金属工艺及机制基础三级项目报告--偏心轴加工工艺制定

'《金属工艺及机制基础》三级项目报告内容：偏心轴加工工艺制定班级：机自小组成员：指导教师：提交时间： 目录一、零件的整体概述及分析二、轴的制造（方法一）1.铸造工艺⑴工艺分析⑵造型方法⑶浇注位置和分型面⑷确定加工余量⑸绘制铸造工艺图2.机加工工艺⑴机加工工艺性分析⑵粗加工⑶螺纹加工⑷调质处理⑸半精加工⑹精加工⑺铣 三、轴的制造（方法二）1.锻造工艺⑴毛坯锻造的工艺分析⑵绘制锻件图⑶变形工艺⑷确定加工余量⑸确定毛坯尺寸⑹选择锻造设备和工具⑺确定锻造温度⑻工艺方案⑼锻后处理2.机加工⑴粗加工⑵调质⑶半精加工⑷精加工四、成员感想五、参考文献 一、对零件进行整体概述，以方便对零件工艺流程的制定该零件为偏心轴，由40Cr制成，属于调质钢，偏心轴的外圆直径分别为Φ52、Φ55、Φ58、Φ70、Φ76、Φ80、Φ96和Φ55，属于阶梯轴，轴的中间处有键槽，左端面有两个螺孔，右端面有一个中心孔，且只需制造一个零件。拟定流程：1.铸造--机加工2.锻造--机加工二、轴的制造（方法一）1.铸造工艺⑴工艺分析铸件为一阶梯轴，铸造简单，而且对后续加工有便利。⑵造型方法由于毛坯为对称性铸件，因此采用分模造型的方法；⑶浇注位置和分型面 由于轴对表面要求高，根据铸件的重要表面朝下或处于侧面的原则，所以，本铸件采用平放方式进行铸造。浇注时毛坯轴线呈水平位置，沿轴线水平分型；浇注位子图分型方案⑷确定加工余量①工件为单件生产，且为调质钢，经查表该铸件的公差尺寸为14，加工余量为J级。则对于Φ52段加工余量为6.0mm、Φ55段加工余量为6.0mm、Φ58段加工余量为6.0mm、Φ70段加工余量为6.5mm、Φ 76段加工余量为6.5mm、Φ80段加工余量为7.0mm、Φ96段加工余量为8.0mm、和Φ55段加工余量为6.0mm。②收缩余量。40Cr铸造线收缩率1.7%③铸造圆角：无需设计铸造圆角⑸绘制铸造工艺图2.机加工工艺⑴机加工工艺性分析 该毛坯为铸造件，内部存在一定的内应力，内应力在工件内部是平衡的。若不划分加工阶段，每加工完一个表面，内应力均要释放一部分而获得新的平衡，这使工件变形，进而使已加工过的表面丧失已有的精度。所以要对毛坯进行粗加工。同时，分段加工有利于热处理工艺的安排。加工阶段：粗加工—调质—半精加工—精加工⑵粗加工（使粗糙度达到Ra12.5）①选择机床大部分工序在车床上完成，生产类型是小批量生产，故选用卧式车床CA6140就能满足加工要求。②选择夹具车削工序需要用三爪自定心卡盘|四爪定心卡盘和顶尖夹具。③选择刀具由于零件材料为40Cr，车削时使用的是硬质合金刀具，即车端面使用45度硬质合金刀，车外圆面使用93度硬质合金刀。刀具装夹要保证刀尖比工件中心稍高些，以防止震动。小前角、小主偏角、小幅偏角、刃倾角0~5°④加工余量、切削速度、进给量 Φ52段：加工余量2.5mm，进给量0.6mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ55段：加工余量2.5mm，进给量0.6mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ58段加工余量2.5mm，进给量0.6mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ70段加工余量2.5mm，进给量0.65mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ76段加工余量2.5mm，进给量0.65mm，45度硬质合金刀（车倒角），三爪自定心卡盘。Φ80段加工余量2.5mm，进给量0.7mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ96段加工余量2.5mm，进给量0.8mm，45度硬质合金刀（车倒角），三爪自定心卡盘。Φ55段加工余量2.5mm，进给量0.6mm，45度硬质合金刀（车倒角），四爪自定心卡盘并用尾部顶尖装置顶住。左右端面加工余量1.2mm，进给量0.6mm，45° 硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ90端面加工余量1.2mm，进给量0.6mm，45°硬质合金刀，四爪自定心卡盘。⑶螺纹加工由于左端面的螺纹大径很小，小于16mm，所以采用攻螺纹的加工方法加工左端面的两个螺纹孔。根据螺纹直径可得钻头直径为8.7mm右端面的中心孔可使用车螺纹的加工方法加工，采用YT15型车刀。⑷调质处理为了减少内应力，获得最终的心部的最终组织，为下一步的切削做准备，进行中间过程的热处理。⑸半精加工(使粗糙度达到Ra3.2)①选择机床选用卧式车床CA6140能满足加工要求。②选择夹具车削工序需要用三爪自定心卡盘|四爪定心卡盘和顶尖夹具。 ③选择刀具由于零件材料为40Cr，车削时使用的是硬质合金刀具，即车端面使用45度硬质合金刀，车外圆面使用93度硬质合金刀。大前角、小主偏角、幅偏角5~10°、刃倾角0~5°④加工余量、切削速度、进给量Φ52段：加工余量2.3mm，进给量0.6mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ55段：加工余量2.3mm，进给量0.6mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ58段加工余量2.3mm，进给量0.6mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ70段加工余量2.3mm，进给量0.65mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ76段加工余量2.3mm，进给量0.65mm，45度硬质合金刀（车倒角），三爪自定心卡盘。Φ80段加工余量2.3mm，进给量0.7mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。 Φ96段加工余量2.3mm，进给量0.8mm，45度硬质合金刀（车倒角），三爪自定心卡盘。Φ55段加工余量2.3mm，进给量0.6mm，45度硬质合金刀（车倒角），四爪自定心卡盘并用尾部顶尖装置顶住。Φ90端面加工余量0.6mm，进给量0.6mm，45度硬质合金刀，四爪自定心卡盘并。研磨右端面中心孔，使用棕刚玉磨料，采用砂轮旋转，纵向往复运动方式。⑹精加工①选择机床选用卧式车床CA6140能满足加工要求。②选择夹具车削工序需要用三爪自定心卡盘|四爪定心卡盘和顶尖夹具。③选择刀具 由于零件材料为40Cr，车削时使用的是硬质合金刀具，即车端面使用45度硬质合金刀，车外圆面使用93度硬质合金刀。大前角、小主偏角、幅偏角5~10°、刃倾角0~5°④加工余量、切削速度、进给量Φ52段：加工余量1.6mm，进给量0.4mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ55段：加工余量1.6mm，进给量0.4mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ58段加工余量1.6mm，进给量0.4mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ70段加工余量1.6mm，进给量0.4mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ76段加工余量1.6mm，进给量0.45mm，45度硬质合金刀（车倒角），三爪自定心卡盘。Φ80段加工余量1.6mm，进给量0.45mm，93度硬质合金刀，三爪自定心卡盘。Φ96段加工余量1.6mm，进给量0.5mm，45度硬质合金刀（车倒角），三爪自定心卡盘。Φ 55段加工余量1.6mm，进给量0.4mm，45度硬质合金刀（车倒角），四爪自定心卡盘并用尾部顶尖装置顶住。⑺铣①选择机床选用铣床X61W能满足加工要求。②选择夹具采用中心虎钳，以免影响对称性。③选择刀具由于零件材料为40Cr，选用φ16和φ10硬质合金立铣刀④工序余量、进给量由于表面粗糙度要求是Ra6.3所以只需要进行粗铣和半精铣就能达到要求。粗铣：工序余量5，进给量0.24mm。半精铣：工序余量0，进给量0.11mm. 三、轴的制造（方法二）1.锻造工艺⑴毛坯锻造的工艺分析锻件的优点为可伸展的长度较严密、可收缩的横截面；可收缩的长度、可伸展的横截面；可改变的长度、可改变的横截面。其经过反复捶打，内部组织变化。金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大晶粒变为较细晶粒、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。⑵绘制锻件图 ⑶变形工艺该件为轴类锻件，根据形状特征、尺寸、技术要求以及自由锻变形工艺特点，可确定锻件成型的基本工艺为：压肩-拔长-墩粗-锻台阶；⑷确定加工余量余量：为了保证零件机械加工尺寸和表面粗糙度，在零件外表面需要加工部分，留一层作机械加工的金属，这部分称为机械加工余量。余块：有时为了简化锻件外形及锻制过程，在锻件某些地方添加一些大于余量的金属体积成为余块。锻件公差：锻件公差锻件的尺寸，不可能正好达到锻件基本尺寸的要求，允许有一定的偏差，分为上偏差和下偏差的差值为锻件公差。 ⑸确定毛坯尺寸①毛坯质量的计算轴的锻造用坯料为钢材，用中、小型锻件，坯料的重量用下式计算：锻件的质量：式中计算锻件体积：锻件质量：=(2.6)7.9g/=20.54kg 根据40Cr钢的塑形、强度、导热及膨胀系数、组织特点、加热变化等特点，采用室内煤炉加热四次，加热系数为。根据热毛坯重复加热时，室内煤炉=2.5~4%,适用于一次加热，如需多次加热，每次的烧损率按列表数值在增加50%，采用室式煤炉加热取=4%，则烧损量：=0.0420.54kg=5.75kg对于圆形截面：其中：为切头部分的直径，取系数为1.65.=1.65()kg=0.89kg由于不存在冲孔，故=0坯料总质量：=20.56kg+5.76kg+0.89kg=27.21kg 坯料体积：==3.44②坯料的尺寸的计算轴类零件一般采用拔长的方式锻造，拔长后的最大截面积部分应达到规定的锻造比要求，即式中以钢材或钢坯等材料的锻件，锻造比y1~1.3即可，取锻造比y=1.6.因此，采用圆截面坯料时：式中=mm=101.19mm查表热轧圆钢直径（GB702-72),可知：坯料应选用直径为105mm的圆钢。 55.566.57891011121314151617181920212223242526272829303132333435363840424548505255565860636568707580859095100105110115120125表3热轧钢直径热轧圆钢直径（GB/T702——1996）坯料长度L==2.642/=3.051dm=305mm综上所述可取坯料尺寸mm。⑹选择锻造设备和工具0.75t的自由锻锤⑺确定锻造温度 锻造温度应量选宽一些，减少锻造火次，提高生产率，加热的始锻温度一般取因相线一下100~200摄氏度，以保证金属不发生过热和过烧，终锻温度一般高于金属的再结晶温度还与变形程度有关，变形程度较小时，终锻温度可稍低于规定温度。该件为40Cr含碳量为0.42％，所以查表可知始锻温度为1150~1200摄氏度，终端温度为750~800摄氏度。⑻工艺方案①压肩使用圆口钳、压肩摔子，边轻打、边旋转锻件②拔长使用圆口钳，将压肩拔长至所需的位置。 ③镦粗使用火钳、墩粗漏盘，控制局部墩粗后的高度为40mm。⑼锻后处理该件为中小型件，塑性较好，最终热处理可采用淬火+高温回火，回火温度为500~600℃，为避免回火脆性，回火后可以快冷。轴类表面需要耐磨，应对表面进行表面淬火。2.机加工⑴粗加工工序号工种工序内容设备夹具车刀进给量加工余量工序图 1车削粗车φ52φ55φ58φ70面车床CA6140三爪自定心卡盘93°硬质合金刀0.62.52车削粗车φ76φ80面车床CA6140三爪自定心卡盘45°和93°硬质合金刀0.65和0.72.53车削粗车φ90面车床CA6140三爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.82.54车削粗车φ55面车床CA6140四爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.62.55车削粗车左右端面车床CA6140三爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.61.26车削粗车φ90端面车床CA6140三爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.61.27车削粗车螺纹车床CA6140三爪自定心卡盘YT15型车刀2.58钻攻螺纹孔车床CA6140四爪自定心卡盘螺旋槽丝锥补充： 刀具装夹要保证刀尖比工件中心稍高些，以防止震动。小前角、小主偏角、小幅偏角、刃倾角0~5°。⑵调质为了减少内应力，获得最终的心部的最终组织，为下一步的切削做准备，进行中间过程的热处理。⑶半精加工工序号工种工序内容设备夹具车刀进给量加工余量工序图1车削半精车φ52φ55φ58φ70面车床CA6140三爪自定心卡盘93°硬质合金刀0.62.32车削半精车φ76φ80面车床CA6140三爪自定心卡盘45°和93°硬质合金刀0.6和0.652.33车削半精车φ90面车床CA6140三爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.72.34车削半精车φ55面车床CA6140四爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.62.3 5钳研磨右端面中心孔车床CA6140三爪自定心卡盘棕刚玉砂轮6车φ90端面车床CA6140四爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.60.6⑷精加工工序号工种工序内容设备夹具车刀进给量加工余量工序图1车削精车φ52φ55φ58φ70面车床CA6140三爪自定心卡盘93°硬质合金刀0.41.62车削精车φ76φ80面车床CA6140三爪自定心卡盘45°和93°硬质合金刀0.4和0.451.63车削精车φ90面车床CA6140三爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.51.64车削精车φ55面车床CA6140四爪自定心卡盘45°硬质合金刀0.41.6 5铣粗铣铣床X61W中心虎钳Φ16和Φ10硬质合金立铣刀0.2455铣半精铣铣床X61W中心虎钳Φ16和Φ10硬质合金立铣刀.0.110四、成员感想分工：、、：铸造、锻造方面的讨论研究。：铸造、锻造、机加工、制图及说明书和ppt感想： 在本次三级项目的制作中，我深刻的体会到制造一样东西是十分困难的，一个小小的不经意甚至是小小的数据或者是操作不对就会影响整体的性能，然而一个轴的工艺有很多，所以整个过程都需要一个严谨的态度，每一步都需要仔细的查表，按规矩制造，还需要对整体知识的了解，做完一个三级项目，等于又对课本复习一遍。这次项目也让我懂得了团队的重要性，正所谓三个臭皮匠顶个诸葛亮嘛，在队友的合作下我们顺利的完成了这个项目。感想：通过这次项目开展，我系统的对所学知识进行了回顾，弄懂了很多以前模糊的知识点。本次项目，我主要参与铸造的讨论，过程中和各位组员交流合作，收获很大，做到了学以至用。在项目研究过程中，我深深感受到团队合作的重要性和必要性，同时也学到了很多东西，在一定程度上提高了自己的学习和创新能力。很感谢这个项目给我的锻炼与成长的机会。当然，我自身还有很多不足，在以后的团队合作中，我会做的更好。感想：拿到图样的时候，我们都觉得这个零件比较复杂了，不知道从何入手， 以至于迟迟没有开始设计，但是当我们静下心来认真看了一遍书本之后才发现其实也没有想象的那么难。所以，我觉得做任何事都不能有畏难情绪，只要我们想做，没有什么困难是克服不了的。经过这次实习，我感受到了很多。除金工实习外，我们很少有亲自实践专业课内容的机会。这次的三级项目的进行让我们对课上知识有了更多的理解。经过我们小组成员各自分工，查阅资料，互相讨论，最终完成任务，不仅在课题上有了收获，也通过配合拓展了思路，了解了团队合作的重要性。感想： 通过这次项目开展，我系统的对所学知识进行了回顾，弄懂了很多以前模糊的知识点。在本次项目中，我主要参与铸造方面的讨论，过程中和组员交流合作，收获很大。做到了学以致用在项目研究过程中，我深深感受到团队合作的重要性和必要性，同时也学到了很多东西，在一定程度上提高了自己的学习和创新能力。很感谢这个项目给我的锻炼与成长的机会。当然，我自身还有很多不足，本次项目大多都是在组长的指导下完成，不过相信有了这次的经验。在以后的团队合作中，我会做的更好。五、参考文献傅水根.机械制造工艺基础.北京:清华大学出版社，2010严绍华.材料成型工艺基础.北京:清华大学出版社，2008崔忠圻.金属学与热处理.机械工业出版社，2012崔占全.工程材料.北京机械工业出版社，2013王宛山、邢敏.机械制造手册.辽宁科学技术出版社，2002'