機械製造課程設計說明書渦輪軸

過程裝備與製造工藝

課程設計說明書

題目名稱：渦輪軸

班級： 2012級本二

姓名：聶飛安

指導教師：付玲

2023年06月13日

目錄第一章：零件分析

1.1零件的作用1

1.2零件的工藝分析1

1.3尺寸和粗糙度的要求1

1.4位置公差要求2

第二章：毛坯的設計

2.1選擇毛坯2

2.2確定機加工餘量、毛坯尺寸和公差2

2.3 確定機械加工加工餘量2

2.4 確定毛坯3

2.5 確定毛坯尺寸公差3

2.6設計毛坯圖3

第三章：選擇加工方法，擬定工藝路線

3.1基面的選擇3

3.2粗基準的選擇3

3.3精基準的選擇4

3.4制定機械加工工藝路線4

第四章：加工裝置及道具、夾具、量具的選擇6

第五章：確定切削用量8

第六章：基本時間的確定10

第七章：夾具設計12

第八章：總結14

考文獻15

第一章：零件分析

1.1零件的作用

題目所給定的零件是蝸輪軸，如下圖所示。支承蝸輪並與之一起迴轉以傳遞運動、扭矩或彎矩。

1.2零件的工藝分析

由零件圖可知，該零件的材料為45#鋼，鍛造成型，由零件的尺寸公差選擇模鍛加工成型，保證不加工表面達到要求的尺寸公差。根據工作效能與條件，蝸輪軸圖樣規定了主要軸頸以及軸肩有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，並有熱處理要求。這些技術要求必須在加工中給予保證。

因此，該軸的關鍵工序是軸頸和外圓的加工。

1.3尺寸和粗糙度的要求

渦輪軸左右兩端面粗糙度為6.3，可用磨削進行加工以保證尺寸要求。

渦輪軸左右兩端φm72x4螺紋面粗糙度為3.2，可採取車削進行加工以保證尺寸要求。

渦輪軸外圓輪廓粗糙度為3.2，可採取車削進行加工以保證尺寸要求。

渦輪軸φ95左端麵粗糙度為3.2，可採取磨削進行加工以保證尺寸要求。

渦輪軸φ105右端麵粗糙度為6.3，可採取磨削進行加工以保證尺寸要求。

1.4位置公差要求

有零件圖可知，該零件主要要求保證左φ75軸端的圓柱度要求；要求保證m72螺紋面對於左φ75軸端的同心度要求，以左φ75軸端中心線為定位基準可以保證同心度要求；要求保證φ95軸肩左端面對於左φ75軸端中心線的垂直度要求，以左φ75軸端中心線為定位基準可以保證垂直度要求；要求保證φ105軸身對於左φ75軸端的同心度要求，以左φ75軸端中心線為定位基準可以保證同心度要求；要求保證右φ75軸端對於左φ75軸端的同心度要求，以左φ75軸端中心線為定位基準可以保證同心度要求；φ105軸身右端麵對於右端m72螺紋面中心線的垂直度要求，以右端m72螺紋面中心線為定位基準可以保證垂直度要求。

第二章：毛坯的設計

2.1選擇毛坯

該零件的材料為42crmo，考慮到零件在工作時要求有較高的強度和抗扭性，非加工面的尺寸精度要求較低，以及批量為大量生產，所以採用自由鍛毛坯成型。

2.2確定機加工餘量、毛坯尺寸和公差

(1)確定最大輪廓尺寸

根據零件圖計算零件的最大輪廓尺寸為：長4824mm，直徑105mm

（2）選擇鍛件公差等級

查手冊自由鍛成型，零件材料按合金鋼，得鍛件公差等級為8～12級取為10級。

（3）求鍛件尺寸公差

公差帶相對於基本尺寸對稱分布。

（4）求機械加工餘量等級

查手冊得按自由鍛成型的方法，鍛件材料為42crmo的機械加工餘量等級e-f級選擇f級，用於一般精度要求的鍛件。

2.3確定機械加工加工餘量

根據鍛件質量、零件表面粗糙度、形狀複雜程度，取鍛件加工表面的單邊餘量為25㎜，孔的加工餘量按相關表查詢選取。

2.4確定毛坯

上面查得的加工餘量適用於機械加工表面粗糙度ra≧1，ra＜1的表面，餘量要適當加大。

分析本零件，加工表面ra≧1,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的餘量即可。（由於有的表面只需粗加工，這時可取所查資料的小值）

生產型別為成批生產，可採用自由鍛毛坯、

2.5確定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸公差根據鍛件質量、材質係數、形狀複雜係數查手冊得，本零件毛坯尺寸允許偏差為1-2mm，表面粗糙度為ra12.5-25

2.6設計毛坯圖

下圖為零件毛坯圖

第三章：選擇加工方法，擬定加工路線

3.1基準的選擇

基面選擇是工藝規程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。

由於該軸的幾個主要配合表面及軸肩面對基準軸線均有同心度及垂直度要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，採取雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。

3.2粗基準的選擇

粗基準的選擇影響影響各加工面的餘量分配及不需加工表面與加工表面之間的位置精度。為保證零件的技術要求，粗基準採用毛坯外圓，並以此作為第一道工序的定位基準。

3.3精基準的選擇

以第一道工序中的已加工面作為下道工序的定位平面，以零件外圓的中心軸線為定位基準，確保設計基準與工藝基準的重合，以減少加工誤差。

3.4制定機械加工工藝路線

3.4.1確定加工方法

渦輪軸軸大都是迴轉表面，主要採用車削與外圓磨削成形。由於該渦輪軸的主要表面公差等級(it12)較高，表面粗糙度ra值(ra=3.2 um)較大，故只需進行車削。

外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車。

3.4.2劃分加工階段

對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質量。

該渦輪軸軸加工劃分為三個階段：粗車(粗車外圓、鑽中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、台階和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。

綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：

下料→車兩端面，鑽中心孔→粗車各外圓→調質→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃槽加工線→銑槽→修研中心孔→磨削→檢驗。

3.4.3擬定工藝路線

工序一：

（1）粗車端麵

（2）鑽中心孔

（3）粗車圓柱面φ105

（4）粗車圓柱面φ75

（5）粗車m72外圓

（6）調頭，三爪定心卡盤夾持φ105處

（7）粗車另一端面

（8）粗車圓柱面φ95

（9）粗車圓柱面φ75

（10）粗車m72外圓

工序二：

（1）半精車圓柱面φ105

（2）半精車圓柱面φ75

（3）半精車m72外圓

（4）調頭，三爪定心卡盤夾持φ105處

（5）半精車圓柱面φ95

（6）半精車圓柱面φ75

（7）半精車m72外圓

（8）倒外角9x30°，一處

（9）倒外角2x45°，兩處

工序三：

（1）修研兩端中心孔

工序四：

（1）調質處理250~290hbs

工序五：

（1）用φ44.5的麻花鑽鑽孔

（2）用φ45的鉸刀鉸孔

工序六：

（1）車m72x4至尺寸

（2）調頭，三爪定心卡盤夾持φ105處

（3）車m72x4至尺寸

工序七：

（1）劃三個槽加工線

工序八：

（1）銑槽10x78mm至尺寸

工序九：

（1）修研中心孔

工序十：

（1）檢驗

擬定工藝過程

第四章：加工裝置及道具、夾具、量具的選擇

由於生產型別為大批量，故加工裝置以通用工具機為主，輔以少量專用工具機，其生產方式以通用工具機專用夾具為主，輔以少量專用工具機的流水生產線，工件在各機上的裝卸及各工具機間的傳送均由人工完成。

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