CA6140轴套设计说明书解读.docx

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CA6140轴套设计说明书解读

沈阳航空航天大学

课程设计

题目CA6140轴套工艺规程设计

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

目录

前言…………………………………………………………1

1、零件的分析……………………………………………2

1、零件的作用……………………………………………2

2、零件的工艺分析………………………………………2

3、零件的生产类型………………………………………2

二、工艺规程设计…………………………………………3

1、毛坯的设计……………………………………………3

1.1、毛坯的种类…………………………………………3

1.2、选择毛坯……………………………………………3

1.3、毛坯锻件公差等级…………………………………3

1.4、毛坯锻件材质系数…………………………………3

1.5、毛坯锻件质量及复杂系数…………………………3

1.5.1、毛坯锻件质量估算………………………………3

1.5.2、毛坯复杂系数计算………………………………4

1.6、确定毛坯尺寸及加工余量…………………………4

1.6.1毛坯高度方向尺寸加工余量……………………5

1.6.2毛坯锻件圆角的选择………………………………5

1.6.3模锻斜度的选择……………………………………5

2、定位基准的选择……………………………………5

2.1、粗基准的选择…………………………………………5

2.２、精基准的选择………………………………………6

3、表面加工方法的确定……………………………………6

3.1、CA6140车床轴套表面加工方案………………………6

3.2工序安排原则……………………………………………7

3.3工序的拟定………………………………………………7

3.4加工余量、工序尺寸以及公差的确定…………………8

4、切削刀具的选择…………………………………………13

5、量具的选择………………………………………………14

6、机床的选择………………………………………………14

三、专用夹具的设计………………………………………15

1、凸缘槽5H9工艺性要求…………………………………15

2、定位基准的选择……………………………………………17

3、定位误差的计算……………………………………………17

4、夹具尺寸确定及零件选取…………………………………18

5、非标准件的设计……………………………………………17

6、夹具操作方法………………………………………………18

总结……………………………………………………………19

参考文献………………………………………………………19

前言

汽车制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课、专业课以及实习之后进行的。

这是让我们在毕业设计之前进行一个理论联系实际的训练，因此这次课程设计在我们的大学四年生活中占有重要作用。

通过本次课程设计，我得到了得到下述各方面的锻炼：

1能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定与换算等问题，保证零件的加工质量。

2提高结构设计的能力。

通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3学会使用手册及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

加工工艺和夹具的设计无论是在国内还是在国外都占有十分重要的比重，正确的全理的加工工艺和合适的夹具的运用能够大降低劳动强度和提高生产效率，从而降低成本，特别是夹具正在向着半自动化和自动化发展。

关键词：

“定位”“工艺路线”“工艺尺寸”“夹具”

一、零件图的分析

1、零件的作用

题目所给的CA6140轴套是套在转轴上，在机器中可起支撑、定位、导向或保护轴的作用

2、零件的工艺分析

（1）以外圆Φ70mm端面的加工表面，粗糙度为3.2

（2）以外圆Φ42mm端面的加工表面，粗糙度为6.3

（3）以外圆Φ70mm凸缘端面的加工表面，粗糙度为1.6

（4）Φ25mm孔与Φ31mm孔的接触面与凸缘端面的加工表面的平行度为误差0.05，Φ25mm孔壁粗糙度为1.6，Φ31mm孔壁粗糙度为3.2

（5）以外圆Φ70mm凸缘端面与Φ25mm孔中心的跳动度为0.05

（6）Φ45mm外圆与Φ25mm孔中心的跳动度为0.03，Φ45mm外圆壁面粗糙度为1.6

（7）孔Φ8+0.0360中心距凸缘端面为74+0.075-0.075mm，孔壁粗糙度为1.6

（8）外圆Φ70凸缘端面的槽口5+0.0360相对于Φ8中心线孔以及Φ25孔中心线的对称度为误差0.15，槽口壁面粗糙度为3.2

3、零件的生产类型

由指导老师所给的任务，轴套的生产类型为中批生产。

经过对零件加工表面的分析，我们可以先选出粗基准，加工出精基准所在的表面然后借助夹具对其他表面进行加工，保证位置精度。

二、工艺规程设计

1、毛坯的设计

１.１、毛坯的种类

毛坯的种类主要有碳钢、合金钢、不锈钢与耐热钢、铸铁与黄铜、青铜、铝合金；在选择毛坯制造方法时首先考虑材料的工艺特性，如铸铁不能锻造，这类材料只能选择铸造；高碳钢的铸造性和焊接性都较差，一般选择锻造。

１.２、选择毛坯

零件材料４５钢，由于该轴套在工作过程中要承受冲击载荷，为增强轴套的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。

该轴套的轮廓尺寸不大且生产类型为中批量生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻的方法来制造毛坯。

毛坯的拔模斜度为７°

1.3、毛坯锻件公差等级：

由零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。

1.4、毛坯锻件材质系数：

由于车床轴套的材料选定为45钢，为最高含碳量小于0.65%的碳素钢或合金元素总含量小于3.0%的合金钢，材质系数为M1级。

参考文献：

《机械加工余量手册》P6下角，对于材质系数的定义。

1.5、毛坯锻件质量及复杂系数：

1.5.1、毛坯锻件质量估算：

毛坯基本尺寸即：

估算底座高度11mm，高度95mm，底座直径74mm，杆部直径49mm（尺寸约等便于估算体积）。

由相关五金手册查得45刚密度ρ=7.85g/cm3，则锻件质量Mf=[π×（74/2）^2×11+π×（49/2）^2×（95-11）]×7.85×10^-6=1.64kg

1.5.2、毛坯复杂系数计算：

毛坯锻件形状复杂系数S，S=Mf/MN，MN为锻件外廓包容体重量。

MN=π×（74/2）^2×95×7.85×10^（-6）=3.23kg

则S=1.64/3.23≈0.504,

根据S值大小，锻件复杂系数分为4个等级：

S1级（简单）：

0.63＜S≤1

S2级（一般）：

0.32＜S≤0.63

S3级（较复杂）：

0.16＜S≤0.32

S4级（复杂）：

0＜S≤0.16

则0.507在S2级别范围内，锻件复杂等级为S2级。

１.6、确定毛坯尺寸及加工余量

CA6140车床套锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量：

单位：

mm

项目

加工余量

尺寸公差

备注

底座Φ70

1.5~2.0

+1.2-0.6

取2.0

底座厚度4.5

1.5~2.0

+1.1-0.5

粗取2.0

轴段Φ45

1.5~2.0

+1.0-0.5

取2.0

锻件高度90

1.5~2.0

+1.4-0.6

粗取2.0

模锻斜度：

h/b=85.5/49=1.7参考文献得模锻斜度7°。

经过调整后的毛坯尺寸为：

Φ74mm，Φ49mm，95mm，11mm。

外圆角半径R=4.0mm，内圆角半径R=10mm。

参考文献：

《机械加工工艺设计手册》，P120表2-10锤上模锻件余量和公差（10KN模锻锤）、P111表2-1模锻斜度、P122,123表2-11,2-12双面单面尺寸公差，P130表2-24模锻件的圆角半径。

1.6.1毛坯高度方向尺寸加工余量调整：

由于加工工艺过程步骤的要求对底座高度4.5及锻件高度90的加工余量进行调整，大端面及凸缘端面要进行粗车、半精车以及精车（工作面），因此加工余量为，粗车1.6，半精车1.0，精车0.8（见后参考文献及分析），小端端面粗车1.2，半精车1.0，故锻件高度定为95mm，加工总余量5.0mm，底座高度定位11mm，加工总余量为6.5mm。

1.6.2毛坯锻件圆角的选择：

根据表模锻件的圆角半径，外圆角半径R=4.0mm，内圆角R=10.0mm。

1.6.3模锻斜度的选择：

根据参考文献表计算：

h=90-4.5=85,5，h/b=85.5/49=1.7，查得α=7°

2、定位基准的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。

由零件图附图1可知，多数尺寸及形位公差都以车床套Φ70圆柱面外端面及Φ25H7孔为设计基准，因此必须首先将Φ70圆柱面外端面及Φ25H7孔加工好，为后续工序准备基准。

2.1、粗基准的选择

对于零件而言，按照有关粗基准的选用原则（当零件有不加工面时，尽可能选择不加工表面为粗基准。

而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准），根据这个基准选择原则，现选取Φ45m6的外圆毛坯面作为粗基准，用三爪卡盘卡紧定位，可以消除

四个自由度。

2.２精基准的选择

根据基准重合原则，选取Φ25H7孔及及其已加工端面作为精基准。

安排轴套Φ70圆柱外端面作为精基准表面，安排在第一道工序进行加工，以便为后续工序定位创造条件，而且主要的粗、精加工要分开，次要的表面加工，如果不能和主要的表面的加工同时进行，应另行加工，并且有合适的定位基准；孔的加工应减少多次装夹的误差，提高精度。

3、表面加工方法的确定

3.1根据各表面加工要求和各种加工方法，以及达到的加工精度，确定各表面的加工方法如下表：

CA6140车床轴套表面加工方案

加工表面

尺寸精度等级

表面粗糙度

加工方案

大端端面

IT8

6.3

粗车—半精车

小端端面

IT8

6.3

粗车—半精车

凸缘端面

IT6

1.6

粗车—半精车—精车

Φ42，Φ70外圆

IT8

6.3

粗车—半精车

Φ45外圆

IT6

1.6

粗车—半精车—精车

端面槽口，凸缘槽口

IT8

3.2

铣槽口

Φ25孔

IT7

1.6

钻—粗镗—半精镗—精镗

Φ31孔

IT9

3.2

钻—粗镗—半精镗

Φ8孔，Φ10孔

IT8

1.6

钻—铰；锪孔

Φ7孔，Φ13锥形沉头孔

IT9

6.3

钻孔；锪孔

3.2工序安排原则：

1）对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯，应首先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准。

2）按“先基面后其他”的顺序，首先加工精基准面。

3）在重要表面加工前应对精基准进行修正。

4）按“先主后次、先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。

5）对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工。

6）对于易出现废品的工序精加工和光整加工可适当提前，一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。

3.3工序的拟定：

CA16140轴套工艺路线

工序号

工序名称

0

锤锻毛坯

5

粗车外圆Φ70及大端面

10

粗车外圆Φ45小端面及凸缘

15

钻Φ25孔

20

中间检验

25

淬火调质

30

半精车外圆Φ70及大端面

35

半精车外圆Φ45，Φ42，小端面及凸缘端面

40

精车外圆Φ45

45

粗镗Φ25，Φ31孔

50

半精镗Φ31孔，精镗Φ25孔

55

铣端面槽口

60

钻，铰Φ8孔

65

铣凸缘槽口

70

钻Φ7孔，锪Φ13孔

75

Φ8孔淬火

80

清洗

85

最终检验

90

油封

3.4加工余量、工序尺寸以及公差的确定：

3.4.1粗车外圆Φ70及大端面

高度方向尺寸9.30-0.15，粗车余量Z1=1.7mm（毛坯底座高度11mm）

径向尺寸Φ71.50-0.3,粗车余量Z2=2.5mm（毛坯底座Φ74mm）

参考文献《实用机械加工工艺手册》P907表9-29端面第一次粗车加工余量

锻造：

尺寸50~120（最大直径）时，余量1.4~1.8取1.7

参考文献《实用机械加工工艺手册》P901表9-9粗车及半精车外圆加工余量及偏差

加工余量2.3，调整取加工余量2.5。

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）

粗车加工精度IT12，根据基本尺寸，公差为0.15及0.3，按偏差注向体内原则标注。

3.4.2粗车外圆Φ45小端面及凸缘

高度方向尺寸7.30-0.15，粗车余量Z1=2.0mm

径向尺寸Φ46.70-0.25，粗车余量Z2=2.3mm

轴向尺寸92±0.35，粗车余量Z3=1.3mm

参考文献《实用机械加工工艺手册》P907表9-29，调整取2.0；P901表9-9，调整取2.3，表9-29余量1.0~1.4，取1.3

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）粗车加工精度IT12，公差取0.15,0.25及0.35。

3.4.3钻Φ25孔

钻孔保证尺寸Φ23+0.210

参考文献《实用机械加工工艺手册》P905表9-21基孔制7级精度（H7）孔的加工Φ25，钻孔Φ23

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）钻孔加工精度IT12，公差0.21.

3.4.4中间检验

3.4.5淬火调质

3.4.6半精车外圆Φ70及大端面

高度方向尺寸6.30-0.03，半精车余量Z1=1.0mm

径向尺寸Φ700-0.5，半精车余量Z2=1.5mm

参考文献《实用机械加工工艺手册》表9-9经热处理后半精车外圆加工余量基本尺寸50~80，折算长度≤200，取1.5。

参考文献《机械加工工艺设计手册》表8-6半精车端面的加工余量及公差长度50~80取1.0。

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）半精车加工精度IT8，查得公差0.03，径向尺寸公差零件图中给定。

3.4.7半精车外圆，小端面及凸缘

半精车小端面，保证最终高度尺寸90±0.11，半精车加工余量Z1=1.0mm

半精车及精车凸缘端面保证底座高度4.50-0.012，半精车加工余量Z2=1.0mm，精车加工余量Z3=0.8mm

径向尺寸Φ45.10-0.046，Φ420-0.046，半精车加工余量调整Z4=1.6mm

退刀槽尺寸：

3×0.5

参考文献《实用机械加工工艺手册》表9-9经热处理后半精车外圆加工余量，长度30～50，调整取1.6。

参考文献《实用机械加工工艺手册》表9-17精车端面的加工余量全长及直径50～120，取0.8。

参考文献《机械加工工艺设计手册》表8-6半精车端面的加工余量及公差长度50~80取1.0。

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）半精车加工精度等级IT8，查得公差为0.046，按偏差注向体内原则标注。

3.4.8精车外圆Φ45

精车外圆Φ45保证Φ45H7+0.025+0.009加工余量0.1mm

参考文献《实用机械加工工艺手册》P903表9-12精车外圆加工余量基本尺寸≤100，直径加工余量0.2mm注：

如果采用两次车削

（半精车及精车），则精车加工余量为0.1mm

3.4.9粗镗Φ25，Φ31孔

粗镗Φ25保证尺寸Φ24.2+0.0520，粗镗加工余量1.2mm

粗镗孔Φ31保证尺寸Φ30+0.0620，加工余量1.5mm

参考文献《机械加工工艺设计手册》P398表8-17孔的加工余量,尺寸>18~30，粗镗孔余量1.2

尺寸>30~50,粗镗孔余量为1.5

参考文献《实用机械加工工艺手册》P906表9-23尺寸≤30的粗镗偏差为+0.033~0.052，取0.052

尺寸30~50的粗镗偏差为+0.039~+0.062，取0.062

3.4.10半精镗Φ31孔，半精镗Φ25孔

半精镗孔Φ31+0.0620,半精镗加工余量Z1=1.0mm

半精镗孔Φ24.9+0.0330,半精镗加工余量Z2=0.7mm

精镗孔Φ25H7+0.0210，精镗加工余量Z3=0.1mm

参考文献《机械加工工艺设计手册》P398表8-17孔加工余量钻孔后的半精镗孔余量，18～30取0.7mm，余量30～50取1.0mm。

参考文献《机械加工工艺设计手册》P399表8-20粗镗精镗孔加工余量前一工序偏差≤30偏差取+0.033按注向体内原则标注。

3.4.11铣端面槽口

尺寸55±0.125

尺寸29±0.026

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）铣槽口加工精度IT9根据基本尺寸29查得公差为+0052，按上下偏差均分±0.026标注。

3.4.12钻，铰Φ8孔

钻孔Φ7.8+0.150

铰孔Φ8H9+0.0360

锪孔Φ10

参考文献《实用机械加工工艺手册》表9-22基孔制8级精度以上孔的加工零件基本尺寸

Φ8即钻Φ7.8—铰孔至Φ8H9

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）钻孔铰孔加工精度IT12及IT9查得公差为+0.15，+0.036

3.4.13铣凸缘槽口

槽口宽度5H9+0.0360

尺寸26±0.042该偏差为零件图中给定，加工至要求精度即可。

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）铣槽口加工精度IT9根据基本尺寸查得公差为+0.036。

3.4.14钻Φ7孔，锪Φ13孔

钻孔（Φ7固定钻头）Φ7+0.150

锪孔Φ13+0.180

选用锥形锪钻，钻头直径12—60mm，选择13mm钻头，锥角90°

参考文献《几何量公差与测量技术》P17表标准公差数值（GB/T1800.3-1998）钻孔锪孔加工精度IT12根据基本尺寸查得公差为+0.15及+0.18。

3.4.15清洗

3.4.16最终检验

3.4.17油封

4、切削刀具的选择

零件材料为45钢，热处理前硬度HB200，热处理后硬度HRC30，同时考虑到加工精度等因素，对刀具进行如下选择：

加工内容

刀具

外圆端面加工

外圆车刀

、端面车刀、切断车刀

孔加工

直柄长麻花钻（φ25）

、直柄麻花钻（φ7

、φ8

）

、中心钻

、镗刀

、锪钻

、铰刀

铣削加工

直柄立铣刀细齿锯片铣刀

工序05：

车外圆及端面GB5343.2-85

切断端面A型切断车刀

工序10：

预制中心孔GB6087-85（d=4mm）

工序15：

钻孔GB1437-85（d=23mm）

工序30：

车外圆及端面GB5343.2-85Q

工序35：

车外圆端面及凸缘端面GB5343.2-85Q

工序45：

镗孔通孔镗刀、推切镗刀

工序55：

铣槽口直柄立铣刀GB1115-85

工序60:

钻孔GB1141-84（d=7.8mm）

铰孔GB1133-84（d=8mm）

锪孔GB4258-84（d=10mm，φ=90°）

工序65：

铣槽口细齿锯片铣刀GB1121-85（L=5mm）

工序70:

钻孔GB1436-85（d=7mm）

锪孔GB4258-84（d=13mm，φ=90°）

5、量具的选择

根据加工过程中所检验的项目和精度来选取量具，这样不但可以正确反应工件的实际加工情况，而且能及时避免废品的产生。

此外还要考虑量具在测量过程中可能产生的微小测量错误。

根据上面所述，轴套加工过程中所需量具如下：

（1）游标卡尺；

（2）内径千分尺；

（3）外径千分尺；

（4）深度尺；

（5）塞规；

（6）角度尺；

6、机床的选择

目前在轴套加工中大多采用数控机床。

对机床的选择主要依据加工零件尺寸，加工精度，生产效率，加工难易程度及经济性等，在工艺规程制定过程中也应考虑金属切削机床的各种可能性，从而做出选择。

参照《实用机械加工工艺手册》，结合零件的尺寸及加工精度等对机床选择如下表所示：

加工内容

机床名称

机床型号

车外圆端面

卧式车床

CA6140

钻孔

台式钻床

Z512

铣台阶面凸缘槽口

卧式升降台铣床

X62

镗孔

卧式镗床

TX618

清洗

喷淋式清洗机

QXLB-80

热处理

锻造毛坯

锤锻机

三、专用夹具的设计

1、凸缘槽5H9工艺性要求：

对零件图进行分析可知，在加工5H9槽口时应满足零件对26±0.042及5H9+0.0360两个主要尺寸的加工要求，同时还要保证5H9槽口相对Φ25H7

孔轴线与Φ8H9孔轴线的对称度误差为0.15，表面粗糙度为3.2。

2、定位基准的选择：

分析零件结构，在定位时考虑到工艺性要求，零件加工时除相对于φ25孔轴线的移动对零件加工要求无影响外，其余五个自由度均需加以限制，所以选用如下定位基准：

1.以φ25孔轴线为一个定位基准，保证零件对尺寸26±0.042及槽口相对于φ25孔轴线的平行度要求。

2.以φ8孔位一定位基准，保证零件槽口相对于φ8孔轴线的平行度要求。

3、定位误差的计算：

3.1、对尺寸26±0.042加工的定位误差计算：

轴孔配合φ25H7h6

φ25H7孔IT7公差为0.021mm，h6定位心轴轴段IT6公差为0.013mm

△j，b=0

△j，y=（TD+Td）/2=（0.021+0.013）/2=0.017mm

△d=△j，b+△j，y=0.017mm

定位误差0.017＜0.042

因此满足定位要求。

3.2、对称度要求的定位误差计算：

定位销和φ8H9h9过渡配合

φ8H9孔IT9公差为0.036mm，h9定位销轴段IT9公差为0.036mm

△j，b=0

△j，y=TD+Td=0.036+0.036=0.072mm

△d=△j，b+△j，y=0.072mm

对称度形位公差0.15,0.072＜0.15

综上，所选定的定位方案可以满足定位要求。

4、夹具尺寸确定及零件选取：

1.有国家标准的零件均选用标准件；

2.非标准件设计应满足定位要求及配合公差等关键条