机电一体化毕业设计(论文)“钻床主轴套筒”零件的机械加工工艺规程.doc
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1、西北工业大学继续教育学院毕业设计设计“钻床主轴套筒”零件的 机械加工工艺规程 学生: 院系: 机械系 学号: 专业: 机电一体化 设计任务书设计题目:钻床主轴套筒设计要求:1、 根据的钻床主轴套筒图纸要求,制定加工方案。2、 正确选择零件的材料,并按图纸要求正确选择零件的各种基准尺寸。3、 考虑制造工艺,使用,维护,经济和安全等问题;设计进度:第一周:确定题目,收集材料。第二周:了解钻床主轴套筒的加工工艺及机床加工,为下步制定工艺做好基础;第三周:按照上一阶段工作所得的知识完成所有零件的工艺规程;第四周:根据零件工艺要求选择机床、刀具、夹具、工件安装、量具等;第五周:根据要求绘制图纸及论文的撰
2、写,打电子稿;第六周:经老师检查后修改毕业论文;第七周:打印论文,完成毕业设计;第八周:进行论文答辩。 指导教师(签名): 摘要在生产过程中,使生产对象(原材料,毛坯,零件或总成等)的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程,如毛坯制造,机械加工,热处理,装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中,要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步,加工该工序的机车及机床的进给量,切削深度,主轴转速和切削速度,该工序的夹具,刀具及量具,还有走刀次数和走刀长度,最后计算该工序的基本时间,辅助时间和工作地服务时间。 关键词 工序,工艺,工步,加工余量,定位方案。目录 摘要.31.零件的分析 .5(1) 零件的
3、作用 .5(2) 零件的工艺分析.52.工艺规程的设计.6(1) 确定毛坯的制造形式.6(2) 基面的选择.7(3) 制定工艺路线.7(4) 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定.11(5) 确立切削用量及基本工时.133.总结.244.参考文献.26 机械加工工艺规程1.零件的分析(1)、零件的作用题目中所给定的零件是钻床主轴套筒(见附图)。钻床主轴套筒是钻床主轴实现轴向进给运动的传动元件,主要作用一是传递钻孔所需的旋转运动, 带动主轴的上下移动;二是承受并传递钻孔时的作用力;三是安装定位钻套。(2)、零件的工艺分析钻床主轴套筒可以按装夹方式分成两组加工表面。下面分述如下:1.装夹外圆时这
4、时可以加工的表面包括两端面,24mm的孔,42mm的孔,两个40mm的孔及其中一个孔的端面,28mm的孔,尺寸为46mm2mm的内槽,尺寸为M451的内螺纹,31mm的孔及其端面。其中两42mm孔应保证0.01mm的圆柱度公差。2.两端顶尖装夹时这时可以加工的表面包括外圆50mm,模数为2、齿数为18、压力角为20的齿,尺寸为8mm1.5mm 的两处外槽。其中应保证齿槽底面与50mm轴的垂直度公差0.025mm。这两组加工表面之间有着一定的位置要求,主要是1) 孔28mm对50mm轴的基准轴线的圆跳动公差为0.01mm;2) 孔31mm对50mm轴的基准轴线的圆跳动公差为0.01mm;3) 两
5、40mm的孔对50mm轴的基准轴线的同轴度公差为0.012mm。由以上分析可知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后再加工另一组表面,并且保证它们之间的位置精度要求。 2.工艺规程设计(1)、确定毛坯的制造形式考虑到在加工过程中,钻床主轴会经常承受交变载荷和冲击性载荷,而主轴是安装在套筒上,从而套筒也会要经常承受交变载荷和冲击性载荷,尤其是套筒齿条在与齿轮啮合传动的过程中经常要受到很大的力,因此应该选用锻件作为毛坯,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作的可靠性。由于零件是中批生产,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用模锻成型。采用45号钢。45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切
6、削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。1. 45号钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质表面淬火提高零件表面硬度。3.渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件,其耐磨性比调质表面淬火高。其表面含碳量0.81.2,芯部一般在0.10.25(特殊情况下采用0.35)。经热处理后,表面可以获得很高的
7、硬度(HRC5862),芯部硬度低,耐冲击。如果用45号钢渗碳,淬火后芯部会出现硬脆的马氏体,失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料,含碳量都不高,到0.30芯部强度已经可以达到很高,应用上不多见。0.35从来没见过实例,只在教科书里有介绍。可以采用调质高频表面淬火的工艺,耐磨性较渗碳略差。 GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850正火、840淬火、600回火,达到的性能为屈服强度355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16,断面收缩率为40,冲击功为39J(2)、基面的选择基面的选择是工艺设计中的重
8、要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得以保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,是生产无法正常进行。粗、精基准的选择。对于一般的轴类零件来说,以外圆作为粗基准是完全合理的。但对本零件而言,因为圆轴内部加工表面较复杂,而外圆加工表面较为简单,可以选用两中心孔作为粗基准(符合基准统一的原则),加工出外圆,然后以外圆为精基准,加工内孔。然后再以内孔为精基准,精加工外圆。最后一外圆为精基准,精镗内孔。这样可以保证精度的要求,且符合互为基准原则。(3)、制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合
9、理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效益,以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一工序锻造,正火工序钻24mm孔至尺寸工序粗车50mm外圆,留2mm余量工序热处理:调质245HBA工序V精车外圆50mm,留0.5mm余量工序VI半精车右端面、各阶梯孔(B孔留1mm余量),孔口倒角260(工艺用);调头车端面、各阶梯孔(C孔留1mm余量),切槽,车螺纹,孔口倒角260(工艺用)工序VII检验工序VIII粗磨外圆,留余量至0.2mm工序IX铣齿工序X铣槽两处至8mm1.5mm工序XI检验工序XII低温时效工
10、序XIII修研两端孔口,倒角260工序XIV检验工序XV精车40mm孔及其端面至图纸要求(去掉工艺倒角),孔口倒角;调头,精车孔40mm及孔31mm端面至图纸要求(去掉工艺倒角),孔口倒角工序XVI总检,入库 2.工艺路线方案二工序锻造,正火工序钻24mm孔至尺寸工序粗车50mm外圆,留2mm加工余量工序热处理,调质245HBA工序V精车外圆50mm,留0.5mm加工余量工序VI车端面,车42mm孔至尺寸,车40mm孔(留1mm加工余量),车孔 28mm到尺寸,孔口倒角260(工艺用);调头,车端面,保证尺寸175mm要求,车孔40mm(留1mm加工余量),切槽46mm2mm,车螺纹M451左
11、至图纸要求,并孔口倒角260(工艺用)工序VII检验工序VIII粗磨外圆50mm,留加工余量0.2mm工序IX铣齿工序X铣槽两处至尺寸8mm1.5mm工序XI检验工序XII热处理,低温时效工序XIII修研两端孔口,倒角260工序XIV精磨外圆50mm至图纸要求工序XV检验工序XVI精车40mm孔及其端面至图纸要求(去掉工艺倒角),孔口倒角;调头,精车孔40mm及孔31mm端面至图纸要求(去掉工艺倒角),孔口倒角工序XVII总检,入库3.工艺路线方案三工序I 锻造,正火工序II 钻、扩孔,粗、精镗24mm工序III 粗车外圆工序IV 调质处理(HB245)工序V 半精车外圆工序VI 半精车右端面
12、及各阶梯孔,车孔口倒角260(工艺用)工序VII 调头,车另一端面及各阶梯孔,切槽,车螺纹M45mm,同上,车孔口倒角260(工艺用)工序VIII 检验工序IX 粗磨外圆工序X 铣齿工序XI 铣槽(两处)工序XII 检验工序XIII 低温时效处理工序XIV 修研两端面孔口工艺倒角工序XV 精磨外圆至要求尺寸工序XVI 精车内孔40+0.014 -0.011mm,再调头精车内孔40+0.014 -0.011mm(注意切除工艺倒角)工序XVII 检验4.工艺方案的比较与分析经分析与比较,权衡各方面因素后,最后的工艺加工路线制定如下:工序工序内容定位与夹紧工序I锻造,正火工序II钻、扩孔24mm外圆
13、工序III粗车外圆50mm孔(两端顶夹)工序IV调质处理(HB245)工序V半精车外圆50mm孔(两端顶夹)工序VI半精车右端面及车各阶梯孔,车孔口倒角260(工艺用)外圆工序VII调头,车另一端面及车各阶梯孔,切槽,车螺纹M45mm,同上,车孔口倒角260(工艺用)外圆工序VIII检验工序IX粗磨外圆工艺倒角两处顶夹工序X铣齿外圆及端面工序XI铣槽(两处)外圆及齿槽工序XII检验工序XIII低温时效处理工序XIV修研两端面孔口工艺倒角外圆工序XV精磨外圆50mm至要求尺寸工艺倒角两处顶夹工序XVI精镗内孔40+0.014 -0.011mm,再调头精镗内孔40+0.014 -0.011mm(注
14、意切除工艺倒角)外圆(可采用液塑定心夹具)工序XVII检验注:1.查资料知,工序16中,没有采用一次车完两孔,而是调头车另一端孔,是因为这样可以保证较高的同轴度,从而实现提高精度的目的。2.铣齿后,因结构不对称会引起内应力而发生弯曲变形,故利用调质处理,以稳定其组织性能。 3.调质,即淬火和高温回火,调质件具有优良的综合力学性能,即高强度和高韧性的适当配合。4.以外圆或外圆两端孔口的工艺倒角作为定位基准面,本质为外圆中心线,实现基准的重合,因而外圆和工艺倒角(内孔)互为基准,提高同轴度,尽量减小加工误差,提高产品精度。(4)、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“钻床主轴套筒”零件材料为45
15、#钢,毛坯重量约为4kg左右。生产类型为中批生产,毛坯采用模锻毛坯。根据以上所述原始资料及加工工艺,可以分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸如下:1. 孔24mm此孔精度要求介于IT7-IT8之间,参照工艺手册相关数据表格,确定工序尺寸及工序余量为:钻孔 22mm扩孔 23.8mm 2z=1.8mm粗镗 23.9mm 2z=0.1mm精镗 24mm 2z=0.1mm2. 外圆50+0.015 -0.010mm坯料 55mm 粗车 51.7mm 2z=3.3mm半精车 50.7mm 2z=1.0mm粗磨 50.4mm 2z=0.3mm精磨 50+0.015 -0.010mm 2
16、z=0.4mm1 取加工精度为F2,锻件复杂系数为S1。锻件质量约为3.4kg,则查工艺手册表2.2-25知,锻件单边余量(厚度(直径)方向)为1.72.2mm,拟取z=1.7mm;由工艺手册表2.2-14(精密级),材质系数取M1,锻件复杂系数取S1,则锻件偏差为+1.3 -0.7mm。2 查工艺手册表2.3-2、2.3-3、2.3-4:车削余量:1.1mm(半精车工序加工精度为IT811,现拟取11,故可知本工序加工公差为-0.22mm(入体方向)。磨削余量:0.5mm,磨削公差即零件公差+0.015 -0.010mm ,利用调整法加工:毛坯名义尺寸:50+1.72=53.4mm,毛坯最大
17、尺寸:53.4+1.32=56.0mm,毛坯最小尺寸:53.4-0.72=52.0mm,车削后最大尺寸:50+0.52=51.0mm,车削后最小尺寸:51.0-0.22=50.78mm,磨削后尺寸与零件图所示尺寸相符,即50+0.015 -0.010mm。 工序加工尺寸及公差毛坯半精车磨削加工前最大56.0mm,51.0mm,最小52.0mm50.78mm,加工后最大56.0mm51.0mm50.0mm最小52.0mm50.78mm,49.975mm加工余量(2z)1.7mm最大2.5mm0.5mm最小0.61mm0.4mm加工公差(2z)+1.3 -0.7mm-0.02mm0.025mm3.
18、 两内孔40+0.014 -0.011mm此二内孔40+0.014 -0.011mm是在加工通孔24的基础上通过粗、精车达到要求尺寸。通孔 24mm 半精车 39.7mm 2z=15.7mm精车 40+0.014 -0.011mm 2z=0.3mm4. 端面沿轴线方向的加工余量此锻件的坯料规模为55mm180mm,故其体积为 mm3通过查询资料,得知,本锻件所使用的45#钢的密度约为7.85g/cm3,所以,锻件的质量约为3.4kg左右。 现经查询手册等资料,由于本锻件质量约为3.4kg,锻件复杂形状系数为S1,锻件材质系数取M1,锻件轮廓尺寸(长度方向) 180315mm,故长度方向偏差为+
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