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用来支承传动件,传递运动和扭矩。
一切作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗杆登),都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。
因此轴的主要作用是支承回转零件及传递运动和动力。
按照轴的承受载荷不同,轴可分为转轴、心轴和传动轴三类。
工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴成为转轴,只承受弯矩的轴称为心轴,只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。
2.1了解各项技术条件,提出必要的改进意见
零件的功用,及使用条件分析:
滚筒轴支承在两个轴承上,右端通过圆锥面和传动键同滚筒相连,中部经花键与齿轮相连;
动力经齿轮传递到滚筒轴和传动键以实现滚筒的转动;
为减少灰尘危害,设有内喷雾装置,相应滚筒零件轴做成空心的,以便钢管通过。
为防止泄漏,还设有密封装置.由于工作负荷较大,滚筒轴将承受较大的扭,弯载荷,工作条件十分恶劣。
2.2滚筒轴主要的技术要求
对支承轴颈的要求:
为保证与轴承有良好的配合及满足装配要求,规定支承轴颈的尺寸精度为IT6,两支承轴颈与定位台阶面对公共轴线的跳动为0.01mm;
并能综合控制形,位误差,表面粗糙度Ra1.6~0.8µ
m。
对配合锥面的要求:
为使滚筒转动时,不产生较大的跳动,规定锥面对公共轴线的跳动为0.01mm;
为保证锥面配合的可靠性,规定锥面与锥孔配合接触面积不小于75%,
外锥面的表面粗糙度Ra2.5~1.25µ
平键槽侧面对锥面轴线的对称度为0.03mm。
对其它表面的要求
齿轮孔与轴外花键的配合,为减小齿轮转动时的跳动,规定花键内径对公共轴线的跳动为0.01mm,为保证密封效果,还规定Φ50H7对公共轴线的跳动为0.01mm.对花键用综合环规检验,以保证装配精度。
热处理要求
毛坯锻造后正火,为提高材料的综合机械性能粗加工后应按排调质处理,硬度
3.结构工艺性分析
3.1选择毛坯
滚筒轴为阶梯轴,台阶之间相差不大,但使用条件对工件材料有强度方面的要求,应选择锻件,零件的生产纲领为中批生产,最后确定为模锻毛坯.
3.1.1毛坯尺寸
由工艺人员手册可查得锻件单边余量厚度方向1.5-2mm,取2mm,水平方向为2.0-2.7mm,取2.5mm.锻件质量小于1kg,长度大于120mm,取其上偏差+0.17mm,下偏差-0.08mm。
锻件厚度尺寸大于40mm,取其上偏差+0.12mm,下偏差-0.04mm。
BH<
1,故取起偏角为5度。
则锻件毛坯长度尺寸为,直径尺寸为。
3.1.2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8-12级,加工余量等级为普通级,故取IT=12级。
3.1.3零件表面粗糙度
根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为12.5µ
综上,锻件毛坯图如附件所示。
3.2拟定工艺过程
3.2.1定位基准的选择
3.2.1.1精基准的选择
根据定位精基准的选择原则:
基准重合与基准统一原则,应选择轴的公共回转轴线作为统一的定位精基准。
这样既可避免基准不重合误差,也能保证各表面之间的位置精度。
由于滚筒轴是一空心轴,半精车时可采用两端中心孔作为定位精基准,轴心线上孔加工以后,应再加工出两端的60º
内锥面作为后续加工的定位精基准。
3.2.1.2粗基准
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φ220的外圆及一端面为粗基准。
3.3加工方法的选择
1:
主要表面,两支承轴颈,尺寸精度IT6,Ra0.8µ
m,应选:
车—磨,的加工方法。
2、配合锥面:
Ra1.6µ
m,应选车-磨,
3、花键:
内径Ra1.6µ
m,其余Ra6.4-3.3µ
m,
选铣-磨;
4、Φ30深孔:
车床钻削;
5、3-M12螺孔:
钻床钻-攻加工;
6、平键槽:
普通铣床铣削;
7、其它表面:
均可采用车床车削;
3.4划分加工阶段
1、支承表面:
(根据精度,毛坯,批量,结构及尺寸大小)应划分为:
粗车-半精车-精车-磨削。
2、锥面:
粗车-半精车-精车-磨削.
铣两侧面-铣底径-铣空刀槽-磨底径。
4、Φ30深孔:
在车床上用加长钻削;
粗车-精车;
3.5按排加工顺序
1、机械加工顺序的按排
1)基准先行
作为定位精基准的表面应首先按排加工;
由于滚筒轴毛坯为模锻,毛坯精度较低,加工余量也较大。
加工前应先划线,打洋冲眼,再按划线,打洋冲眼的位置钻中心孔,作为粗车各外圆的定位精基准.
在后续的半精车时,再平两端面,重钻中心孔;
以消除调质变形的影响,提高定位精度。
由于滚筒轴的具体结构,需在轴心线位置钻Φ30mm通孔,原有的两端面定位中心孔被切除,因此,需在两端面孔口车出两60º
锥面作为后面加工的定位精基准。
2、主次分开,划分加工阶段
零件是由多个不同类型的表面组成的,在按排这些表面的加工先后顺序时,必须把主要表面和次要表面的加工分开,先按排主要表面的加工,再视具体
情况按排次要表面的加工,对主要表面的加工应划分加工阶段。
对滚筒轴,中等精度,批量不大,可划分为粗加工阶段:
包括,中心孔,各外圆的粗车;
半精加工阶段:
包括各外圆的半精车,深孔的加工,孔两端台阶孔,60º
定位锥面的加工;
精加工阶段:
包括各外圆的精车,支承轴颈的磨削,锥面的磨削。
3、先面后孔
这一原则适用于支架箱体零件的加工.
4、次要表面加工穿插进行
使加工阶段的划分更加明显,加大各加工阶段
之间的时间间隔,使残余应力有足够的时间重新分布以稳定加工尺寸,保证加工精度。
在主要表面的半精车到精车之间穿插:
Φ34mm深孔,两端台阶孔,60º
定位内锥面的加工。
Φ34mm深孔的加工,按排在调质与半精车以后,为深孔的加工提供了可靠的定位基准,并避免了热处理引起变形的影响,可使得壁厚均匀,保证了在加工60º
定位内锥面的精度,同时提高了作为定位精基准面的60º
定位内锥面的定位精度。
在精车与磨削之间穿插两端面挡板固定螺孔(4-M16及4-M27)的加工。
花键的加工,由于花键轴上,安装动力输入齿轮,二者之间有较高的位置精度,把花键的加工放在两支承轴颈精加工的后边,以精加工过的两支承轴颈作为定位精基准,能保证相关的加工精度。
为进一步保证花键的加工精度,铣花键后再按排磨削,中间穿插锥面上平键槽的加工,最后按排固定平键的3-M12螺孔的加工。
2、热处理工序的按排
毛坯锻糙后正火处理;
粗加工后调质处理。
3、辅助工序的按排
所有工序完成以后,按排一次抽检。
4工序集中与工序分散程度的确定
由于滚筒轴为中小批生产,宜采用工序集中的原则划分工序。
如外圆的车削,粗车,半精车,精车各外圆表面,台阶面,都是集中在一道工序内完成的。
5.选择机床及工艺装备,确定加工余量,工序尺寸及公差,估算工时定额后即完成了滚筒轴的工艺设计。
5.1机床选择
零件轴的生产类型为小批量生产,可以选用较高效率的专用机床和通用机床。
根据该轴尺寸的大小要求,选用卧式车床CA6140,外圆磨床M1412,铣床X083。
5.2刀具选择
因为该传动轴为阶梯轴,所以选用90度角外圆车刀(车台阶)材料为YT15
45°
刀(倒角)和切槽刀(切槽)
量具选择
因为该轴最大长度为85,所以选用量程0-100,精度0.05游标卡尺。
各工序具体所用工艺设备见下表
工序号
机床设备
刀具
量具
6
CA6140
90°
刀
游标卡尺
8
11
13
M1412
砂轮
14
15
铣床X083
铣刀
16
17
18
5.3确定工序尺寸
1.轴段4、6外圆面。
其加工路线为粗车——半精车——精车——磨。
由工序6、8、11、13组成,据查到的加工余量得磨为0.25,精车为0.6,半精车为1.5,经修正后的粗车余量为5。
确定总加工余量为7.85。
计算各工序尺寸:
磨前:
215+0.25=215.25
精车前:
215.25+0.6=215.85
半精车之前:
215.85+1.5=217.35
粗车前:
217.35+5=222.35
按照加工方法能达到的经济精度给各工序尺寸确定公差,查工艺手册可知每道工序的经济精度所对应的值为:
取磨的经济精度公差等级为IT7,其公差值为T1=0.018mm。
取精车的经济精度公差等级为IT8,其公差值为T1=0.027mm。
取半精车的经济精度公差等级IT9,其公差值为T2=0.043mm。
取粗车的经济精度公差等级IT11,其公差值为T3=0.11mm。
其数据如下表
工序名称
工序余量(mm)
加工经济精度(mm)
表面粗糙度Ra(µ
m)
工序基本尺寸(mm)
尺寸、公差(mm)
磨
0.25
IT7
1.6
215
精车
0.6
IT8
3.2
215.25
半精车
1.5
IT9
6.4
215.85
粗车
5
IT11
12.5
217.35
锻造
IT12
222.35
现用计算法对磨径向的工序量进行分析:
查表得Z1=0.1mm。
则磨基本尺寸为A2=215+0.1=215.1mm,磨加工工序的经济加工精度等级为IT7级。
可确认其公差值0.018mm,故取A1=(215.1±
0.02)mm。
2.对轴段5外圆表面,工序其加工路线为粗车——半精车——精车——磨。
由工序6、8、11、13组成,据查到的加工余量得磨为0.25,精车为0.6,半
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