课设说明书

目录

1、零件的分析 (1)

1.1挺杆零件图的分析 (1)

1.1.1作用 (1)

1.1.2技术要求 (1)

1.2传动轴的结构工艺性分析 (2)

2.绘制零件图 (2)

3.生养类型：中批量生产 (2)

4.毛坯的确定 (2)

4.1确定毛坯类型 (2)

4.2确定毛坯表面加工余量及公差 (3)

4.2.1毛坯直径余量的确定 (3)

4.2.2毛坯长度L的确定 (3)

4.3绘制毛坯图 (3)

5.工艺规程设计 (3)

5.1选择定位基准 (4)

5.2制订工艺路线 (4)

5.2.1确定各表面加工方法 (4)

5.2.2加工顺序，加工阶段的划分 (4)

5.2.3热处理工序安排 (4)

5.2.4拟定工艺路线 (5)

5.3选择加工设备及工艺装备 (5)

6.工序设计 (5)

6.1确定工序尺寸 (5)

6.2确定切削用量 (6)

6.3顶尖孔尺寸 (8)

7.填写工艺文件 (8)

8.参考文献 (8)

1.零件的分析

1.1挺杆零件图的分析

1.1.1作用：

挺杆是内燃机中一个重要的零件。Ф30端面与凸轮轴接触，轴向运动传动，它承受高速、较强烈的冲击和受磨损条件下工作。20Cr经渗碳淬火，使零件表面具有较高的硬度和耐磨性，而心部具有较高的强度和冲击韧性。它的作用是将凸轮推力传递给气门。

1.1.2技术要求：

材料：20Cr；

渗碳层深度为0.7—0.8；

用头部为Ф30的标准螺栓拧入M10×1螺孔，并用标准螺母拧紧，Ф30平面边缘对Ф16轴线的端跳为0.03；

1.1.3零件的工艺分析：

（1）毛坯材料20Cr的含碳量为0.2%，故锻件成型后安排了正火处理，以适当地提高材料的强度和硬度，减少内应力，避免切削时产生的粘刀现象。

（2）渗碳后，安排车Ф16端面及钻孔Ф8.5×80，有如下作用：车去端面碳层，使端面淬火后还能车削；也能保证端面与孔Ф8.5的垂直度。

（3）粗磨Ф16外圆后作为定位基准，一次装夹下：车端面、镗孔、攻丝。并要保证M10×1内螺纹与外圆Ф16的同轴度和M10×1与端面的垂直度，以达到技术条件的第一条要求。

（4）在M7120A型平面磨床上Ф30的左端面时，工件在专业夹具上竖直安置，底部用弹簧做辅助支撑，一般是多件装夹，故用一根平行于电磁吸盘的圆柱压在所有工件的端面上，同时用V形夹块加紧Ф16外圆，此时圆柱即可离开工件端面。

这种装夹方法，可保证Ф30的端面相对Ф16圆柱面轴线的端跳在0.025mm公差范围内。

（5）Ф8.5小孔深度为80mm，使用过程有效长度为25mm，主要作用是提高挺杆该处的刚度以及减轻重量。修磨Ф8.5钻头的两条主切削刃时，有意识磨成不对称，约相差0.1mm左右，以利于排屑，提高钻头的耐用度。

2.绘制零件图(见A3挺杆零件图)

3.生产类型：大批量生产

4.毛坯的确定

4.1确定毛坯类型

材料为20Cr钢，要求强度较高，要承受较大的循环载荷等，所以毛坯形式采用锻件，其晶粒细小，较均匀，致密，可以保证零件的工作可靠，由于零件为大批生产，为了提高生产率，保证加工质量，故采用模锻成型。

4.2查有关手册确定毛坯表面加工余量及公差

用查表法分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。

为简化模锻毛坯的外形，取直径为φ16段的毛坯尺寸与φ30相同。

4.2.1毛坯直径余量的确定

毛坯直径的确定：

工件直径φ30，公差为0.20，机械加工总余量为：2X（0.7+0.25+0.05）＝2mm；

查询资料可知，毛坯直径加工余量为2-4mm；

所以取毛坯尺寸为φ34mm。

4.2.2毛坯长度L的确定

查表可知：

粗车端面加工余量为2；

粗车后调质后半精加工，端面的加工余量为0.45；

则总长至少为124+2x（2+0.45）＝129.8

则取毛坯总长度为130mm。

4.3绘制毛坯图（见A3传动轴毛坯零件图）

5.工艺规程设计

5.1选择定位基准

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会出问题，甚至造成零件的大批报废，使生产无法进行。

（1）粗基准的选择本零件是带螺孔的杆类零件。参照资料可知，应选择Ф30的圆柱表面（即余量最小处）作为粗基准。

（2）精基准的选择本零件的设计基准是螺孔，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选螺孔为定位基准，即遵守“基准重合”原则，即选择M10×1螺孔及其端面作为精基准。

5.2制订工艺路线

5.2.1确定各表面加工方法

轴类在进行外圆加工时，会因切除大量金属后引起残余应力重新分布而变形。应将粗精加工分开，先粗加工，再进行半精加工和精加工。主要表面精加工放在最后进行。传动轴大多是回转面，主要是采用车削和外圆磨削。由于该零件的各段公差等级较高，表面粗糙度值较小，精加工时应采用磨削加工。所有外圆均采用粗车、半精车、磨加工的方案。在侧槽处则需进行铣加工。

5.2.2加工顺序，加工阶段的划分

外圆表面加工顺序应为：应加工大直径外圆，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度。

螺纹一般有较高的精度，其加工应安排在工件局部淬火之前进行，避免因淬火后产生的变形而影响螺纹的精度。

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工。拟定零件的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工φ30mm，φ16mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各圆角、倒角和螺纹；侧槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。

该传动轴加工划分为三个阶段：粗车：粗车外圆，钻中心孔等；半精车：半精车各处外圆等；粗磨，半精磨。各阶段划分大致以热处理为界。

5.2.3热处理工序安排：

轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。该传动轴材料为20Cr，需进行正火处理，并安排在粗车各外圆之前。同时根据技术要求，需要渗碳处理，且安排在半精车后，钻孔前。为了便于加工并提高材料性能，在磨削前需要进行热处理，及淬火和低温回火。

5.2.4拟定工艺路线

下料－正火-粗车Ф30外圆－车Ф16右端面，钻中心孔－半精车各外圆，倒角，圆角-渗碳－打螺纹孔-车螺纹－铣槽－热处理－磨削－检验。

5.3选择加工设备及工艺装备

刀具的选择：

20Cr经正火后，综合力学性能较高，故选用硬质合金刀具进行粗、精车，可选用牌号为YT15。有90度刀，90度度偏刀，90度偏刀R=5，切断刀；铣刀用硬质合金柱铣刀YG8；磨具使用普通平面砂轮。

量具的选择：游标卡尺，螺旋测微器，轴用双头卡规。

机床的选择：车轴上各外圆用通用车床，CA6140；铣键槽用立式铣床X52K；粗、精磨用外圆磨床M7120A。

6.工序设计

6.1确定工序尺寸

外圆，加工长度为5mm，与其联结的非加工外圆表面直径为φ16，为简化Φ300.20

锻件毛坯的外形，考虑其作为定位基准尺寸，有径向圆跳动公差要求，因此，其工序尺寸和加工余量为：

粗车：φ34mm ，加工至φ32mm；

半精车：φ32mm ，2Z＝1.4，加工至φ30.6mm；

粗磨：φ30.6mm ，2Z＝0.5，加工至φ30.1mm;

半精磨：φ30.1mm ，2Z＝0.1，加工至φ30mm。

Ф160.04

外圆，加工长度为109mm，与其联结的加工外圆表面直径为φ30，为简化-0.06

锻件毛坯的外形，考虑其加工工序及精度要求，因此，其工序尺寸和加工余量为：粗车：φ32mm ，加工至φ18mm；

半精车：φ18mm ，2Z＝1.4，加工至φ16.6mm；

粗磨：φ16.6mm ，2Z＝0.5，加工至φ16.1mm;

半精磨：φ16.1mm ，2Z＝0.1，加工至φ16mm。

6.2确定切削用量

粗车，Ｒa值为40um~10um，切削速度>50m/min，进给量为0.30~0.50mm/r。

查表，可取进给量f为0.5mm/r；背吃刀量ap为3~5mm

6.2.1.车φ30左端面

取机床转速为n=330r/min，则：

车端面，加工余量为2mm；

切削速度为v=πdn/1000=π30X330/1000=31.1m/min

6.2.2.车φ16左端面及打中心孔

取机床转速为n=330r/min，则：

车端面，加工余量为2mm；

钻φ30mm左端面，切削速度为v=πdn/1000=π30X330/1000=31.1m/min

6.2.2.将毛坯外圆φ34mm车至φ30mm，长度为128mm

粗车

（1）背吃刀量单边余量Z＝3mm，可一次切除；

（2）进给量查表，可选用f=0.5mm/r；

（3）切削速度查表，切削速度的计算公式为v=Cvkv/(T0.2ap0.15fy v)

其中，切削速度的修正系数kv ＝kMvkKrvktvksv =0.87x0.81x1.0x0.8=0.56376，

f<0.7mm/r，则Cv=242,y v=0.35,T=60

所以

v=242X0.56376/(600.230.150.50.35)=65.0m/min

确定机床主轴转速：

ns=1000vc/(πdw)=1000X65.0/(πX34)=608.5r/min，按机床选取560r/min

所以实际切削速度为v=πdn/1000=π34X560/1000=59.8m/min

6.2.3.

将毛坯外圆φ32mm车至φ18mm，长度为119mm

粗车

（1）背吃刀量单边余量Z＝3mm，可3次切除；

（2）进给量查表，可选用f=0.5mm/r；

（3）切削速度查表，切削速度的计算公式为v=Cvkv/(T0.2ap0.15fyv)

其中，切削速度的修正系数kv ＝kMvkKrvktvksv =0.87x0.81x1.0x0.8=0.56376，

f<0.7mm/r，则Cv=242,yv=0.35,T=60

所以

v=242X0.56376/(600.230.150.50.35)=65.0m/min

确定机床主轴转速：

ns=1000vc/(πdw)=1000X65.0/(πX32)=646.6r/min，按机床选取710r/min 所以实际切削速度为v=πdn/1000=π32X710/1000=71.4m/min

6.2.4.

半精车φ16mm端面，长度达图，留0.016mm余量

取机床转速为n=330r/min，则：

车端面，加工余量为2mm；

切削速度为v=πdn/1000=π18X330/1000=18.7m/min

6.2.5

半精车φ16mm外圆及圆弧面，留余量0.2mm，倒角达图

（1）背吃刀量单边余量Z＝0.9mm，可一次切除；

（2）进给量查表，可选用f=0.5mm/r；

（3）切削速度查表，切削速度的计算公式为v=Cvkv/(T0.2ap0.15fyv)

其中，切削速度的修正系数kv ＝kMvkKrvktvksv =0.87x0.81x1.0x0.8=0.56376，f<0.7mm/r，则Cv=242,yv=0.35,T=60

所以

v=242X0.56376/(600.2*0.90.15*0.50.35)=78.3m/min

确定机床主轴转速：

ns=1000vc/(πdw)=1000X78.3/(πX18)=1385.3r/min，按机床选取1400r/min

所以实际切削速度为v=πdn/1000=π18X1400/1000=79.1m/min

6.2.6．

半精车φ30端面达图，半精车φ30外圆，倒圆角达图，倒圆角达图，倒角

取机床转速为n=330r/min，则：

车端面，保证总长为124mm；

半精车

（1）背吃刀量单边余量Z＝2mm，可一次切除；

（2）进给量查表，可选用f=0.5mm/r；

（3）切削速度查表，切削速度的计算公式为v=Cvkv/(T0.2ap0.15fyv)

其中，切削速度的修正系数kv ＝kMvkKrvktvksv =0.87x0.81x1.0x0.8=0.56376，f<0.7mm/r，则Cv=242,yv=0.35,T=60

所以

v=242X0.56376/(600.2*20.15*0.50.35)=69.5m/min

确定机床主轴转速：

ns=1000vc/(πdw)=1000X69.5/(πX32)=690.9r/min，按机床选取710r/min

所以实际切削速度为v=πdn/1000=π32X710/1000=71.4m/min

6.2.

7. ；

将毛坯外圆φ16.2mm粗磨至φ16.016mm，长度为102mm，ap=0.05，单行程为4；

砂轮主轴转速n砂＝1755r/min，v砂=35m/s。

轴向进给量fa=0.5B=20mm/双行程

工件速度

粗磨：vw=60m/min

径向进给量fr=0.015mm/双行程

6.2.23.

将毛坯外圆φ16.016mm半精磨至φ16mm，长度为103mm，ap=0.01，单行程为2，保证；

尺寸φ160.04

-0.06

砂轮主轴转速n砂＝1755r/min，v砂=35m/s。

轴向进给量fa=0.5B=20mm/双行程

工件速度

半精磨：vw=40m/min

径向进给量fr=0.015mm/双行程

6.3顶尖孔尺寸

查找相关手册可得顶尖孔相关尺寸见图。钻孔尺寸：

毛坯直径D2 /mm 顶尖孔尺寸/mm

D d L l

20~30 6.0 2.5 6.0 3.0

7.填写工艺文件

见机械加工工艺过程卡片。

8.参考文献

[1] 侯德政，机械制造工艺课程设计指导书，北京理工大学出版社，2010.

[2] 李洪，机械加工工艺手册，北京出版社，1990。

[3] 陈宏钧，机械加工工艺装备设计员手册，机械工业出版社，2008.

[4] 刘坚，机械加工设备，机械工业出版社，2001.

[5] 艾云龙，工程材料及成形技术，科学出版社，2007.

[6] 廖念钊，莫雨松，李硕根，扬兴骏等，互换性与技术测量，中国质检出版社第六版，2012.

[7] 秦国华，路冬。机械制造技术，国防工业出版社，2010