阶梯轴的工艺设计

阶梯轴的工艺设计内容摘要：

产纲领 /件 /年 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 ≤ 5 ≤ 20 ≤ 100 小批生产 5～ 100 20～ 200 100～ 500 中批生产 100～ 300 200～ 500 500～ 5000 大批生产 300～ 1000 500～ 5000 5000～ 50000 大量生产 ＞ 1000 ＞ 5000 ＞ 50000 （ 1）生产纲领是产品的年生产量。 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。 （ 2）零件的生产纲领的计算方式 N=Qn(1+α %+β %) 结合生产实际：零件的备品率α %和零件的平均废品率 β %分别取 4%和 6%，假定产品的年产量 Q要求为 200 件 /年， 每台产品中该零件的数量为 1 件 /台。 所以综合以上数据代入上式中得： N=220 件 （ 3） 由零件尺寸可知其属于轻型零件，生产类型为 小 批量生产。 四 、 确定毛坯、绘制毛坯图 零件材料为 40Cr 钢， 要求强度较高 ， 且工件的形状比较简单，毛坯精度低，加工余量大，生产类型为单件小批量生产。 综上考虑，采用锻件，其锻造方法为自由锻，毛坯的尺寸精度要求为 IT12 以下。 毛坯尺寸 6 由工艺人员手册可查得锻件单边余量厚度方向 ，取 2mm，水平方向为 ，取 1kg，长度小于 120mm，取其上偏差 +，下偏差。 锻件厚度尺寸小于 40mm，取其上偏差 +，下偏差。 B/H1,故取起偏角为 5 度。 则锻件毛坯长度尺寸为 mm ，直径尺寸为。 毛坯 公差等级 根据零件图各部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为 812级，加工余量等级为普通级 ，故取 IT=12 级。 零件表面粗糙度 根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为。 综上，锻件毛坯图如下所示。 五 、 拟定 轴的 工艺路线 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，定位基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。 粗基准的选择 （ 1） 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位基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定位基准。 用外圆表面定位时，因基准 7 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。 按照粗基准的选择原则，选择次要加 工表面为粗基准。 又考虑到阶梯轴的工艺特点，所以选择 φ 24的外圆及一端面为粗基准。 （ 2）精基准的选择 根据轴的技术要求，轴的中心线为设计基准，也是测量基准，按照基准重合原则及加工要求，应选轴心线及一端面为精基准，其他各面都能以此为定位，从而也体现了基准统一的原则。 本零件的加工面有外圆、端面、键槽等，材料为 40Cr，参考有关资料，加工方法选择如下  2  17 外圆面：为未注公差尺寸，表面粗糙度为 ，需进行粗车、半精车、精车。   外圆面：公差等级为 IT8，表面粗糙度为 ，需进行粗车、半精车、精车。 18   外圆面：公差等级为 IT6，表面粗糙度为 需进行粗车、半精车、精车、粗磨、精磨。 端面：本零件端面为回 转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为，需进行粗车、半精车。 键槽：槽宽公差等级为 IT7，槽深公差等级未注，表面粗糙度为 ，需采用三面刃铣刀，粗铣、半精铣 机械加工工序 （ 1）遵循先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。 先加工精基准面，钻中心孔及车表面的外圆。 （ 2）遵循先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。 8 （ 3）遵 循先主后次的原则 :先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。 后加工次要表面，如铣键槽等。 （ 4）遵循外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的外圆。 （ 5）次要表面的加工：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。 （ 6）对于轴右端及中间轴段 18   加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。 （ 7）按照先面后孔的原则：先加工端面，再铣键槽。 热处理工序的安排 在切削加工前宜安排正火处理，能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。 在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。 最终热处理安排在半精车之后磨削加工之前。 其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。 在精加工之前安排表面淬火，这样可以纠正因淬火引起的局部变形，提高表面耐磨性。 辅助工序的安排 在粗加工和热处理后，安排校直工序。 在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。 在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工 序。 综上所述，该轴的工序安排顺序为： 下料 —— 锻造 —— 预备热处理 加工工序 :车端面 —— 粗车 —— 调质 —— 半精车 —— 精车 —— 车端面 ——铣键槽 —— 淬火 —— 磨外圆 —— 精磨 —— 检验 六 、 加工阶段的划分 该 轴精度要求较高，其加工阶段可划分为粗加工、半精加工、精加工阶段。 在粗加工阶段， 粗车外圆，以高生产效率去除毛坯余量。 在半精加工阶段， 对外圆进行半精车，铣键槽等，减小粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备。 9 精加工阶段，   、  2  17 外圆面表面粗糙度 要求 为 ，对其 进行精车 以达到要求。 而对于 18   外圆面 其 公差等级为 IT6，表面粗糙度 要求 为 安排 粗磨、。