主动轴零件机械加工工艺规程设计.zip

1机械制造技术基础课程设计说明书题目：零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计姓 名 院（系）专业班级 学 号 指导教师 2目 录序言.31 零件分析.31.1 零件的作用、功能与结构特点.31.2 零件的加工工艺分析.41.3 生产纲领及生产类型的确定.52 毛坯的选用.52.1 毛坯材料及成型方式的确定.52.2 机加工余量、毛坯尺寸和公差的确定.52.3 绘制毛坯图.82.4 热处理方式的确定.83 工艺路线的选择.93.1 确定加工方案.93.2 确定零件的技术要求.103.3 确定零件的工序及工艺路线.114 工序卡和加工工艺卡片.135 参考文献.133序言序言机械制造技术基础课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。1、能熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。1 零件分析零件分析1.1 零件的作用、功能与结构特点零件的作用、功能与结构特点该零件为变速箱的主轴，是组成变速箱的重要零件，起着支持和固定齿轮零件,保证轴系运转精度和良好润滑等重要作用，一般通过轴在机器中起传递运动与力的作用。图 1-1 所示主动轴属于阶梯轴类零件，其有圆柱面、轴肩、退刀槽和键槽等组成。轴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，并在车削加工时退刀方便键槽用于安装键18 和13.5 两段外表面用于支撑传动件，是零件的配合面和工作面。41.2 零件的加工工艺分析零件的加工工艺分析1.2.1 零件的主要加工表面零件的主要加工表面图 1-1 主动轴零件图由零件图可知，零件的形状对称，其中心轴是设计基准和工艺基准，加工精度要求较高有18、14 外圆和 5mm 键槽和 4mm 键槽对其轴线的对称度要求都较高，可划分成以下两组加工表面：1.以18 外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：18、14、M12 的外圆、退刀槽及其倒角，尺寸为18外圆轴线垂直与两端面。2.以轴线为中心的加工表面这一组加工表面包括：加工出 5mm 键槽和 4mm 键槽，这些加工表面之间有着一定的位置要求，主要是两键槽对轴线的对称度要求。由上面分析可知，为了保证14 外圆对18 外圆同轴度要求和键槽的对称度要求，应先加工出左右端面，采用双顶尖定位加工外圆柱面，保证了零件加工精度要求。51.2.2 零件加工的技术要求零件加工的技术要求1.由零件图分析可知中18、14、M14 外圆表面为主要加工面，需要通过车床加工，另外还有两个键槽需要通过铣床加工。2.18、14 外圆配合表面的粗糙度要求较高因此需要通过磨削加工，其余表面的粗糙度要求不高。3.18 外圆的圆柱度有要求，为 0.01，14 外圆对18 外圆同轴度有要求，为0.02，5mm 键槽和 4mm 键槽有对称度要求，都为 0.05，因此位置精度要求较为严格4.热处理方面需要调质 HB220250，B 表面在规定长度范围内表面渗碳淬硬至55-62HRC，淬硬层 0.7-15。5.未注倒角均为 C1，去锐边毛刺，线性尺寸未注公差为 GB/T1804-m。6.该轴的材料选用 45 钢，属于优质碳素结构钢，经调质处理后具有良好的力学性能和切削加工性能。1.3 生产纲领及生产类型的确定生产纲领及生产类型的确定根据本设计要求，该零件的生产类型为单件生产。通过合理的加工方式和加工方法来保证零件各个位置的加工精度的要求，这是对该零件生产类型的分析。2 毛坯的选用毛坯的选用2.1 毛坯材料及成型方式的确定毛坯材料及成型方式的确定生产类型选定为单批生产，轴的材料选用 45 钢，由零件图可知该主动轴为阶梯轴，且各阶直径相差不大，因此选择22138mm 的热轧圆钢棒料作为毛坯即可满足要求。2.2 机加工余量、毛坯尺寸和公差的确定机加工余量、毛坯尺寸和公差的确定确定18 外圆表面的毛坯加工余量：毛坯棒料直径为 22mm，外圆表面直径为18mm,加工总余量为 4mm，对其加工的方案为粗车-半精车-磨削。由手册查得粗车余量为 1.5mm，半精车余量为 1.3mm，磨削余量为 0.12mm，可得加工总余量为 2.92mm,将粗车余量修正为 2.58mm。由手册查得各工序的加工精度和表面粗糙度，如表 2-1 所示：表 2-1 18 外圆柱面各工序加工余量6工序名称工序余量（mm)加工精度表面粗糙度 Ra(um)工序基本尺寸（mm)尺寸公差（mm)磨削0.12IT60.81818h6半精车1.3IT83.218.1218.12h8粗车2.58IT1112.519.4219.42h11确定14 外圆表面的毛坯加工余量：毛坯棒料直径为 22mm，外圆表面直径为14mm,加工总余量为 8mm，对其加工的方案为粗车-半精车-磨削。由手册查得粗车余量为 1.5mm，半精车余量为 1.3mm，磨削余量为 0.12mm，可得加工总余量为 2.92mm,将粗车余量修正为 6.58mm。由手册查得各工序的加工精度和表面粗糙度，如表 2-2 所示：表 2-2 14 外圆柱面各工序加工余量工序名称工序余量（mm)加工精度表面粗糙度 Ra(um)工序基本尺寸（mm)尺寸公差（mm)磨削0.12IT60.81414h6半精车1.3IT83.214.1214.12h8粗车6.58IT1112.515.4215.42h11确定 M12 外圆表面的毛坯加工余量：毛坯棒料直径为 22mm，外圆表面直径为 12mm，加工总余量为 10mm，对其加工的方案为粗车。由手册查得粗车余量为1.5mm,可得加工总余量为 1.5mm，将粗车余量修正为 10mm。由手册查得各工序的加工精度和表面粗糙度，如表 2-3 所示：表 2-3 M12 外圆柱面各工序加工余量工序名称工序余量（mm)加工精度表面粗糙度 Ra(um)工序基本尺寸（mm)尺寸公差（mm)7粗车10IT1112.51212h11确定轴左右两端面的毛坯加工余量：零件长度为 134mm，对其加工的方案为粗车，取粗车余量为 2mm，因此毛坯棒料的总长度为 134+22=138mm，如表 2-4 所示：表 2-4 左右两端面各工序加工余量工序名称工序余量（mm)加工精度表面粗糙度 Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）粗车2IT1112.51341340.5确定 15520 键槽的加工余量：键槽处于18 外圆表面，对其加工的方案为粗铣，由键槽的三个基本尺寸可知槽深的加工余量为 3mm，槽宽的加工余量为 5mm，槽长的加工余量为 20mm，如表 2-5 所示：表 2-5 18205 键槽各工序加工余量工序名称工序余量（mm)加工精度表面粗糙度 Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）粗铣3520IT96.315520205150360020000.确定 11.5412 键槽的加工余量：键槽处于14 外圆表面，对其加工的方案为粗铣，由键槽的三个基本尺寸可知槽深的加工余量为 2.5mm，槽宽的加工余量为4mm，槽长的加工余量为 12mm，如表 2-6 所示：表 2-6 11.5412 键槽各工序加工余量工序名称工序余量（mm)加工精度表面粗糙度 Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）8粗铣2.5412IT96.311.54121245110360020000.2.3 绘制毛坯图绘制毛坯图在加工余量已确定的基础上绘制毛坯图2.4 热处理方式的确定热处理方式的确定模锻成形后切边，进行退火处理，保证零件有良好的切削性能，有利于粗加工，粗车后，根据零件图的技术要求，将零件进行调质热处理，调质硬度达到 HB220250，在加工完成后，需在 B 表面在规定长度范围内表面渗碳淬硬至 55-62HRC，淬硬层0.7-15。93 工艺路线的选择工艺路线的选择3.1 确定加工方案确定加工方案3.1.1 外表面加工方案外表面加工方案根据主动轴零件图上的各外表面加工的公差等级和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如 3-1 表所示：表 3-1 加工方案加工表面公差等级表面粗糙度 Ra/um加工方案18 外圆表面IT61.6粗车-半精车-磨削14 外圆表面IT61.6粗车-半精车-磨削M12 外圆表面IT1112.5粗车左端面IT912.5粗车右端面IT912.5粗车3.1.2 键槽和通孔加工方案键槽和通孔加工方案根据主动轴零件图上的键槽和通孔加工的公差等级和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如 3-2 表所示：表 3-2 加工方案加工表面公差等级表面粗糙度 Ra/um加工方案18520 键槽IT96.3粗铣14412 键槽IT96.3粗铣4 通孔IT1112.5钻103.2 确定零件的技术要求确定零件的技术要求3.2.1 尺寸精度尺寸精度18 和14 的外圆柱面有 IT6 级精度要求，两键槽有 IT9 级精度要求，其他表面按技术要求 IT11 级处理。3.2.2 几何形状精度几何形状精度18 的圆柱表面有 0.01 的圆柱度要求，其他表面无几何形状精度要求。3.2.3 位置精度和表面精度位置精度和表面精度该零件有三处位置精度要求：第一处是 18520 键槽对18 轴线的对称度要求，为 0.05，第二处是 14412 键槽对14 轴线的对称度要求，为 0.05，第三处是14的外圆对18 的外圆有同轴度要求，为 0.02。18 和14 的圆柱表面粗糙度要求较高，Ra 为 0.8m，其次是键槽两边侧面的表面粗糙度 Ra 为 6.3m，槽底面粗糙度 Ra 为 1.6，其他表面粗糙度 Ra 为 12.5。3.2.4 零件加工基准的确定零件加工基准的确定基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者,还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。(1)精基准的选择在选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方面，提高工件的加工精度。一般遵循下列原则：基准重合原则；统一基准原则；互为基准原则；自为基准原则；便于装夹原则。11由于14 外圆表面对18 外圆表面轴线均有较高的同轴度误差精度要求，根据基准重合原则和基准统一原则，应选择两端面中心孔作为精基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的加工技术要求。(2)粗基准的选择保证相互位置要求原则；保证加工表面加工余量合理分配的原则；便于工件装夹原则；粗基准一般不得重复使用的原则；为了保证所有加工表面有足够的加工余量，选用加工余量小的表面作粗基准，不要用同一尺寸方向上。由于该零件每个表面都要加工，且18 外圆表面加工余量最小，因此以毛坯棒料的外圆表面作为粗基准。3.3 确定零件的工序及工艺路线确定零件的工序及工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用通用机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时应有足够的刚度、可靠的密封及便于传动件润滑和散热、应有良好的结构工艺性、形状应力求匀称和美观。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，提高生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度。根据基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、先内后外的原则确定加工顺序在对零件进行分析的基础上，制订零件的工艺路线和划分粗、半精、精加工阶段。表 3-3 工艺路线方案一工序号工序内容设备1备料无2预备热处理：退火热处理炉3粗车加工出右端面车床4粗车加工出左端面车床125打中心孔打中心孔机床6粗车加工出轴的外轮廓车床7调质处理 HB22