【阶梯轴加工工艺6700字（论文）】

阶梯轴加工工艺目录TOC\o"1-3"\h\u15663第1章引言 第1章引言随着我国经济的飞快发展，我国机械制造行业水平也达到了一个新的层次，原先的操作复杂的老式手动机床无法再继续满足现阶段高强度大批量的生产需要。为了提高生产的质量与效率，生产设备的升级开发是必然的。为了更好地实现生产设备的升级就要了解机械加工领域的发展方向。如今智能化、自动化的生产设备在企业生产的各个方面都展现出了显著的优势和明显的效率提升，智能化、自动化的设备应用的范围变得更广，能胜任更多任务。机床是现阶段社会生产的重要工具，是社会发展和工业进步时代标志。机床能够长时间工作，进行高效率高质量的生产，并且能够随着环境和各种情况进行适当的调整。所以说机床的存在有利于我国加工制造行业，并且随着加工制造行业的快速发展，机床的设备发展也迎来了新曙光。机床是机械加工行业不可缺少的组成部分，现代化机床具有极高的自动化集合程度，特别适合大批量的零件进行加工工作，是相当成套型的工艺性设备。机床的加工对象主要是批量生产的零件，主要加工的外圆，端面，及孔的加工。机床可以适用于各种各样的工作场景，如铣、削、刨、磨等，在实际加工过程中，我们会根据零件尺寸划分大型零件与小型零件两种，还有我们会根据零件的加工形式不一样划分不同的工序进行加工，或者有时会依据机床加工位置的不同将其分成卧式或者立式等相关同结构形式的机床。随着技术的不但发展与创新，现在机床的加工范围也越来越大，适用范围越来越广，工人在实际操作方面也越来越轻松。机床初期适用范围较为单一，有局限性，绝大部分只停留在教学阶段，作为教学演示来使用。随着控制系统的高速发展，有人将其与机床结合，衍化出数控机床，实现机床的自动化阶段，大大提高了工作效率。随着经济与工业的飞速发展，推动了工业革命，机床的性能也越来越好，人们对机床的的性能要求也越来越高，工作效率，故障率等问题也是新型机床的主要攻克方向。目前机床的加工精度也越来越高，大大推动力生产需求节奏，机床的发展历程可分为以下几个阶段：第一阶段，学习试验阶段，普通机床的自动化程度不高，只能实现最基本的加工工作，因为当时的技术发展不够，加工精度与工作效率都不高，机器故障率得不到保障。第二阶段，自动化阶段，采用伺服控制系统来实现自动化，衍化出数控机床，可以通过电脑编程，实现机床加工工作。第三阶段，柔性制造阶段，把传感器输送过来的实时数据信息加工处理，并进行校正，实现数字智能化。但是该技术还不够成熟，需要慢慢完善。由于社会在高速发展，智能化和传感器技术也在不断发展，同时也促进了机床智能化发展。机床在机加工产业界一定占有龙头地位。数控机床在将来的趋势走向总结出下面几点：（1）智能化。由于人力物力的短缺，未来的主流研发方向一定是智能化发展，智能机械手应用是大势所趋，是未来发展不可缺少的一部分，可以推动机械发展。当代社会的许多技术如芯片、传感、控制技术以及高端的制造工艺为智能机械手的发展研究做出了有力的理论支撑。（2）柔性制造。它的应用领域非常多，所以它的技术的革新必将会带来性能的提升，在以后的产业运作上一定可以实现全程自动化，从而达成柔性制造目标理念。（3）提高工作效率，降低研发和生产成本。使用机床大大节省了人力物力，可以为企业带来可观的利润。第2章零件的分析2.1零件概况本文此次设计的阶梯轴图纸如下图所示，主要的目的是通过将电机的传动通过主轴施加在铣床用刀具，对铣床主轴零件的加工工艺要求较高，另外还有达到支撑作用。图2-1阶梯轴2.2零件的工艺分析通过图纸进行分析，本文的零件对于生产的要求十分的高，对圆度，圆跳度、同轴度都有着较高的要求。不同的零件在加工时候式有一定的允许偏差，这个允许偏差的数值一般都是由国家标准对其进行规定，我们通常也将其称作为尺寸公差。当我们在进行公差等级选择确认的时候，首先就是要保证能够满足最基本的使用要求，在此基础之上尽可能的去选用低公差等级，这样可以极大的降低加工成本和加工难度。2.3生产类型本文假设，备品率15%，废品率5%，那么我们可以计算得出生产纲领为：。所以计算所得，此生产纲领为中批量生产。第3章工艺规程设计3.1毛坯制造概述本文此次设计阶梯轴采用的毛坯原材料为45号钢，产量为中批生产水平，考虑加工一致性的要求，且本文需要传递较大的扭矩，本文设计的毛坯件为锻造件，这样的产品生产效率高，并且相对于加工来说，稳定性也高。3.2基准的选择定位基准主要就是用来帮助在实际加工生产对待加工的零部件进行定位而使用的基准，加工基准的选择好坏对零件的加工质量和加工效率有着至关重要的影响。通常我们在对据零件的工艺性进行选择设计的时候，首先需要招的就是设计基准，进一步的我们就可以根据企业内部的实际加工制造条件来对各相关工定位基准进行选择和确定。任何零件在加工的时候都会将其分成粗加工和精加工这两个不同的阶段，所以相相应地会存在粗基准和精基准这两个不同的选择。在选择零件粗基准的时候，重点需要考虑的就是能够保证待需要加工零件的加工余量，这样以确保他能够有足够的余量用于下道工序的精加工。所以针对本零件选用的粗加工基准为选择前后支承面，同时为了保证基准统一，本文设计的精加工基准也是以此，这样保证基准重合。3.3制定工艺路线由于生产类型为中批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。生产类型：中批生产；材料牌号：45号钢；毛坯种类：模锻件，根据图纸，本文选用的加工路线如下：表3-1工艺路线方案工序号工序过程工序内容工序10备料工序20锻造模锻工序30热处理正火工序40车工序的内容是车端面工序50钻工序的内容是钻中心孔工序60车工序的内容是粗车各外圆面工序70热处理调质至220～240HBS工序80车工序的内容是半精车大、小端面工序90车工序的内容是各外圆面、退刀槽和越程槽，倒角工序100钻工序的内容是钻通孔工序110扩扩小端内孔工序120铣粗铣大端面上的键槽工序130钻工序的内容是钻、螺纹孔工序140钳工去除部件多余的毛刺工序150热处理工序的内容是高频淬火大端锥孔面工序160车工序的内容是精车外圆工序170磨工序的内容是粗磨外圆锥面工序180铣工序的内容是精铣键槽工序190车工序的内容是车内锥孔工序200磨工序的内容是精磨外圆工序210磨工序的内容是精磨外圆锥面工序220磨工序的内容是粗磨大端内锥孔工序230磨工序的内容是精磨大端内锥孔工序240钳工工序的内容是去除部件多余的毛刺工序250终检3.4余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.4.1毛坯的制造分析主轴零件材料为钢，硬度为180-260。生产类型中批量生产，采用在自由锻设备上使用胎膜锻毛坯。通过查阅文献2表，查得：直径为的公差数值为。直径为的公差数值为。直径为的公差数值为。对主轴的零件进行分析：相差。相差。相差。3.4.2确定加工表面的毛坯尺寸、工序尺寸及余量参考《机械加工工艺设计员手册》中的表5-10、5-11、5-12及5-13：表3-2加工余量表直径（mm）加工方法余量（mm）粗车半精车粗磨精磨粗车半精车粗车半精车粗磨精磨1、工件直径，公差=，机械加工总余量毛坯尺寸为。2、工件直径，公差，机械加工总余量毛坯尺寸为。3、工件直径，机械加工总余量毛坯尺寸为。查《简明金属切削计算手册》表4-6则则则所以毛坯直径为、和，毛坯长度。3.5确定加工工时、切削用量加工条件：工件材料：钢正火，，模锻。此处所用的加工工艺为车主轴两端面，并钻中心孔，表面粗糙度值。那么结合产品以及设备进行选取的为CA6140卧式车床那么刀具考虑性价比采用的是，刀杆，.确定切削用量：（1）毛坯在小端的长度方向上的余量，保证两次粗加工，；毛坯在大端的长度方向的余量，保证三次粗加工。（2）进给量则是按照以下计算为，根据根据参考文献1查得以下刀杆的型号取时为时，以及工件直径为时，在给定范围内，取。（3）速度计算是根据参考文献2查得以下表：（3-1）当时，对小端端面得：转速按照以下公式计算得到：，根据参考文献2查得以下表：与接近的数值为和，所以取。实际的转速：。②对大端端面得：转速按照以下公式计算得到：根据参考文献2查得以下表表的数据和接近的数值为和，所以取。故实际的转速按照以下公式计算得到：③所用的工时按此进行计算可得:半精车两端面：速度计算是，转速按照以下公式计算得到根据参考文献2查得以下表表选，其实际转速按照以下公式计算得到：所用的工时按此进行计算可得：，钻中心孔：采用的刀具参数如下A型中心钻参考文献2表5.3-2进给量则是按照以下计算为：，根据参考文献1查得以下表表15-39转速按照以下公式计算得到：按机床选取，参考文献2表3.1-31。实际转速取值为：；所用的工时按此进行计算可得：；参考文献2表2.5-7粗车各外圆面：那么结合产品以及设备进行选取是卧式车床。那么选取的刀具材料：Y715，刀杆尺寸，，参考文献1表12-7。1.粗车：同时检查机床的功率及进给机构的强度：。那么算得切削深度为单边余量，并要完成3次走刀；进给量是按以下的计算：参考文献可得：选择；速度计算是：参考文献2表8.4-8：转速由下式得出：按机床的实际情况，选择，那么实际的转速为：检验机床的功率：主切削力根据参考文献2查得以下表表8.4-10所示公式计算：已知：，所以:切削过程中所消耗的功率由参考文献1中提到的电动机的功率为,因此，机床主轴的功率足以进行正常的工作。检验机床的进给系统的强度：已知，主切削力,径向切削力根据参考文献2查得以下表表8.4-10所示公式计算:（3-2）式中：所以：而轴向切削力,主切削力根据参考文献2查得以下表表8.4-10所示公式计算：（3-3）式中：轴向切削力：取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为：而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为,见参考文献2表机床的进给系统能够达到正常工作状态。（4）所用的工时计算如下：（3-4）参考文献2表已知所以②粗车外圆表面：同时还要检查机床的功率及进给机构的强度，求得单边余量，完成次走刀；进给量是按以下的计算，根参考文献2中表15-10，选择；速度计算求得：转速计算求得：按机床实际情况，选择，那么实际的转速为：检验机床功率，主切削力根据参考文献2查得以下表表8.4-10所示公式计算：（3-5）其中：所以:切削时消耗的功率由参考文献1中提到的电动机的功率为,因此，机床主轴的功率足以进行正常的工作。检验机床进给系统强度:已知主切削力,径向切削力根据参考文献2查得以下表表8.4-10中的公式:（3-6）已知：，所以：而轴向切削力,主切削力根据参考文献2查得以下表表8.4-10所示公式计算：（3-7）式中：轴向切削力：机床导轨与床鞍之间的摩擦系数取,因此在纵向进给方向的切削力作用于进给机构的力为：因为纵向进给机构能够承受的最大纵向力为,见参考文献2表机床的进给系统是能够正常运行的。所用的工时计算如下：（3-8）参考文献2表，已知所以③粗车外圆表面：保证进给机构强度的同时并检查机床功率，单边余量，并次走刀；进给量按照以下计算：根据参考文献215-10可得：选用；速度计算求得：转速可以通过下面的公式算出：按实际情况，选择，实际转速取值为：所用的工时计算如下：（3-9）其中，故④粗车外圆表面：保证进给机构强度的同时并检查机床功率，求得单边余量，进行次走刀；进给量按照以下计算：根据参考文献215-10可得：选用；速度计算求得：转速按公式计算求得：按机床选取，实际转速取值为：所用的工时计算如下:（3-10）其中，故⑤粗车外圆表面：保证进给机构强度的同时并检查机床功率，求得单边余量，次走刀；进给量按照以下计算：根据参考文献215-10可得：选用；速度计算求得：转速按公式计算求得：按机床实际情况选择，实际转速取值为：所用的工时计算如下：（3-11）其中，所以⑥粗车外圆表面，保证进给机构强度的同时并检查机床功率，求得单边余量，完成次走刀；进给量按照以下计算：；速度计算求得：转速按公式计算求得：按机床实际情况选择，实际的转速为：所用的工时计算如下：（3-12）其中，所以⑦粗车外圆，保证进给机构强度的同时并检查机床功率，求得单边余量，完成次走刀；进给量按照以下计算：根据参考文献215-10可得：选用；速度计算求得，参考文献2表8.4-8：（3-13）当时，转速按公式计算求得：按机床实际情况选择，实际的转速为：所用的工时计算如下：（3-14）其中，所以⑧粗车外圆，保证进给机构强度的同时并检查机床功率，求得单边余量，完成次走刀；进给量按照以下计算：根据参考文献215-10可得：选用；速度计算求得：转速按公式计算求得：按机床实际情况选择，实际的转速为：所用的工时计算如下:（3-15）其中，所以其余加工工时确定也按此方式进行确定。第4章夹具设计4.1概述“中国制造”是我国大力发展现代工业制造体系的一个远大目标，经过半个多世纪的发展，我国的机械制造行业已经积累了很多经验，机械制造水平也有了显著的增长，并在工业生产的许多领域和行业中获得了许多成就和荣誉。近年来，随着我国改革开放的逐步推进，大量引进了许多先进的机械制造技术，结果显而易见，我国的机械制造业已取得了一定的进步和发展，而夹具体的使用大大提高了零件加工的速度和效率。夹具的主要目的是：1、机床工艺范围变大；2、保证加工精度；3、减少劳动强度；4、提高生产效率。4.2加工左端槽定位与基准在加工左端面槽时，需要保证径向跳动公差。在设计夹具时保证Z的移动，X、Y的移动被限制住，Z的旋转不需要被限制。因此，用与大端轴肩相接触的平面限制Z的移动，X、Y的转动，用V型块限制X、Y的移动，共限制5个自由度。在夹紧时采用V型块对心夹准，有助于保证径向跳动公差。图4-1装配体CAD二维图4.3切削力及夹紧力的计算轴向进给力、转矩、及功率的计算公式按照以下公式进行计算：轴向力：=（4-1）转矩：（4-2）功率：（4-3）其中：=600，=1.0，=0.7，=0.305，=2.0，=0.8，===2066.7N==7.08N/m；==0.449kw在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数（4-4）式中：=1.5，基本安全系数；=1.1，加工性质系数；=1.1，刀具钝化系数；=1.1，断续切削系数。（4-5）安全系数K可按下式计算有：（4-6）式中：为各种因素的安全系数：那么可以算出：轴向力按照以下公式进行计算：（4-7）扭距是：安全系数K可按下式计算，可以代入计算可得：（4-8）所以：4.4定位误差的分析半孔的定位的是确定的。（4-9）D在本文之中表示的含义是工件的定位基准直径；H在本文之中表示的含义是肋板的高度；h在本文之中表示的含义是定位套的厚度。T在本文之中表示的含义是轴中心线到肋板底面的距离。需要确保的尺寸为径向跳动为0.05mm，近轴端的径向跳动为0.1mm。那么定位误差按照以下公式进行计算。即：底板的定位表面全长为582mm,故：那么可以算的最终的尺寸链如下图示：图4-2尺寸链以。通过结果可以看出是可以满足要求的。第5章设计总结本文设计的内容很多部分在设计的过程之中只考虑到机械结构的设计，并未对其控制系统进行设计，课题中在研究时首先需要根据机床主轴零件的工艺要求来对其工艺流程和工艺方案进行制定，并完成工艺流程及工序卡片的绘制工作；其次通过对机床目前的发展现状以及重要性进行了解，确定本文的加工工艺以及夹具的整体设计。所以本文研究的主要内容是包含以下几个方面的：确定零件图、加工工艺以及对工艺进行分析，使其能够满足要求生产要求。第一，主轴零件的工艺规程的设计，确定毛坯如何制造，粗精加工基准确