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切削工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程名稱(chēng)  切削工藝課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目  掛輪架軸 目錄 一、 掛輪架軸的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定……............................ 2 1. 掛輪架軸的工藝分析……................................................................. 2 2. 生產(chǎn)類(lèi)型的確定……......................................................................... 2 二、 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)……………………………………………….3 1. 定位基準(zhǔn)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(jī)械加工余量…………………………………………………...7 三、總結(jié)…………………………………………………………………11 四、參考文獻(xiàn)……………………………………………………………12 五、附錄（機(jī)械加工工藝過(guò)程工藝卡）………………………………13 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 一、掛輪架軸的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)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(lèi)零件，機(jī)構(gòu)較為復(fù)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(lái)較為復(fù)雜。 該軸共分為六段，主要構(gòu)成為回轉(zhuǎn)面，故可采用車(chē)削方式進(jìn)行加工，M16所示的兩處螺紋可單獨(dú)進(jìn)行加工，由于不同軸段間設(shè)計(jì)有退刀槽，故可以方便單獨(dú)地對(duì)各段進(jìn)行不同的加工；在φ18軸段和φ13軸段上有平面，可在車(chē)削加工完成后再進(jìn)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(chē)，半精車(chē)，精車(chē)和靜磨的方法分別進(jìn)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(zhǎng)度都有公差要求，在加工時(shí)需要用較精密的加工方法以及合適的工序?qū)ζ溥M(jìn)行保證；同時(shí)有平行度和垂直度的要求，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)選擇和工序排布對(duì)其進(jìn)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(jì)的方法進(jìn)行加工，整體工藝性較好。 2.生產(chǎn)類(lèi)型的確定 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 由于零件圖未對(duì)生產(chǎn)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(chǎn)類(lèi)型，以此進(jìn)行工藝路線的擬定。 二、機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì) 1.定位基準(zhǔn)的選擇及安裝形式 ①精基準(zhǔn)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(yán)格，故選定其為精基準(zhǔn)，可以滿足位置公差的要求，同時(shí)可以作為回轉(zhuǎn)面進(jìn)行定位，可以保證其余各軸段之間的同軸度要求，減少跳動(dòng)。 同時(shí)由于裝夾要求，在左右兩端進(jìn)行裝夾時(shí)，分別以M16軸段和φ25軸段為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工。具體進(jìn)行加工時(shí)，兩精基準(zhǔn)互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，保證了各處的形位公差要求。 ②粗基準(zhǔn)的選擇 由于該零件屬于回轉(zhuǎn)軸類(lèi)零件，故選取零件中心軸線為粗基準(zhǔn)，分別裝夾兩次，在兩端鉆頂尖孔作為定位粗基準(zhǔn)，為后續(xù)的精加工最好準(zhǔn)備。 ③安裝形式和次數(shù) 在車(chē)床上安裝工件所用的附件有三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、頂尖、花盤(pán)、心軸、中心架和跟刀架等。安裝工件的 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 主要要求是位置準(zhǔn)確、裝夾牢固。 工序1、2、3、4、6、7、8、9是粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)，由于是對(duì)回轉(zhuǎn)面進(jìn)行車(chē)削，三爪卡盤(pán)是應(yīng)用最廣泛的夾具，適合于安裝短圓棒料工件，且三爪卡盤(pán)裝夾方便能自動(dòng)定心 ，能滿足車(chē)削精度要求，故在這幾個(gè)工序中選用三爪卡盤(pán)進(jìn)行裝夾。在每個(gè)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(guān)系和定位要求，故在裝夾時(shí)選用分度頭進(jìn)行裝夾，可以保證相應(yīng)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(jìn)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(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》表5-6獲得零件外圓加工方法的經(jīng)濟(jì)精度，進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)加工方法的選用。 零件圖上粗糙度要求為Ra25的部分粗車(chē)即可達(dá)表面粗糙度要求；對(duì)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(chē)可到達(dá)到Ra2.5~10的要求，精車(chē)可達(dá)到Ra1.25~5的要求，為減小加工難度，故選用粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)的加工方法，以經(jīng)濟(jì)的加工方法和效率滿足加工要求。 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 對(duì)于零件圖上粗糙度要求為Ra0.63的φ25軸段，車(chē)削不易滿足，且選用金剛石車(chē)成本較高，故選用磨削的方法，查閱表格可知粗磨可達(dá)到Ra1.25~10精度，半精磨可達(dá)到Ra0.63~2.5精度，精磨可達(dá)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(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—精磨的方法對(duì)其進(jìn)行加工。 需要進(jìn)行銑削加工的平面由于沒(méi)有特殊要求，采用普通粗銑對(duì)其進(jìn)行加工，查閱表格可恥粗銑可達(dá)到Ra10~80精度，滿足Ra25的要求。 根據(jù)零件圖技術(shù)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(yīng)工序中加入熱處理，由于淬火后對(duì)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(duì)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(chē)外圓、鉆中心孔；半精車(chē)各處外圓、臺(tái)階和次要表面；精車(chē)和精磨各處外圓表面。 在擬定加工順序的時(shí)候遵循“先基準(zhǔn)面后其他”、“先 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)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?yàn)椋? M16兩軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—車(chē)螺紋； φ50軸段：粗車(chē)—半精車(chē)； φ25軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—精磨； φ18軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑； φ13軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑。 總加工順序?yàn)椋? 粗車(chē)軸端面，打中心孔—粗車(chē)各外圓表面—熱處理φ25和M16軸段—半精車(chē)各外圓表面—精車(chē)M16，φ25外圓面—兩M16軸段車(chē)螺紋—銑削φ18和φ13外圓面—精磨φ25外圓面 ②選擇機(jī)床 根據(jù)該軸的尺寸大小要求，選用臥式車(chē)床CA6140,萬(wàn)能外圓磨床MD1420，立式升降臺(tái)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(pán)是最常用夾具，易于裝夾且可以自動(dòng)定心，在粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)部分選用三爪卡盤(pán)作為夾具；銑削時(shí)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(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—車(chē)螺紋； φ50軸段：粗車(chē)—半精車(chē)； φ25軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—精車(chē)—精磨； φ18軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑； φ13軸段：粗車(chē)—半精車(chē)—銑。 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 作為夾具；磨床由于表面粗糙度較高，對(duì)表面質(zhì)量有較高的要求，故選用雙頂尖作為夾具。 刀具： 車(chē)端面時(shí)考慮切削方便選用45°車(chē)端面刀，其余車(chē)削部分采用60°彎刀，在車(chē)螺紋時(shí)可選用螺紋車(chē)刀進(jìn)行相應(yīng)加工，銑削時(shí)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(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量即可滿足測(cè)量精度。 ④熱處理 由于有些軸段半精車(chē)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(yīng)要求。 4.確定機(jī)械加工余量 ①各工步加工余量 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 在零件加工過(guò)程中有粗車(chē)、半精車(chē)和精車(chē)幾種加工方法，查閱粗車(chē)及半精車(chē)外圓加工余量表可對(duì)各工步加工余量進(jìn)行確定。零件總廠L=121mm 粗車(chē)Φ24X27軸段，加工余量大于2mm，取4mm； 粗車(chē)φ33X35軸段，加工余量大于2mm，取4mm; 粗車(chē)φ58X21軸段，加工余量大于2.3mm，取8mm; 粗車(chē)φ26X38軸段，加工余量大于2mm,取6mm; 半精車(chē)φ20X27軸段，加工余量大于2mm,取3mm; 半精車(chē)φ28X35軸段，加工余量2.6mm，為精車(chē)和磨削留取加工余量； 半精車(chē)φ20X38軸段，加工余量為2mm,在之后依次車(chē)削φ16.3和φ13軸段； 查閱表車(chē)削加工余量、加工精度和表面粗糙度可知精車(chē)加工余量為0.1~0.3mm,故選擇： 精車(chē)φ16.3X27軸段，加工余量為0.3mm; 精車(chē)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(jì)加工余量（mm） 經(jīng)濟(jì)加工精度 經(jīng)濟(jì)表面粗糙度 磨削 粗磨 0.25～0.5 IT8～I(xiàn)T7 6.3～3.2 半精磨 0.1～0.2 IT7 1.6～0.8 精磨 0.05～0.1 IT7～I(xiàn)T6 0.8～0.2 細(xì)磨、超精磨 0.005～0.05 IT6～I(xiàn)T5 0.10～0.025 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)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(dá)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(chēng) 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 精車(chē)、車(chē)螺紋 0.3 IT7 2.5 16 半精車(chē) 3.7 IT10 3.2 16.3 粗車(chē) 4 IT12 12.5 20 鍛造  24 軸段φ50X5加工余量及公差 工序名稱(chēng) 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 粗車(chē) 8 IT12 25 50 鍛造  58 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 軸段φ25X35加工余量及公差 工序名稱(chēng) 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)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(chē) 0.3 IT7 1.25 25.1 0 -0.05 半精車(chē) 2.6 IT10 3.2 25.4 0 －0.062 粗車(chē) 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(chēng) 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)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(chē) 2 IT10 12.5 18 粗車(chē) 6 IT12 25 20 鍛造  26 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 軸段M16X18加工余量及公差 工序名稱(chēng) 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)精度/mm 表面粗糙度Ra/um 工序基本尺寸/mm 精車(chē)、車(chē)螺紋 0.3 IT6 2.5 16 半精車(chē) 3.7 IT10 3.2 16.3 粗車(chē) 6 IT12 12.5 20 鍛造  26 軸段M16X18加工余量及公差 工序名稱(chēng) 工序余量/mm 加工經(jīng)濟(jì)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(chē) 2 IT10 12.5 13 粗車(chē) 11 IT12 25 15 鍛造  26 三、總結(jié) 通過(guò)本次切削工藝設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械制造的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了復(fù)習(xí)和鞏固，加深了對(duì)于加工方法、加工精度和對(duì)加工流程設(shè)計(jì)的理解，在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我查閱了大量的資料和手冊(cè)，收獲頗豐。 同時(shí)，我也在實(shí)踐的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的差別，認(rèn)識(shí)到了自身的不足，在今后的學(xué)習(xí)中我會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)自己對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)和深化。 設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明 結(jié)果 四、參考文獻(xiàn) 【1】張世昌，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社 【2】楊慧智，工程材料及成形工藝基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社 【3】機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京出版社 13