阶梯轴的工艺设计

机械制造工艺学

课程设计

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学号： *********** 班级： 10机械本1 指导教师：***

完成日期： 2013年7月12日

机电工程学院课程设计任务书

目录

一、零件的工艺分析 (1)

1.1轴的用途： (1)

1.2技术要求： (1)

二、设计轴的工艺性 (3)

2.1结构工艺 (3)

2.2加工工艺 (3)

三、生产纲领的计算与生产类型的确定 (4)

3.1生产类型的确定 (4)

3.2生产纲领的计算 (5)

四、确定毛坯、绘制毛坯图 (5)

4.1选择毛坯 (5)

4.2确定毛坯的尺寸公差 (5)

五、拟定轴的工艺路线 (6)

5.1定位基准的选择 (6)

5.2零件表面加工方法的选择 (7)

5.3工艺顺序的安排 (7)

六、加工阶段的划分 (8)

七、确定工艺路线 (9)

八、选择加工设备及工艺装备 (10)

8.1机床设备的选用 (10)

8.2工艺装备的选用 (10)

九、加工工序设计 (11)

9.1确定工序尺寸 (11)

9.2确定工序的切削用量 (15)

十、参考资料 (17)

十一、心得体会 (17)

一、零件的工艺分析

1.1轴的用途：

该轴主要采用40Cr 钢能承受一定的载荷与冲击。此轴为台阶类零件，尺寸精度，形位精度要求均较高。Φ17，φ19，φ18为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。轴线直线度为φ0.01，两键槽有同轴度要求。在加工过程中须严格控制。 1.2技术要求：

轴通常是由支承轴颈支承在机器的机架或箱体上，实现运动传递和动力传递的功能。支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件配合表面的位置精度对轴的工作状态和精度有直接的影响。其技术要求包括以下内容：

1.2.1尺寸精度

轴段1，2，4，5为主要配合面，尺寸精度要求较高。

0.021

0.00700.01180.005191817ϕϕϕϕ+--±其中主要加工面有外圆柱面两段，，轴颈，，

尺寸为6的两个键槽以及各退刀槽。

1.2.2 形状精度

该轴公共轴线的直线度公差为01.0φ。其圆度及圆柱度无特殊要求，但应控制在尺寸公差范围内。

1.2.3位置精度

零件对位置精度要求较低，无特别要求。故可按一般规定普通精度轴的配合轴径对支承轴径的径向圆跳动取为0.01~0.03mm 。

1.2.4表面粗糙度

具有配合要求的各轴颈表面粗糙度为1.6µm，轴肩侧面表面粗糙度为3.2µm，键槽底面粗糙度要求较低，为3.2µm，侧面为3.2µm。其余为12.5µm.

1.2.5 热处理:锻造后应对毛坯安排正火处理,为消除内应力粗加工之后安排

退火处理，为改善材料的力学物理性质半精加工之后，精加工之前安排调质处理(850℃油淬加520℃持续2小时回火)。

零件图一

轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求见表一

二、设计轴的工艺性

2.1结构工艺

轴类零件为其长度大于直径的回转体类零件，是机器中的主要零件之一。其主要功能是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等）和传递扭矩。本次设计中的轴为阶梯轴，其主要表面元素为圆柱面及键槽。该轴轴段2与齿轮配合，通过平键以传递扭矩，轴段1 及轴段4与滚动轴承配合，轴段5连接半联轴器，将扭矩输出。（零件图见图一所示）

2.2加工工艺

（1）该轴采用合金结构钢40Cr，中等精度，转速较高。经调质处理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）该轴为阶梯轴，其结构复杂程度中等，其有多个过渡台阶，根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工分为粗加工、半精加工和精加工。加工时应把精加工、半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）零件毛坯采用自由锻，锻造后安排正火处理。

（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。

（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，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。在两端面钻中心孔进行固定装夹可以有效防止径向圆跳动、保证其同轴度。

三、生产纲领的计算与生产类型的确定

机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。

3.1生产类型的确定

（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1

表1 各种生产类型的规范

3.2生产纲领的计算

（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

4.1选择毛坯

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。

4.2确定毛坯的尺寸公差

1、毛坯尺寸