掛輪架軸鍛造及加工工藝設計【含CAD圖紙+PDF圖紙+文檔】

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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類型的確定……............................ 2 1. 掛輪架軸的工藝分析……................................................................. 2 2. 生產類型的確定……......................................................................... 2 二、 機械加工工藝設計……………………………………………….3 1. 定位基準的選擇及安裝形式………………………………………...3 2. 零件表面加工方法的選擇…………………………………...………4 3. 制定工藝路線………………………………………………...………5 4. 確定機械加工余量…………………………………………………...7 三、總結…………………………………………………………………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 結果 一、掛輪架軸的工藝分析及生產類型的確定 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，主要構成為回轉面，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φ18軸段和φ13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。 φ25X35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對其進行保證；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.生產類型的確定 設計計算與說明 結果 由于零件圖未對生產數(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 ①精基準的選擇 根據(jù)零件圖可知φ25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φ25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。 ②粗基準的選擇 由于該零件屬于回轉軸類零件，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。 ③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φ13軸段和φ25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φ50兩端面，查表可知半精車可到達到Ra2.5~10的要求，精車可達到Ra1.25~5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 結果 對于零件圖上粗糙度要求為Ra0.63的φ25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Ra1.25~10精度，半精磨可達到Ra0.63~2.5精度，精磨可達到Ra0.16~1.25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Ra10~80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 ①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； φ50軸段：粗車—半精車； φ25軸段：粗車—半精車—精車—精磨； φ18軸段：粗車—半精車—銑； φ13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φ25和M16軸段—半精車各外圓表面—精車M16，φ25外圓面—兩M16軸段車螺紋—銑削φ18和φ13外圓面—精磨φ25外圓面 ②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。 ③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； φ50軸段：粗車—半精車； φ25軸段：粗車—半精車—精車—精磨； φ18軸段：粗車—半精車—銑； φ13軸段：粗車—半精車—銑。 設計計算與說明 結果 作為夾具；磨床由于表面粗糙度較高，對表面質量有較高的要求，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。 ④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 ①各工步加工余量 設計計算與說明 結果 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Φ24X27軸段，加工余量大于2mm，取4mm； 粗車φ33X35軸段，加工余量大于2mm，取4mm; 粗車φ58X21軸段，加工余量大于2.3mm，取8mm; 粗車φ26X38軸段，加工余量大于2mm,取6mm; 半精車φ20X27軸段，加工余量大于2mm,取3mm; 半精車φ28X35軸段，加工余量2.6mm，為精車和磨削留取加工余量； 半精車φ20X38軸段，加工余量為2mm,在之后依次車削φ16.3和φ13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0.1~0.3mm,故選擇： 精車φ16.3X27軸段，加工余量為0.3mm; 精車φ25.4X35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 0.25～0.5 IT8～IT7 6.3～3.2 半精磨 0.1～0.2 IT7 1.6～0.8 精磨 0.05～0.1 IT7～IT6 0.8～0.2 細磨、超精磨 0.005～0.05 IT6～IT5 0.10～0.025 設計計算與說明 結果 查閱表3.8.1磨削加工余量表可知精磨加工余量為0.05~0.1mm,故選取 φ25.1X35軸段的加工余量為0.1mm，加工后達到最終尺寸要求。 ②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 0.3 IT7 2.5 16 半精車 3.7 IT10 3.2 16.3 粗車 4 IT12 12.5 20 鍛造  24 軸段φ50X5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 8 IT12 25 50 鍛造  58 設計計算與說明 結果 軸段φ25X35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 0.1 IT6 0.63 25 -0.02 -0.04 精車 0.3 IT7 1.25 25.1 0 -0.05 半精車 2.6 IT10 3.2 25.4 0 －0.062 粗車 5 IT12 12.5 28 0 －0.16 鍛造  33 軸段φ18X5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 IT10 12.5 18 半精車 2 IT10 12.5 18 粗車 6 IT12 25 20 鍛造  26 設計計算與說明 結果 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 0.3 IT6 2.5 16 半精車 3.7 IT10 3.2 16.3 粗車 6 IT12 12.5 20 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 IT10 12.5 13 半精車 2 IT10 12.5 13 粗車 11 IT12 25 15 鍛造  26 三、總結 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