机械减速器中速轴车加工工艺处理制度设计.docx
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机械减速器中速轴车加工工艺处理制度设计
课程设计
题目:
减速器中速轴车加工工艺规程设计
班级:
机械142
姓名:
吕耀明
学号:
201410824221
指导教师:
施俊侠
一、零件工艺分析及生产类型确定
1.1零件的用途
该轴是组成机器的重要零件,其功用用来支承旋转零件齿轮、带轮等,传递运动与动力。
下图所示为减速器低速轴的零件图。
结合图分析可得,该零件为台阶类零件,形状对称,尺寸精度,形位精度要求均较高。
Φ50、φ72、φ80为主要配合面,精度均要求较高,需通过磨削得到。
两个φ72圆柱表面对两个φ50轴线的圆跳动误差0.025mm。
1.2零件的工艺性
1.2.1分析、审查产品的零件图和装配图
制定工艺规程时,首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。
了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求,找出其主要的技术关键,以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。
1.2.2零件的结构工艺性分析
所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下,其制造的可行性和经济性。
从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单,其主要加工的面有Φ50、φ72、φ80的外圆柱面,还有两个键槽的加工要通过铣车来加工。
配合表面的粗糙度要求较高需通过磨削而得。
图中所给的尺寸精度高,大部分是T6级;粗糙度方面表现在键槽两侧面、Φ50圆柱表面为Ra0.6,键槽两侧面粗糙度为Ra3.2,其余为Ra1.6,要求不高;位置要求较严格,两个φ72圆柱表面对两个φ50轴线的圆跳动误差0.025mm,对Φ50、φ72、φ80,有圆柱度要求。
热处理方面需要调质处理,到220-250HBS,保持均匀。
通过分析该零件,其布局合理,方便加工,我们通过径向夹紧可保证其加工要求,整个图面清晰,尺寸完整合理,能够完整表达物体的形状和大小,符合要求。
1.3确定零件的生产类型
该轴材料为45钢,生产类型为大量生产。
二、确定毛坯、工序尺寸
2.1选择毛坯
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比较重要的阶段,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难易、工序数量的多少有直接影响。
因此,合理选择毛坯在生产占相当重要的位置,同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。
在毛坯选择时,应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性,以降低成本、提高质量和生产率。
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用,材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性,毛坯的种类包括:
铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。
根据零件的材料,推荐用型材或锻件,但从经济方面着想,如用型材中的棒料,加工余量太大,这样不仅浪费材料,而且还增加机床,刀具及能源等消耗,而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度,冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
材料为45钢,锻造时应安排人工调质处理220HBS。
2.2确定毛坯的机械加工余量和尺寸公差
2.2.1毛坯的机械加工余量
由表可知,可确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量。
该锻件的尺寸公差等级为IT13级。
加工精度要求高的地方,例如:
粗,h10,IT9-IT10(6.3-3.2);精,h8IT7-IT8,(1.6-0.8)。
根据该零件的各加工精度要求,经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量4mm,因此为圆柱所以保留加工余量为8mm。
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
Φ80
85mm
G
5mm
Φ72
77mm
G
5mm
Φ50
60mm
G
10mm
328
335mm
H
7mm
锻件直接锻造出此大概形状,用查表法确定各个加工的总余量如上图所示。
2.2.2毛坯的尺寸公差
锻件主要尺寸的公差如下表所示:
表2-2主要毛坯尺寸及公差(mm)
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
锻件的长度尺寸
328
7
344
4
锻件的宽度尺寸
Φ95
——
——
——
各阶梯圆柱尺寸
Φ50
10
60
3.2
————
Φ72
5
77
3.2
————
Φ80
5
85
3.2
2.2.3加工余量、工序尺寸和工差的确定
根据各资料及制定的零件加工工艺路线,采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量,中间工序公差按经济精度选定,上下偏差按入体原则标注,确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸总结如下:
1)外圆柱面φ50x22(毛坯φ65)
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车2.1IT6φ501.6
粗车15IT12φ536.3
2)外圆柱面φ60(毛坯φ65)
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车2.1IT6φ601.6
粗车5IT12φ62.96.3
3)外圆柱面φ52(毛坯φ65)
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车2.1IT6φ521.6
粗车13IT12φ556.3
4)外圆柱面φ45(毛坯φ65)
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车2.1IT6φ451.6
粗车20IT12φ486.3
5)外圆柱面φ40(毛坯φ65)
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精车2.1IT6φ401.6
粗车25IT12φ436.3
6)加工键槽
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精铣IT9φ161.6
粗铣IT12φ123.2
7)加工键槽
工序名称工序余量工序公差工序尺寸公差表面粗糙度
精铣IT9φ121.6
粗铣IT12φ83.2
2.2.4绘制零件毛坯简图
毛坯简图
三、拟定零件的工艺路线
3.1定位基准的选择
3.1.1精基准的选择
精基准的选择:
加工输出轴,通过了解零件结构特点和加工精度要求,可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。
选定左端面面积较大,定位比较稳定,夹紧方案比较简单,可靠,操作方便,使用夹具即可。
利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。
3.1.2粗基准的选择
粗基准的选择:
考虑到以下几点要求,选择零件的重要阶梯面和轴面作粗基准:
1、在保证各加工余量的前提下,使键槽的加工余量尽量均匀;2保证定位准确、夹紧可靠。
3.2表面加工方法的确定
根据输出轴零件图上的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,如下表所示:
表3-1加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
Ra/um
加工方案
Φ50外圆柱面
IT6
0.6
粗车-精车
Φ72外圆柱面
IT9
1.6
粗车
Φ80外圆柱面
IT6
1.6
粗车-精车
左端面
自由公差
1.6
粗车
右端面
IT6
1.6
粗车-精车
键槽
IT9
3.2
粗铣-精铣
倒角
自由公差
1.6
3.3工序的安排
3.3.1加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
①粗加工阶段:
其任务是切除毛坯上大部分余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,因此,主要目标是提高生产率,去除内孔,端面以及外圆表面的大部分余量,并为后续工序提供精基准。
②半精加工阶段:
其任务是使主要表面达到一定的精加工余量,为主要表面的精加工做好准备。
③精加工阶段:
其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度,留一定的精加工余量,为主要表面的精加工做好准备,并可完成一些次要表面的加工。
如精度和表面粗糙度要求,主要目标是全面保证加工质量。
3.3.2基面先行原则
该零件进行加工时,要将端面先加工,再以左端面、外圆柱面为基准来加工,因为左端面和φ80外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的,才能使定位基准更准确,从而保证各位置精度的要求,然后再把其余部分加工出来。
3.3.3先粗后精
即要先安排粗加工工序,再安排精加工工序,粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉,一方面提高金属切削效率,另一方面满足精车的余量均匀性要求,若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时,则要安排半精车,以此为精车做准备。
3.3.4先面后孔
对该零件应该先加工平面,后加工孔,这样安排加工顺序,一方面是利用加工过的平面定位,稳定可靠,另一方面是在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度,所以对于轴来讲先加工φ60外圆柱面,做为定位基准再来加工其余各表面。
3.4工序顺序的安排
3.4.1机械加工工序
工序集中与工序分散:
工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多,工序集中使总工序数减少,这样就减少了安装次数,可以使装夹时间减少,减少夹具数目,并且利用采用高生产率的机床。
工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行,每道工序的内容很少,最少时每道工序只包括一简单工步,工序分散可使每个工序使用的设备,刀具等比较简单,机床调整工作简化,对操作工人的技术水平也要求低些。
综上所述:
考虑到工件是小批量生产的情况,采用工序分散。
辅助工序的安排:
辅助工序一般包括去毛刺,倒棱角,清洗,除锈,退磁,检验等。
3.4.2热处理工序
热处理的目的是提高材料力学性能,消除残余应力和改善金属的加工性能,热处理主要分预备热处理,最终热处理和内应力处理等,本零件轴材料为45钢,在加工过程中预备热是消除零件的内应力,在毛坯锻造之后。
最终热处理在半精车之后精车之前,按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。
3.5确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,下表列出了输出轴的工艺路线。
表3-2输出轴的工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
1
备料
2
锻造
锻造毛坯
3
热处理
正火(消除内应力)
4
车削
车两端面,并打中心孔
5
车削
粗车外轮廓
6
热处理
调质220~240HBS
7
车削
粗车、精车Ф80台阶面
8
车削
粗车、精车Ф72台阶面
9
车削
粗车、精车Ф50台阶面
10
车削
倒角
11
磨削
磨削Ф50x28与轴承配合面
12
钳工
划键槽加工线
13
铣削
铣键槽
14
钳工
钳去毛刺
15
清洗
16
终检
按零件图样要求全面检查
3.6选择加工设备及刀、夹、量具
由于生产类型大批生产,故加工设备宜以通用机床为主,辅以少量专用机床,其生产方式为以通用机床及专用夹具为主,辅以少量专用机床的流水生产线,工件在各机床的的装卸及各机床间的传送均由工人完成。
车各外圆时,多是用车床完成,夹紧方案为专用车夹具及三爪卡盘定位。
铣键槽采用铣床来加工,量具选用游标卡尺和千分尺配合使用即可。
四、零件设计计算
表4-1粗车外圆切削参数查表结果
粗车外圆
Ap(mm)
F(mm/r)
V(mm/r)
Φ80
5
0.5
38
Φ72
5
0.5
38
Φ50
5
0.5
38
半精车外圆φ80
3
0.7
31
Φ72
3
0.7
31
Φ50
3
0.7
31
精车外圆φ80
3
0.4
44
Φ72
3
0.4
44
Φ50
3
0.4
44
工序余量计算
1.外圆Φ80mm
1)确定加工方案:
查表得,对于基本尺寸为Φ80mm,确定加工方案为粗车。
2)确定加工余量:
工件总余量,表2-9得对于长度为328mm,Φ80mm的轴,因为是一般精度锻件,所以其机械加工余量与公差等级精度为F级。
查表2-9得,每侧的加工余量数值为2.5mm故工件总余量为Z总=5mm
即:
粗车Z粗=5mm
3)计算工序尺寸的基本尺寸:
粗车后工序基本尺寸为Φ80mm,其他各工序基本尺寸为:
粗车:
5.0mm
毛坯:
85.0mm
2.外圆Φ72,Ra为1.6
1)确定加工方案,其基本尺寸为Φ72mm,公差为0.025mm其工差等级为IT61-6确定加工方案粗车-精车。
2)确定加工余量:
毛坯总余量查表得对于长为70mm,Φ72mm的轴其精度等级为F级的加工余量4mm所以Z总=8mm
即精车:
Z精=1.6mm
粗车:
Z粗=8-1.6=6.4mm
3)计算各工序的基本粗车,精车后工序的基本粗车为Φ52mm,其他各工序其基本粗车为
精车:
Z精=72+1.6=73.6mm,
粗车:
Z粗=73.6+6.4=80.0mm
3.外圆Φ50,Ra为0.6
1)确定加工方案.对于基本尺寸为Φ50mm,公差为0.016mm,其公差等级为IT6确定加工方案为粗车一半精车磨削。
2)确定加工余量:
工件总余量,表2-9得对于长度为29mm,Φ50mm的轴,因为是一般精度锻件,所以其机械加工余量与公差等级精度为F级。
查表2-9得,每侧的加工余量数值为1mm故工件总余量为Z总=2mm
即:
磨削量Z磨=0.3mm表2-17
粗车Z粗=2-1.0-0.3=0.7mm
3)计算工序尺寸的基本尺寸:
磨削后工序基本尺寸为Φ50mm,其他各工序基本尺寸为
磨削:
50+0.3=50.3mm
毛坯51.3+0.7=52.0mm
确定切削用量
1.粗车精车Φ80外圆
粗车:
(1)确定背吃刀量a
粗车双边余量为3.mm,显然a
为单边余量,a
=1.5mm
(2)确定进给量f
f=0.6~0.9mm/r,根据所选的机床取f=0.8mm/r
(3)确定切削速度v
n=450m/min,v=пdn/1000=91.845m/min
最后确定的切削用量为
a
=1.5mm,f=0.8mm/r,n=450/min,v=91.8m/min.
精车:
(1)确定背吃刀量a
粗车双边余量为1.6mm,显然a
为单边余量,a
=0.8mm
(2)确定进给量f
f=0.08~0.3mm/r,根据所选的机床取f=0.3mm/r
(3)确定切削速度v
n=450m/min,v=пdn/1000=91.845m/min
最后确定的切削用量为
a
=0.8mm,f=0.3mm/r,n=450r/min,v=91.8m/min.
切削工时:
基本时间
辅助时间2min
工作地服务时间
2.粗车精车磨Φ72外圆
粗车:
(1)确定背吃刀量a
粗车双边余量为3.mm,显然a
为单边余量,a
=1.5mm
(2)确定进给量f
f=0.08~0.3mm/r,根据所选的机床取f=0.3mm/r
(3)确定切削速度v
n=450m/min,v=пdn/1000=91.845m/min
最后确定的切削用量为
a
=1.5mm,f=0.3mm/r,n=450/min,v=91.8m/min.
精车:
(1)确定背吃刀量a
粗车双边余量为1mm,显然a
为单边余量,a
=0.5mm
(2)确定进给量f
f=0.08~0.3mm/r,根据所选的机床取f=0.8mm/r
(3)确定切削速度v
n=450m/min,v=пdn/1000=91.845m/min
最后确定的切削用量为
a
=0.5mm,f=0.3mm/r,n=450/min,v=91.8m/min
切削工时:
基本时间
辅助时间1min
工作地服务时间2.6min
3.粗车精车Φ50外圆
粗车:
(1)确定背吃刀量a
粗车双边余量为3.mm,显然a
为单边余量,a
=1.5mm
(2)确定进给量f
f==0.6~0.9mm/r,根据所选的机床取f=0.8mm/r
(3)确定切削速度v
n=450m/min,v=пdn/1000=91.845m/min
最后确定的切削用量为
a
=1.5mm,f=0.3mm/r,n=450/min,v=91.8m/min.
精车:
(1)确定背吃刀量a
粗车双边余量为1.6mm,显然a
为单边余量,a
=0.8mm
(2)确定进给量f
f=0.08~0.3mm/r,根据所选的机床取f=0.3mm/r
(3)确定切削速度v
n=450m/min,v=пdn/1000=91.845m/min
最后确定的切削用量为
a
=0.8mm,f=0.3mm/r,n=450/min,v=91.8m/min
基本时间
辅助时间2min
工作地服务时间3.3min
4.铣Φ72表面上的键槽
(1)背吃刀量为a
=2mm
(2)确定进给量f=0.2mm/r
(3)确定切削速度v,则n=1000v/пd=1000×58/п×45=410r/min,选择转速n=450r/min,则实际铣削速度v=58m/min.
切削工时:
基本时间
辅助时间1min
工作地服务时间3.5min
12、输出轴加工工艺过程卡片
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
共1页
产品名称
减速器
零件名称
中速轴
第1页
材料牌号
45钢
毛坯种类
棒料
毛坯外形尺寸
335×φ85
每毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
备料
45钢
2
锻造
模锻
3
热处理
正火处理
4
铣端面钻中心孔
车两个φ50的端面,钻两端面的中心孔
专用机床
φ6中心钻和φ60细齿圆柱铣刀
5
热处理
调质处理,硬度达220―250HBS
5
粗车
粗车所有外圆面以及所有端面和所有倒角以及倒圆
卧式车床
CA6140
93度硬质合金刀
6
半精车
半精车所有外圆面
卧式车床
CA6140
93度硬质合金刀
7
粗铣
两个键槽
铣床
X61W
Φ16Φ12钻头
8
去毛刺
工件
锉刀
9
精铣
两个键槽
铣床
X61W
Φ16Φ12钻头
10
热处理
时效处理
11
检查
工件各面尺寸、形状、位置
12
粗磨
粗磨φ80、φ72、φ50各外圆面
万能外圆磨床M1412
砂轮WA60L5V
13
热处理
对两段φ72外圆面、两个键槽进行感应加热表面淬火
14
精磨
精磨φ80、φ72、φ50各外圆面
万能外圆磨床M1412
砂轮WA60L5V
15
检查
按图样技术要求项目检查
16
去毛刺
工件
锉刀
17
清洗
去除附着在零件表面的磨粒
编制(日期)
审核(日期)
会签(日期)
2016.5.18
标记
处数
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- 机械 减速器 中速 加工 工艺 处理 制度 设计