掛輪架軸鍛造及加工工藝設計【含CAD圖紙、工序卡、說明書】
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切削工藝設計說明書 課程名稱 切削工藝課程設計 設計題目 掛輪架軸 目錄一、 掛輪架軸的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定. 21. 掛輪架軸的工藝分析. 22. 生產(chǎn)類型的確定. 2二、 機械加工工藝設計.31. 定位基準的選擇及安裝形式.32. 零件表面加工方法的選擇.43. 制定工藝路線.54. 確定機械加工余量.7三、總結(jié)11四、參考文獻12五、附錄(機械加工工藝過程工藝卡)13設計計算與說明結(jié)果一、掛輪架軸的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.掛輪架軸的工藝分析由該掛輪軸的零件圖可知,該軸屬于典型的階梯軸類零件,機構(gòu)較為復雜,由于各軸段具有不同的功能、尺寸、配合及粗糙度的要求,故加工起來較為復雜。該軸共分為六段,主要構(gòu)成為回轉(zhuǎn)面,故可采用車削方式進行加工,M16所示的兩處螺紋可單獨進行加工,由于不同軸段間設計有退刀槽,故可以方便單獨地對各段進行不同的加工;在18軸段和13軸段上有平面,可在車削加工完成后再進行銑削加工。不同軸段的粗糙度要求不同,有Ra0.63,Ra2.5和Ra25的不同要求,可利用粗車,半精車,精車和靜磨的方法分別進行加工,滿足不同的要求,由于退刀槽的作用,故各段加工之間互不影響。25X35軸段的直徑和長度都有公差要求,在加工時需要用較精密的加工方法以及合適的工序?qū)ζ溥M行保證;同時有平行度和垂直度的要求,可以通過適當?shù)幕鶞蔬x擇和工序排布對其進行保證。總之,該零件可以在正常的工藝條件下,用較為經(jīng)濟的方法進行加工,整體工藝性較好。2.生產(chǎn)類型的確定設計計算與說明結(jié)果由于零件圖未對生產(chǎn)數(shù)量及批次有明確要求,且加工數(shù)量只為1,故可視為單件小批量生產(chǎn)類型,以此進行工藝路線的擬定。二、機械加工工藝設計1.定位基準的選擇及安裝形式精基準的選擇根據(jù)零件圖可知25軸段有垂直度的要求,并且其尺寸偏差要求較嚴格,故選定其為精基準,可以滿足位置公差的要求,同時可以作為回轉(zhuǎn)面進行定位,可以保證其余各軸段之間的同軸度要求,減少跳動。同時由于裝夾要求,在左右兩端進行裝夾時,分別以M16軸段和25軸段為精基準進行加工。具體進行加工時,兩精基準互為基準進行加工,保證了各處的形位公差要求。粗基準的選擇由于該零件屬于回轉(zhuǎn)軸類零件,故選取零件中心軸線為粗基準,分別裝夾兩次,在兩端鉆頂尖孔作為定位粗基準,為后續(xù)的精加工最好準備。安裝形式和次數(shù)在車床上安裝工件所用的附件有三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖、花盤、心軸、中心架和跟刀架等。安裝工件的設計計算與說明結(jié)果主要要求是位置準確、裝夾牢固。工序1、2、3、4、6、7、8、9是粗車、半精車和精車,由于是對回轉(zhuǎn)面進行車削,三爪卡盤是應用最廣泛的夾具,適合于安裝短圓棒料工件,且三爪卡盤裝夾方便能自動定心 ,能滿足車削精度要求,故在這幾個工序中選用三爪卡盤進行裝夾。在每個工序中分別裝夾一次。工序10為銑削,在13軸段和25軸段由于銑削平面有角度關系和定位要求,故在裝夾時選用分度頭進行裝夾,可以保證相應角度方便加工。裝夾一次。工序11為精磨,由于屬于精加工,要保證加工精度和表面粗糙度,所以選用雙頂尖進行裝夾。共裝夾一次。2.零件表面加工方法的選擇根據(jù)零件圖上的表面粗糙度要求和尺寸精度要求,可查閱機械制造技術基礎表5-6獲得零件外圓加工方法的經(jīng)濟精度,進而進行相應加工方法的選用。零件圖上粗糙度要求為Ra25的部分粗車即可達表面粗糙度要求;對于零件圖上表面粗糙度要求為Ra2.5的M16及50兩端面,查表可知半精車可到達到Ra2.510的要求,精車可達到Ra1.255的要求,為減小加工難度,故選用粗車半精車精車的加工方法,以經(jīng)濟的加工方法和效率滿足加工要求。設計計算與說明結(jié)果對于零件圖上粗糙度要求為Ra0.63的25軸段,車削不易滿足,且選用金剛石車成本較高,故選用磨削的方法,查閱表格可知粗磨可達到Ra1.2510精度,半精磨可達到Ra0.632.5精度,精磨可達到Ra0.161.25精度,考慮加工成本和加工效率的綜合影響,最終選用粗車半精車精車精磨的方法對其進行加工。需要進行銑削加工的平面由于沒有特殊要求,采用普通粗銑對其進行加工,查閱表格可恥粗銑可達到Ra1080精度,滿足Ra25的要求。根據(jù)零件圖技術條件,在軸段350+0.15和方頭處有淬火至硬度40-45HRC的要求,故在相應工序中加入熱處理,由于淬火后對零件尺寸和加工精度影響較大,所以將其安排在粗加工之后,半精加工和精加工之前。3.制定工藝路線擬定加工順序加工階段的劃分:按照對工藝分析的要求,加工階段可劃分為粗加工半精加工精加工。分別為:粗車外圓、鉆中心孔;半精車各處外圓、臺階和次要表面;精車和精磨各處外圓表面。在擬定加工順序的時候遵循“先基準面后其他”、“先設計計算與說明結(jié)果面后孔”、“先主后次”和“先粗后精”的原則。故各軸段的加工順序為:M16兩軸段:粗車半精車精車車螺紋;50軸段:粗車半精車;25軸段:粗車半精車精車精磨;18軸段:粗車半精車銑;13軸段:粗車半精車銑。總加工順序為:粗車軸端面,打中心孔粗車各外圓表面熱處理25和M16軸段半精車各外圓表面精車M16,25外圓面兩M16軸段車螺紋銑削18和13外圓面精磨25外圓面選擇機床根據(jù)該軸的尺寸大小要求,選用臥式車床CA6140,萬能外圓磨床MD1420,立式升降臺銑床X5032,具體情況如上表所示。選擇夾具、刀具及量具夾具:三爪卡盤是最常用夾具,易于裝夾且可以自動定心,在粗車、半精車和精車部分選用三爪卡盤作為夾具;銑削時由于有角度要求,需要定位角度,故選用分度頭和頂尖M16兩軸段:粗車半精車精車車螺紋;50軸段:粗車半精車;25軸段:粗車半精車精車精磨;18軸段:粗車半精車銑;13軸段:粗車半精車銑。設計計算與說明結(jié)果作為夾具;磨床由于表面粗糙度較高,對表面質(zhì)量有較高的要求,故選用雙頂尖作為夾具。刀具:車端面時考慮切削方便選用45車端面刀,其余車削部分采用60彎刀,在車螺紋時可選用螺紋車刀進行相應加工,銑削時由于加工平面,故采用兩面刃銑刀。量具:根據(jù)零件圖的尺寸要求,可選用分度為0.02mm的游標卡尺進行測量即可滿足測量精度。熱處理由于有些軸段半精車即為最終加工工序,為了不影響已加工精度,將熱處理放置在粗加工之后,半精加工之前,可滿足相應要求。4.確定機械加工余量各工步加工余量設計計算與說明結(jié)果在零件加工過程中有粗車、半精車和精車幾種加工方法,查閱粗車及半精車外圓加工余量表可對各工步加工余量進行確定。零件總廠L=121mm粗車24X27軸段,加工余量大于2mm,取4mm;粗車33X35軸段,加工余量大于2mm,取4mm;粗車58X21軸段,加工余量大于2.3mm,取8mm;粗車26X38軸段,加工余量大于2mm,取6mm;半精車20X27軸段,加工余量大于2mm,取3mm;半精車28X35軸段,加工余量2.6mm,為精車和磨削留取加工余量;半精車20X38軸段,加工余量為2mm,在之后依次車削16.3和13軸段;查閱表車削加工余量、加工精度和表面粗糙度可知精車加工余量為0.10.3mm,故選擇:精車16.3X27軸段,加工余量為0.3mm;精車25.4X35軸段,加工余量為0.3mm.表3.8.1 磨削加工余量、加工精度和表面粗糙度加工方法本道工序單面經(jīng)濟加工余量(mm)經(jīng)濟加工精度經(jīng)濟表面粗糙度磨削粗磨0.250.5IT8IT76.33.2半精磨0.10.2IT71.60.8精磨0.050.1IT7IT60.80.2細磨、超精磨0.0050.05IT6IT50.100.025設計計算與說明結(jié)果查閱表3.8.1磨削加工余量表可知精磨加工余量為0.050.1mm,故選取25.1X35軸段的加工余量為0.1mm,加工后達到最終尺寸要求。各工序加工余量軸段M16X20加工余量及公差工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm精車、車螺紋0.3IT72.516半精車3.7IT103.216.3粗車4IT1212.520鍛造24軸段50X5加工余量及公差工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm粗車8IT122550鍛造58設計計算與說明結(jié)果軸段25X35加工余量及公差工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精磨0.1IT60.6325-0.02-0.04精車0.3IT71.2525.10-0.05半精車2.6IT103.225.400.062粗車5IT1212.52800.16鍛造33軸段18X5加工余量及公差工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm銑IT1012.518半精車2IT1012.518粗車6IT122520鍛造26設計計算與說明結(jié)果軸段M16X18加工余量及公差工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm精車、車螺紋0.3IT62.516半精車3.7IT103.216.3粗車6IT1212.520鍛造26軸段M16X18加工余量及公差工序名稱工序余量/mm加工經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm銑IT1012.513半精車2IT1012.513粗車11IT122515鍛造26三、總結(jié)通過本次切削工藝設計,我對機械制造的相關知識進行了復習和鞏固,加深了對于加工方法、加工精度和對加工流程設計的理解,在課程設計的過程中,我查閱了大量的資料和手冊,收獲頗豐。同時,我也在實踐的過程中發(fā)現(xiàn)了理論與實踐的差別,認識到了自身的不足,在今后的學習中我會進一步加強自己對于機械專業(yè)知識的學習認識和深化。設計計算與說明結(jié)果四、參考文獻【1】張世昌,機械制造技術基礎,高等教育出版社【2】楊慧智,工程材料及成形工藝基礎,機械工業(yè)出版社【3】機械設計手冊,北京出版社13
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