CA6140输出轴制造工艺设计

-0-设计题目“输出轴”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计课程设计任务书1．设计目的：培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握设计工艺规程的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1零件的分析1.1零件的作用了解零件的性能、用途和工作条件。1.2零件的工艺分析对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等进行工艺分析。2．工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式对零件的材料、热处理及机械加工的工艺性进行分析。2.2基准的选择（1）粗基准的选择。（2）精基准的选择。2.3制定工艺路线确定加工方法和划分加工阶段；安排加工顺序。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.5确定切削用量及基本工时3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等〕：-1-1．制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，写工艺卡片、工序卡片。2.绘制装配图，零件图。3．撰写课程设计说明书一份（A4纸不少于15页）。课程设计任务书4．主要参考文献：[1]王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨工业大学出版社，1981[2]唐建生.金属切削与刀具.武汉理工大学出版社，2009[3]于兴芝.机械零件课程设计.机械工业出版社,2009[4]李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社,19945．设计成果形式及要求：提供设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。毛坯图，零件图，工艺卡6．工作计划及进度：2010年5月17日~5月18日熟悉零件、画零件图5月19日~5月20日选择加工方案、确定工艺路线，填写工艺卡片5月21日编写设计说明书-2-教师审查意见：签字：年月日目录1.零件的分析1.1零件的作用1.2零件的工艺分析2.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式2.2基准的选择2.3制定工艺路线2.3.1加工方法的选择2.3.2加工顺序的安排2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的确定2.5确定切削用量及功率的校核设计心得参考文献-3-1零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。1.2零件的工艺分析-4-从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,φ55外圆柱面、大端端面为Ra1.6um,φ60、φ75外圆柱面为Ra0.8um，其余为Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm,φ25孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。2．工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。2.2基准的选择-5-工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用φ55外圆柱面作为粗基准来加工φ176外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，φ176的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。2.3制定工艺路线2.3.1加工方法的选择:市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法-6-φ176外圆柱面Ra6.3自由公差粗车-半精车φ55外圆柱表面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车φ60外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车φ65外圆柱面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车φ75外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车φ50内圆柱面Ra6.3自由公差粗铣φ80孔Ra3.2IT7钻孔-车孔-铰孔φ104孔Ra6.3自由公差钻孔-车孔φ20通孔Ra3.2IT7钻孔-铰孔左端Ra6.3粗车右端面Ra1.6粗车-精车键槽Ra3.2IT9粗铣-精铣倒角Ra6.32.3.2加工顺序的安排(1)工序的安排1、加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如-7-精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。2、基面先行原则该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。3、先粗后精即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。4、先面后孔(1)对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于CA6140车床输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。（2）工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。（3）、热处理工序的安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。-8-最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。（4）、拟定加工工艺路线根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：方案一1、备料锻造毛坯2、热处理退火（消除内应力）3、普车粗、精车右端面钻中心孔4、普车粗φ176外圆柱面倒角5、普车粗车各外圆柱面留半精车、精车余量，左端面6、热处理调质7、数控车半精车、精车各外圆柱面到要求倒角8、数控车钻φ30的底孔，车φ104，车φ80孔留镗孔余量9、数控车镗φ80孔到要求，倒角10数控车倒角11数控铣铣φ50、钻、扩、铰φ20到要求12、数控铣铣键槽13、去毛刺14、检验方案二1备料锻造毛坯2热处理退火（消除内应力）3普车粗车各圆柱面留半精车、精车余量以及左端面4普车粗、精车右端面钻中心孔5普车粗车φ176外圆柱面倒角6热处理调质-9-7数控车半精车左端各圆柱面到要求8数控车精车左端台阶到要求并倒角9数控车钻φ30的底孔，车φ104，车φ80孔留镗孔余量10数控车铰φ80孔到要求，倒角11数控车倒角12铣铣φ50、钻、扩、铰φ20到要求13铣铣键槽14去毛刺15检验方案三1备料锻造毛坯2热处理退火（消除内应力）3数控铣铣端面钻中心孔4普车车大端外圆5普车车φ556普车φ607普车φ658普车φ759普车车内孔10数控铣铣φ50、钻、扩、铰φ20到要求铣键槽11倒角12去毛刺13检验综上所述：三个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求，所以采用方案二。-10-（5）、加工路线的确定确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度2、应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量具体加工路线见走到路线图。（6）、加工设备的选择①、工序三采用CA6140普通车床，车床的参数如下：型号TYPECA6140，中心距750mm1000mm1500mm，床身上下最大回转直径￠400mm，马鞍内最大工作回转路径￠550mm，横拖板上最大回转直径￠214mm，主轴孔径￠52mm，主轴内锥孔MT6#，主轴速度级数16级，主轴速度范围20-1800r.p.m，公制螺纹（30种）0.45-20mm（30种），英制螺纹（30种）40-0.875t.p.i（30种），模数螺纹0.125-5mm，径节螺纹160-4D.P，横拖板行程239mm小刀架行程150mm，尾坐套孔锥度MT5#，套筒行程120mm，主电机功率4/5.5KW，外形尺寸2350×1020×1250mm②、工序7、8、9采用数控车床CK7150A，车床参数如下：8工位电动转塔刀架，可实现自动换刀，数控装置：FANUCOI，最大回转直径590mm，最大加工直径500mm，最大加工长度1000mm，主轴转速范围30-2000RMP/min，主轴电机功率7.5KW，主要精度X定位精度≤0.016mm,Z定位精度≤0.025mm,X重复定位精度≤0.007mm,Z重复定位精度≤0.01mm工序1