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設計輸出軸零件的機械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備 學院： 機電學院 班級： 姓名: 學號： 指導老師： 目 錄 目錄---------------------------------------------------------------------------------------2 一、 輸出軸工藝分析-----------------------------------------------------------------------3 1、 輸出軸的作用-------------------------------------------------------------------------3 2、 輸出軸的結構特點、工藝，表面技術要求分析---------------------------3 二、 工藝規(guī)程設計--------------------------------------------------------------------------3 1、 選擇毛胚材料-------------------------------------------------------------------------3 2、 確定毛坯尺寸及機械加工余量----- --------------------------------------------4 3、 基準選擇------------------------------------------------4 4、 工序選擇安排-------------------------------------------------------------------------5 5、 制訂工藝路線-------------------------------------------------------------------------5 6、 機加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定----------------------------------7 三、 熱處理工序-----------------------------------------------------------------------------8 四、 輸助工序---------------------------------------------------------------------------------8 五、 確定各工序所用設備及工藝裝備小結--------------------------------------8 六、 小總---------------------------------------------------------------------------------------9 七、 相關文獻---------------------------------------------------------------------------------9 設計輸出軸零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 要求：單件小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)環(huán)境好，設備齊全， 資源豐富 一、輸出軸各主要部分的作用及技術要求分析： 1.題目所給定的零件輸出軸，其主要作用輸出軸零件的主要作用是支撐零件、實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動并傳遞轉(zhuǎn)矩和動力。 2.由零件圖分析，該輸出軸零件屬于階梯軸。根據(jù)對零件圖的分析，該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求如下： (1)φ55軸段上為傳遞動力開有鍵槽，鍵槽相對于φ55外圓表面的對稱度小于0.08 mm,粗糙度為3.2； (2)φ60和φ75外圓表面，其兩者的中心連線為φ55外圓和φ80孔圓跳動的基準線，其圓跳動量均小于0.04mm ，表面粗糙度Ra都為3.2um； (3)φ65外圓表面，粗糙度Ra為3.2um； (4)φ80的孔，其表面粗糙度Ra為6.3um，以及與其具有位置度要求φ0.05 mm的10-φ20的通孔，其均勻分布，表面粗糙度Ra為 3.2um； (5)φ50和φ80的孔、φ176外圓表面及30的圓錐面，表面粗糙度為6.3um； （6）φ176軸段的右端面的粗糙度要求為3.2um。 通過上面零件的分析可知，該零件并沒有復雜的加工曲面，屬于較為簡單的零件，所以根據(jù)各加工表面的技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 二、工藝規(guī)程設計 1、選擇毛胚材料 機械加工中毛坯的種類有很多種，如棒料、鑄件、鍛件、型材、焊接組合件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機械加工勞動量，降低機械加工成本，但往往會增加毛坯的制造成本。在毛坯選擇上，加工零件的尺寸和形狀的復雜性也影響選擇毛坯制造方法。 一般來說，直徑相差不大的階梯軸可以選擇棒料（直徑超過90mm的軸類零件一般不選用棒料，避免切削余量過大）; 直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 根據(jù)上述內(nèi)容來分析本零件，一般軸類零件材料可選為45號鋼。 45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結構用鋼，硬度不高易切削加工，調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等；其次，觀察零件圖知，本設計零件為軸類零件，各直徑尺寸相差較大，且該軸在工作過程中要承受沖擊載荷和扭矩，是主要的動力輸出元件，故為增強其強度、剛度和沖擊韌性，毛坯選擇鍛件；再者，由于零件的生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)。因此，本零件的毛坯種類以自由鍛方法獲得。 2．確定毛坯尺寸及機械加工余量 查閱《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.1得鍛件機械加工余量及尺寸公差： 加工余量 3、基準選擇 在軸類零件加工中，為保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應盡可能使其與裝配基準重合并使各工序的基準統(tǒng)一，而且還要考慮在一次安裝中盡可能加工出較多的面。 軸類零件加工時，精基準的選擇通常是采用頂尖孔作為定位基準。這樣，可以實現(xiàn)基準統(tǒng)一，能在一次安裝中加工出各段外圓表面及其端面，可以很好的保證各外圓表面的同軸度以及外圓與端面的垂直度，加工效率高并且所用夾具結構簡單。所以對于實心軸（鍛件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，應先打頂尖也，以后的工序都用頂尖孔定位。分析本零件，選取頂尖孔作為定位精基準。當零件外圓加工完畢以后，可以以外圓為精基準加工內(nèi)孔 根據(jù)定位基準的互為基準原則、統(tǒng)一基準原則、互為基準原則、自為基準原則以及便于裝夾原則，分析本零件結構，選擇兩中心孔和φ75作為精基準，選擇φ176作為粗基準來加工兩中心孔。 4、工序順序的安排 ① 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準，即在前面加工階段先加工輸出軸的左、右端面，φ55和φ176外圓表面，鉆中心孔。 ②遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 ③遵循“先主后次”原則，如先加工外圓表面，再加工鍵槽。 ④遵循“先面后孔”原則，先加工φ176外圓表面，做為定位基準再加工其余各孔。 5、制定工藝路線 根據(jù)零件的具體要求和各種加工方法所能夠達到的經(jīng)濟度和粗糙度能力，查閱《機械加工工藝手冊》各加工面的加工方法（如表1）：表 1 加 工 面 尺寸及偏差 精度 粗糙度 加 工 方 案 Φ176外圓面 Φ176 無 6.3 粗車-半精車 Φ75外圓面 IT7 1.6 粗車-半精車-精車 Φ65外圓面 IT7 1.6 粗車-半精車-精車 Φ60外圓面 IT7 1.6 粗車-半精車-精車 Φ55外圓面 IT7 1.6 粗車-半精車-精車 Φ104內(nèi)圓面 Φ104 無 3.2 粗鏜-半精鏜 Φ80內(nèi)圓面 無 6.3 粗鏜-半精鏜 Φ50內(nèi)圓面 Φ50 無 6.3 粗鏜-半精鏜 左端面 Φ55 無 6.3 粗車-半精車 右端面 Φ176 無 6.3 粗車-半精車 鍵槽 50 IT9 3.2 粗銑-半精銑 2-Φ8孔 Φ8 無 3.2 鉆-擴-鉸 10-Φ20孔 Φ20 無 3.2 鉆-擴-鉸 工序安排如下（表2）： 表2 工序 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準 1 鍛造 鍛造毛胚 2 熱處理 正火（消除內(nèi)應力） 3 車削 （1） 夾毛坯外圓，粗車φ55端面； （2） 打中心孔 毛坯φ176外圓 4 車削 （1） 夾φ75外圓，車φ176端面； （2） 打中心孔 φ75外圓及中心孔 5 鏜削 粗鏜φ104、φ80、φ50內(nèi)孔 φ75外圓 6 車削 粗車各外圓表面及錐面 中心孔 7 鉆削 鉆10-φ20通孔、倒角 中心孔 8 鉆削 鉆2-φ8通孔 9 熱處理 調(diào)質(zhì) 10 鉗工 修研兩端中心孔 11 車削 半精車φ176、φ75、φ60、φ55外圓面，倒角均為C1 中心孔 12 鏜削 半精鏜φ104內(nèi)孔，粗糙度3.2 半精鏜φ80、50內(nèi)孔，粗糙度6.3 φ75外圓 13 鉆削 擴餃φ20通孔 中心孔 14 車削 精車φ75、φ65、φ60、φ55外圓面 中心孔 15 銑削 銑鍵槽 中心孔 16 鉗工 鉗去毛刺 17 去毛刺 去除全部毛刺 18 終檢 按零件圖樣要求全面檢查 6、機加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的確定 通過查閱《機械加工工藝手冊》得到相關數(shù)據(jù)可計算得到工序尺寸如表3： 加工最終尺寸/mm 工序名稱 工序單邊余量/mm 公差等級 粗糙度(um) 公序基本尺寸/mm Φ176 半精車 粗車 毛坯 1 3 IT9 IT12 3.2 6.3 Φ176 Φ178 Φ184 Φ75 精車 半精車 粗車 毛坯 0.3 1.2 2.5 IT7 IT9 IT12 1.6 3.2 12.5 Φ75 Φ75.6 Φ78 Φ83 Φ65 精車 半精車 粗車 毛坯 0.3 1.2 2.5 IT7 IT9 IT12 1.6 3.2 12.5 Φ65 Φ65.6 Φ68 Φ73 Φ60 精車 半精車 粗車 毛坯 0.3 1.2 5 IT8 IT9 IT12 1.6 3.2 12.5 Φ60 Φ60.6 Φ65 Φ73 Φ55 精車 半精車 粗車 毛坯 0.3 1.2 7.5 IT7 IT9 IT12 1.6 3.2 12.5 Φ55 Φ55.6 Φ58 Φ73 Φ104內(nèi)孔 半精鏜 粗鏜 毛坯 0.7 2.3 IT7 IT9 3.2 6.3 Φ104 Φ102.6 Φ98 Φ80內(nèi)孔 半精鏜 粗鏜 毛坯 0.5 2.5 IT9 IT12 6.3 12.5 Φ80 Φ81 Φ86 Φ50內(nèi)孔 半精鏜 粗鏜 毛坯 0.5 2.5 IT9 IT12 6.3 12.5 Φ50 Φ51 Φ56 10-Φ20通孔 鉸 擴 鉆 毛坯 0.3 1.7 18 IT7 IT9 IT12 3.2 6.4 12.5 Φ20 Φ19.7 Φ18 三、熱處理工序 熱處理的目的是提高材料力學性能，消除殘余應力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應力處理等，本零件CA6140車床輸出軸材料為45鋼，在加工過程中正火是為了消除零件的內(nèi)應力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應力。 四、輔助工序 輔助工序包括檢查、檢驗工序、去毛刺、平衡、清洗工序等，檢驗工序是主要的輔助工序。如去毛刺：件表層或內(nèi)腔的毛刺對機器裝配質(zhì)量影響甚大，切削加工之后，應安排去毛刺工序。清洗工序：工件內(nèi)孔、箱體內(nèi)腔易存留切屑，零件在進入裝配之前；研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附著在工件表面上。 五、確定各工序所用設備及工藝裝備 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量尺 1 鍛造 游標卡尺 2 熱處理 3 車削 CA6140臥式車床 車刀 游標卡尺 4 車削 CA6140臥式車床 車刀 游標卡尺 5 鏜削 臥式鏜銑床 鏜刀 游標卡尺 6 車削 CA6140臥式車床 鏜刀 游標卡尺 7 鉆削 Z525 麻花鉆 游標卡尺 8 鉆削 Z525 麻花鉆 游標卡尺 9 熱處理 10 鉗工 11 車削 CK6140A數(shù)控車床 車刀 外徑千分尺 12 鏜削 CA6140臥式車床 鏜刀 塞規(guī) 13 鉆削 Z525 擴孔刀、鉸刀 外徑千分尺 14 車削 CK6140A數(shù)控車床 車刀 外徑千分尺 15 銑削 X51 銑刀 游標卡尺 六、小結 為期兩個星期的機械制造工藝的課程實訓很快結束了，在這次課程設計過程中，我學到了很多。也遇到了種種困難，一次又一次的修改加工方案，暴露了我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。機械制造工藝課程設計是一個跟實際聯(lián)系很緊密的，不管是工藝過程還是工序卡，以及設備的選擇，都要求我們有相關的理論知識，根據(jù)實習過程中學到的實踐經(jīng)驗聯(lián)系起來，才能更好的完成課程設計。因此在課程設計中遇到的很多問題，既有理論的欠缺，也有經(jīng)驗的不足。 作的一次綜合練習。隨著課程設計的逐漸完成，使我對《機械制造工藝》這門課程有了更深入的理解和掌握。在這段時間里，我盡著自己最大的努力學習，來學習和創(chuàng)新。為了解決技術上的問題，我也不斷地去翻閱所學的專業(yè)書籍和各種相關，所以通過此次的課程設計，我也學習了相關手冊的查閱方法。 總之，課程設計我讓受益匪淺，因為我暴露出了自己的不足，在今后的學習或者實習工作中都應當努力積累相關的加工知識，以彌補自身存在的不足。 七、 參考文獻 1、《實用機械加工工藝手冊》 機械工業(yè)出版社 陳宏鈞 1996.12 2、《金屬切削刀具與磨具標注應用手冊》 機械工業(yè)出版社 1995.12 3、《互換性與測量技術基礎》 華中科技大學出版社 李軍 2007.9 4、《機械制造工藝學》第二版 機械工業(yè)出版社 王先逵 2006.1