《金属工艺及机制基础》三级项目报告
下压辊轴的制作工艺方案
班级：14级成型3 班
小组成员：姚远超党政董文彬
祝东钊苑丹育李成博指导老师：刘利刚胡怡
提交时间：16/6/22
目录
一、下压辊轴设计方案
1.1零件简图 (3)
1.2 零件的工艺分析 (3)
1.3毛胚的选择原则 (4)
二、铸造工艺设计
2.1工艺分析 (5)
2.2选择造型方法 (5)
2.3选择浇注位置和分型面 (5)
2.4确定加工余量 (6)
2.5确定起模斜度 (6)
三、锻造工艺设计
3.1绘制锻件图 (7)
3.2锻造方案 (7)
3.3计算坯料质量及尺寸 (8)
3.4选定锻造方式及锻造机 (8)
3.5确定锻造温度范围 (8)
3.6工艺参数的确定及其他工艺问题的分析 (9)
四、机械加工工艺
4.1主要表面的加工方法 (9)
4.2确定定位基准 (9)
4.3热处理工序安排 (10)
4.4拟定工艺过程 (10)
4.5成品经济性分析 (15)
五、参考文献 (16)
一下压辊轴设计方案
1.1零件简图
该零件图为下压辊轴零件图，从左到右各段轴直径为Φ30 , Φ35，Φ42，Φ35，Φ32，Φ30的外圆及键槽构成。设计要求：热处理：HB200-230 轴的圆角半径均为R1.
1.2 零件的工艺分析
该下压辊轴为典型回转体构件，轴向尺寸上分布多个台阶，且图样对表面粗糙度，尺寸精度均有严格要求，易联想到需用精车精磨控制尺寸误差及表面粗糙度。它属于台
阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
1.3 毛坯的选择
（1）使用性原则
满足零件使用要求：心部有足够韧度，表面有较高硬度，以获得较好的强度和耐磨性，延长使用寿命。（2）经济性原则
应从降低整体的生产成本考虑把满足使用要求和降低制造成本统一起来。零件的制造成本包括材料费，能源费，工资和工资附加费，各种折旧费等
（3）工艺性和技术性原则
制定生产方案必须与具体生产条件相结合
（4）生产方法的确定
坯料（下料、铸造、锻造），对坯料加工得到最终的零件。
二铸造工艺设计
2.1工艺分析
该零件属于轴类件，端面质量要求较高，不允许有铸造缺陷。
2.2选择造型方法
零件材料45钢，小批量生产且结构简单，故选择手工造型。
2.3选择浇注位置和分型面
浇注时零件轴线成水平位置，沿轴线水平分型，需采用分模造型。如下图
2.4确定加工余量
该件为回转体，材料为45钢，造型材料选用湿砂型
查表得尺寸公差 CT14
加工余量MA-J
加工余量7mm
表一小批量生产铸件的尺寸公差等级
表二小批量生产铸件的机械加工余量等级
表三小批量铸件的加工余量
三锻造工艺设计
3.1绘制锻件图
加工余量7mm, 公差+/-2mm
3.2锻造方案
下料-拔长-压肩-锻台阶-切边
3.3计算坯料质量及尺寸
G坯= G 锻+ G 烧 + G 切 p=7.85g/cm3
计算体积V=290.4779399cm3=290.5cm3
采用室内煤炉 K=3%
G烧=G锻*3%=68.5g
圆形截面系数取1.7
G切=33.2102*1.7=56.4574=56.5g
G坯=2280.5+68.5+56.5*2=2462g
坯料截面积应满足： F 坯≥ Y·F max
采用圆截面坯料时, D 计≥y 1/2 D max
3.4选定锻造方式为自由锻，设备经过小组查阅资料确定为空气锤
3.5 确定锻造温度范围
选用毛坯为45钢，平均含碳量为0.45，所以，通过下表可以确定各种锻造温度范围。
–始锻温度：1150-1200℃，始锻温度过高：过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。
–终锻温度：约800℃，终锻温度过高：晶粒长大，机械性能下降；温度太低：再结晶难，抗力大，甚至导致锻裂，损设备。
3.6工艺参数的确定及其他工艺问题的分析
考虑到该下压辊轴的最大直径为42mm，应锻造直径为50mm的轴。自由锻锻件精度较低，加工余量较大，生产率低，加工时需要严格把握各种工序。
四机械加工工艺
4.1 主要表面的加工方法
下料-车削-热处理-钳-车削-钳-铣削-钳-磨削-检查
4.2 确定定位基准
轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。轴的两端中心孔要在粗车之前加工好。
4.3热处理工序安排
在粗机加工完成后进行热处理—调质，采用850℃加热、油淬得到马氏体组织，然后再525℃回火。为防止第二类回火脆性，在回火的冷却过程中采用水冷，最终使用状态下的组织为回火索氏体，调质后硬度可达HB220-250。调质的目的是得到综合机械性能。
4.4拟定工艺过程
拟定该轴的工艺过程中在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工及热处理要求。要求不高的外圆在半精车时就可加工到规定尺寸，倒角在半精车时加工。键槽在半精车后进行划线和铣削，调制处理安排在粗车之后。调制后一定要修研中心孔，以消除热处理变形和氧化皮，然后磨削。一般还应修研一次中心孔，以提高定位精度。
机械加工工艺图
（1）下料→φ50×314
（2）车→1.三爪自定心卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔。用尾架顶尖顶住，粗车三个台阶，直径、长度均留余量2mm
2、调头，三爪自定心卡盘夹持工件另一端，车端面保证总长300mm，用尾座顶尖顶住中心孔。粗车两个台阶，直径余量2mm。并钻孔。
（3）热→热处理HB200-230
（4）钳→修研一端中心孔
（5）车→1、卡盘加顶尖装夹，半精车三个台
阶，￠42mm半精车车至尺寸，其余两个台阶就余量
0.5mm。倒角一个。
2、调头，锥堵装夹，半径车余下两个台阶，直径留余量0.5mm。倒角一个。修孔，攻螺纹M10.
（6）钳→划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线
（7）铣→用V形虎钳装夹，按线找正，铣两个键槽。键槽深度比图样规定多0.25mm，作为磨削余量。
（8）钳→修研中心孔
（9）磨→1、磨外圆￠30mm，并用砂轮端面磨￠42mm轴肩面
2、磨外圆￠30mm、￠35mm至尺寸。
(10)检→检查
加工过程中详细步骤
三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆
1车断面见平粗车刀
2钻中心孔中心钻D2mm
用尾座顶住中心孔
3粗车D42mm外圆至44mm，长65mm
90°外圆车刀
4 粗车D35mm外圆至尺寸，长55mm
车
5 粗车D30mm 外圆至32mm ，长19mm 车 床
调头三爪自定心卡盘夹持D42mm 处
6 车另一端面保证总长300mm 用尾座顶尖顶住中心孔
7 粗车D35mm 外圆至D37mm
90°外圆车刀
8 粗车32mm 外圆至尺寸，长131mm
9 钻孔D8mm 孔深25mm
10
检验
热处HB200-230之后采用钳的加工方式在车床上修研一端中心
孔，接着进行半精车、精车。
车
1 半精车D35mm 外圆至35.5mm ，长104mm
车 床
精车刀
2 半精车D30mm 外圆至30.5mm ，长79mm
3 半精车D42mm 至尺寸，长10mm
4 倒外角1mm ×45°，1处
精车刀
调头，锥堵装夹
5 半精车D42mm 外圆至42.5mm ，长10mm 精车刀
6 半精车D30mm 外圆至30.5mm ，长19mm
7 倒外角1mm ×45°，1处
精车刀
8
半精车孔D8mm 至8.5mm ，深25mm
（6、7）精车之后用钳工划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线，接着进行铣工件。 立式铣床加工步骤：
1.用V 形虎钳装夹，按线找正
2.铣键槽10mm ×96mm ，保证尺寸5~5.25mm 深度余量
3.铣键槽8mm ×30mm ，保证尺寸4~
4.25mm 深度余量 4.检验
（9） 工件铣床加工完之后，在车床上用钳工修研中心孔，接着在外圆磨床上用砂轮进行磨工。图中为磨工详细加工过程。
磨
卡盘加顶尖装夹
外 圆
1 磨外圆D30+0.002mm~0.015mm 至尺寸
砂
2 磨外圆D42mm 轴肩面 3
磨外圆D35-0.025mm~0mm 至尺寸
4 磨外圆D30+0.002mm~0.015mm至尺寸磨
床轮
5 磨外圆D30-0.05mm~-0.02mm至尺寸
6 检验
4.5 成品经济性分析
五参考文献
五参考文献
[1]、傅水根，《机械制造工艺基础》.清华大学出版社2010.
[2]、贾春玉，郑长民，《画法几何与机械制图》.中国标准出版社 2008. [3]、第三版崔占全，《工程材料》，孙振国，机械工业出版社
[4]、郭丽波，《金属工艺学》，山东科学技术出版社
六小组自评分
姚远超 5 党政 4 董文彬 3.5 祝东钊 3.5 李成博 3 苑丹育 3