DF4芯轴机械加工工艺设计说明书(共14页).docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上DF4芯轴设计说明书一、零件图 1 零件的功用本零件为DF4机车轴箱拉杆的芯轴,其功用是用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩。2 零件工艺分析本零件为回转体零件,本零件共有两组加工表面,现分析如下:A. 以22孔为中心的加工表面这一组加工表面包括:两个22孔,两个粗糙度为Ra1.6m的1:10斜面,两个粗糙度为Ra6.3m的平面及相关圆角、倒角。B. 60的圆柱面的加工该圆柱面直径为60-0.2-0mm,长度为115-0.70-0.23b12mm,要求粗糙度为Ra0.8m。这两组加工面中,加工1:10斜面是整个零件加工中的关键工序,需重点考虑。两组加工面无特殊的位置
2、要求。对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程的设计1 确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。考虑到列车在运行中要经常加速及正、反向行驶,零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷,因此应该选用锻件,以使金属尽量不被切断,保证零件工作可靠。由于零件年产量5000件,已达大批生产水平,且零件的轮廓尺寸不大,故可以采用锻模成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑,也是应该的。2 基面的选择基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择得正确与合理,可以使加工质量得以保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中就会问题百出,更有甚者,还会造成零件
3、大批报废,使生产无法正常进行。A. 粗基准的选择由于零件毛坯为阶梯轴。毛坯制造时,大小外圆有制造工艺导致的不同轴度误差。此时,选择小端外圆为粗基准面,先加工大端外圆,然后以车过的外圆为精基准面,加工小端外圆。这样可以保证小端外圆有足够的加工余量。B精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该对尺寸进行换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。3 制定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理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当
4、考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。在本设计中,先加工60外圆,然后再以此为粗基准加工54外圆,易于保证足够的加工余量。铣平行平面和铣1:10斜度斜面,后者需要前者定位,且所使用的工装不同,因此,两者分成两个工序。因此,最后的工序确定如下:工序号内容设备0锻毛坯件5正火处理10打中心孔、车60外圆C620-1卧式车床15车54外圆,倒角2X45,倒圆角R2,其余棱角倒钝C620-1卧式车床20调质处理25修中心孔、磨60、54外圆30铣平行平面X53K铣床35粗铣、精铣1:10斜度斜面X53K铣床40钻2X22通孔Z3050钻床45钳工去除飞边毛刺50检查,入库以上工艺过程详见机械加工工艺过
5、程卡片。4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定DF4芯轴零件材料为45钢,硬度HB269-311,生产类型为大批生产,毛坯质量约5kg。采用在锻锤毛坯合模模锻毛坯。此法锻出的零件尺寸精度高,尺寸公差0.1mm-0.2mm,表面粗糙度为Ra12.5m,毛坯的纤维组织好、强度高,生产率较高,适于大批生产。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:A. 外圆表面(60外圆)查表5-14(参考文献【5】,p115)得:粗车:直径余量2Z=3.6mm(2.3mm),直径偏差-0.74mm查表5-21(参考文献【5】,p118)得:磨:2Z=0.4mmB.
6、外圆表面(54外圆)查表5-14(参考文献【5】,p115)得:粗车:直径余量2Z=3.6mm(2.3mm),直径偏差-0.74mm查表5-15(参考文献【5】,p115)得:磨:2Z=0.4mmC. 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差查表2.2-13(文献【1】,p47)得:锻件质量为5kg,复杂形状系数为S1,材质系数取M1。同轴度错差为1mm,长度方向的偏差为-0.9+1.9mm。查表2.2-25(文献【1】,p54)得:水平方向的余量为1.7-2.2mm,取2.0mm。D. 平行平面查表5-45(文献【5】,p129)得:加工余量取Z=5.0mm 。E. 1:10斜度斜面查表5-4
7、5(文献【5】,p129)得:粗铣加工余量为4mm。半精铣:Z=1.0mmF. 2X22内孔查表2.3-8(文献【1】,p65)钻孔22:2Z=20mm。由于毛坯及以后的各道工序的加工都有加工公差,因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上,加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为大批生产,应该采用调整法加工,因此在计算最大、最小加工余量时,应按调整法的加工方式予以确定。中间大端:毛坯名义尺寸:60+2X2=64mm毛坯最小尺寸:64-0.9X2=62.2mm毛坯最大尺寸:64+1.9X2=67.8mm两头小端:毛坯名义尺寸:54+2X2=58mm毛坯最小尺寸
8、:58-0.9X2=56.2mm毛坯最大尺寸:58+1.9X2=61.8mm5 确定切削用量及基本工时A. 工序10:车60外圆 加工条件工件材料:45钢正火,b=600MPa,模锻加工要求:车60外圆,Ra6.3m机床:C620-1卧式车床刀具:刀片材料YT15,刀杆尺寸16X25mm2,k=90,0=15,0=12,r=0.5mm。 切削深度:单边余量Z=1.8mm,可一次切除。 进给量:查表1.4(文献【6】,p9),选用f=0.5r/min。 计算切削速度:查表1.27(文献【6】,p30)切削速度的计算公式为:vc=CvTmapxvfyvkv(m/min)其中:Cv=242,xv=0
9、.15,yv=0.35,m=0.2。修正系数kv查表1.28(文献【6】,p31):kMv=0.69,ksv=0.8,kv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97。经计算得:vc=55.7(m/min) 确定主轴转速ns=1000vcdw=1000X55.764=277r/min按机床选取n=305r/min所以实际切削速度v=dn1000=61.3r/min。 检验机床功率主切削力FC按表1.29(文献【6】,p37)所示公式计算Fc=CFcapxFcf yFcvcnFckFp其中:CFc=2795,xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15。kMp=(b650) nF =
10、0.94, kkr=0.89所以Fc=2795X1.8X0.50.75X61.3-0.15X0.94X0.89=1349.83(N)切削时消耗的功率为PC=Fcvc6X104=1.38KW。由表1.30(文献【6】,p40)可知,C620-1主电机功率为7.8KW,当主轴转速为305r/min时。主轴传递的最大功率为5.9KW,所以机床功率足够,可以正常加工。 校验机床进给系统强度已知主切削力Fc=1349.83N,查表1.29(文献【6】,p37)得:径向切削力Fp=283.43(N),轴向切削力Ff=763.05(N)。取机床导轨与床鞍的摩擦系数=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的
11、作用力为F=Ff+(Fc+Fp)=763.05+0.1X(1349.83+283.43)=926.38(N)。由表1.30(文献【6】,p40)可知,进给机构可承受的最大纵向力为3530N,故机床的进给系统可正常工作。 切削工时t=l+l1+l2nf其中l=114,l1=3,l2=0。所以t=0.77(min)。B. 工序15:车54外圆ap=1.9mm,f=0.5r/min(表1.4,参考文献【6】,p9)经计算得:vc=69.03(m/min)ns=1000vcdw=1000X69.358=379.06r/min按机床说明书取n=380r/min,则此时v=69.20(m/min)切削工时
12、:其中l=50X2,l1=3,l2=0,所以t=0.54min。C. 工序25:【1】磨60外圆 加工条件工件材料:45钢调质处理,b=600MPa,模锻加工要求:磨60外圆,Ra0.8m机床:M120磨床 砂轮:GB46ZRA6P 确定进给量根据表1.7及M120机床进给量,选择轴向进给量mm/r,径向进给量mm/r。 确定切削速度v根据表1.10, n=24r/min 加工时间 【2】磨54外圆 加工条件工件材料:45钢调质处理,b=600MPa,模锻加工要求:磨54外圆,Ra0.8m机床:M120磨床 砂轮:GB46ZRA6P 确定进给量根据表1.7及M120机床进给量,选择轴向进给量m
13、m/r,径向进给量mm/r。 确定切削速度v根据表1.10, n=24r/min 加工时间 因为有两端,因而T=2T=42sD. 工序30、35:【1】铣平行平面 加工条件选用X53K铣床,机床功率为10KW。平面宽度31.3mm,加工余量5mm,可一次加工完,表面粗糙度Ra6.3m,选用YT15硬质合金刀片。查表3.1(文献【6】,p84),铣削深度ap=4mm,端铣刀直径d0=80mm,ae=60mm,齿数Z=4。为保证加工出零件图过渡处R2mm的圆弧,采用将刀头处磨出R2mm圆角的方法进行加工。 选择切削用量决定铣削深度ap 由于加工余量为5mm,可一次铣完,故ap=5mm。决定每齿进给
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