2022年机电一体化大学本科方案设计书轴.docx
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1、精品学习资源烟台南山学院毕业论文题目轴的机械加工系专别业机械系机电一体化工程班级机电 03 班姓名赵广强学号202101280109指导教师日期年月欢迎下载精品学习资源设计任务书设计题目:输出轴的机械加工设计要求:1、依据输出轴的图纸要求,制定加工方案;2、正确挑选零件的材料,并按图纸要求正确挑选零件的各种基准尺寸;3、考虑制造工艺,使用,保护,经济和安全等问题;设计进度:第一周:确定题目,收集材料;其次周:明白输出轴的加工工艺及机床加工,为下步制定工艺做好基础; 第三周:依据上一阶段工作所得的学问完成全部零件的工艺规程;第四周:依据零件工艺要求挑选机床、刀具、夹具、工件安装、量具等; 第五周
2、:依据要求绘制图纸及论文的撰写,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;指导老师(签名):欢迎下载精品学习资源摘要机械制造工艺学是机械制造专业生的一门专业课程;学习时需要应用加工方法、机床、工具、测量等方面的学问来讨论错综复杂的零件生产工艺的问题;轴类零件的主要作用是支撑传动零部件、传递扭矩和承担载荷;通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴颈的同轴度要求,否就会影响传动件的传动精度,并产生噪声;轴的加工第一应挑选适当的毛坯、材料、机床、夹具、道具等,经过粗、精加工等一系列工序,完成所要求的轴类零件;本次输出轴的加工将依据理论与实际相结合
3、,加工次序的支配主要依据基面先行(先端面后中心孔)、先粗后精、先主后次(次要工序按需插入)的原就,制定出合适的工艺过程,保证了产品质量,充分发挥了设备的利用率,人力、物力消耗最少;关键词: 工艺规程,机械制造欢迎下载精品学习资源目录摘要 II1 轴的类型及材料挑选 11.1 轴的类型 11.2 轴类零件的材料和毛坯挑选 1 2 车工和零件加工工艺设计 42.1 车床 42.2 车刀及其安装 42.3 车外圆 62.4 车端面 92.5 切削与切槽 112.6 车螺纹 122.7 零件加工工艺设计 14 3 铣工和零件加工 163.1 铣床 163.2 铣刀和工件的安装 173.3 铣削加工 1
4、7 4 钻孔 194.1 钻床 194.2 钻孔工具的挑选及零件的孔加工20 5 输出轴加工工艺 21结论 23致谢 24参考文献 24欢迎下载精品学习资源1 轴的类型及材料挑选1.1 轴的类型轴类零件是常见的典型零件之一,其主要功用是支持传动零部件(齿轮、皮带轮、离合器等),传递扭矩和承担载荷,就其功用可分为:主轴、异形轴和其它轴三类,主轴除支持齿轮或皮带轮、离合器外,仍将旋转运动及扭转力矩通过主轴端部的夹具传给工件或刀具;异形轴可通过凸轮、偏心和曲拐部分将回转运动变为直线运动,其它轴就主要传递扭矩或承担载荷;从轴类零件的结构特性来看,它们是长度(L)大于直径( d)的回转体零件, 如 L/
5、d 12,通常称为刚性轴;而L/d 12 称为挠性轴,其被加工表面常有内外圆柱表面、圆锥面及花键、键槽、螺纹等;依据轴类零件的结构特点和精度要求,应挑选合理的定位基准和加工方法进行加工;1.2 轴类零件的材料和毛坯挑选轴类零件应依据不同的工件条件和使用要求选用不同的材料;45 号钢是轴类零件的常用材料,它价格廉价,经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,局部淬火后在回火,表面硬度可达 HRC45 52;40Cr 等合金钢结构钢适用于中等精度,而转速较高的轴类零件,具有较高的综合机械性能;轴 承钢GCr15 和弹簧 钢 Mn 可制造 较高精 度的轴;
6、 20CrMnTi、18CrMnTi、20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢含铬、锰钛和硼等元素,可用来制造在高速 度、重载荷等条件下的轴类零件;轴杆类零件是机械产品中支承传动件、承担载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件,其结构特点是轴向(纵向)尺寸远大于径向(横向)尺寸,包括各种传动轴、机床主轴、丝杆、光杆、偏心轮、凸轮轴、齿轮轴等;轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件,对于某些大型的结构外形复杂的轴也可用铸件或焊接结构件;对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴,常用型材(即热轧或冷拉圆欢迎下载精品学习资源钢)作为毛坯;对于直径相差较大的阶梯轴或要承担冲击载荷和交变应力的重要轴,均采纳锻件作为毛坯
7、;当生产批量较小时,应采纳自由锻件;当生产批量较大时,应采纳模锻件;对于结构外形复杂的大型轴类零件,其毛坯可用砂型铸造件、焊接结构件或铸焊结构毛坯;本次设计加工的零件为输出轴,需要较高的强度和韧性等综合机械性能,工作 载荷基本平稳,应选用 45 号钢;由于该轴工作时不承担冲击载荷,工作性质一般,且各阶梯轴径相差不大,因此可选用热轧圆钢作为毛胚;下料尺寸为 55 mm200 mm圆柱毛坯,加工如图 1.1 的零件;欢迎下载精品学习资源图 1.1 输出轴欢迎下载精品学习资源2 车工和零件加工工艺设计2.1 车床车床是利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来加工工件的,它能完成的切削加工最多,就其基本的
8、工作内容来说,可以车外圆、车端面、切断、切槽、钻中心空、钻孔、车孔、铰孔、车各种螺纹、车圆锥、车成形面、滚花以及盘绕弹簧、在机械制造中,车床是应用很广泛的金属切削机床之一;CA6140 型卧式车床是我国自行设计自造的新型车床,具有性能良好、结构先进、操作便利、外形美观等优点; CA6140 型一般车床的通用性能较好;它适用于加工各种轴类,套类和盘类零件上的回转表面,如车削内外圆柱面,圆锥面,环槽及 成型回转表面;车削端面及各种常用的公制,英制,牟数制和径节制罗螺纹;在普 通车床上仍能作钻孔,扩孔,铰孔,滚花等工作;CA6140 型一般车床是一般精度级机床,依据一般车床的精度检验标准,新机床应达
9、到的加工精度为:精车外圆的圆度0.01mm精车外圆的圆柱度0.01mm/100 mm精车端面的平面度0.02mm/300 mm精车螺纹的螺距精度0.04mm/100 mm,0.06 mm/300 mm精车的表面粗糙度可达Ra=1.252.5 mCA6140 型一般车床实质上是一种通用车床,它的加工范畴较广,但结构复杂且自动化程度低,所以适用于单件小批量生产及修配车间;因此,本次设计的轴类零件将在此机床上进行加工;2.2 车刀及其安装2.2.1 车刀1、对刀具材料的基本要求在切削加工时,刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上成上承担了很大的压力和剧烈的摩擦,刀具在高温下进行切削的同时,仍承担着
10、切削力、冲击和振动,因此要求刀具切削部分的材料具备以下性能:欢迎下载精品学习资源1)硬度要求刀具材料必需具有高于工件材料的硬度,常温硬度在HRC60以下;2)耐磨性要求耐磨性表示刀具抗击磨损的才能,通常刀具材料的硬度越高耐磨性越好;材料中硬质点的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分布越匀称,就耐磨性越好;3) 足够的强度和韧性为了承担切削力、冲击和振动,刀具材料应具有足够的强度和韧性,一般用抗弯强度和冲击韧性值表示;4) 良好的耐热性刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性,并有良好的抗扩散、抗氧化的才能,这就是刀具材料的耐磨性,它是衡量刀具材料综合切削性能的重要指标;5) 良好的工艺
11、性与经济性为了便于刀具制造,要求刀具材料有良好的可加工性,包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理特性等;此外,在选用刀具材料时,仍要考虑经济性,经济性差的刀具材料难以推广使用;刀具材料种类许多,常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金钢、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等;碳素工具钢和合金工具钢,因其耐热性较差, 仅用于低速手工工具;陶瓷、金刚石和立方氮化硼就由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等缘由,目前只在较小的范畴内使用;当今,用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金刚;2、刀具切削部分的材料目前工厂中的刀具切削部分材料主要有高速钢和硬质合金钢两种;高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多
12、的高合金工具钢;高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性,且耐磨性和淬透性良好,其答应的切削速度是碳素工具钢和合金钢的两倍以上;高速钢刃磨后切削刃锐利,故又称之为“锋钢”和“白钢”;高速钢是一种综合性能好、应用范畴广的刀具材料;硬质合金钢是由碳化钨( wc)、碳化钛( Tic )等 碳化物和钴( co)用粉末冶欢迎下载精品学习资源金方法制成的;这种刀具材料有高的硬度(HRA88 93)和耐热性(耐热温度为 8501000);但它的抗弯强度低、性脆、特殊是怕震惊和冲击;因此,本次设计的轴类零件车外圆端面车刀选用材料为高速钢的90车刀,车倒角用 45车刀,切槽选用高速钢切槽刀,刀宽为4mm,车螺
13、纹就选用刀尖为 60的螺纹刀;2.2.2 车刀的安装车刀使用时必需正确安装,其基本要求有以下几点:1、车刀不能伸出刀架太长,否就,切削时刀杆刚性减弱,简洁产生振动,使车出来的工件表面不光滑,甚至会使车刀损坏;车刀伸出的长度,一般以不超过刀杆 厚度的 11.5 倍为宜;车刀下面的垫片要平整干净,垫片应与刀架对齐,而且垫片的量应尽量少些,以防止振动;2、车刀的刀尖应对准工件中心;刀尖高于工件中心,会使车刀的实际后角减小,车刀后面与工件之间的摩擦增大;刀尖低于工件中心,会使车刀的实际前角减小,切削不顺当;要使车刀快速对准工件中心可用以下方法:1) 依据尾座顶尖的高度把车刀对准;2) 依据车床的主轴中
14、心高,用钢尺测量装到;3) 把车刀靠近工件端面,目测车刀刀尖的高低,然后紧固车刀,试车端面,再依据端面的中心装准车刀;4) 安装车刀时,刀杆轴线应与工件轴线垂直,否就,会使主偏角和副偏角的数值发生变化;5) 车刀装上后要紧固刀架螺钉,一般要紧固两个螺钉,紧固时应轮换逐个拧紧,拧紧是不得用力过大,否就会损坏螺钉;2.3 车外圆圆柱形表面是构成各种机器零件外形的基本表面之一;例如:轴套筒等都是由大小不同的圆柱面组成的;将工件夹在车床卡盘上左作旋转运动,车刀夹在刀架上作纵向进刀,就可以车出外圆柱面来;它是车刀基本操作之一;欢迎下载精品学习资源2.3.1 车外圆由于粗车外圆与精车外圆的要求不大一样,所
15、以使用的车刀也不同;1 、外圆粗车刀常用的外圆粗车刀有 45弯头刀、 75弯头刀和 90偏刀等几种;挑选粗车刀几何角度的一般规章是:1) 可取小些,在保证刀头强度的情形下,应尽量将刀具磨锐利些,以减小切削力;2) 增加刀头强度,后角可取小一些,一般取5 7;3) 角不宜过小,太小简洁引起振动;在机床、工件、刀具刚性较好的条件下选用 45 60;在机床、工件、刀具刚性较差的条件下用75 90; 4)角可以选大一些,一般在 15 30之间;5)角一般选 0 3,以增加刀头强度;6)削刃上应磨有负倒棱,其宽度为( 0.3 0.8 ) f, 倒棱前角为 -10 -15 , 以增加切削刃,提高刀具耐用度
16、;负倒棱多用于加工钢料的硬质合金车刀;7)塑性材料时,为了保证切削顺当和切削能自行折断,在车刀前面上要磨有断屑槽或装有断屑装置;2、外圆精车刀要此车刀锐利刀刃平直光滑一般挑选精车刀的几何角度可以依据下面的原就:1) 一般应选大一些,使车刀锐利减小切削变形;2) 可取的较大一些,以减小车刀和工件之间的摩擦;副偏交应选小一些,一般在 5 15之间;3) 尖处磨出直线或圆弧过度刃,以降低工件的表面粗糙度;4) 负值刃倾角,可取 -3 -8 ,以掌握切屑流量向待加工表面;5) 塑性材料时,车刀前面应磨有较狭的断屑槽;2.3.2 工件的安装1、在四爪单动卡盘上装加工件由于四爪单动卡盘的四个卡爪各自独立移
17、动,因此工件装夹后必需将工件加工部分的旋转轴线找正到与车床轴旋转轴线重合后才能车削,找正比较麻烦;但四爪卡盘的夹紧力大,因此适用于装夹大型或外形不规章的工件,四爪单动卡盘可装成正爪和反爪两种,反爪用来装夹直径较大的工件;欢迎下载精品学习资源2、在三爪自定心卡盘上装夹工件三爪自定心卡盘能自动定心,不需要许多的时间去找正,装夹效率比四爪单动卡盘高,但夹紧力没有四爪单动卡盘大;这种卡盘不能装夹外形不规章的工件,只适用于大批量的中小型规章零件的装夹,如圆柱形、正三边形、正六边形等工件;因此,本次设计的轴类零件将在三爪自定心卡盘上装夹工件;2.3.3 切屑用量挑选车削时,应依据工件要求和切屑条件合理的挑
18、选切屑深度、进给量和切屑速度;这三个要素的挑选是否恰当,对工件的加工质量,刀具的耐用度和生产效率都有很重要的关系;1、切屑深度 ap的挑选一般情形下,应尽量先考虑较大的切屑深度 ap,其次是挑选较大的进给量 f, 最终才是考虑较高的切屑速度 v, 由于三者之中对刀具耐用度的影响以切屑深度 ap 最小,而以切屑速度 v 最大;粗车时,加工余量较多,这时对工件精度和粗糙度要求不高;所以,在机床动力、工件和机床刚性答应的情形下,尽可能选用较大的切屑深度(一般26cm), 以求尽快的车去余外的金属层;但切削深度过大会引起振动,甚至损坏机床和车刀;假如余量较大,不能一次车去时,可分几刀车削;精车时,切削
19、深度应小些,一般选0.2 0.5 mm;这样可以使切削变形简洁,减小切削力,有利于提高工件的表面光滑度和尺寸精度;2、给量 f 的挑选粗车时由于对工件表面粗糙度要求不高,进给量应尽可能大些,这样可以缩短走到时间,提高生产率,一般选0.3 1.5 mm/r ;3、速度 V的挑选切削速度的大小是依据刀具材料及其外形、工件材料、进给量和切削深度、冷却液使用情形、车床动力和刚性、车削过程的实际情形等诸多因素来打算的;在实际生产中,可依据图表法或查有关手册来确定切削速度,也可以由体会确定;一般地说,对于高速钢车刀,假如切下来的切削是白色的或黄色的,那么所选 的切削速度大体上是合适的;对于硬质合金刀,切下
20、来的切屑是蓝色的,说明切削 速度是合适的;假如切削时显现火花,说明切削速度太高;假如切削时显现火花,欢迎下载精品学习资源说明切削速度太高;假如切屑呈白色,说明切削速度仍可以提高;2.3.4 外圆车削不论粗车或精车,为了车到要求的尺寸,一般情形下都会采纳试切法,其步骤如下:1、毛坯尺寸,对加工余量做到心中有数;合理安装工件、车刀,调整好主轴转速手柄位置,开动车床,使主轴旋转;2、大拖板、中拖板手柄,使刀尖与工件右端外圆表面轻轻接触;3、大拖板手柄(中拖板手柄不动),使车刀离开工件,一般距离工件端面3 5mm;4、择的切削深度,摇动中拖板手柄,使车刀作横向进刀;5、车削 34 mm,摇动大拖板手柄
21、,退出车刀,停车测量工件直径(中拖板不要退回,如必要退出时,应记住其刻度),如符合要求,可连续手动或自动纵向走 刀切削,如不符合要求,就要依据中拖板的刻度调整切削深度;6、削到所需长度时,应停止走刀,退出车刀,然后停车;留意不能先停车后退刀,否就会造成车刀崩刃;2.4 车端面2.4.1 车端面的车刀车削端面通常使用偏刀和车刀两种;1、偏刀及其使用通常把主偏角等于 90的车刀称为偏刀;偏刀又分为右偏刀和两种;偏刀的前角,后角与外圆车刀基本相同,但主偏角却采纳90或大于 90,副偏角一般在 10 20之间,在车刀钢料时,车刀的前面应磨有断屑槽;使用偏刀车削的优点是:可以车削带台阶的外圆和端面;又因
22、主偏角较大,车削外圆时产生的径向切削力小,所以不易产生振动和顶弯工件;缺点是:由于主偏角较大,刀尖角小于 90,因而刀尖强度低,散热性差;右偏刀常用来车削工件的外圆,端面和阶台;左偏刀一般用来车削左向阶台,也可用于车削直径较大,长度较短的工件的端面和外圆;2、弯头车刀及其使用弯头车刀主偏角通常为45左右可分左右两种;弯头车刀的前角和后角与外圆欢迎下载精品学习资源的基本相同,主偏角和副偏角都是45;车削钢料时,前面应磨出断屑槽;弯头车刀除了可以车削外圆、端面以外,仍可以倒角;2.4.2 端面的车削1、工件的装夹车端面时,工件装夹在卡盘上,必需校正它的平面和外圆;校正时,一般用划针校正假如端面已经
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