IT1112.516半精车1.2IT83.215.5精车0.5IT71.6156 确定工序的切削用量确定切削用量的原则：首先应选去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选取尽可能大的进给量。最后根据公式确定最佳切削速度。工序1.精车20外圆(1)背吃刀量：ap总=0.5mm,二次走刀完成(2)进给量：f=0.160.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）(3)查表9-16得切削速vc=1.3331.67取小值 =1.333m/s=79.98mm/min(4)主轴转速：n=1000vc/pai d=410r/min对照车床转速得实际转速为n=450r/min则实际切削速度：v= paid n/1000=87.6mm/min工序2.精车15（+0.035，0）外圆（1）背吃刀量：ap=0.25mm（2）进给量：f=0.160.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）(3)查表9-16得切削速vc=1.3331.67取小值 =1.333m/s=79.98mm/min(4) 主轴转速：n=1000vc/pai d=714r/min对照车床转速得实际转速为n=720r/min则实际切削速度：v= paid n/1000=80.59mm/min工序3. 精车14外圆（1）背吃刀量：ap=0.3mm（2）进给量：f=0.160.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）(3)查表9-16得切削速vc=1.3331.67取小值 =1.333m/s=79.98mm/min(4) 主轴转速：n=1000vc/pai d=84.9r/min对照车床转速得实际转速为n=850r/min则实际切削速度：v= paid n/1000=80.07mm/min工序4. 精车15（+0.025，-0.009）外圆(1) 背吃刀量：ap=0.25mm(2) 进给量：进给量：f=0.160.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）(3) 查表9-16得切削速vc=1.3331.67取小值 =1.333m/s=79.98mm/min(4) 主轴转速：n=1000vc/pai d=550r/min对照车床转速得实际转速为n=560r/min则实际切削速度：v= paid n/1000=81.5mm/min工序5.粗铣键槽（1）刀具选择 选择硬质合金刀具YT5，铣刀直径为d=16mm，刀具总长L=75mm,切削部分长l=28mm,齿数为Z=2.，。（2）确定背吃刀量 mm （3）确定切削速度： 查金属切削手册，每齿进给量，取铣刀磨钝标准：0.81.0（厚刀面最大磨损限度），铣刀平均耐用度：3.8. 查表知道40Cr调质后的硬度为HB330380之间,可从金属切削手册常用工件材料的铣削速度推荐范围中查得 ,在保证正常的铣刀耐用度及在机床动力和刚性允许的条件下,应尽量选取较大的铣削速度,应此选择. r/s =1194r/min查X52K型立铣的产品设计说明书，可以知道选择转速为r/min。 从而可以得出 （4）确定铣削用量 mm，r/min，加工要求：粗磨外圆机床：外圆磨床（表9-74）刀具：砂轮（宽40mm）（Ra0.8mm）（双行程）vc：2550m/s,取vc=30m/s=1800m/min（1）工件的回转速度及转速Vw=2030mm/min 取Vw=20m/minnw=1.28r/s=76.8r/min(2)纵向进给量fa=(0.30.7)B B=40mm取f=28mm/r(3)横向进给量fr=0.0150.05mm/双行程 取f=0.03mm、双行程（表9-75）工件的回转速度及转速