機械制造技術基礎軸的設計課程設計---階梯軸(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 規范如表 1 表 1 各種生產類型的規范 生產類型 零件的年生產綱領 /件 /年 重型機械 中型機械 輕型機械 單件生產 ≤ 5 ≤ 20 ≤ 100 小批生產 5～ 100 20～ 200 100～ 500 中批生產 100～ 300 200～ 500 500～ 5000 大批生產 300～ 1000 500～ 5000 5000～ 50000 大量生產 ＞ 1000 ＞ 5000 ＞ 50000 （ 1）生產綱領是產品的年生產量。生產綱領的大小對生產組織和零件加工工藝規程起著很重要的作用，它決定了各工序所需的專業化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。 （ 2）零件的生產綱領的計算方式 N=Qn(1+α %+β %) 結合生產實際：零件的備品率α %和零件的平均廢品率 β %分別取 4%和 6%，假定產品的年產量 Q要求為 200 件 /年，每臺產品中該零件的數量為 1 件 /臺。所以綜合以上數據代入上 式中得： N=220 件 湖南工業大學機械制造課程設計 第 十五 頁 （ 3） 由零件尺寸可知其屬于輕型零件，生產類型為小批量生產。 第三章 確定毛坯、繪制毛坯圖 一、選擇毛坯： 零件材料為 40Cr 鋼， 要求強度較高，且工件的形狀比較簡單，毛坯精度低，加工余量大，生產類型為單件小批量生產。綜上考慮，采用鍛件，其鍛造方法為自由鍛，毛坯的尺寸精度要求為 IT12 以下。 二、 確定毛坯的尺寸公差 毛坯尺寸 由工藝人員手冊可查得鍛件單邊余量厚度方向 ，取 2mm，水平方向為 ，取 1kg，長度小于 130mm，取其上偏差 +，下偏差 。鍛件厚度尺寸小于 40mm，取其上偏差 +，下偏差 。B/H1,故取起偏角為 5 度。則鍛件毛坯長度尺寸為 mm125 ，直徑尺寸為 mm21 。 毛坯公差等級 根據零件圖各部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級為 812級，加工余量等級為普通級，故取 IT=12 級。 零件表面粗糙度 根據零件圖可知該 軸各加工表面的粗糙度至少為 。 綜上，鍛件毛坯圖如下所示。 湖南工業大學機械制造課程設計 第 十六 頁 第四章 擬定軸的工藝路線 一、定位基準的選擇 正確的選擇定位基準是設計工藝過程中的一項重要的內容，也是保證加工精度的關鍵，定位基準分為精基準和粗基準，以下為定位基準的選擇。 粗基準的選擇 （ 1） 粗基準的選擇 應能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定位基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定位基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝 夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應選該表面為粗基準，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。按照粗基準的選擇原則，選擇次要加工表面為粗基準。又考慮到階梯軸的工藝特點，所以選擇 φ 21的外圓及一端面為粗基準。 （ 2）精基準的選擇 根據軸的技術要求，軸的中心線為設計基準，也是測量基準，按照基準重合原則及加工要求，應選軸心線及一端面為精基準，其他各面都能以此為定位，從而也體現了基準統一的原則。 二、零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓、端面、鍵槽等 ，材料為 40Cr，參考有關資料，加工方法選擇如下 ? 2 ? 16 外圓面：為未注公差尺寸，表面粗糙度為 ，需進行粗車、半精車、精車。 002..016??? 外圓面：公差等級為 IT8，表面粗糙度為 ，需進行粗車、半精車、精車。 ??? 外圓面：公差等級為 IT6，表面粗糙度為 需進行粗車、半精車、精車、粗磨、精磨。 湖南工業大學機械制造課程設計 第 十七 頁 端面：本零件端面為回轉體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度為，需進行粗車、半精車。 鍵槽：槽寬公差等級為 IT7，槽深公差等級未注，表面粗糙度為 ，需采用三面刃銑刀，粗銑、半精銑 三、工藝順序的安排 （一） 機械加工工序 （ 1）遵循先基準平面后其他的原則：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準面，所以應先安排為后續工序準備好定為 基準。先加工精基準面，鉆中心孔及車表面的外圓。 （ 2）遵循先粗后精的原則：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工。 （ 3）遵循先主后次的原則 :先加工主要表面，如車外圓各個表面，端面等。后加工次要表面，如銑鍵槽等。 （ 4）遵循外后內，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的外圓。 （ 5）次要表面的加工：鍵槽等次要表面的加工通常安排在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。 （ 6）對于軸右端及中間軸段 002..016??? 加工質量要求較高的表面，安排在后面，并在前幾道工序中注意形位公差，在加工過程中不斷調整、保證其形位公差。 （ 7）按照先面后孔的原則：先加工端面，再銑鍵槽。 （二）熱處理工序的安排 在切削加工前宜安排正火處理，能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內應力，改善其切削性能。在粗加工后進行調質處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精車之后磨削加工之前。其能提高材料強度、表面硬度和耐磨性。在精加工之前安排表面淬火，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形，提高 表面耐磨性。 （三）輔助工序的安排 在粗加工和熱處理后，安排校直工序。在半精車加工之后安排去毛刺和中間檢驗工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序。 湖南工業大學機械制造課程設計 第 十八 頁 綜上所述，該軸的工序安排順序為： 下料 —— 鍛 件 —— 預備熱處理 加工工序 :車端面 —— 粗車 —— 調質 —— 半精車 —— 精車 —— 車端面 ——淬火 —— 磨外圓 —— 熱處理 —— 粗磨 —— 精磨 —— 去毛刺 —— 檢驗 四、加工階段的劃分 該 軸精度要求較高，其加工階段可劃分為粗加工、半精加工、精加工階段。 在粗加工階段，粗車外圓，以高生產效率 去除毛坯余量。 在半精加工階段，對外圓進行半精車，銑鍵槽等，減小粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度，為精加工做好準備。 精加工階段， 002..016??? 、 ? ? 16 外圓面表面粗糙度要求為 ，對其進行精車以達到要求。而對于 002..016??? 外圓面其公差等級為 IT6，表面粗糙度要求為 安排粗磨、精磨。 五、確定工藝路線 根據以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表三 工序號 工序名稱 工序內容 1 鍛件 毛坯鍛造加工 2 熱處理 正火 3 車端面 車斷頭及端面保證端面尺寸，鉆中心孔；調頭車另一端面，鉆中心孔； 4 粗車 粗車軸段 2 外圓，以其端面為基準面，依次粗車軸段 3 外圓；