機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--一階梯狀軸

1、 目錄1序言-（1） 2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)步驟-（2-7) 2.1 生產(chǎn)類型及零件分析- (2) 2.2確定毛坯及各表面加工方法-（2-3）2.3確定定位基準(zhǔn)及劃分加工階段-（3-4）2.4熱處理及工藝路線-（4-5）2.5工序設(shè)計(jì)及加工余量選擇-（6）3工藝說明-（7-17） 3.1 工序一 -(7) 3.2 工序二 -(7) 3.3 工序三 -(7-17) 塞規(guī) -（7-14） 深淺樣板 -（15-16） 成型車刀 -（16-17） 3.4 工序四 -（17） 4課設(shè)總結(jié)-（18） 序言機(jī)械加工工藝課程設(shè)計(jì)是在機(jī)械制造基礎(chǔ)等專業(yè)課程所學(xué)的理論知識(shí)上，發(fā)揮專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)問題的一次實(shí)踐

2、訓(xùn)練。 通過這次課程設(shè)計(jì)能鞏固我們所學(xué)的理論知識(shí)和專業(yè)技能，提高自己解決實(shí)際生產(chǎn)問題的能力。在設(shè)計(jì)中能逐步掌握查閱手冊(cè)及查閱有關(guān)書籍的能力。在設(shè)計(jì)中逐步培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，理論聯(lián)系實(shí)際的運(yùn)用，并培養(yǎng)了我們一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，對(duì)我們今后參加工作有極大的幫助。 由于能力有限，實(shí)踐生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，希望老師多加指教。 1、機(jī)械制造工藝定義機(jī)械的生產(chǎn)過程中，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等使其稱為成品或半成品的過程稱為工藝過程。以工藝文件的形式確定下來的工藝過程稱為工藝規(guī)程。將鑄件、鍛件毛坯或鋼材經(jīng)機(jī)械加工方法，改變它們的形狀、尺寸、表面質(zhì)量，使其稱為合

3、格零件的過程，稱為機(jī)械加工工藝過程。2、機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的目的1）、能熟練運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論，正確地解決一個(gè)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。2）、 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理且能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。18 第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的步驟 1、 生產(chǎn)類型本題目所要加工的為一階梯狀軸，要求批量較大，可確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。二、零件分析 1、分析零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定零件的主要加工方法 題目所給定的零件是一傳動(dòng)軸，主要作用是支撐傳動(dòng)件和傳遞扭矩，軸類零件

4、是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，此軸上面有圓柱面，臺(tái)階孔等?？紤]到加工工藝，用普通外圓車刀車削外圓，普通內(nèi)圓車刀粗車內(nèi)圓，最后用設(shè)計(jì)好的成型銑刀銑出內(nèi)孔，詳見零件圖 2、分析零件加工技術(shù)要求，確定重要表面的精加工方法該階梯傳動(dòng)軸零件的主要加工表面為： 沿同一軸線的一系列圓柱面及內(nèi)孔直徑包括：110，120，；取鋼管長(zhǎng)度為：755mm本零件加工表面主要為圓柱面，加工比較容易，表面粗糙度多為1.6和1.6以上的，通過半精車和精車就可以保證，只有側(cè)面表面粗糙度要求為0.8，需要通過磨削來保證。 3、根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和精度，做出零件加工工藝性評(píng)價(jià)三、確定毛坯 1、根據(jù)零件的材料和生產(chǎn)批量選擇毛坯種類 選取

5、標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管121x10-GB/T17395-1998零件材料為45鋼，軸的徑向尺寸變化不大，因此毛坯形狀比較簡(jiǎn)單，又屬于大批量（年產(chǎn)量為50000件）生產(chǎn)，因其主要作用是傳遞力矩，需要有強(qiáng)度保證正常工作，且考慮其生產(chǎn)批量，為了提高生產(chǎn)率，故采用模鍛件，具體尺寸在確定加工余量后決定。詳見毛坯圖。 2、根據(jù)毛坯總余量和毛坯制造工藝特點(diǎn)確定毛坯的形狀和大小3、繪制毛坯工件合圖四、確定各表面加工方法 根據(jù)零件各加工表面的形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工批量逐一列出各表面的加工方法。注意方法可以有多種方案，再根據(jù)現(xiàn)有條件進(jìn)行比較，選擇一種最適合的方案。五、確定定位基準(zhǔn) 1、選擇粗基準(zhǔn) 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為第一道

6、工序加工選擇基準(zhǔn)。選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。以外圓柱面為粗基準(zhǔn)。 2、選擇精基準(zhǔn) 按照精基準(zhǔn)的選擇原則確定第一道工序以外的各表面的定位基準(zhǔn)，以便確定定位方案和按照基準(zhǔn)先行的原則安排工藝路線。選擇精基準(zhǔn)時(shí)主要考慮應(yīng)保證加工精度并使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確，可靠。利用定位基準(zhǔn)不變的原則選取左右端面為定位基準(zhǔn)。6、 劃分加工階段 一般零件的加工階段劃分為三個(gè)階段：粗加工、半精加工、精加工階段。粗加工階段一般的工作有：粗車、粗銑、粗刨、粗鏜等。半精加工階段一般工作有：半精車、半精銑、半精刨、半精鏜等。精加工階段的一般工作有：精車、精銑、精刨、精鏜、粗磨

7、、精磨。 當(dāng)零件尺寸精度為IT6級(jí)以上，表面粗糙度Ra0.4以上要進(jìn)行超精加工。七、熱處理工藝安排及輔助工序安排 熱處理工藝將零件加工階段自然分開。一般情況下鑄造后毛坯要進(jìn)行時(shí)效處理，鍛造后毛坯要進(jìn)行正火或退火處理，然后進(jìn)行粗加工。粗加工后，復(fù)雜鑄件要進(jìn)行二次時(shí)效，軸類零件一般進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后進(jìn)行半精加工。各類淬火放在磨削加工前進(jìn)行，表面化學(xué)處理放在零件加工后進(jìn)行。 輔助工序包括去毛刺、劃線、涂防銹油、涂防銹漆等也要在需要的時(shí)候安排進(jìn)去。八、擬訂工藝路線 1、按照基準(zhǔn)先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的原則安排工藝路線。并以重要表面的加工為主線，其他表面的加工穿插其中。一般次要表面的加工是在

8、精加工前或磨削加工前進(jìn)行的，重要表面的最后的精加工為放在整個(gè)加工過程的最后進(jìn)行。 2、根據(jù)加工批量及現(xiàn)有生產(chǎn)條件考慮工序的集中與分散，以便更合理地安排工藝路線。 3、安工序按排零件加工的工藝路線 （1）選擇長(zhǎng)為751mm的標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管121x10-GB/T17395-1998作為毛坯料，用三爪卡盤裝夾在機(jī)床上，用外圓車刀車削外圓1mm。 （2）車削外圓后，將其放在磨床上磨端面保證其尺寸為。 （3）將其放在立銑床上，先粗銑至111，而后使用專用成型銑刀精銑，保證其尺寸為110H8。 （4）用塞規(guī)，深淺壓板檢驗(yàn)其是否合格。九、工序設(shè)計(jì) 1、選擇工序的切削機(jī)床、切削刀具、夾具、量具 2、確定工序的加

9、工余量，計(jì)算各表面的工序尺寸 3、選擇合理的切削參數(shù)，計(jì)算工序的工時(shí)定額十、加工余量的選擇 第二章 工藝說明一、工序劃分工序一下料 選取長(zhǎng)為755mm的標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管121x10-GB/T17395-1998作為毛坯料。工序二車平面工步（1）：用三爪卡盤夾緊毛坯料其中一端面，裝夾在CA6140型臥式車床上，用高速鋼車刀車另一端面，車削2.5mm,然后卸下車另一面。用板尺測(cè)量工件的長(zhǎng)度是否合格。工序三 工步（1）：用高速鋼內(nèi)圓車刀粗車階梯孔內(nèi)表面，深度為，留取精車余量為1mm。 工步（2）：用所設(shè)計(jì)的專用成型車刀精車階梯孔內(nèi)表面，保證其為110H8。工步（3）：將工件卸下，將以加工的端面用三爪卡盤

10、裝夾，用上述方法加工另一端面。工步（4）：用塞規(guī)檢驗(yàn)臺(tái)階孔的直徑是否合格；用深淺樣板檢驗(yàn)臺(tái)階孔的深度是否合格。 以下介紹工步（3）和（4）中所用到的量具塞規(guī)和深淺樣板以及專用成型車刀的設(shè)計(jì)。一、塞規(guī)檢驗(yàn)光滑工件尺寸時(shí)，可用通用測(cè)量器具，也可使用極限量規(guī)。通用測(cè)量器具可以有具體的指示值，能直接測(cè)量出工件的尺寸，而光滑極限量規(guī)是一種沒有刻線的專用量具，它不能確定工件的實(shí)際尺寸，只能判斷工件合格與否。因量規(guī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用方便，并且可以保證工件在生產(chǎn)中的互換性，因此廣泛應(yīng)用于成批大量生產(chǎn)中。光滑極限量規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 1957-2006。塞規(guī)和卡規(guī)有通規(guī)和止規(guī)，且它們成對(duì)使用。塞規(guī)是孔用極

11、限量規(guī)，它的通規(guī)是根據(jù)孔的最小極限尺寸確定的，作用是防止孔的作用尺寸小于孔的最小極限尺寸。如圖所示：量規(guī)按用途可分為以下三類：1）工作量規(guī) 工作量規(guī)是工人在生產(chǎn)過程中檢驗(yàn)工件用的量規(guī)，它的通規(guī)和止規(guī)分別用代號(hào)“T”和“Z”表示。2）驗(yàn)收量規(guī) 驗(yàn)收量規(guī)量是檢驗(yàn)部門或用戶代表驗(yàn)收產(chǎn)品時(shí)使用的量規(guī)。 3）校對(duì)量規(guī) 校對(duì)量規(guī)是校對(duì)軸用工作量規(guī)的量規(guī)，以檢驗(yàn)其是否符合制造公差和在使用中是否達(dá)到磨損極限。量具設(shè)計(jì)極限尺寸判斷原則（泰勒原則）單一要素的孔和軸遵守包容要求時(shí)，要求其被測(cè)要素的實(shí)體處處不得超越最大實(shí)體邊界，而實(shí)際要素局部實(shí)際尺寸不得超越最小實(shí)體尺寸，從檢驗(yàn)角度出發(fā)，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“極限與配合”中規(guī)定

12、了極限尺寸判斷原則，它是光滑極限量規(guī)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，闡述如下：孔或軸的體外作用尺寸不允許超過最大實(shí)體尺寸。即對(duì)于孔，其體外作用尺寸應(yīng)不小于最小極限尺寸；對(duì)于軸，其體外作用尺寸不大于最大極限尺寸。任何位置上的實(shí)際尺寸不允許超過最小實(shí)體尺寸。即對(duì)于孔，其實(shí)際尺寸不大于最大極限尺寸；對(duì)于軸，其實(shí)際尺寸不小于最小極限尺寸。顯而易見，作用尺寸由最大實(shí)體尺寸控制，而實(shí)際尺寸由最小實(shí)體尺寸控制，光滑極限量規(guī)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循這一原則。量規(guī)公差帶設(shè)計(jì)工作量規(guī)1)量規(guī)制造公差 量規(guī)的制造精度比工件高得多，但量規(guī)在制造過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生誤差，因而對(duì)量規(guī)規(guī)定了制造公差。通規(guī)在檢驗(yàn)零件時(shí)，要經(jīng)常通過被檢驗(yàn)零件，其工作表

13、面會(huì)逐漸磨損以至報(bào)廢。為了使通規(guī)有一個(gè)合理的使用壽命，還必須留有適當(dāng)?shù)哪p量。因此通規(guī)公差由制造公差（T）和磨損公差兩部分組成。止規(guī)由于不經(jīng)常通過零件，磨損極少，所以只規(guī)定了制造公差。量規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)，以被檢驗(yàn)零件的極限尺寸作為量規(guī)的基本尺寸。圖所示為光滑極限量規(guī)公差帶圖。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定量規(guī)的公差帶不得超越工件的公差帶。通規(guī)尺寸公差帶的中心到工件最大實(shí)體尺寸之間的距離Z（稱為公差帶位置要素）體現(xiàn)了通規(guī)的平均使用壽命。通規(guī)在使用過程中會(huì)逐漸磨損，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留出適當(dāng)?shù)哪p儲(chǔ)量，其允許磨損量以工件的最大實(shí)體尺寸為極限；止規(guī)的制造公差帶是從工件的最小實(shí)體尺寸算起，分布在尺寸公差帶之內(nèi)。制造公差T和通規(guī)公差帶位

14、置要素Z是綜合考慮了量規(guī)的制造工藝水平和一定的使用壽命，按工件的基本尺寸、公差等級(jí)給出的。由圖6.3可知，量規(guī)公差T和位置要素Z的數(shù)值大，對(duì)工件的加工不利；T值越小則量規(guī)制造困難，Z值越小則量規(guī)使用壽命短。因此根據(jù)我國(guó)目前量規(guī)制造的工藝水平，合理規(guī)定了量規(guī)公差，具體數(shù)值見表6-1。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工作量規(guī)的形狀和位置誤差，應(yīng)在工作量規(guī)制造公差范圍內(nèi)，其形位公差為量規(guī)尺寸公差的50%，考慮到制造和測(cè)量的困難，當(dāng)量規(guī)制造公差0.002mm時(shí)，其形狀位置公差為0.001mm。 表 6-1 IT6-IT16級(jí)工作量規(guī)制造公差和位置要素值(摘錄) (m)工件基本尺寸D/mmIT6IT7IT8IT9IT10

15、IT6TZIT7TZIT8TZIT9TZIT10TZ至3611101.21.6141.622523402.44大于3至681.21.4121.421822.6602.444835大于6至1091.41.6151.82.4222.43.2362.85583.66大于10至18111.621822.8272.84433.467048大于18至301322.422.43.4333.4552478459大于30至50162.42.8253439466258100611大于50至80192.83.4603.64.6464.677469120713大于80至120223.23.8354.25.4545.4

16、887710140815大于120至180253.84.4404.866369100812160918大于180至250294.45465.47727101159141851020大于250至315324.85.652688181113010163201222大于315至400365.46.257798991214011182301425大于400至500406763810971014155122025016282）量規(guī)極限偏差的計(jì)算 量規(guī)極限偏差的計(jì)算步驟如下：(1)確定工件的基本尺寸及極限偏差；(2)根據(jù)工件的基本尺寸及極限偏差確定工作量規(guī)制造公差T和位置要素值Z；(3)計(jì)算工作量規(guī)的極限

17、偏差，如表6-2表6-2 工作量規(guī)極限偏差的計(jì)算檢驗(yàn)孔的量規(guī)檢驗(yàn)軸的量規(guī)通端上偏差通端下偏差止端上偏差止端下偏差驗(yàn)收量規(guī)在光滑極限量規(guī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，沒有單獨(dú)規(guī)定驗(yàn)收量規(guī)公差帶，但規(guī)定了檢驗(yàn)部門應(yīng)使用磨損較多的通規(guī)，用戶代表應(yīng)使用接近工件最大實(shí)體尺寸的通規(guī)，以及接近工件最小實(shí)體尺寸的止規(guī)。校對(duì)量規(guī)公差 校對(duì)量規(guī)的尺寸公差帶完全位于被校對(duì)量規(guī)的制造公差和磨損極限內(nèi)：校對(duì)量規(guī)的尺寸公差等于被校對(duì)量規(guī)尺寸公差的一半，形狀誤差應(yīng)控制在其尺寸公差帶內(nèi)。量規(guī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行量規(guī)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)明確量規(guī)設(shè)計(jì)原則，合理選擇量規(guī)的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)被測(cè)工件的尺寸公差帶計(jì)算出量規(guī)的極限偏差并繪制量規(guī)的公差帶圖及量規(guī)的零件圖。光滑極限量

18、規(guī)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合極限尺寸判斷原則（泰勒原則），根據(jù)這一原則，通規(guī)應(yīng)設(shè)計(jì)成全形的，即其測(cè)量面應(yīng)具有與被測(cè)孔或軸相應(yīng)的完整表面，其尺寸應(yīng)等于被測(cè)孔或軸的最大實(shí)體尺寸，其長(zhǎng)度應(yīng)與被測(cè)孔或軸的配合長(zhǎng)度一致，止規(guī)應(yīng)設(shè)計(jì)成兩點(diǎn)式的，其尺寸應(yīng)等于被測(cè)孔或軸的最小實(shí)體尺寸。但在實(shí)際應(yīng)用中，極限量規(guī)常偏離上述原則。例如：為了用已標(biāo)準(zhǔn)化的量規(guī)，允許通規(guī)的長(zhǎng)度小于結(jié)合面的全長(zhǎng)；對(duì)于尺寸大于100mm的孔，用全形塞規(guī)通規(guī)很笨重，不便使用，允許用不全形塞規(guī)；環(huán)規(guī)通規(guī)不能檢驗(yàn)正在頂尖上加工的工件及曲軸，允許用卡規(guī)代替；檢驗(yàn)小孔的塞規(guī)止規(guī)，為了便于制造常用全形塞規(guī)。必須指出，只有在保證被檢驗(yàn)工件的形狀誤差不致影響配合性質(zhì)的前

19、提下，才允許使用偏離極限尺寸判斷原則的量規(guī)。標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)的結(jié)構(gòu)，在GB/T6322-86光滑極限量規(guī)型式和尺寸中，對(duì)于孔、軸的光滑極限量規(guī)的結(jié)構(gòu)、通用尺寸、適用范圍、使用順序都作了詳細(xì)的規(guī)定和闡述，設(shè)計(jì)可參考有關(guān)手冊(cè)，選用量規(guī)結(jié)構(gòu)型式時(shí)，同時(shí)必須考慮工件結(jié)構(gòu)、大小、產(chǎn)量和檢驗(yàn)效率等。量規(guī)其它技術(shù)要求工作量規(guī)的形狀誤差應(yīng)在量規(guī)的尺寸公差帶內(nèi)，形狀公差為尺寸公差的50%，但形狀公差小于0.001mm時(shí)，由于制造和測(cè)量都比較困難，形狀公差都規(guī)定為0.001mm。量規(guī)測(cè)量面的材料可用淬火鋼（合金工具鋼、碳素工具鋼等）和硬質(zhì)合金，也可在測(cè)量面上鍍以耐磨材料，測(cè)量面的硬度應(yīng)為5865HRC。量規(guī)測(cè)量面的粗糙度

20、，主要是從量規(guī)使用壽命、工件表面粗糙度以及量規(guī)制造的工藝水平考慮。一般量規(guī)工作面的粗糙度應(yīng)比被檢工件的表面粗糙度要求嚴(yán)格些，量規(guī)測(cè)量面粗糙度要求可參照表6.3選用。 表6-3 量規(guī)測(cè)量表面粗糙度工作量規(guī)工件基本尺寸 /mm至120大于120至315大于315至500Ra最大允許值 /mIT6級(jí)孔用量規(guī)0.040.080.16IT6IT9級(jí)軸用量規(guī)0.080.160.32IT7IT9級(jí)孔用量規(guī)IT10IT12級(jí)孔、軸用量規(guī)0.160.320.63IT13TI16級(jí)孔、軸用量規(guī)0.320.630.63計(jì)算根據(jù)零件圖可知，需制作110H8孔用工作量規(guī)1） 確定背側(cè)孔的極限偏差查極限與配合標(biāo)準(zhǔn)的上偏差

21、，下偏差；2）選擇量規(guī)的結(jié)構(gòu)型式分別為錐柄雙頭圓柱塞規(guī)。3）確定工作量規(guī)制造公差和位置要素 由表6-1查得：塞規(guī)： ，4）計(jì)算工作量規(guī)的極限偏差孔用塞規(guī)通規(guī) 上偏差= 下偏差=磨損極限=0所以塞規(guī)通端尺寸為，磨損極限尺寸為。止規(guī) 上偏差 下偏差=所以塞規(guī)止端尺寸為。工作量規(guī)的表面粗糙值選取0.05，熱處理為退火-機(jī)加-淬火-回火-機(jī)加（磨削加工）。5） 塞規(guī)公差帶圖6） 塞規(guī)簡(jiǎn)圖二、深淺樣板 工作原理： 如圖所示 深淺壓板分為長(zhǎng)短兩邊，分別為所要測(cè)量的孔深的最大值和最小值。若最短邊完全深入而最長(zhǎng)邊沒有，則合格；反之亦然。 計(jì)算 根據(jù)零件圖畫出尺寸鏈 可知：封閉環(huán)=，為增環(huán)，孔深為減環(huán)。，h=15；，b=-0.1；，a=0；所以。根據(jù)公差等級(jí)計(jì)算出大徑D=，小徑d=。表面粗糙度值為3.2，熱處理：調(diào)質(zhì)。3、 設(shè)計(jì)刀具 根據(jù)零件圖可知，需設(shè)計(jì)一成型銑刀對(duì)內(nèi)控進(jìn)行精加工。已知內(nèi)孔直徑10H8以及通過尺寸鏈計(jì)算得孔深為，所以設(shè)計(jì)前角為，后角為的成型銑刀。粗糙度為0.2，高速鋼熱處理：HRC60-65如下圖所示：工序四 車外圓 工步（1）：在C6120-1型臥式車床上用雙頂尖壓緊工件兩端。 工步（2）：用硬質(zhì)合金外圓車刀精車外圓1mm到120mm。 總 結(jié)為期兩周的機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在這兩周的設(shè)計(jì)過程中，真是感慨萬千。它使我從中學(xué)到了以前在課堂上根本就學(xué)不