《(完整版)机电一体化毕业设计(论文)轴463126(DOC 37页)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(完整版)机电一体化毕业设计(论文)轴463126(DOC 37页)（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、国防职业技术学院 毕 业 设 计题目 轴的机械加工 系别 机电系 专业 机电一体化 班级 机电班 姓名 雷琛 学号 15 指导教师 日期 2011年12月 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、测量等方面的知识来研究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、传递扭矩和承受载荷。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件的传动精度，并产生噪声。轴的加工首先应选择适当的毛坯、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按照理论与实际相结合，加工顺序的安
2、排主要根据基面先行（先端面后中心孔）、先粗后精、先主后次（次要工序按需插入）的原则，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，机械制造目录摘要II1 轴的类型及材料选择11.1轴的类型11.2轴类零件的材料和毛坯选择12 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143 铣工和零件加工173.1铣床173.2铣刀和工件的安装173.3铣削加工184 钻孔204.1钻床204.2 钻孔工具的选择及零件的孔加工205输出轴加工工艺22结 论2
3、4致 谢25参考文献261 轴的类型及材料选择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），传递扭矩和承受载荷，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，还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，其它轴则主要传递扭矩或承受载荷。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，若Ld12，通常称为刚性轴；而Ld12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。根据轴类零件的结构特点和精度要求，应
4、选择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选择轴类零件应根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，它价格便宜，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HRC4552。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。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
5、动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件，其结构特征是轴向（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形状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（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时，应采用自由锻件；当生产批量较大时，应采用模锻件。对于结构形状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
6、韧性等综合机械性能，工作载荷基本平衡，故选用45号钢。由于该轴工作时不承受冲击载荷，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55200圆柱毛坯，加工如图1.1的零件。 图1.1输出轴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、操作方便、外
7、形美观等优点。CA6140型普通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；在普通车床上还能作钻孔，扩孔，铰孔，滚花等工作。CA6140型普通车床是普通精度级机床，根据普通车床的精度检验标准，新机床应达到的加工精度为：精车外圆的圆度 0.01精车外圆的圆柱度 0.01100精车端面的平面度 0.02300精车螺纹的螺距精度 0.04100,0.06300精车的表面粗糙度可达 Ra=1.252.5mCA6140型普通车床实质上是一种通用车床，它的加工范围较广，但结构复杂且
8、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受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分的材料具备以下性能：1）硬度要求刀具材料必须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抵抗磨损的能力，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，分布越均匀，则耐磨性越好。3）足够的强度和韧性为了承受切削力、冲击和
9、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、抗氧化的能力，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，还要考虑经济性，经济性差的刀具材料难以推广使用。刀具材料种类很多，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
10、石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小的范围内使用。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，其允许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锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应用范围广的刀具材料。硬质合金钢是由碳化钨（wc）、碳化钛（Tic）等 碳化物和钴（co）用粉末冶金方法制成的。这种刀具材料有高的硬度（HRA8
11、893）和耐热性（耐热温度为8501000）。但它的抗弯强度低、性脆、特别是怕震动和冲击。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，车螺纹则选用刀尖为60的螺纹刀。2.2.2车刀的安装车刀使用时必须正确安装，其基本要求有以下几点：1、车刀不能伸出刀架太长，否则，切削时刀杆刚性减弱，容易产生振动，使车出来的工件表面不光洁，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洁净，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，
12、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，切削不顺利。要使车刀迅速对准工件中心可用下列方法：1）根据尾座顶尖的高度把车刀对准；2）根据车床的主轴中心高，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，再根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，否则，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，否则会损坏螺钉。2.3车外圆圆柱形表面是构成各种机器零件形状的基本表面之一。例如：轴套筒等都是由大小不同的圆柱
13、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。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。选择粗车刀几何角度的一般规则是：1）可取小些，在保证刀头强度的情况下，应尽量将刀具磨锋利些，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，太小容易引起振动。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
14、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（0.30.8）f,倒棱前角为-10-15，以增加切削刃，提高刀具耐用度。负倒棱多用于加工钢料的硬质合金车刀；7）塑性材料时，为了保证切削顺利和切削能自行折断，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锋利刀刃平直光洁一般选择精车刀的几何角度可以根据下面的原则：1）一般应选大一些，使车刀锋利减小切削变形；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，以控制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动，因此工件装夹后必须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形状不规则的工件，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。2、在三爪自定心卡盘上装夹工件三爪自定心卡盘能自
