毕业论文台阶轴全套加工设计说明书有CAD图.doc
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毕业设计说明书
台阶轴全套加工设计
毕业设计(论文)中文摘要
机械加工工艺流程设计能力是从事机械制造专业的科研、工程技术人员必须具备的基本素质之一。
机械加工工艺流程设计作为高等工科院校教学的基本科目,在实践中占有极其重要的地位,工艺流程设计在加深对专业课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题的能力培养方面所发挥的作用是显而易见的。
本设计是台阶轴的加工工艺流程设计,其结构虽然规则,但是精度要求比较高,所以工艺要求比较复杂。
需要粗车、精车、铣车、磨销,其中精车是加工关键。
车床加工工艺是以机械制造中的工艺基本理论为基础,结合车床的特点,综合运用多方面的知识解决车床加工过程中面临的工艺问题。
工艺流程是保证机械产品高质量、低成本的一种重要的工艺依据,工艺流程设计在机械加工中就显得更为突出,因此中小型零件加工的流程设计常被选作毕业设计的主要内容之一。
关键词:
传动轴,工艺流程,粗车
毕业设计(论文)外文摘要
Title:
THEDESIGNOFDRIVESHAFTMACHINTNGPROCESS
Abstract:
Theabilityofmachine-finishingprocessdesignisoneofthebasicabilitieswhichthemachinerymanufacturespecializedscientificresearcher,engineersandtechniciansareengagedinmustbehave.Themachine-finishingprocessdesignasabasicalsubjectthatallthehigherengineeringcoursecollegesanduniversitiesteachingtook,holdingtheextremelyimportantpositioninthepractice.Themachine-finishingprocessdesignhasasignificantlyfunctionwhichisdeepeningonthespecializedcurriculumelementarytheoryunderstandingandstrengtheningtheabilitytosolvethefunctionthattheprojectactualproblem.
Thisdesignisdriveshaft'smachine-finishingprocessdesign,it’sstructureisrule,buttheaccuracyrequirementisquitehigh.needingroughturning,Finishturning,milling,grinding,androughturningisthekey.Finishprocessingmachineryisintheprocessbasedonthebasictheory,combiningthecharacteristicsofLathe,comprehensiveuseofvariousaspectsofknowledgetosolveLatheintheprocessoffacingtheproblem.
Themachine-finishingprocessdesignisanimportantcraftbasisthatguaranteehighgrade,lowcostmachine-finishing.Theprocessdesignappearsmoreprominentinthemachine-finishing,thereforemiddleandsmallscalecomponentsmachine-finishingprocessdesignisselectedfrequentlytodograduationproject.
Keywords:
driveshaft,technicalprocess,roughturning
目录
1前言 1
2零件分析 2
§2.1计算生产纲领,确定生产类型 2
§2.2轴类零件的作用、分类及技术要求 2
§2.3工艺分析 5
3工艺流程设计 7
§3.1确定毛坯制造形式及尺寸 7
§3.2基准的选择 7
§3.2.1粗基准的选择 7
§3.2.2精基准的选择 7
§3.3主要工序加工方法 8
§3.4工艺流程的拟定 9
4工序设计 13
§4.1选择加工设备和工艺设备 13
§4.1.1选择机床 13
§4.1.2选择夹具 13
§4.1.3选择刀具 13
§4.1.4选择量具 15
§4.2确定工序尺寸 15
结论 16
致谢 17
参考文献 18
18
1前言
在现在机械制造工业中,切削加工仍然是将金属毛坯加工成规定的几何形状、尺寸和表面质量的主要加工方法。
目前,全球经济正处于一个根本性的变革时期,人类社会正逐步由工业经济时代步入知识经济时代。
知识经济是在工业经济高度发展的基础上建立的,是生产力发展的崭新阶段。
在知识经济条件下,制造业是一个国家经济发展的支柱,是国民经济收入的重要来源,在整个国民经济中处于十分重要的地位。
制造业的发展对一个国家的经济及社会文化具有巨大和深刻的影响,国民经济的发展速度在很大程度上取决于机械制造技术水平的高低和发展速度。
据统计,20世纪90年代各工业化国家机械制造业所创造的财富占国内生产总值(GDP)的比例平均为22.15%,美国财富的68%来源于制造业;日本国内生产总值的49%是由制造业提供;我国制造业产值占工业总产值的比例为45%。
机械制造业的技术发展水平不仅决定企业现时的竞争力,更决定了全社会的长远利益和经济的持续增长。
可以说,制造业是实现经济增长的物质保证,没有机械制造业的发展和振兴,就没有整个国名经济的发展和振兴。
国民经济各部门的生产技术水平和经济效益,在很大的程度上取决于机械工业所能提供的装备的技术性能质量和可靠性。
通过本设计使我们对制造过程有一个总体的认识,掌握金属切削过程的规律和控制方法及机械加工过程机械加工精度和加工表面质量分析的基础知识,并能结合实际合理地选择加工方法和切削参数以及机床、刀具、夹具,具备制订机械加工和装配工艺规程的能力,能对具体的工艺问题进行分析,提出改进产品质量,提高生产率,降低成本的工艺措施,了解现代制造技术的现状与发展趋势。
经过二十多年的改革开放,我国现代化建设正在蓬勃发展,面对国内生产任务的增长和国际竞争形势的严峻,各个生产部门对机械产品的技术装备提出了日益增长的需要,所以我们一定要学好机械的设计基本理论、基本知识和基本技能,通过毕业设计提高自己的能力。
2零件分析
§2.1计算生产纲领,确定生产类型
本设计为某产品的台阶轴零件,该产品的年生产量400台,其设备品率为5%,机械加工废品率为1%,则可知:
件
该零件年生产量424件,且现已知该产品属于轻型机械,则根据表确定生产类型与生产纲领的关系,可确定其生产类型为小批量生产。
§2.2轴类零件的作用、分类及技术要求
本设计零件是轴类零件,轴是组成机器的重要零件之一。
轴的主要功用是支承旋转零件(例如齿轮、蜗轮等)、传递运动和动力。
按轴承受的载荷不同,轴类零件可以分为心轴、转轴、传动轴等。
心轴工作时仅承受弯矩而不传递转矩,如下图1-1所示自行车轴。
图1-1
转轴工作时既承受弯矩又承受转矩,如下图1-2所示减速器中的轴。
图1-2
传动轴则只传递转矩而不承受弯矩,如下图1-3所示汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
图1-3
轴的材料主要是碳钢和合金钢。
钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件,锻件的内部组织均匀,强度比较好,重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴,应采用锻制毛坯,对直径较小的轴,可直接用圆钢加工。
由于碳钢比合金钢价廉,对应力集中的敏感性较低,同时也可以用热处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度,故轴采用碳钢制造最广泛,其中最常用的是钢。
不重要或低速轻载的轴以及一般传动的轴也可以使用Q235、Q275等碳钢制造。
合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。
因此,在传递大动力,并要求减小尺寸与质量,提高轴的耐磨性,以及处于高温条件下工作的轴,常采用合金钢。
高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状,而且价廉,吸振性和耐磨性好,对应力集中的敏感性较低,故常用于制造外形复杂的轴。
轴的结构如下图1-4所示应便于加工与装配。
形状力求简单,阶梯轴的级数尽可能少,而且各段直径不易相差太大。
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽,需车制螺纹的轴段应有退刀槽。
轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽以及退刀槽等尺寸尽可能统一,同一轴上的各个键槽应该开在同一母线位置上。
为便于装配,轴端应有倒角。
轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。
对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状,以便于零件从两端装拆。
图1-4
§2.3工艺分析
工艺分析前应最好先熟悉一下有关产品的装配图,了解产品的用途、性能、工作条件以及该零件在产品中的地位和作用。
然后根据零件图对其全部技术要求做全面的分析,既要了解全局,又要抓住关键。
然后从加工的角度出发,对零件进行工艺分析,其主要内容有:
首先检查零件的图纸是否完整和正确,分析零件主要表面的精度、表面完整性、技术要求等在现有生产条件下能否达到;其次检查零件材料的选择是否恰当,是否会使工艺变得困难和复杂;再次审查零件的结构工艺性,检查零件结构是否能经济地、有效地加工出来。
如果发现问题,应及时提出,并与有关设计人员共同研究,按规定程序对原图纸进行修改与补充。
本配合设计轴部分零件属于台阶轴,既只传动扭矩不传动弯矩,形状规则,轴线对称零件,尺寸和位置精度要求高。
参阅下图1-5所示台阶轴零件图主要技术要求分析如下:
(1)φ25轴、φ22轴和端面φ20轴的圆柱度为0.015;
(2)注意键槽尺寸精度;
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
参阅下图1-6所示轴套零件图主要技术要求分析如下:
(1)轴套零件加工端面垂直度为0.04;
(2)
(3)
(4)
(5)
图1-5台阶轴零件图
图1-6轴套零件图
3工艺流程设计
§3.1确定毛坯制造形式及尺寸
轴的材料主要是碳钢和合金钢,考虑经济性以及设计对材料要求,本设计采用钢。
为提高经济性和生产率,对这种碳钢材料制成的零件,尤其需要重视精化毛坯,尽量减小加工余量,节约金属和加工工时。
还应采用先进的工艺方法力求在可靠地保证质量的前提下,减少切削加工工序的数目和工序成本。
由零件图和生产纲领可知此轴直径相差不大且是小批量生产,所以宜采用棒料。
由于带台阶的轴最大直径接近于中间部分,应按最大直径选择毛坯直径。
由零件图则可知应选毛坯尺寸为35mm250mm。
§3.2基准的选择
§3.2.1粗基准的选择
为使所有加工表面都有足够的加工余量和保证各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度,粗基准选择应遵守以下原则:
一、为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求应选用不加工表面为粗基准,如果零件上有不需加工的表面,则应选择该面作粗基准,以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置精度。
当零件上有几个不需加工的表面时,应选择与加工表面之间相互位置精度要求较高的表面作粗基准;
二、为保证工件某重要表面的余量均匀,选择该表面为粗基准,选择重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准,若工件所有表面都需加工,应选择工件上的重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准,可使各加工表面都有足够的加工余量,并使重要表面的余量均匀;
三、选择较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准,这是为了保证定位的准确,夹紧牢靠。
不宜选择有浇口、冒口、飞边的表面和分型面等作粗基准;
四、粗基准应避免重复使用,特别是主要定位基准,因为粗基准本身是毛坯面,精度和表面粗糙度很差,重复使用会导致加工表面产生较大的位置误差。
依据以上原则本设计粗车时以外圆和两端面为粗基准。
§3.2.2精基准的选择
选择精基准应丛整个工艺过程考虑如何保证工件的尺寸精度与位置精度,并使装夹方便可靠。
其选择原则如下:
一、用工序基准做精基准,实现基准重合,以免产生基准不重合误差;
二、当用一组精基准定位可以较方便加工其它各表面时,应尽可能多采用此组精基准定位,实现基准统一,减少工装费用,避免基准转换误差;
三、当精基准要求加工余量小而且均匀时,应选择加工表面自身为精基准,实现自为基准原则;
四、为获得均匀的加工余量或较高的位置精度,可遵循互为基准,反复加工原则;
五、选择定位准确、稳定、夹紧可靠,使夹具结构简单原则。
依据以上原则本设计精车时以两侧端面中心孔为精基准。
§3.3主要工序加工方法
根据零件的加工要求和零件的结构特点等因素选用相应的加工方法。
选用加工方法时,还要考虑到现有加工方法的改进和发展、新加工方法的推广以及毛坯制造新技术发展等。
具有一定技术要求的加工表面,一般都不是只加工一次就能达到图样要求的,对于精密零件的主要表面往往要通过几次加工才能逐步达到规定的精度。
而达到同一精度要求所采用的加工方法有多种方案可供选择,但在选择某一表面的加工方法时,一般总是首先选定它的最佳加工方法,然后再逐一选定各前道工序的加工方法。
但是,无论何种加工表面,在考虑它的加工时,都应注意如下几个方面:
一、所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。
经济加工精度是指在正常加工条件下(采用标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、不延长加工时间)所能保证的加工精度。
二、所选加工方法要能确保加工面的几何形状精度和表面间相互位置精度的要求。
某些加工方法如拉削、珩磨、超精加工等,一般不能提高加工面的位置精度,而只能提高加工面的尺寸精度、形状精度及降低表面粗糙度的要求。
三、加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
如硬度很低而韧性较高的金属材料(如非铁金属)一般不宜采用磨削方法加工,而淬火钢、耐热钢因硬度高则最好采用磨削加工方法。
四、加工方法要与生产类型相适应。
大批量生产时,应采用高效率的机床设备和先进的加工方法。
如加工内孔和平苗时,可采用拉床和拉刀;轴类零件加工可采用半自动液压仿形车床和常规加工方法。
五、加工方法要与企业现有生产条件相适应。
选择加工方法不能脱离本厂现有设备状况和工人技术水平。
既要充分利用现有设备,也要注意不断地对原有设备和工艺进行技术改造,适应生产的发展。
六、几种加工方法要互相配合。
对精度高和表面粗糙度小的表面,若单独采用某一种加工方法,都难以经济高效地加工出来。
所以,应根据零件表面的具体要求,考虑各种加工方法的特点以及应用,将几种加工方法结合起来,逐步地完成零件表面的加工。
本设计依据以上原则以确定主要工序加工方法如下:
一、下料,锻件45钢,尺寸φ35X250
二、热处理,T256,发蓝
三、粗车
四、磨双顶尖,磨外圆φ26X72.5mm
磨外圆φ25X40mm
磨外圆φ22X82.5mm
磨外圆φ20X28mm
五、铣铣键槽8X20,保证尺寸
六、钻钻φ6K7
七、
轴套加工工序:
一、下料 锻件45钢,尺寸φ35X100
二、热处理 T256,发蓝
三、车 车右端面
四、钻 用钻模板找位钻孔φ6K7,保证尺寸和光洁度
五、校验 检验,防锈处理
§3.4工艺流程的拟定
不同的零件,由于结构、尺寸、精度和表面粗糙度等要求不同,其加工工艺也随之不同。
即使是同一零件,由于生产批量、机床设备以及夹量具等条件的不同,其加工工艺也不尽相同。
一个零件可能有几种工艺方案,但其中总有一个是更为合理的。
合理的加工工艺在一定的生产条件下,使生产率最高,成本最低;有良好、安全的劳动条件。
因此,制订一个合理的加工工艺,除须具备一定的工艺理论知识和实践经验外,还应该深入工厂,了解实际情况。
一个较复杂零件的工艺,往往要经过反复实践、反复修改,使其逐步完善的过程。
考虑零件的生产纲领、几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,且根据先粗后精、先主后次、先面后孔、基面先行等原则制定工艺流程如下:
台阶轴零件工艺流程:
工序号工序内容
1下料锻件45钢,尺寸φ35X250
2热处理 T256,发蓝
3车 粗车左端面,光出外圆φ33X60±0.5mm
4掉头车右端面,保证尺寸248,钻中心孔
5顶住中心孔,粗车外圆φ26X166±0.5mm
6粗车外圆φ23X115±0.5mm
7粗车外圆φ21X29±0.5mm
8半精车外圆保证尺寸φ25.5±0.1X166±0.5mm
9半精车外圆保证尺寸φ22.5±0.1X88±0.5mm
10半精车外圆保证尺寸φ20.5±0.1X29±0.5mm
11精车外圆保证尺寸φ25.25,X166±0.5mm,倒角
12精车外圆保证尺寸φ22.25X89mm
13精车外圆保证尺寸φ20.25X30mm,倒角
14切槽2X0.5
15切槽φ21X6.5
16掉头精车右端面保证尺寸246,钻中心孔
17主轴反转半精车外圆φ32.5mm
18半精车外圆φ26.5mm
19精车外圆保证尺寸φ32.25X5mm,倒角
20精车外圆保证尺寸φ26.25X72.5mm
21切槽2X0.5
22切槽φ23X9.5,倒角
23磨 双顶尖,磨外圆φ26X72.5mm
24磨外圆φ25X40mm
25磨外圆φ22X82.5mm
26磨外圆φ20X28mm
27铣 铣键槽8X20,保证尺寸
28钻 钻φ6K7
29校验 检验,防锈处理
轴套零件工艺流程:
工序号工序内容
10 下料 锻件45钢,尺寸φ35X100
20 热处理 T256,发蓝
30 车 车右端面
粗车外圆φ31±0.5X35±0.5
半精车外圆φ30.3±0.1X35±0.5
精车外圆φ30X35±0.5保证光洁度1.6
切断尺寸31±0.5
夹已车外圆精车左端面,保证尺寸30和垂直度
钻孔φ18
粗镗内孔至φ19±0.1
半精镗内孔至φ19.8±0.1
精镗内孔至φ20H8,保证光洁度1.6
40 钻 用钻模板找位钻孔φ6K7,保证尺寸和光洁度
校验 检验,防锈处理
4工序设计
§4.1选择加工设备和工艺设备
§4.1.1选择机床
机床选择的原则:
一、机床的加工范围应与零件的尺寸相适应;
二、机床的精度应与工序要求的精度相适应;
三、机床生产效率应与零件的生产类型相适应。
经以上选用原则,又知生产类型是单件小批量生产,故加工设备采用砂轮切割机、普通车床、铣床及磨床,具体安排如下:
一、下料用砂轮切割机
二、工序1的工步不多,本设计为小批量生产,不要求很高的生产率,故选用卧式车床就能满足要求,零件的外廓尺寸不大,此段工序精度要求不高,选用最常用的CA6132卧式车床即可。
三、工序3~22由于圆弧加工用普通机床难以加工,本设计选用数控车床,本设计采用经济型数控卧式车床CJK6132。
四、工序23采用MM1432A型磨床。
五、工序26需铣键槽及四方,键槽需要粗铣、半精铣,本设计采用X6120型万能铣床。
§4.1.2选择夹具
本设计为一直径相差不大的阶梯轴,坯料选择为棒料,生产纲领为小批量生产,故粗车和精车加工用三爪自定心卡盘和顶尖即可;铣削部分由于轴端四棱面呈正方形分布,因此需要分度头来调节装夹;磨削部分需用磨床通用夹具。
§4.1.3选择刀具
一、本设计粗加工部分保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量,属粗加工,因此可用90度外圆车刀,既采用YT类硬质合金,YT5(GB5343.1—85,GB5343.2—85)数据如下表3-1所示:
表3-1YT5刀具数据卡片(数据来源参考书[3])
序号
项目
数据来源或
公式计算
序号采用值
1
车刀
外行
表2-6、2-7
焊接式900强力外圆车刀
2
刀片
材料
YT5
刀杆
材料
45钢
3
几何
角度
表2-8、2-9
=00=120=60’=40=900’=100=0.8mm
4
断削
参数
前面
型式
表2-11、2-12(f=0.48mm/r)
带倒棱曲面圆弧卷削槽前面
=8.5mm,=-200
=0.6mm=9.3mm
5
过渡刃
表2-13
直线过渡刃=450=1mm
6
刀片
型号
表2-3
A420
L=20mm,B=12mm,C=7mm,R=12.5
r=1mm,e=0.8mm
7
车刀外型结构
尺寸
表2-1、2-2、2-5
B×H=20mm×30mmL=150mm
M=8mm(900弯头车刀)
8
刀槽
型式
表2-4
Γj=Γc=
Hc=24mmBc=10.6mm
Lc=19.4mm
二、铣刀的选择如下:
铣削部分铣键槽时需要粗铣、半精铣,查表本设计选错齿三面刃铣刀(GB1128—85)。
零件要求铣切深度4mm,按表,所选铣刀直径应为50~75mm,因此查表所选铣刀数据如下:
进行半精铣工序铣刀直径应为D=63mm,宽L=8mm,孔
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