機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計-- 軸的設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2012—2013 學(xué)年第 一 學(xué)期</p><p>　　機械工程 學(xué)院（系、部）機械設(shè)計與制造及自動化 專業(yè) 機設(shè)1003班級 </p><p>　　課程名稱： 機械制造工藝學(xué)

2、 </p><p>　　設(shè)計題目： 軸的設(shè)計 </p><p>　　完成期限：自 2012年 12 月 19 日 至 2013 年 1 月10 日共 3 周</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）：

3、 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、概述······

4、·······························5</p><p>　　二、生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與

5、生產(chǎn)類型的確定···········7</p><p>　　三、軸的工藝分析···················&

6、#183;·········8</p><p>　　四、選擇毛坯、確定毛坯尺寸····················9<

7、;/p><p>　　五、工藝規(guī)程的設(shè)計···························10</p><p>　　六、加工

8、設(shè)備及工藝裝備························13</p><p>　　七 、加工工序設(shè)計······

9、;·······················14</p><p>　　八、課程設(shè)計總結(jié)········

10、······················16</p><p>　　九 、致謝·········

11、3;···························18</p><p>　　十、參考文獻····&

12、#183;······························18</p><p><b>　　一

13、 概述</b></p><p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計，是以切削理論為基礎(chǔ)、制造工藝為主線、兼顧工藝裝備知識的機械制造技術(shù)基本能力的培養(yǎng)；是綜合運用機械制造技術(shù)的基本知識、基本理論和基本技能，分析和解決實際工程問題的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)；是對學(xué)生運用所掌握的“機械制造技術(shù)基礎(chǔ)”知識及相關(guān)知識的一次全面訓(xùn)練。</p><p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計，是以機械制造工藝及工藝

14、裝備為內(nèi)容進行的設(shè)計。即以所選擇的一個中等復(fù)雜程度的中小型機械零件為對象，編制其機械加工工藝規(guī)程，并對其中某一工序進行機床專用夾具設(shè)計。 </p><p><b>　　一、課程設(shè)計的目的</b></p><p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是作為未來從事機械制造技術(shù)工作的一次基本訓(xùn)練。通過課程設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生制定零件機械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力，以及設(shè)計機床夾具的

15、能力。在設(shè)計過程中，學(xué)生應(yīng)熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計資料，學(xué)會使用有關(guān)手冊和數(shù)據(jù)庫。</p><p>　　1、能熟練運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實踐中學(xué)到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。</p><p>　　2、學(xué)會使用手冊、圖表及數(shù)據(jù)庫資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。&l

16、t;/p><p>　　3.進一步提高計算、制圖能力，能比較熟練地查閱和使用各種技術(shù)資料，如有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖冊、規(guī)范等</p><p>　　4.在設(shè)計過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和獨立的工作能力。</p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的建設(shè)打下一個良

17、好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予批評指正。</p><p>　　二．生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算與生產(chǎn)類型的確定</p><p>　　機械加工的工藝規(guī)程的詳細程度與生產(chǎn)類型有關(guān)，不同的生產(chǎn)類型由產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)來區(qū)別。</p><p><b>　　1.生產(chǎn)類型的確定</b></p

18、><p>　　（1）零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。機械制造的生產(chǎn)類型一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，成批生產(chǎn)分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、和小批生產(chǎn)。產(chǎn)量越大生產(chǎn)專業(yè)化程度越高。按重型機械、中型機械、和輕型機械的年生產(chǎn)量列出了不同的生產(chǎn)類型的規(guī)范如表1</p><p>　　表1 各種生產(chǎn)類型的規(guī)范</p><p>　　(

19、2)生產(chǎn)類型的劃分要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)還得考慮產(chǎn)品本身的大小及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。</p><p><b>　　2.生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算</b></p><p>　　（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝規(guī)程起著很重要的作用，它決定了各工序所需的專業(yè)化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。</p><p>　?。?）零件

20、的生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算方式</p><p>　　N=Qn(1+α%)(1+β%)</p><p>　　結(jié)合所給圖，確定為單件小批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　三．軸的工藝分析</b></p><p><b>　　1.軸的作用</b></p><p>　　題目所給定的零件軸，

21、其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力；二是工作過程中經(jīng)承受載常荷；三是支撐傳動零部件。</p><p><b>　　2.軸的工藝分析</b></p><p>　?。?）從零件圖上看，該軸是典型的軸，結(jié)構(gòu)比較簡單，軸段的安排是呈階梯型，中間粗兩端細，符合強度外形原則，便于安裝和拆卸。</p><p>　　（2）主要加工的面有φ15

22、、φ16、φ17、φ21的外圓柱面。</p><p>　　（3）圖中可以看出零件的尺寸精度高，大部分是IT7級；粗糙度方面表現(xiàn)在軸的小端圓柱面，外圓柱表面為Ra1.5um,小端端面為Ra1.6um,越程槽處端面和錐孔表面Ra3.2um其余為Ra12.5um，要求比較高；</p><p>　　（4）熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到HRC28-30，保持均勻。最后還要進行表面氧化處理</p&g

23、t;<p>　?。?）零件的材料是40Cr。</p><p>　?。?）軸端加工出45°倒角是為了便于裝配。</p><p>　　四．選擇毛坯、確定毛坯尺寸</p><p><b>　　一、選擇毛坯：</b></p><p>　　零件材料為40Cr鋼，要求強度較高，且工件的形狀比較簡單，毛坯精度低

24、，加工余量大，生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)。綜上考慮，采用鍛件，其鍛造方法為自由鍛，毛坯的尺寸精度要求為IT12以下。</p><p><b>　　確定毛坯的尺寸公差</b></p><p><b>　　1、毛坯尺寸</b></p><p>　　由工藝人員手冊可查得，鍛件毛坯長度尺寸為，直徑尺寸具體如下圖。</p>

25、<p><b>　　2、毛坯公差等級</b></p><p>　　根據(jù)零件圖各部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級為8-12級，加工余量等級為普通級，故取IT=12級。</p><p><b>　　3、零件表面粗糙度</b></p><p>　　根據(jù)零件圖可知該軸各加工表面的粗糙度至少為12.5µ

26、m。</p><p>　　綜上，鍛件毛坯圖如下所示。</p><p>　　五．工藝規(guī)程的設(shè)計 </p><p><b>　　1定為基準(zhǔn)的選擇</b></p><p><b>　?。?）粗基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位

27、置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定為基準(zhǔn)，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準(zhǔn)。用外圓表面定位時，因基準(zhǔn)面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該該零件小端軸面為粗基準(zhǔn)。</p><p><b>　　（2）精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　為了避

28、免基準(zhǔn)重合誤差，考慮工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和各工序基準(zhǔn)的統(tǒng)一，以及盡可能在一次裝夾中加工較多的工作表面，所以在主軸精加工的全部工序中（二端錐孔面本身加工時除外）均采用二中心孔位定位基準(zhǔn)。軸中心深孔鉆出以后，遠中心孔消失，需要采用錐堵，借以重新建立定位基準(zhǔn)（二端中心孔）。</p><p>　　2 零件表面加工方法的確定</p><p>　　根據(jù)零件圖表各表面得加工要求，以及材料性質(zhì)等各因素該軸為

29、階梯軸，該軸的各表面具體的加工方法如表2</p><p><b>　　3加工順序的安排</b></p><p><b>　?。?）機械加工工序</b></p><p>　　1.按先基準(zhǔn)平面后其他的原則：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準(zhǔn)面，所以應(yīng)先安排為后續(xù)工序準(zhǔn)備好定為基準(zhǔn)。先加工精基準(zhǔn)面，鉆中心孔及車表面的外圓。&

30、lt;/p><p>　　2.按先粗后精的原則：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工。</p><p>　　3.按先主后次的原則:先加工主要表面，如車外圓各個表面，端面等。后加工次要表面，如鉆孔等。</p><p>　　4.先外后內(nèi)，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的。&l

31、t;/p><p>　　5.先面后孔原則：先加工端面，再鉆孔。</p><p>　?。?）熱處理工序的安排</p><p>　　在切削加工前宜安排正火處理，豈能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在粗加工后進行調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精車之后，這樣能提高材料強度、表面硬度和耐磨性。</p><p>　　在粗加

32、工和熱處理后，安排校直工序。在半精車加工之后安排去毛刺和中間檢驗工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序。</p><p>　　綜上所述，該軸的工序安排順序為：</p><p>　　下料——鍛造——預(yù)備熱處理——車端面——粗車——銑鍵槽——調(diào)質(zhì) </p><p>　　——車端面——半精車——淬火 ——粗磨——檢驗</p><p&g

33、t;　　4該軸工藝路線的確定</p><p>　　六 選擇加工設(shè)備及工藝裝備</p><p><b>　　一、機床設(shè)備的選用</b></p><p>　　零件軸的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，可以選用較高效率的專用機床和通用機床。根據(jù)該軸尺寸的大小要求，選用臥式車床CA6140，外圓磨床M1412,銑床X083。</p><p>

34、;<b>　　二、工藝裝備的選用</b></p><p><b>　　1）刀具選擇</b></p><p>　　因為該傳動軸為階梯軸，所以選用90度角外圓車刀（車臺階）材料為YT15</p><p>　　45°刀（倒角）和切槽刀（切槽）</p><p><b>　　2）量具選擇&

35、lt;/b></p><p>　　因為該軸最大長度為355，所以選用量程0-400，精度0.02游標(biāo)卡尺。各工序具體所用工藝設(shè)備見下表 </p><p><b>　　七 加工工序設(shè)計</b></p><p>　　一、機械加工余量、工序尺寸的確定</p><p>　　本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公

36、差、表面粗糙度見下表：</p><p>　　外圓柱面φ15　軸段加工余量計算</p><p>　　外圓柱面φ16軸段加工余量計算</p><p>　　Φ15軸段加工余量計算</p><p><b>　　鍵槽加工余量計算</b></p><p>　　二、確定工序的切削用量</p>&l

37、t;p>　　確定切削用量的原則：首先應(yīng)選取盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。</p><p>　　1）工序20，粗車軸的左右端面</p><p>　　該工序為兩個工步，工步1是以左邊定位。粗車右端面；工步2是以右邊定位，粗車左端面。由于這兩個工步是在一臺機床上經(jīng)一次走刀加工完成的，

38、故其選用的切削用量相同。</p><p><b>　　背吃刀量的確定：</b></p><p>　　根據(jù)加工余量，工步1和工步2的背吃刀量都為0.5mm</p><p><b>　?、?進給量的確定：</b></p><p>　　本設(shè)計采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是40Cr，查表取進給量f＝0.5

39、mm/r</p><p>　?、?切削速度的計算：</p><p>　　硬質(zhì)合金車刀切削40Cr時，取切削速度V為50m/min，根據(jù)公式，可得車床轉(zhuǎn)速n=1000×50/（×24）r/min=663r/min，查表CA6140的主軸轉(zhuǎn)速范圍為10~1400，1400~1580（r/min），符合要求。</p><p>　　2）工序25.30.粗

40、車及工序50.55半精車</p><p>　　① 該工序為工步1粗車和工步2半精車，則背吃刀量依次為</p><p>　　ap1=z=6.2mm， ap2=z=2.2mm</p><p>　?、诓楸淼?粗車 f1=0.81mm/r，取Vc為60m/min，則n=796r/min</p><p>　?、郯刖嚕2=0.4mm/r，Vc為

41、90m/min，則n=1194r/min (n=1000Vc/d)</p><p><b>　　3）工序過渡面部分</b></p><p>　　粗車——半精車尺寸為φ21的軸肩兩端面</p><p>　　粗車軸段φ16和φ15與軸段φ17和φ16的過渡端面</p><p>　　其切削用量與上述結(jié)論類似，不再計算<

42、/p><p>　　4）工序35、40粗銑及半精銑鍵槽</p><p>　　粗銑 取f=2mm/r Vc=60m/min n=118 r/min</p><p>　　半精銑取f=0.8mm/r Vc=74m/min n=200 r/min</p><p>　　5）工序75、80粗磨、</p><p>　　查表取粗磨深

43、度進給量為分別為0.032mm，</p><p>　　工件的運動速度為15m/min，</p><p>　　背吃刀量等于磨削余量0.25mm</p><p><b>　　6）其余工序</b></p><p>　?、俅周嚰庸r，取f=0.81mm/r Vc=60m/min </p><p>　　

44、②半精車加工時，取f=0.51mm/r Vc=90m/min </p><p><b>　　皆符合要求。</b></p><p><b>　　八、課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過這次機械制造工藝課程設(shè)計，使我進一步地理解了所學(xué)過的理論知識及具體運用了這些知識。</p><p>　　

45、這次課程設(shè)計，也使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學(xué)會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對工藝規(guī)程的編制和切削用量的選擇計算等做了一次練習(xí)。運用機械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程（工程材料與熱處理、機械設(shè)計、互換性與測量技術(shù)、金屬切削原理與刀具等）的知識，結(jié)合生產(chǎn)實踐中學(xué)到的知識，也學(xué)會分析和解決工藝問題，初步具備設(shè)計一個中等程度零件的工藝規(guī)程的能力。</p><p>　　根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)

46、計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步具備了設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，也進一步使自己的識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能有了更大的提高。通過這次課程設(shè)計使我受益匪淺，為我今后的學(xué)習(xí)與工作打下一個堅實而良好的基礎(chǔ)</p><p><b>　　致謝</b></p&g

47、t;<p>　　在課程設(shè)計過程中，感謝指導(dǎo)老師xx老師的指導(dǎo)，以及溝通交流的各位學(xué)長，由于你們的指導(dǎo)和點撥，讓我在這次設(shè)計中少走許多彎路。 同時，感謝同組同學(xué)的相互幫組和團結(jié)一致的工作，正因為我們齊心協(xié)力的努力、相互支持、相互鼓勵，這次課程設(shè)計才順利的按時完成。 此外，感謝室友在畫圖方面的幫助和指導(dǎo)。 謝謝你們!</p><p><b>　　參考文獻</b>&

48、lt;/p><p>　　【1】《切削用量簡明手冊》 機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 主編</p><p>　　【2】《機械制造工藝設(shè)計指導(dǎo)》 機械工業(yè)出版社 王棟 主編</p><p>　　【3】《機械制造工藝學(xué)》 清華大學(xué)出版社 王先奎 主編</p><p>　　【4】《互換性與技術(shù)測量》 中國計量出版社 廖念釗等 主編</p