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汽车零件加工工艺设计,毕业设计内容及装订顺序,1、毕业设计封面 2、毕业设计任务书 3、开题报告 4、设计图纸 5、设计说明书（正文、总结、参考文献、致谢） 6、毕业设计鉴定表 7、毕业设计答辩记录表,工艺设计程序,工艺设计程序,例 设计图1-1所示减速器输出轴零件 （中批量生产）的机械加工工艺,图1-1 减速器输出轴零件图,填写减速器输出轴工艺文件,设计减速器输出轴工艺路线,确定减速器输出轴毛坯,分析减速器输出轴工艺技术要求,设计零件机加工工艺的一般方法与步骤：,1）分析需要机械加工零件的原始资料（零件图等）工艺技术要求。 2）确定零件的加工毛坯并绘制出毛坯图。 3）确定零件各个加工面的加工方案，合理安排所有加工面之间的加工顺序，进而设计出该零件的机加工工艺路线。 4）计算工序尺寸，选择零件工序加工需要的刀具、夹具（选择能满足工序加工需要的通用夹具，对于通用夹具不能满足工序加工需求时，则应能设计出工序专用夹具）、加工机床、量具、切削用量等，完整设计出零件的加工工序内容。 5）填写出零件机加工工艺的工艺过程卡、工序卡等工艺文件。,一、分析减速器输出轴工艺技术要求,（一）减速器输出轴的功用与结构分析 该零件是轴类零件中使用最多、结构最为典型的一种阶梯轴。它的功用是支撑传动零件和传递扭矩的，也叫传动轴。 图中零件的结构是由外圆柱面、键槽、砂轮越程槽、退刀槽、端面等表面表面组成。其中，两处350.008外圆轴颈用于安装轴承，33 0 -0.039外圆用于穿过轴承端盖的安装，420.0125外圆及轴肩用于安装齿轮，外圆28 0 -0.022及螺纹M241.5-8g为完成减速器运动的输出与其他零件相连接。,（二）技术要求分析,分析零件图，该减速器输出轴零件的主要技术要求分析见表1-1,减速器输出轴的加工面技术要求，除了表1-1所列的，还有两轴颈350.008处的砂轮越程槽、螺纹M241.5-8g处的退刀槽以及两端面需要加工。,（三）热处理要求分析 该减速器输出轴的热处理要求是T235，即零件材料经过调质热处理后的硬度达到235HBW.清楚了零件的热处理要求，就可以在工艺设计过程中合理的安排热处理的工艺路线中位置。,相关知识导入：,1.轴零件的结构工艺性 1）判断轴零件结构工艺性 2）常见的外回转面结构零件工艺性的部分不合理与改进示例,2.生产类型及其工艺特征 1）生产纲领与生产类型,生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品数量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领可按下式计算： N=Qn（1+%+%） 式中 N零件的生产纲领； Q产品的生产纲领； n每台产品中该零件的数量； %备品的百分率； %废品的百分率。 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要作用，决定各工序所需专业化和自动化的程度、工艺方法和机床设备。,生产类型 企业生产专业化程度的分类称为生产类型。一般分为大批大量生产、中批生产和单件小批生产。,2）生产类型的工艺特征,二、确定减速器输出轴毛坯,相关知识导入：毛坯制造方式,1.毛坯的种类 机械零件常用的毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件等。 2.确定毛坯时应考虑的因素 零件材料及其力学性能、零件的结构和尺寸、 生产类型、 现有生产条件、充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可能性。 3.确定毛坯时的几项工艺措施 加工毛坯时，由于一些零件形状特殊，安装和加工不大方便，必须采取一定的工艺措施才能进行机械加工。,（一）确定减速器输出轴零件的毛坯类型 因减速器输出轴结构的台阶直径相差不大，可用棒料，以节约材料和减少机械加工工作量。即减速器输出轴的毛坯，选用型材圆棒料。,（二）绘制减速器输出轴的毛坯图 要绘制出毛坯图，得先知道毛坯的尺寸。对于采用轧制圆钢的减速器低速轴毛坯，可以查阅附录表相关内容来确定毛坯的尺寸。,图1-2 减速器输出轴毛坯图,三、设计减速器输出轴加工工艺路线,零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。,选 择加工 方案,划分 加工阶段 安排机加工 等顺序,设计 工艺路线,工 艺 路 线,（一）选择加工方案 加工方案的选择 ，是查阅相关于零件加工面的加工参考方案得到。,相关知识导入：轴类零件的加工,车床,车刀,车床通用夹具,车削余量,车削用量,车削加工,磨削加工,铣床,铣刀,铣床通用夹具,铣削用量,铣削加工,轴类零件加工面加工方案的最终确定，是依据零件加工面的技术要求，参照外圆面、端面等加工面的参考方案（见附录表D-1），选择出相对合理的。 减速器输出轴的加工方案见表1-5。,（二）划分加工阶段，安排加工顺序,1.安排机加工顺序,安排机加工顺序，要先划分加工阶段。按加工性质和作用不同，工艺过程一般可以划分为三个加工阶段，即粗加工、半精加工、精加工三个阶段。此外，某些精密零件加工时还需要精整（超精磨、镜面磨、研磨和超精加工等）或光整（滚压、抛光等）几个阶段。 对于零件上的每个加工面，都可能存在这三个阶段，已经在加工面加工方案选择阶段完成,加工顺序安排，包括机加工顺序、热处理位置、辅助工序插入。,相关知识导入：加工阶段,半 精 加 工,去除工件表面大部分余量，获得较高的生产率，加工精度不高。,使主要加工面达到图样规定的技术要求。这个阶段所加工的表面精度要求较高。,精 加 工,粗 加 工,使工件上各次要表面达到技术要求，为工件主要表面的精加工做好准备，使主要表面消除粗加工时留下的误差，并达到一定的精度。,先粗后精,先主后次,基准先行,先面后孔,先进行粗加工，以切除大部分加工余量。后进行精加工，以达到图纸技术要求,以粗基准定位后，先加工出下一步所用的精基准表面。保证后续工序定位准确安装,有加工孔时，应先加工孔口所在的平面,安排机加工顺序的原则,先加工主要表面，次要表面是贯穿插入加工。主要表面的加工是主线，贯穿始终,减速器输出轴的机加工顺序：粗车各段外圆调质半精车各段外圆、车槽（越程槽、退刀槽等）、倒角、车螺纹精车420.0125、28 0 -0.022部分外圆铣键槽磨削350.008两处轴颈等。,相关知识导入：基准及定位基准选择,在机械加工工艺设计中，正确选择定位基准，对保证零件表面间相互位置精度、确定表面间加工顺序和夹具结构设计都有很大影响。,基准,设计基准,装配基准,定位基准,工序基准,工艺基准,测量基准,基准是确定零件上的某些点、线、面 位置时所依据的点、线、面。,1. 基准,（1）设计基准 设计基准是在图样上用于确定其它点、线、面位置的基准。如图1-18所示轴套零件,图1-18 轴套,（2）工艺基准 在零件加工、测量和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。按用途不同又可以分为定位基准、测量基准、装配基准等。,1）定位基准是指在加工时，用于确定零件在机床上或夹具中的正确位置所采用的基准。用于体现定位基准的实际存在的零件表面呈为定位基准面。如图1-19a所示。,图1-19 工艺基准分析示例 a）钻套 b）支撑块,2）工序基准是指在工艺文件上用于标定被加工表面位置的基准。工序基准和设计基准重合。图1-20b钻孔工序简图。,图1-20 工艺基准分析示例 a）定位基准示例 b）钻孔工序,3）测量基准是指工件检验时用于测量已加工表面尺寸及位置的基准。如图1-18轴套,4）装配基准是指装配时用于确定零件在机器中位置的基准。图1-19的a）钻套等,2. 定位基准的选择 定位基准的选择，包括粗基准的选择和精基准的选择。,精基准：用已加工 过的表面做基准,粗基准：用未加工 过毛坯表面做基准,定位基准,粗基准的选择原则,应保证各加工表面都有足够加工余量； 以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，保证加工余量分布均匀、表面质量高,在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次（因为粗基准一般都很粗糙，重复使用使所加工的两组表面之间位置误差会增大,选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠,一般应以非加工面做为粗基准。（应选择所不加工几个表面中与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准）,（1）合理分配加工余量原则,（2）粗基准不重复使用原则,（3）便于装夹原则,（4）保证加工面位置精度原则,精基准的选择原则,利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则,（1）基准重合原则,（2）基准统一原则,（3）互为基准原则,（4）自为基准原则,以加工表面自身做为定位基准的原则,在大多数工序中，都使用同一基准的原则,加工表面和定位表面互相转换的原则,3. 定位、夹紧等符号的画法表达机械加工定位、夹紧符号（JB/T5601-2006）,1）定位支承符号见表1-13。,2）辅助支承符号见表1-14。,3）夹紧符号见表1-15。,2.安排热处理位置,为了提高零件材料的力学性能和表面质量，改善金属材料切削加工性及消除应力，安排工序时，应该把热处理工序安排在恰当位置。 减速器输出轴的“调质”热处理技术要求，安排在零件整体加工工艺路线的粗加工和半精加工之间。,相关知识导入：热处理工艺的应用，工序与工步,热处理工艺 热处理工艺一般可以分为两大类：预备热处理和最终热处理。 （1）预备热处理。为改善金属组织和切削性能而进行的热处理。它包括正火、退火、时效处理和调质。 （2）最终热处理。为了提高零件的硬度，、耐磨性和强度等力学性能而进行的热处理。它包括淬火、渗碳淬火和渗氮。,热处理在整个工艺路线中的次序，应根据工件材料和产品图纸上技术条件要求来安排。常用的热处理在工艺路线中的位置见表1-16。,表1-16 热处理工艺在工艺路线中的位置,工序与工步 1. 工序 工序是由一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。它是组成工艺过程的基本单元。 2. 工步 加工工件表面时，在切削刀具和切削用量中的切削速度和进给量都不变的情况下所连续完成的那部分工序成为工步。一道工序中包括一个或若干个工步。,3.安排辅助工序,辅助工序一般包括去毛刺、到棱、清洗、防锈、退磁、检验等。,减速器输出轴的辅助工序见工艺过程卡相应内容。,合理安排“检验”辅助工序 1）粗加工阶段之后； 2）关键加工工序加工前和加工后； 3）零件跨车间转工序时； 4）特征性能（探伤、密封性等）检验之前； 5）零件全部加工结束后 除检验工序外，还要考虑去毛刺、清洗、涂装、防锈等辅助工序的安排。辅助工序在生产中不是可有可无的，辅助工序依据需要安排后，将和其他工序同等重要。,（三）设计工艺路线,经过以上的分析准备，现在以表格的形式表达出设计的减速器输出轴零件工艺路线内容。见表1-17所示。,表1-17 减速器输出轴的机加工工艺路线,四、设计减速器输出轴加工工序,设计零件的机加工工序，主要是针对具体的工序加工面的加工尺寸进行计算，以及对工序所需要的刀具、夹具、量具、加工机床、切削用量等内容的确定。,（一）计算加工面的工序尺寸,对于减速器输出轴这样的阶梯结构轴零件，其定位基准和加工面工序基准（或者设计基准）是重合的，工序尺寸的计算方法采用查余量推算的办法确定,依据加工方案相关表1-5相应内容，该减速器输出轴的需要工序尺寸计算的加工面有：两处350.008外圆、420.0125外圆、33 0 -0.03外圆、28 0 -0.022外圆、M241.5-8g外圆,相关知识导入：工序余量,加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。加工余量主要分为工序余量和加工总余量两种.,a）加工外表面平面,b）加工内表面槽,外表面，如图1-23a所示，Zb=- 内表面，如图1-23b所示，Zb=-,图1-23 加工余量,c）加工外表面外圆柱面,d）加工内表面内圆柱面,外圆表面，如图1-23c所示，Zb=（da-db）/2 内孔表面，如图1-23d所示，Zb=（db - da）/2,1. 两处350.008外圆的工序尺寸计算,定位基准与工序基准重合的零件工序尺寸计算方法：零件加工面工序尺寸计算中，“工序余量”部分是依据加工面形状特征（如轴零件的加工面是外圆、端面等）查阅工序余量相关附表资料数据得到的；“工序基本尺寸”是由该加工面最后加工阶段的基本尺寸，即零件图样上的标注基本尺寸，来加上或减去工序余量（对轴零件的外圆加工面，从最后加工阶段往初始加工阶段推算，尺寸是变大的）推算得到；“工序所能达到的经精度等级”是所选择的加工方案对应的经济加工等级；最终得到的“工序尺寸”是按照入体原则来标注的。此种工序尺寸计算法也叫查表修正法。,2. 420.0125外圆的工序尺寸计算,3. M241.5-8g的外圆部分的工序尺寸计算,注意：螺纹的车螺纹之前外圆直径，因为车螺纹时刀具的挤压作用使得牙型会胀大，即车螺纹前的外圆柱面直径应该比螺纹公称直径小0.10.4mm（内螺纹的话就把加工螺纹前的孔径尺寸放大一点）,（二）确定各个工序加工所需的刀具、夹具、机床、切削用量等,要确定各个工序加工所需的刀具、夹具、机床、切削用量等机加工所需资料，首先要知道有哪些机加工工序，然后才能针对这些工序进行每各个的刀具、夹具、机床、切削用量等确定。,对减速器输出轴来说，依照表1-17“减速器输出轴的机加工工艺路线”内容，有工序2、3、6、7、8、9、10等几道工序需要进行刀具、夹具、机床、切削用量等确定。现以工序2等为例来说明确定的过程。选择数据参数等，是参照附录表相关内容,工序2“卡盘夹右端，粗车左端端面，钻中心孔B3.15，粗车两处350.008外圆、52外圆、420.0125外圆、33 0 -0.03外圆等各部分外圆” 的刀具、夹具、机床、切削用量等确定,（1） 选择刀具,该工序中，车削选择国标编号为GB/T17985.22000的硬质合金焊接外表面车刀，车端面的刀具选择代号为02R2020的45o端面车刀；车外圆的车刀选择代号为06R1616的90o外圆粗车刀， 钻中心孔的中心钻选择国标号为GB/T6078.21998带护锥中心钻（B型）。,（2）确定夹具,用自定心卡盘装夹。,（3） 选择量具,选择国标编号为GB/T213892008的0.01规格的带表卡尺。,（4） 选择切削机床,选择C6132A型卧式车床。,（5）选择切削用量,因为减速器输出轴的材料是45钢，由附录表 “外表面车削常用切削用量推荐值”相关数据资料知道，粗车外圆和端面的切削用量ap=3mm；f=0.7 mm/r；vc=25 m/min。钻中心孔的切削用量f=0.13 mm/r；vc=20 m/min。,五、填写减速器输出轴工艺文件,一个零件从毛坯到成品要经过多个生产车间的车、铣、刨、磨、钳等多个工种的加工。为了使零件的生产能有序进行，必须有相应的文件来规定零件的生产过程。这个用来规定零件机械加工工艺过程的文件，是需要从零件图等原始资料开始经过有理有据的设计填写出来的。,相关知识导入：工艺规程,工艺规程是指导工人操作和用于生产、工艺管理及保证产品质量的主要技术文件。它一般包括下列内容：毛坯类型和材料定额；工件的加工工艺路线；所经过的车间和工段；工时定额等。在企业中，工艺规程要经过逐级审批，即为生产中的工艺纪律，有关的人员必须严格遵守。,1. 机械加工工艺过程卡 机械加工工艺过程卡主要列出零件加工所经过的工艺路线，包括毛坯制造、机械加工、热处理等，用来指导工人操作机技术人员掌握零件加工过程，还作为生产管理用。工艺过程卡的格式见表1-23所示。,工序卡中工序简图绘制方法： 1）用细实线按比例用较少的投影绘出工件在该工序的简图。绘制时可以略去次要结构与线条。 2）用粗实线画出工件在该工序的被加工表面。 3）注明本工序的工序尺寸等技术要求。 4）用定位符号（表1-13定位符号）表明工件在本工序定位表面。 5）用夹紧符号（表1-15夹紧符号）表明工件在本工序夹紧表面。,2. 机械加工工序卡 机械加工工序卡是用来具体指导工人进行操作的一种工艺文件。工序卡中详细地规定了该工序加工所必需的工艺资料，如定位基准、工序尺寸以及切削用量等。工序卡的格式见表1-24等所示。,Thants All !,