機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(渦輪軸)

1、熱能與動(dòng)力機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目名稱：渦輪軸班級(jí)：姓名：姓名：指導(dǎo)教師：2012年07月15日第一章：零件分析1.1 零件的作用11.2 零件的工藝分析11.3 尺寸和粗糙度的要求11.4 位置公差要求2第二章：毛坯的設(shè)計(jì)1 選擇毛坯21 確定機(jī)加工余量、毛坯尺寸和公差21 確定機(jī)械加工加工余量21 確定毛坯31 確定毛坯尺寸公差31 設(shè)計(jì)毛坯圖3第三章：選擇加工方法，擬定工藝路線7.1 基面的選擇37.2 粗基準(zhǔn)的選擇37.3 精基準(zhǔn)的選擇43.4制定機(jī)械加工工藝路線4第四章：加工設(shè)備及道具、夾具、量具的選擇6第五章：確定切削用量8第六章：基本時(shí)間的確定10第七章：夾具設(shè)計(jì)12第八

2、章：總結(jié)1415考文獻(xiàn)第一章：零件分析零件的作用題目所給定的零件是蝸輪軸，如下圖所示。支承蝸輪并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩。零件的工藝分析由零件圖可知，該零件的材料為45#鋼，鍛造成型，由零件的尺寸公差選擇模鍛加工成型，保證不加工表面達(dá)到要求的尺寸公差。根據(jù)工作性能與條件，蝸輪軸圖樣規(guī)定了主要軸頸以及軸肩有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該軸的關(guān)鍵工序是軸頸和外圓的加工。尺寸和粗糙度的要求渦輪軸左右兩端面粗糙度為6.3,可用磨削進(jìn)行加工以保證尺寸要求。渦輪軸左右兩端M72X4螺紋面粗糙度為3.2,可采取車削進(jìn)行加工以保證

3、尺寸要求。渦輪軸外圓輪廓粗糙度為3.2,可采取車削進(jìn)行加工以保證尺寸要求。渦輪軸95左端面粗糙度為3.2,可采取磨削進(jìn)行加工以保證尺寸要求。渦輪軸105右端面粗糙度為6.3,可采取磨削進(jìn)行加工以保證尺寸要求。位置公差要求有零件圖可知，該零件主要要求保證左75軸端的圓柱度要求；要求保證M72螺紋面對(duì)于左75軸端的同心度要求，以左75軸端中心線為定位基準(zhǔn)可以保證同心度要求；要求保證95軸肩左端面對(duì)于左75軸端中心線的垂直度要求，以左75軸端中心線為定位基準(zhǔn)可以保證垂直度要求；要求保證105軸身對(duì)于左75軸端的同心度要求，以左75軸端中心線為定位基準(zhǔn)可以保證同心度要求；要求保證右75軸端對(duì)于左75軸

4、端的同心度要求，以左75軸端中心線為定位基準(zhǔn)可以保證同心度要求；105軸身右端面對(duì)于右端M72螺紋面中心線的垂直度要求，以右端M72螺紋面中心線為定位基準(zhǔn)可以保證垂直度要求。第二章：毛坯的設(shè)計(jì)選擇毛坯該零件的材料為42CrMo,考慮到零件在工作時(shí)要求有較高的強(qiáng)度和抗扭性,非加工面的尺寸精度要求較低，以及批量為大量生產(chǎn)，所以采用自由鍛毛坯成型。確定機(jī)加工余量、毛坯尺寸和公差(1)確定最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計(jì)算零件的最大輪廓尺寸為：長(zhǎng)4824mm,直徑105mm(2)選擇鍛件公差等級(jí)查手冊(cè)自由鍛成型，零件材料按合金鋼，得鍛件公差等級(jí)為812級(jí)取為10級(jí)。(3)求鍛件尺寸公差公差帶相對(duì)于基本尺寸對(duì)稱

5、分布。(4)求機(jī)械加工余量等級(jí)查手冊(cè)得按自由鍛成型的方法，鍛件材料為42CrMo的機(jī)械加工余量等級(jí)E-F級(jí)選擇F級(jí)，用于一般精度要求的鍛件。確定機(jī)械加工加工余量根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜程度，取鍛件加工表面的單邊余量為25mm,孔的加工余量按相關(guān)表查找選取。確定毛坯上面查得的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度Ra呈1,Ra<1的表面，余量要適當(dāng)加大。分析本零件，加工表面Ra呈1,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。(由于有的表面只需粗加工，這時(shí)可取所查數(shù)據(jù)的小值)生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，可采用自由鍛毛坯、確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀

6、復(fù)雜系數(shù)查手冊(cè)得，本零件毛坯尺寸允許偏差為1-2mm,表面粗糙度為Ra12.5-25設(shè)計(jì)毛坯圖下圖為零件毛坯圖第三章：選擇加工方法，擬定加工路線基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要設(shè)計(jì)之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過(guò)程會(huì)問題百出，更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。由于該軸的幾個(gè)主要配合表面及軸肩面對(duì)基準(zhǔn)軸線均有同心度及垂直度要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采取雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇影響影響各加工面的余量分配及不需加工表面與加工表面之間的位置精度。為保證零件的技術(shù)要求，粗

7、基準(zhǔn)采用毛坯外圓，并以此作為第一道工序的定位基準(zhǔn)精基準(zhǔn)的選擇以第一道工序中的已加工面作為下道工序的定位平面，以零件外圓的中心軸線為定位基準(zhǔn)，確保設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的重合，以減少加工誤差。制定機(jī)械加工工藝路線確定加工方法渦輪軸軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該渦輪軸的主要表面公差等級(jí)(IT12)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=3.2um)較大，故只需進(jìn)行車削。外圓表面的加工方案可為：粗車半精車。劃分加工階段對(duì)精度要求較高的零件，具粗、精加工應(yīng)分開，以保證零件的質(zhì)量。該渦輪軸軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺(tái)階和修研中心孔及次要表面等)，

8、粗、精磨(粗、精磨各處外圓)o各階段劃分大致以熱處理為界。綜合上述分析，傳動(dòng)軸的工藝路線如下：下料車兩端面，鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓，車槽，倒角-車螺紋-劃槽加工線-銃槽-修研中心孔-磨削-檢驗(yàn)。擬定工藝路線工序一：(1)粗車端面(2)鉆中心孔(3)粗車圓柱面105(4)粗車圓柱面75(5)粗車M72外圓(6)調(diào)頭，三爪定心卡盤夾持105處(7)粗車另一端面(8)粗車圓柱面95(9)粗車圓柱面75(10)粗車M72外圓工序二：(1)調(diào)質(zhì)處理250290HBS工序三：(1)修研兩端中心孔工序四：(1)半精車圓柱面105(2)半精車圓柱面75(3)半精車M72外圓(4)調(diào)頭，三

9、爪定心卡盤夾持105處(5)半精車圓柱面95(6)半精車圓柱面75(7)半精車M72外圓(8)倒外角9X300,一處(9)倒外角2X45。，兩處工序五：(1)車M72X4至尺寸(2)調(diào)頭，三爪定心卡盤夾持105處(3)車M72X4至尺寸工序六：(1)用44.5的麻花鉆鉆孔(2)用45的較刀錢孔工序七:(1)劃三個(gè)槽加工線工序八：(1)銃槽10X78mm至尺寸工序九：(1)修研中心孔工序十：(1)檢驗(yàn)擬定工藝過(guò)程工序容簡(jiǎn)要說(shuō)明00自由鍛成型10粗車端面、圓柱面105、75及M72外圓，調(diào)頭粗車另一端面、圓柱面95、75及M72外圓20調(diào)質(zhì)處理250290HBS30修研兩端中心孔40半精車圓柱面1

10、05、75及M72外圓，調(diào)頭半精車圓柱面95、75及M72外圓，倒外角9X30、2X4550車M72X4至尺寸，調(diào)頭車M72X4至尺寸60鉆、錢45孔70劃槽加工線80銃槽10X78mm至尺寸90修研中心孔100檢驗(yàn)第四章：加工設(shè)備及道具、夾具、量具的選擇由于生產(chǎn)類型為大批量，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，具生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。根據(jù)不同的工序選擇不同的機(jī)床10工序是粗車端面、圓柱面105、75及M72外圓，調(diào)頭粗車另一端面、圓柱面95、75及M72外圓，可選用臥式車床完成。40工序是半精車圓

11、柱面105、75及M72外圓，調(diào)頭半精車圓柱面95、75及M72外圓，倒外角9X30°、2X45,可選用臥式車床完成。50工序是車M72X4至尺寸，調(diào)頭車M72X4至尺寸，可用臥式車床完成。60工序是加工45孔，先用用44.5的麻花鉆鉆孔，再選用45的錢刀錢孔，可用臥式鉆床完成。80工序是銃槽10X78mm至尺寸，可采用臥式銃床完成。刀具選擇選用硬質(zhì)合金銃刀，硬質(zhì)合金鉆頭，硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆、加工中碳鋼零件采用YG硬質(zhì)合金，粗加工用YG8,半精加工為YG6。各工序所需刀具工序容所選刀具00自由鍛成型10粗車端面、圓柱面105、75及M72外圓，調(diào)頭粗車另一端面、圓柱面95、75及M72外

12、圓粗車刀20調(diào)質(zhì)處理250290HBS30修研兩端中心孔40半精車圓柱面105、75及M72外圓，調(diào)頭半精車圓柱面95、75及M72外圓，倒外角9X30°、2X45精車刀50車M72X4至尺寸，調(diào)頭車M72X4至尺寸外螺紋車刀60鉆、錢45孔44.5的麻花鉆、45的錢力70劃槽加工線80銃槽10X78mm至尺寸槽銃刀90修研中心孔100檢驗(yàn)量具選擇本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用夾具。根據(jù)零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點(diǎn)，參考相關(guān)資料，選擇如下：60工序采用游標(biāo)卡尺和塞規(guī)80工序采用游標(biāo)卡尺和標(biāo)準(zhǔn)粗糙度塊(3)倒外角9X30°、2X450采用萬(wàn)能角度卡尺(4)

13、10、40、50采用游標(biāo)卡尺第五章：確定切削用量工序一：工步一：粗車圓柱面105查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)得切削用量如下：切削深度%=4mm,需要進(jìn)行六次走刀才能切完進(jìn)給量t=040.7mm",取f=0.55mm/r切削速度忤=車床轉(zhuǎn)速基本工時(shí)L/min小n/,式中超切量y+4=4.3mm,故L=l+y+與垢340mm,根據(jù)表=2472ntij由230x0.551.26車削時(shí)的入切量和其余工步切削用量皆同工步y(tǒng)2哪©分別求得各工步基本工時(shí)如下:粗車圓柱面75:粗車M72外圓：=3.37minmnanncc11734=033m出mTonnrc193£=0.15m出調(diào)頭粗車圓

14、柱面95:3就3“"匚匚%=30.55zn沅由rrE4、工-LmTonnrr粗車圓柱面75:Q飛戶£=0.74min粗車M72外圓：230X055工序四：半精車圓柱面105查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)得切削用量如下：切削深度口p=1mm,僅需一次次走刀就能切完進(jìn)給量/=030.35mm/r,取f=0.3mm/r切削速度.二”而加血車床轉(zhuǎn)速”Tf/min基本工時(shí)式中L=l+y+,l=340mm,根據(jù)表1.26車削時(shí)的入切量和342超切量y+A=2mm,故770X0.3=1.48加ri其余工步切削用量皆同工步一，理可分別求得各工步基本工時(shí)如下:半精車圓柱面75:半精車M72外圓：%=L8

15、3mmmrmn9115=O.bOminmrrc2no17調(diào)頭半精車圓柱面95:=0.07加注rrcno3862半精車圓柱面75:半精車M72外圓：t=16.721ninmrn、一n99115=OAOminmrrcn。11倒外角9X30倒外角2X45=0,05mErmn4=0.02m說(shuō)770x03工序五：車M72X4至尺寸查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)得切削用量如下：切削深度=“mm,僅需一次次走刀就能切完進(jìn)給量J'''切削速度,=3060m/m叫取%=50m/mE車床轉(zhuǎn)速"t=基本工時(shí)式中超切量y+4=4.3mm,故L=l+y+£11=;08mm,根據(jù)表1.26

16、,車削時(shí)的入切量和=l.22min230x0.4工步二切削用量皆同工步一，則可求得工步二基本工時(shí)如下:=0.97min調(diào)頭車M72X4至尺寸：230X0.4工序六：用44.5的麻花鉆鉆孔查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)得切削用量如下：切削深度=4mm,僅需一次次走刀就能切完進(jìn)給量f=。,700.80血血”,取f=0.75mm/r"xn曾一1?=qnm/mjri切削速度1000X50,取n-=357*831鉆床轉(zhuǎn)速遼x44.5,取n=360r/min,則,-'m/mmtrr一/.，,、,一一，一基本工時(shí)打式中L=l+y+內(nèi)=714.5mm,根據(jù)表2.29查出入切量和超切=2-71mtn量y+

17、z=16.5mm,故360x0.75用45的較刀錢孔查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)得切削用量如下：切削深度=4mm,僅需一次次走刀就能切完進(jìn)給量,=0.700.80mWr,取f=0.75mm/rr、+ittn.71nm/mftith0nm/mJTP切削速度1000x50，取n=-=353*86r/nitn.鉆床轉(zhuǎn)速工乂45，取n=355r/min，則，=50.16m/m血一第"二.一一一一、一基本工時(shí)打/,式中L=l+y+為=714.5mm,根據(jù)表2.29查出入切量和超切tm=2-75min量y+z=16.5mm,故355x0.75工序八：銃槽10X78mm至尺寸刀具選取鋸片銃刀，刀片采用YG1

18、uff=4mm,%=10mm,v=20m/min,z=4因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在一次走刀銃完，故切削深度%=4mmH=n?tnm根據(jù)表查小一；._n=636.94r/mtn轉(zhuǎn)速n*I。，取n=640r/min,貝慳=201W皿門冊(cè)=7=n640X4=512mm",按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)取f500mm”-1=77_、基本工時(shí)，式中BL=l+y+,l=78mm，根據(jù)表2.29查出入切量和超切量y+%=0-63niin=2mm,故640x0.2第六章：基本時(shí)間的確定工時(shí)定額的計(jì)算工時(shí)定額是指完成零件加工的一個(gè)工序的時(shí)間定額：Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N其中：Td是指單件時(shí)間定額Tj是指基本時(shí)

19、間（機(jī)動(dòng)時(shí)間），通過(guò)計(jì)算求得Tf是指輔助時(shí)間，一般?。?6-20）%Tj;Tj與Tf和稱為作業(yè)時(shí)間Tb是指布置工作時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的(2-7)%估算Tx是指休息及生理需要時(shí)間，一般按作業(yè)時(shí)間的(2-4)%估算Tz是指準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間，大量生產(chǎn)時(shí)，準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間忽略不計(jì)N是指一批零件的個(gè)數(shù)工序額的確定(1)工序一的時(shí)間定額Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=Tj+Tf+Tb+Tx=Tj+18%Tj+5%(Tj+Tf)+3%(Tj+Tf)=294.08min(2)工序四的時(shí)間定額：Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=Tj+Tf+Tb+Tx=Tj+18%Tj+5%(Tj+Tf)+3%(Tj

20、+Tf)=26.85min(3)工序五的時(shí)間定額：Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=Tj+Tf+Tb+Tx=Tj+18%Tj+5%(Tj+Tf)+3%(Tj+Tf)=2.79min(4)工序六的時(shí)間定額：Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=Tj+Tf+Tb+Tx=Tj+18%Tj+5%(Tj+Tf)+3%(Tj+Tf)=6.96min(5)工序八的時(shí)間定額：Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=Tj+Tf+Tb+Tx=Tj+18%Tj+5%(Tj+Tf)+3%(Tj+Tf)=0.80min第七章：夾具的設(shè)計(jì)確定夾具定位方案和形式由于該工件生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，但批量不是很大，可采用單間加工和多件同時(shí)加工，在此僅以一單件加工設(shè)計(jì)夾具。工件體積小，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，從經(jīng)濟(jì)耐用的要求考慮，本工序加工夾具不必太復(fù)雜，而且應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化的零件，自動(dòng)化程度不必太高，故擬定選用簡(jiǎn)單的頂尖加支撐座形式。下圖為裝夾示意圖：、夾具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)1夾具主要零件材料夾具主要零件材料選用代號(hào)名稱材料熱處理附注BCZL-01-01底座HT200退火口承受較大載何BCZL-01-02銷45調(diào)質(zhì)強(qiáng)度較高，韌性塑性好BCZL-01-03頂尖座Q235退火結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、制造容易BCZL-01-04螺紋導(dǎo)桿45調(diào)質(zhì)調(diào)整方便BCZL-01-06頂尖