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】 型的規范如表 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 十一 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 十二 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 、半精車、精車、粗磨、精磨。 湖南工業大學機械制造課程設計 第 十三 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 十四 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 、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；調頭再以軸