轴的课程设计
课程设计指导书
题 目
设计传动轴零件的机械加工工艺规程及
工艺装备
引言........................................................................................................................ 3 一、零件的工艺分析............................................................................................ 4
1. 零件的作用................................................................................................. 4 2. 零件的工艺分析......................................................................................... 5 二、 确定毛坯、毛坯简图.................................................................................. 6
1. 选择毛坯................................................................................................... 6 2. 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量................................................... 6 三、选择加工方法,制定工艺路线.................................................................... 8
1. 定位基准的选择....................................................................................... 8 2. 表面加工方法的确定............................................................................... 9 3. 选择机床及量、刃具;......................................................................... 10 4. 机械加工工艺设计................................................................................. 10 四、确定工序切削用量及基本时间.................................................................. 11
1. 工序10和11的切削用量及基本时间计算 . ........................................ 11 2. 工序16 铣键槽.................................................................................... 13 五、夹具的选择.................................................................................................. 14 六、 设计总结.................................................................................................... 15 参考资料:.......................................................................................................... 16 附录...................................................................................................................... 16
引言
课程设计的目的
课程设计是一个实践性教学环节。它一方面要求学生在设计中能初步学会综合运用过去所学过的全部课程知识,另外也为以后搞好毕业设计做一次综合训练。通过课程设计,学生应在下述各方面得到锻炼:
1.熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论,在保证零件加工质量的前提下。正确地解决零件加工中的工艺过程的合理设计、工艺装备的选用及设计等有关问题,最后形成一定格式的机械加工工艺规程文件。
2.提高结构设计能力。学生通过亲手设计工艺装备的训练,应当掌握如何根据被加工零件的加工要求,设计出高效、省力、经济合理、能保证加工质量的工艺装备来。
3.学会使用手册及有关资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处,做到:了解资料、能找到资料和能熟练运用资料。
一、零件的工艺分析
1. 零件的作用
通过对该零件图的重新绘制,知原图样的视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工,各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如图:
6.3
传动轴在各种机械或传动系统中广泛使用,用来传递动力。它属于台阶轴类零件,由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩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,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递
转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。该零件的主要工作表面为Q,M,P,N 四个阶梯轴的外圆表面,它们的精度和表面粗糙度要求很高,在设计工艺规程时应重点予以保证。
2. 零件的工艺分析
传动轴零件技术要求表
二、 确定毛坯、毛坯简图
1. 选择毛坯
由于生产类型为大批量生产,且轮廓尺寸较大,宜采用模锻来制造毛坯。 在传力过程中主要承受交变扭转负荷或有冲击,因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性,以适应其工作条件。因此该传动轴材料为45钢。
2. 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
1)公差等级
由传动轴的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。 2)机械加工余量 Ф35
工序名称 工序余量 工序尺寸 精磨 0.15 Ф35 粗磨 0.25 Ф35.15 半精车 1.9 Ф35.4 粗车 4 Ф37.3
Ф41.3
Ф46
工序名称 工序余量 工序尺寸 精磨 0.15 Ф46 粗磨 0.25 Ф46.15 半精车 1.9 Ф46.4
Ф52.3
Ф30
工序名称 工序余量 工序尺寸 精磨 0.1 Ф30 粗磨 半精车 粗车 Ф24
工序名称 半精车 粗车 Ф44
工序名称 半精车 粗车 Ф52
工序名称 半精车 0.2 1.5 4 工序余量 1.5 4 工序余量 1.9 4 工序余量 2 Ф30.1 Ф30.3 Ф31.8
Ф35.8
工序尺寸 Ф24 Ф25.5 Ф29.5 工序尺寸 Ф44 Ф45.9 Ф49.9 工序尺寸 Ф52
Ф58 毛坯图
三、选择加工方法,制定工艺路线
1. 定位基准的选择
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
根据传动轴零件图的设计图纸和精基准的选择原则要求定位基准与设计基准相重合,这里选择传动轴的两端面中心孔作为定位基准,可以很方便的加工各轴肩端面和各外圆表面,而且能保证加工轴肩面P 、Q 相对于中心轴线的圆跳动误差。总之,该传动轴零件结构简单,定位、装夹方便,有利于保证各项技术要求。
2)粗基准的选择
粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、钻中心孔。但必须注意,一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔,而应该以毛坯外圆作粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架) ,车另一端面,钻中心孔。如此加工中心孔,才能保证两中心孔同轴。
2. 表面加工方法的确定
根据传动轴零件上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法如下表:
表6 轴零件各表面加工方案
说明:磨削在加工过程中包括粗、精磨。
对精度要求较高的零件,其粗、精加工应分开,以保证零件的质量。 该传动轴加工划分为三个阶段:粗车(粗车外圆、钻中心孔等) ,半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等) ,粗、精磨(粗、精磨各处外圆) 。各阶段划分大致以热处理为界。 热处理工序安排
轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴,正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理,并安排在粗车各外圆之后,半精车各外圆之前。
综合上述分析,传动轴的工艺路线如下:
下料→正火→车两端面,钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆,车槽,倒角→车螺纹→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。
3. 选择机床及量、刃具;
机床设备的选用
根据该轴的尺寸大小要求,选用卧式车床CA6140,万能外圆磨床MD1420,立式升降台铣床X5032。 量具的选择
游标卡尺(精度为0.02),千分尺。 刀具选择
因为该传动轴为阶梯轴,所以选用90度角偏头外圆车刀。倒角选用45度角偏头外圆车刀。铣键槽使用圆柱键槽铣刀加工。车螺纹时,使用高速钢螺纹车刀。
4. 机械加工工艺设计
工艺卡片见附录
四、确定工序切削用量及基本时间
切削用量的选取方法
①背吃刀量的选择 粗加工时,除留下精加工余量外,一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般
较小,可一次切除。在中等功率机床上,粗加工的背吃刀量可达8~10mm ;半精加工的背吃刀量取0.5~5mm ;精加工的背吃刀量取0.2~1.5mm 。
②进给速度(进给量)的确定 粗加工时,由于对工件的表面质量没有太高的要求,这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时,则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。
进给速度νf 可以按公式νf =f×n 计算,式中f 表示每转进给量,粗车时一般取0.3~0.8mm /r ;精车时常取0.1~0.3mm/r;切断时常取0.05~0.2mm/r。 ③切削速度的确定 切削速度vc 可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中,也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。
粗加工或工件材料的加工性能较差时,宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时,宜选用较高的切削速度。
切削速度vc 确定后,可根据刀具或工件直径(D )按公式 n=l000vc/πD 来确定主轴转速n (r/min)。
在工厂的实际生产过程中,切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。
1. 工序10和11的切削用量及基本时间计算
机床:CA6140卧式车床,转速n=400r/min
刀具:查〈〈简明手册〉〉选用YT6硬质合金外圆车刀,主偏角为90,后刀面最大磨损限度1.0~1.4,刀具寿命60min.
因为是半精加工 ,进给量取: f=0.1mm/r 进给速度:vf=fn=0.1×400=40mm/min 加工工时:tm=L/ vf 零件φ35mm
切削速度 vc=πdn/1000=3.14×35×400/1000=43.96m/min 从φ37.3mm 切削至φ35.4mm ,背吃刀量0.95mm , 切削长度L1= 52mm; L2=57mm 加工工时tm1=L1/ vf=1.3min;
Tm2=L2/ vf=1.425min
零件φ24mm
切削速度 vc=πdn/1000=3.14×24×400/1000=30.144m/min 从φ25.mm5切削至φ24mm ,背吃刀量0.75mm , 切削长度L1= 18mm; L2=16mm 加工工时tm1=L1/ vf=0.45min;
Tm2=L2/ vf=0.4min
零件φ46
切削速度 vc=πdn/1000=3.14×46×400/1000=57.776m/min 从φ37.3mm 切削至φ35.4mm ,背吃刀量0.75mm , 切削长度L1= 52mm; 加工工时tm1=L1/ vf=1.3min; 零件φ44
切削速度 vc=πdn/1000=3.14×44×400/1000=55.264m/min 从φ45.9mm 切削至φ44mm ,背吃刀量0.95mm , 切削长度L1= 4mm;
加工工时tm1=L1/ vf=0.1min; 零件φ52mm
切削速度 vc=πdn/1000=3.14×50×400/1000=65.312m/min 从φ54mm 切削至φ52mm ,背吃刀量1mm , 切削长度L1= 40mm;
加工工时tm1=L1/ vf=1min;
零件φ30mm
切削速度 vc=πdn/1000=3.14×30×400/1000=37.68m/min 从φ31.8mm 切削至φ30.3mm ,背吃刀量0.75mm , 切削长度L1= 20mm; 加工工时tm1=L1/ vf=0.5min; 半精切基本时间为6.475min
2. 工序16 铣键槽
机床: 立式升降台铣床X5032 转速n=300r/min 纵向进给量为f1=0.1 mm/r 横向进给量为f2=0.2 mm/r 铣键槽时走刀往返一次 键槽12(0,-0.200) h=5mm, L=36mm 计算工时得
tm 纵= h/f1n=0.1667min
tm横=L/f2n=0.6min铣键槽时走刀往返一次tm=1.2min
tm1=1.3667min
键槽8(0,-0.036)
h=4mm, L=16mm 计算工时得
tm 纵= h/f1n=0.1333 min
tm 横= L/f2n=0.2667 min铣键槽时走刀往返一次tm =0.5333min tm2=0.6667min
键槽6
h=3mm, L=16mm 计算工时得
tm 纵= h/f1n=0.1 min
tm 横= L/f2n=0.2667 min tm3=0.3667min 工序所需工时Tm=2.4min
五、夹具的选择
因为该零件为台阶轴,是规则零件,因此加工该零件不需要使用专用夹具,采用通用夹具,如:三爪卡盘及顶尖,双顶尖,平口钳。
装夹简图
六、 设计总结
在大学期间经过三年的努力和学习,对于机械一些问题已有所了解。作为一名快毕业的学生,我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面,如何去面对现实中的各种机械设计?如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中,我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计书是十分必要的,同时也是对讨论和共同学习有了进一步的认识。作为一切都要有据可依. 有理可寻,不切实际的构想永远只能是构想,永远无法升级为设计。
另外,课堂上也有部分知识不太清楚,于是我又不得不边学边用,时刻巩固所学知识,这也是我作本次课程设计的第二大收获。
整个设计我基本上还满意,由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评正。是我可用更好地了解到自己的不足,以便课后加以弥补。
参考资料:
《机械加工工艺设计手册》 《机械制造基础》
附录
1.零件图 1张 2.毛坯图 1张
3.机械加工工艺规程卡片1套
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