机械工程材料课程论文

手动气阀中的心杆工艺分析

1零件图工艺分析：

（1）手动气阀中的心杆，它属于台阶杆类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽和平面等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，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，螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。 根据工作性能与条件，该心杆图样规定了主要外圆Φ20.002∕19.999、Φ31.991∕31.975以及Φ31.991∕31.975上的两个平面有较高的尺寸，位置精度和较小的表面粗糙度值并有热处理要求，这些技术要求必须在加工中给予保证。 因此，该心杆的关键工序是Φ20.002∕19.999、Φ31.991∕31.975、Φ31.991∕31.975上的两个平面和螺纹。

（2）确定毛坯

该心杆材料为45号钢，因为属于一般心杆，所以选45号钢可满足其要求。 本心杆属于手动气阀心杆，并且各外圆直径尺寸相差不大，所以选择Φ40mm的热轧圆钢作毛坯。

（3）确定主要表面的加工方法

心杆是连接构件，主要采用车削与铣削成形，由于该心杆的主要表面Φ20.002∕19.999、Φ31.991∕31.975及Φ31.991∕31.975上的两个平面的公差等级较高，表面粗糙度Ra值（Ra=1.6um）较小，故粗车削后还需精车削和精铣削。

2定位基准和装夹方式：

（1）定位基准 合理的选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。 由于心杆是实心的，所以应选择两端面为定位基准，采用三爪自定心卡盘装夹方式，以保证零件的技术要求。 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆，端面采用三爪自定心卡盘采用热轧圆钢的毛坯外圆车端面，但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次车两端面，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，车出已端外圆，然后以已车过的外圆作基准，有三爪自定心卡盘装夹，车另一端面，如此加工才能保证两端面平行且在同一水平线上。 下料→车两端面→粗车各外圆→调质→半精车各外圆、车槽、倒角→车螺纹→铣平面→磨削→检验

（2）装夹方式 由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求，夹具能保证零件在机床坐标系的正确方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸，确定正确的装夹方式，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、工件重心、离心力或惯性力等的作用而产生位置变化和振动，以保证加工精度和安全操作。考虑到杆的长度不长，加工M18的螺纹到Φ

40.013∕39.998的外圆时，调头装夹，可以采用三爪自定心卡盘夹住Φ40.013∕39.998的外圆台阶处，加工M20的螺纹即可。铣平面时，平口钳装夹，零件水平放置，磨零件时，双顶尖夹持磨外圆。选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。

3确定加工顺序：

加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量，生产效率和加工成本。因此，在设计工艺路线时，应合理安排好切削加工、热处理和铺助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题，按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，先粗精加工M18的螺纹的外圆及Φ20.002∕19.999、Φ31.991∕31.975、Φ40.013∕39.998台阶，换刀加工割槽，加工M18螺纹。再调头装夹零件，粗精车M20螺纹外圆，换刀加工割槽，然后再车M20螺纹，普铣两平面，最后上磨床，加工平面及Φ40.013∕39.998外圆，并保证尺寸。 注意：调头时，要保证M18外圆与M20外圆在同一水平线上，如果不在一条水平线上，加工出来的杆就是斜的。

4确定加工工序：

（1） 下料Φ45×125±1.0mm

（2）三爪自定心卡盘夹毛坯外圆，车端面，车M18螺纹的外圆及外圆Φ21±0.5，Φ33±0.5，Φ41±0.5和长度100±0.2，90±0.2，79±0.2，18±0.2

（3）调头装夹，车M20螺纹的外圆及长度23±0.2

（4）调质处理HB160～195

（5）调头三爪夹M20螺纹的外圆，车M18螺纹的外圆及外圆Φ20.002∕19.999，Φ31.991∕31.975，Φ40.013∕39.998和长度100±0.1，90±0.1，79±0.1，15±0.1，切槽，倒角

（6）用螺纹刀车M18的螺纹达图上要求

（7）调头三爪夹Φ40.013∕39.998的外圆，车M20螺纹的外圆及长度20±0.1，切槽，倒角

（8）用螺纹刀车M20的螺纹达图上要求

（9）平口钳装夹杆的两个端面，零件水平放置，校正平行度0.01，铣Φ31.991∕31.975上的第一个平面，铣完后，翻过来铣第二个平面达图上要求

（10）检验所有尺寸查看是否正确

（11）去除表面杂质，锈斑，毛刺上防锈油

传动轴制造工艺

1、零件工艺性分析

（1）零件材料：45钢。切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需采取特殊工艺措施。刀具材料选择范围较大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。 （2）零件组成表面：两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。 （3）主要表面分析：Ф25外圆表面用于支承传动件，为零件的配合面及工作面。 （4）主要技术条件：Ф25外圆精度要求：IT7 粗糙度要求Ra1.6µm。它是零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。 （5）零件总体特点：长径比达12，为较典型的细长轴。

2、毛坯选择

按零件特点，可选棒料。根据标准，比较接近并能满足加工余量要求，可选Ф28mm，245mm。

3、零件各表面终加工方法及加工路线

（1）主要表面可能采用的终加工方法：按IT7级精度，Ra1.6µm，应为精车或磨削。 （2）选择确定：按零件材料、批量大小、现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用磨削。 （3）其它表面终加工方法：结合主要表面加工及表面形状特点，各回转面采用半精车，键槽采用铣削。 （4）各表面加工路线确定：Φ25外圆：粗车—半精车—磨削；其余回转面：粗车—半精车；键槽：铣削。

4、零件加工路线设计

（1）注意把握工艺设计总原则。加工阶段可划分为粗、半精、精加工三个阶段；工序不宜过于集中（细长轴，刚度差，易变形）亦不宜太分散（中批生产，位置精度亦应保证）。 （2）以机加工艺路线作主体。以主要表面加工路线为主线，穿插次要表面加工。 （3）穿插热处理。考虑轴细长等因素，将调质处理安排于粗加工之后进行。 （4）安排辅助工序。热处理前安排中间检验。检验前，铣削后去毛刺。 （5）调整工艺路线。对照技术要求，在把握整体的基础上作相应调整。

5、选择设备、工装

（1）设备选择

车削采用卧式车床；铣削采用立式铣床；磨削采用外圆磨床。

（2）工装选择

零件粗加工采用一顶一夹安装，半精、精加工采用对顶安装，铣键槽采用V形架安装。夹具主要有三爪卡盘、顶尖（拨盘）、V形架等。刀具有90º偏刀，中心钻，外螺纹车刀，键槽铣刀，麻花钻，硬质合金顶尖，砂轮等。量具选用有外径千分尺，游标卡尺，螺纹环规等。

齿轮制造工艺

1) 高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空 发动机等齿轮 汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖

拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用

30CrMnTi 钢。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精 加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工 2) 中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮 机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调 质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削 3) 较低承载能力的齿轮 较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。相互配对使用的小齿轮硬度稍高(相差大约在70～120HB),对齿轮的使用寿命有利。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调 质——机械精加工