机械制造技术基础课程设计

湖南科技大学《机械制造技术基础》课程设计学生姓名：学院：专业及班级：学号：指导教师：胡忠举年月日目录-1-第1章零件的工艺分析····································2（一）轴类零件的用途·································2（二）导杆的技术要求·································2第2章确定毛坯的种类和制造方法··························4（一）确定毛坯的总类··································4（二）机械加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的确定········4第3章工艺路线设计·······································6（一）定位基准的选择··································6（二）制定工艺路线····································7（三）工序设计········································8第4章选择机床和工艺设备·································10第5章确定工序的基本余量·································11第6章确定切削用量和时间定额·····························14第7章小结···············································16参考文献···················································16-2-第1章零件的工艺分析（一）轴类零件的用途本次课程设计零件为一导杆，属轴类零件。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。导杆主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，故其广泛应用于各类机械产品中。（二）导杆的技术要求1.导杆的技术要求全部技术要求绘制在图中。其表面要求热处理30~36HRC；a、孔ɸ20要满足以中心轴线E为基准的对称度要求为0.1mm，垂直度要求为0.05mm；b、轴右端ɸ18要满足以中心轴线E为基准的同轴度要求为0.03mm；c、轴内螺纹孔4xM6-6H满足深度为8，以中心轴线D为基准的位置度要求满足0.3mm。2.通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确，尺寸，公差及技术要求齐全。零件图样分析（1）该零件轴段的安排是呈阶梯型，其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了0.4µm。零件的中心轴是设计基准和工艺基准。（2）20021.00mm对公共轴线的对称度为0.1mm，垂直度为0.05mm。-3-（3）180025.0mm的圆柱面对公共轴线的同轴度为ɸ0.025mm。（4）4M6-6H对公共轴线的的位置度为ɸ0.3mm。（5）零件的材料为38Cr。（8）热处理30~36HRC。（9）轴大端加工出C3倒角，轴小端加工出C2倒角。该零件属于轴类零件，它的所有表面均需要切削加工，各个表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。该零件除工作表面外，其余表面加工精度较低，通过车削，钻削等的一次加工就可以达到加工要求，主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来，由此可见，该零件的工艺性较好。3.零件的工艺分析（1）零件的毛坯材料为45，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。该材料是优质合金钢，经调制处理之后具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。（2）根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工根围粗加工和精加工。加工时应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。（3）此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。（4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。（5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。-4-（6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响导杆的同轴度和使用寿命。所以在车削磨削过程中，要保证其同轴度。第2章确定毛坯的种类和制造方法(一)确定毛坯的总类：选择毛坯，确定毛坯，绘制毛坯图（1）零件分析该零件材料为38Cr，考虑到车床在加工过程中要经常正反向旋转，该零件在加工过程中要承受载荷作用，因此选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。假设为批量生产，零件的轮廓尺寸不大，故采用模锻成形来制造毛坯。模锻成形后切边，进行调质，调质硬度合适，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯因脱碳而对机械加工带来的不利影响。(2)设计毛坯图毛坯图如图纸所示。(二)确定机械加工余量，毛坯尺寸和公差参照课程设计指导教程第二章第二节确定模锻毛坯尺寸的公差和机械加工余量，查表2-6~表2-9，首先确定下列因素。1＞锻件公差等级由于导杆的用途和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2＞锻件质量mf假设零件成品质量为1.5kg，估算mf=2.5kg。-5-3＞锻件形状复杂系数S对导杆零件图进行分析计算，可大致确定锻件外扩的长度，宽度，高度。S=mf/mN该锻件为长轴形，其最大直径为53.4mm，长248mm，估计该零件的形状复杂系数为S2级。4＞锻件材质系数由于该导杆材料为38Cr，38Cr表示含碳量为0.38%的合金结构钢，其中Cr平均含量1.5%，故该锻件的材质系数为M1级。5＞零件表面粗糙度由零件图可知，除孔ɸ20，轴中部为0.8um，轴左端ɸ40Ra=0.4um以外，其余加工表面Ra=1.6um.（1）确定机械加工余量根据锻件质量，零件表面粗糙度，，形状复杂系数查表2-9，由此查的单边余量在厚度方向为1.7~2.2mm，水平方向为1.7~2.2mm,各轴向尺寸的单面余量为1.7~2.2mm，孔的单面加工余量查表2-10为2.0mm。轴端面加工余量的确定：根据轴的尺寸长度与零件直径，查工艺手册得端面的加工余量为2。（2）毛坯尺寸和公差加工表面毛坯尺寸经济精度单面加工余量孔ɸ20ɸ24IT72轴左端ɸ50ɸ56IT72及1.7轴左端面59IT102及2轴左端右部32IT122及2轴左端ɸ40ɸ43.4IT72及1.7-6-轴右端ɸ18ɸ21.4IT72及1.7轴右端ɸ13.8ɸ17IT62及1.7孔ɸ4ɸ8IT92轴右端24IT142及2退刀槽IT92及2右端螺纹IT6轴内螺纹孔第3章工艺路线设计（一）定位基准的选择定为基准的选择：正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定为基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。（1）粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。（2）精基准的选择根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴左端面端面500025.0和中-7-间端面180025.0为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。（二）制定工艺路线本零件加工面由外圆，内孔，外螺纹等，材料为38Cr，参照工艺手册，并根据导杆零件图上个表面的尺寸精度和粗糙度确定其加工方法选择如下：1左端面：公差等级为IT7，表面粗糙度为1.6um，采用粗车——半精车——精车。2右端面：公差等级为IT7，表面粗糙度为3.2um，采用粗车——半精车3左端ø50外圆表面：外圆表面粗糙度0.4µm的要求，对其加工方案为粗车——半精车——磨削。4ø40的外圆表面：公差等级为IT7，外圆表面粗糙度为1.6µm，确定其加工方案为：粗车——半精车——精车。5ø18外圆表面：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra0.8µm,确定其加工法案为：粗车——半精车——磨削。6退刀槽：直槽车削7右端螺纹：加工方法为粗车——半精车——车螺纹8左端ø20孔：公差等级IT7，内表面粗糙度为0.8um，采用粗镗——半精镗——精镗9右端ø4孔：公差等级为IT7，内表面粗糙度为3.2um，采用粗镗——半精镗10螺纹孔（4xM6）：加工方法为钻孔—攻丝对于轴上孔加工应注意下面两个问题：1应安排在调质以后加工，以免因调质处理变形较大而导致孔加工产生弯曲变形难以纠正，引起轴转动时的不平衡。2应安排在外圆粗车或半精加工之后进行，这样可以有一个较精确的轴颈作为定位基面，从而-8-保证孔与外圆同心，并使轴的壁厚均匀。加工阶段的划分该导杆的加工质量较高，可将加工分为粗加工，半精加工，精加工几个阶段（1）粗加工阶段：这一阶段的主要目的是采用大切削用量切除部分加工余量，把毛皮加工至接近工件的最终形状和尺寸，只留下适当的加工余量。此外还可及早的发现锻件裂缝等缺陷，以便及时修补和做报废处理。主要包括：先粗铣导杆的左右断面，使后续工序采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。（2）半精加工阶段：这一阶段主要为了精加工做好准备，尤其是做好基面准备，对于一些要求不高的表面应在这一阶段全部完成，达到图样规定的技术要求。（3）精加工阶段：进行导杆的外表面，内孔的精铣等。工序的集中与分散工序的适当集中，以减少设备的实用更换次数，并尽量采用通用设备，关键工序必要时采用专用设备。较多采用夹具，在确保质量的前提下，尽量是生产具备较大的柔性。（三）工序设计1机械加工工艺（1）遵循“先加工基准面，再加工其他表面”原则，首先加工基准———将端面先加工，再钻孔，以定位车表面的外圆。（2）遵循“先加工平面后加工孔”原则，先加工左右端面来定位加工各个孔。（3）遵循“先加工主要表面，后加工次要表面”先加工———车外圆各个表面及钻孔，后加工———退刀槽及倒角。由于次要表面和主要表面之间往往有相互位置的精度要求，因此一般应在主要表面达到一定精度后，再以只要表面定位加-9-工次要表面。（4）遵循“先安排粗加工工序，后安排精加工工序”原则先安排粗车外圆，粗镗孔，后安排磨削外圆，精镗孔。2热处理工序锻造后，在切削加工前宜采用正火，能提高盖上杆的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质，调至处理使杆达到30~36HRC，调质处理主要使杆获得更高的综合力学性能。在精加工之后，进行表面淬火加低温回火，提高其耐磨性和工作中承受冲击载荷的能力。3辅助工序在粗加工和热处理之后，安排校直工序：在半精加工之后，安排去毛刺处理和中间检验工序，零件表面和内部的毛刺会影响装配操作和装配质量，甚至影响整机性能，应予以重视。精加工之后，安排去毛刺，清晰和终检工序。综合上述，该杆的工序的安排为：基准加工——主要表面加工及镗孔的在粗加工——主要表面的半精加工和槽的加工——热处理——主要表面的精加工。6、拟定工艺路线工艺路线：下料——锻造——正火——粗车端面，倒角——粗车各外圆——调质处理（30~36HRC）——切槽，镗孔——半精车外圆，端面——中间检验——车螺纹——磨削外圆——去毛刺——最后检验导杆加工工艺过程工序工序名称工艺过程机床设备刀具01下料-10-02锻造尺寸ø56x59，ø50x12，ø24x184，03热处理正火04粗车左右断面及45°倒角先粗车左端面，倒角，掉头车右端面，保证导杆长