输出轴加工工艺课程设计说明书.doc
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1、目 录前言-2一、 输出轴工艺分析-31、 输出轴的作用-32、 输出轴的结构特点、工艺,表面技术要求分析-3二、 工艺规程设计-41、 选择毛胚材料-42、 基准选择-43、 工序集中和分散考虑-44、 制订工艺路线-55、 机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定-5三、 基本工时的确定-8四、 机床相关-10五、 刀具的选择-12六、 小结-12七、 相关文献-13前 言机械制造工艺学课程设计是我们对机械制造工艺学这么课程的充分运用,通过这次的课程设计,我们可以将所学知识在实践中得到体现。如在对机械加工工艺规程的设计过程中,对于工艺路线的制订以及加工余量、工序尺寸的确定,我们都得到了实践的锻
2、炼。此外,在设计加工工序的过程中,对机床的选择,刀具的选择以及切削知识等都有进一步的了解。因此机械制造工艺学课程设计实际上是我们对所学机械加工知识的综合运用。在实际设计的过程中,我们碰到了许多问题,解决问题的过程也是我们学习的过程。总之这是一次我们运用所学知识的解决实际问题的一次练习。 由于是首次在实践中运用工艺设计,在设计过程中叶存在着许多缺陷,设计过程中难免会有考虑不周甚至错误之处,希望老师指正,以便我们得到更好的进步。一、输出轴工艺分析1、输出轴的作用输出轴主要应用在动力输出装置中,是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩,使主轴获得旋转的动力,其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩。
3、因此,该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。2、输出轴的结构特点、工艺,表面技术要求分析从图示零件分析,该输出轴结构简单,属于阶梯轴类零件。主要由有55、60、65、75、176的外圆柱面、50、80、104的内圆柱表面和10个20的孔和一个16的键槽组成。为了保证输出轴旋转是的速度,表面粗糙度有较高的要求,外圆的粗糙度要求都为Ra0.8um, 内圆的粗糙度为Ra3.2um,其余为Ra12.5um。形位精度也比较高,为了外圆和外面零件的配合后受力均匀,55,60 的外圆的径向跳动量小于0.04mm,80的跳动量小于0.04mm,20孔的轴线的跳动量小于0.05mm,为了保证键槽和键的配合,键槽对
4、55外圆的对称度为0.08mm。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩,为了增强耐磨性和抗扭强度,要对输出轴进行调质处理,硬度为217-255HBS。二、工艺规程设计1、选择毛胚材料毛胚的种类有很多,如型材、锻造、铸造,由于该输出轴要承受较大的冲击载荷和扭矩,为了增强其刚性和韧性,所以要选择锻件做为毛胚。如选用棒料,由于生产类型为中批,从经济上考虑,棒料要切削的余量太大,浪费材料。2、基准选择根据零件毛坯的形式,粗基准选择为75外圆,加工出176外圆面,再以176外圆为粗基准加工55外圆处的端面和中心孔,再以中心孔和176外圆固定加工其他外圆面,再以75外圆为基准加工内阶梯孔和中心孔。精
5、基准的选择根据互为基准原则、统一基准原则、互为基准原则、自为基准原则以及便于装夹原则,选择加工后的两个中心孔为精基准进一步精加工各外圆表面。3、工序集中和分散考虑(1)工序集中工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成,每道工序加工内容多,工艺路线短。其主要特点是:可以采用高效机床和工艺装备,生产率高;减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积,节省人力、物力;减少了工件安装次数,利于保证表面间的位置精度;采用的工装设备结构复杂,调整维修较困难,生产准备工作量大。(2)工序分散 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成,每道工序加工的内容少,工艺路线很长。其主要特点是设备和工艺装备比
6、较简单,便于调整,容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低;可以采用最合理的切削用量,减少机动时间;所需设备和工艺装备的数目多,操作工人多,占地面积大。工序集中或分散的程度,主要取决于生产规模。一般情况下,单件小批生产时,采用工序集中,在一台普通机床上加工出尽量多的表面;批量生产时,采用工序分散。终上以及结合图纸要求,采用工序分散。4、制定工艺路线根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的经济度和粗糙度能力,查阅机械制造工艺学和机械加工工艺手册各加工面的加工方法(如表1):表 1加 工 面尺寸及偏差精度粗糙度加 工 方 案176外圆面176无12.5粗车-半精车75外圆面IT60.8粗车-精
7、车-精磨65外圆面IT60.8粗车-精车-精磨60外圆面IT60.8粗车-精车-精磨55外圆面IT60.8粗车-精车-精磨104内圆面104无12.5粗车-半精车80内圆面IT73.2粗车-精车50内圆面50无12.5粗车-半精车左端面55无12.5粗车右端面176无1.6粗车-精车键槽50IT92.5铣2-8孔8无无钻法兰孔20无3.2钻-铰工序安排如下(表2):表2工序工 序 内 容定 位 基 准2夹毛坯外圆,粗车176外圆、端面以及内阶梯孔毛坯75外圆3夹176外圆,车端面176外圆4钻中心孔176外圆5夹176外圆,顶针顶中心孔,粗车各外圆176外圆以及中心孔8夹75外圆,粗车内阶梯孔
8、75外圆9磨中心孔75外圆12精车各外圆两中心孔14夹75外圆,精车内阶梯孔,车法兰端面75外圆16两端上顶尖,精磨各外圆至要求两中心孔18铣键槽75外圆19钻2-8孔20钻铰法兰孔75外圆以及176左端面23钻配钻孔5、机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 通过查阅机械加工工艺手册得到相关数据可计算得到工序尺寸如表3:表3加工面最终尺寸公差/粗糙度单边余量工序尺寸毛坯尺寸176(外圆)无,Ra12.51.82.5176 179.6184.6184.675(外圆)0.02,Ra0.80.30.252.07575.676.180.180.165(外圆)0.02,Ra0.80.30.252.065
9、65.666.170.170.160(外圆)0.02,Ra0.80.30.252.06060.661.165.165.155(外圆)0.02,Ra0.80.30.252.05555.656.160.160.150(内阶梯孔)无,Ra12.50.10.950 49.848预钻孔80(内阶梯孔)0.03,Ra3.20.10.280 79.879.479.4104(内阶梯孔)无,Ra12.50.10.2104 103.8103.4103.8右端面粗加工余量为2.5,精加工余量为1,其余各端面加工余量为2,由于输出轴为阶梯轴,为降低锻造难度,节约成本,毛坯个尺寸如下图所示三、基本工时的确定(以下所查数
10、据均来自机械制造工艺设计手册)(1)粗车176外圆以及右端面,切削深度为AP1=AP2=2.5mm,进给量f=0.7mm/r,切削速度109m/min转速n1=n2=188.1r/min 基本时间t1=0.27min=16.2s t2=0.7min=42s(2)粗车左端面,切削深度为AP=2,进给量f=0.7mm/r,切削速度为109m/min转速=577.2r/min基本时间t=0.07min=4.2s(3)粗车各阶梯外圆,切削深度为2,进给量f=0.5mm/r,切削速度为120m/min转速55外圆 n=635.5r/min 基本时间t=0.25min=15s60外圆 n=636.6r/m
11、in 基本时间t=0.50min=30s(i=4)65外圆 n=587.6r/min 基本时间t=0.07min=4.2s(i=3)75外圆 n=509.3r/min 基本时间t=0.27min=16.2s该工序采用数控车床,可根据实际经验采用统一的转速(4)粗车内阶梯孔,切削深度为0.9、0.2、0.2,进给量取0.7mm/r,切削速度122.8m/min、153.9m/min、153.9m/min50外圆 n=781.8r/min 基本时间t=0.03min=2s80外圆 n=612.3r/min 基本时间t=0.03min=2s104外圆 n=471.0r/min 基本时间t=0.04m
12、in=2.4s(5)精车各外圆,切削深度为0.25mm,进给量0.2mm/r,切削速度取120m/min转速55外圆 n=694.5r/min 基本时间t=0.58min=34.8s60外圆 n=636.6r/min 基本时间t=0.31min=18.6s65外圆 n=587.6r/min 基本时间t=0.06min=3.6s75外圆 n=509.3r/min 基本时间t=0.69min=41.4s (6)精车法兰面,以及内阶梯孔法兰面切削深度为1mm,进给量为f=0.25mm/r,切削速度120m/min法兰面 转速n=434.1r/min 基本时间t=0.81min=48.6s阶梯孔,阶梯
13、孔切削深度0.1mm,进给量为f=0.25mm/r,切削速度122.8m/min、153.9m/min、153.9m/min50外圆 n=781.8r/min 基本时间t=0.09min=5.4s80外圆 n=612.3r/min 基本时间t=0.08min=4.8s104外圆 n=471.0r/min 基本时间t=0.04min=4.8s(7)铣键槽每转进给量取0.5mm/r,转速取600r/min,则基本时间为t=1.14min=68.4s(8)钻法兰孔进给量取0.5mm/r, 转速取600r/min,则基本时间为t=1min=60s四、机床相关1、卧式车床C6140床身上最大工件回转直径
14、 400mm中滑板上最大工件回转直径 210mm工件最大长度(四种规格) 750;1000;1500;2000mm主轴中心高度 205mm主轴内孔直径 48mm主轴前端锥孔的锥度 莫氏6号锥主轴 正转(24级)101400r/min反转(12级) 141580r/min进给量 纵向 64级一般进给量0.081.59mm/r小进给量 0.0280.054mm/r加大进给量 1.716.33mm/r横向 64级一般进给量 0.040.79mm/r小进给量0.0140.027mm/r加大进给量0.863.16mm/r主电动机功率/转速 7.5KW 1450r/min快速电动机功率/转速 250KW
15、2800r/min尾座顶尖套锥孔锥度 莫氏5号机床工作精度 圆度 0.0020.005mm精车端面平面度 0.0050.01mm表面粗糙度 Ra 3.20.8m2、立式钻床ZA5025最大钻孔直径 25mm主轴行程 200mm主轴最大进给抗力8800N主轴最大扭矩98Nm工作台行程 385mm3、数控车床CKJ6136最大工件直径最大工件长度 360750mm最大加工直径 360mm主轴转速 极速12 范围 12-2000r/min4、立式钻床Z5150A最大钻孔直径 50mm主轴行程 250mm主轴孔莫氏锥度号 4主轴最大进给抗力16000N主轴最大转矩350 Nm进给量0.056-1.85
16、、中心孔研磨机M4732550最大回转直径 320mm最大加工工件长度 550mm最佳无级调速范围 50-600r/min加工中心孔大孔直径 15mm主电机功率 2-0.75kw研磨剂泵站总功率 0.21kw机床外型尺寸(LWH) 150010001600中心孔圆锥角 60-6表面粗糙度 Ra0.8m中心孔研磨后,以中心孔定位磨削外圆,外圆跳动 0.003mm6、外圆磨床M114W磨削直径 4-140mm砂轮最大外径宽 25020mm粗糙度外/内Ra 0.4/0.87、立式铣床X5020B工作台行程 纵向500 横向 190 垂向 360工作台进给量 纵向20-540 横向14-380 垂向
17、7-190立铣头最大回转角 45表面粗糙度Ra 2.5五、刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一,不仅影响机床的加工效率,而且直接影响零件的加工质量。应考虑以下方面:(1) 根据零件材料的切削性能选择刀具。(2) 根据零件的加工阶段选择刀具。(3) 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。由于我们要加工的零件材料要求为45钢,根据要求,选择硬质合金刀。(1) 粗车外圆: 90外圆车刀(2) 车端面 75偏头端面车刀(3) 精车外圆 45偏头外圆车刀(4) 车内孔 95内孔车刀(5) 打孔钻头 8、25、48、19.75高速钢钻(6) 键槽 键槽铣刀(7) 铰孔 机用铰刀六、小结为期两
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