机械工艺输出轴设计

目录1、零件图 2.2、零件的工艺分析及生产类型的确定 3.1.1 零件结构功用分析 3.1.2 零件的工艺分析 3.3、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 3.3.1 选择毛坯 3.3.2 机械加工余量、 毛坯尺寸及工序尺寸的确定 4.3.3 确定毛坯尺寸，及公差 4.3.4毛坯图 5.4、选择加工方法，制定加工艺路线 7.4.1. 定位基准的选择 7.4.2. 零件表面加工方法的选择 7.4.3 制定工艺路线 8.5、工序设计 8.5.1、选择加工设备与工艺装备 8.5.2、确定工序尺寸 9.6、确定切削用量及基本时间 1.27、输出轴机械加工工艺过程卡 1.48、机械加工工序卡 1.5.9、总结 1.6.10、参考文献1.6.1、零件图2、零件的工艺分析及生产类型的确定1.1 零件结构功用分析题目所给定的零件为输出轴， 其主要作用：一是传递转矩， 使主轴获得旋转 的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为 45 钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好。1.2 零件的工艺分析从零件图上看，其主要加工的面： 55、 60、 65、 75、 176的外圆 柱面， 50、 80、 104的内孔，10个 20的通孔；图中所给的尺寸精度高， 大部分是IT6级；粗糙度：在键槽两侧面Ra3.2um内圆柱表面 80为Ra3.2um, 其余都为 Ra12.5um,;外圆柱表面 55、 60、 75 分别为 Ra1.6um, Ra0.8um, Ra0.8um 大端端面Ra3.2um,小端面Ra1.6um,其余为Ra12.5um,要求不高；位 置： 80 内孔圆柱面对 75、 60 外圆轴线的跳动量为 0.04mm； 55、 60 的外圆柱面对 75、 60外圆轴线的跳动量为 0.04mm； 20孔的轴线对 80内孔轴线的位置度为 0.05mm键槽对 55外圆轴线的对称度为0.08mm热处 理：需要调质处理，到200HBS保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方 便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理， 能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。3、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.1 选择毛坯根据零件的材料， 用型材或锻件， 但从经济方面着想， 如用型材中的棒料， 加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻 件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度， 冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。3.2机械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的确定钢质模锻件的公差及机械加工余量 GB/T12362-2003确定。要确定毛坯的尺 寸公差及机械加工余量，应确定如下各项因素：(1) 锻件公差等级其锻件的公差等级为普通级(2) 锻件质量二 2_6 二 2_6Mf 75197 7.85 1017640 7.85 10=14.4Kg44(3) 锻件形状复杂系数SS = M f / Mn锻件最大直径为 180mm, 长250mm2_6M N 180250 7.85 10=49.9Kg4S=14.4/49.91kg=0.29介于0.16和0.32之间，可定形状复杂系数为S3,属较复杂级别。(4) 锻件材质系数M由于该零件的材料是45号钢，是碳的质量分数小于0.0065的碳素钢，故该锻件的材质系数属于M1级。3.3确定毛坯尺寸，及公差通过查表5-9毛坯尺寸如下(mm)零件尺寸单面加工余量锻件尺寸偏差55361七.1_1.160366七.1-4.1652.570七.1-4.175381七.1-4.11762.5181七.0 -4.51042.6 98.8七.4_1.2802.575羊.1 _1.150246d2.1 _1.110231051272.5129.51973200302.532.5-B.1 _0.7402.542.5-B.4 _0.83.4毛坯图铸件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。结果为：外圆 角半径：r =2;内圆角半径：R=3。按表5-11，外模锻斜度-5，内模锻斜 度 _7。4、选择加工方法，制定加工艺路线4.1. 定位基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位 基准，这个是粗基准。该零件选用 55外圆柱面作为粗基准来加工 176外圆 柱面和左端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准， 176的外圆柱面和左端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合， 基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。4.2. 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆，端面，内孔，键槽，小孔等，材料为45钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法 176外圆柱面Ra12.5IT14粗车 55外圆柱表面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车 60外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车 65外圆柱面Ra12.5IT6粗车 75外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车 50内孔Ra12.5IT14粗镗 80内孔Ra3.2IT7粗镗-半精镗 104内孔Ra12.5IT14粗镗 20通孔Ra3.2IT7钻孔-扩孔-铰孔左端Ra3.2IT14粗车-半精车右端面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车槽深Ra6.3IT9粗铣-半精铣槽宽Ra3.2IT9粗铣-半精铣4.3 制定工艺路线按照先加工基准面， 先粗后精， 基准统一等原则， 该零件加工可按下述工艺 路线进行：工序 1备料 锻造毛坯工序 2热处理 退火（消除内应力）工序 3粗车圆柱面 55及端面。工序 4粗车圆柱面 176、 60、 65 和 75 和及台阶面工序 5粗车 30 度斜面。工序 6热处理调质工序 7半精车圆柱面 55、 60和 75 及端面工序 8精车圆柱面 55、 65和 75和及小端面，倒角。工序 9粗镗内孔 50、 80、 104。工序 10半精镗内孔 80。工序 11钻，扩，铰孔10X 20。工序 12铣键槽16X 10。工序 13去毛刺工序 14终检。5、工序设计5.1 、选择加工设备与工艺装备（1）选择机床（1）工序 3、4、5、7 和 8 是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量 生产不要求很高的生产率， 故选用卧式车床就能满足要求。 本零件外廓尺寸不大， 选用最常用的CA6140型卧式车床。（2）工序 9、1 0为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用 C616A型卧式车床。（3）工序 11 是钻孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用 Z525型立式钻床。（4）工序12铣削。外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床 使用范围较广泛为宜，故可选常用用的 X62型铣床能满足加工要求。（2）选用夹具本零件除粗铣及半精铣槽，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用 通用夹具即可。车床工序用三爪自定心卡盘，对心顶尖。（3）选用刀具在车床上加工的工序，一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件材料时 采用硬质合金的刀具。而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，尤其具有高的 耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢采用YT类硬质合 金，粗加工用 YT5,半精加工用 YT15,精加工用 YT30粗车圆柱面：90；半 精车，精车外圆柱面：前角为 90的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为 30; 直径为 18;扩孔钻：直径为 19.8 ;铰刀：直径为 20;镗刀：刀杆长度为 200.B X H= 16X 25。（4）选择量具本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的 精度要求、尺寸和形状特点查表选择如下：读数值0.02、测量范围0150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0150游标卡尺。读数值0.01、测量范围50125的内径千分尺。读数值0.01、测量范围50125的外径千分尺。读数值0.01、测量范围50125的内径百分表。5.2、确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。 前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工 余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度 确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表外圆柱面 176轴段加工余量计算工序名称工序间工序基本标注工序余量/mm经济精度/mm表面粗糙度R/卩m尺寸/mm尺寸公差/mm粗车5IT1212.5179179,4毛坯 2181181 _2外圆柱面 55轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车1.0IT61.655550.019半精车1.5IT103.25656_0.120粗车3.5IT126.357.557.500.3毛坯 261612尺寸/mm尺寸公差/mm余量/mm经济精度/mm 60轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车1.0IT60.86060-0.019半精车1.5IT103.2616100.120粗车3.5IT126.362.5毛坯 26665 2 65轴段加工余量计算工 序工序间工序基本标注工序工序名称表面粗糙度R/卩精车5.0IT612.565-6510.019毛坯 270702 75轴段加工余量计算工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度Ra/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm精车1.0IT60.875，75_0.019半精车1.5IT103.27676 _0.120粗车3.5IT126.377.5力77 500.30毛坯 281802 104内孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度Ra/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm粗镗3.2IT1412.5104104毛坯 299992 80内孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度Ra/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm半精镗1.5IT73.2808000.030粗镗3.5IT106.378.578.500.12毛坯 2760762 50内孔加工余量计算工序名称工序间余量/mm工经济精度/mm序表面粗糙度R/卩m工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm粗镗4IT1412.55050毛坯 246帖6 26、确定切削用量及基本时间对工序4分析6.1、确定切屑用量(1) 加工外圆柱面 55半精车：查机械加工工艺手册P433得知：f=0.250.35mm/r取f=0.30 mm/r ap=1mm 再 查外圆 切削数 据表知：Vc=1.6672.17m/s 取 Vc=1.8m/s贝U n=1000Vc/ n d=660.04r/min 圆整得 n=660 r/minVc=nn d /1000=660 X 3.14 X 57.5/1000=120m/minPc=KCX apX VcX f /60000=2305 X 0.3 X 57.5/60000=1.24Kw 由于机床说明 书查得Pc=7.5 Kw,效率为0.75，机床功率Pnv Pc,所以机床功率足够，实际 取值为 Vc=120m/min, n=660r/min f=0.3mm/r(2) 加工外圆柱面 60半精车：查机械加工工艺手册P433得知：f=0.40.5mm/r取f=0.45 , ap=1mm再查外圆切削数据表知： Vc=1.6672.17m/s取Vc=1.8m/s贝U n=1000Vc/ n d = 546.8r/min 圆整得 n=550 r/min;贝UVc=nn d /1000=510X 3.14 X 62.9/1000 =120m/min;Pc=Kcx apX VcX f/60000=2305 X 0.9 X 0.45 X 100.7/60000=1.57Kw由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw效率为0.8，机床功率Pnv Pc,所以机床功率足够，实际取值为 Vc= 100.7m/min , n=510r/min , f=0.45mm/r(3) 加工外圆柱面 75半精车：查机械加工工艺手册P433得知：f=0.40.5mm/r取f=0.45mm/r 再 查外圆切削数据表知： Vc=1.6672.17m/s 取 Vc=1.8m/s贝U n=1000Vc/n d=1000X 108/3.14 x 77. 5=441.5r/min 圆整得 n=450 r/min 取 即=1mmVc=nn d /1000=450 x 3.14 x 77. 5/1000=110m/minPc=KCX apx Vcx f/60000=2305 x 0.9 x 110x 0.45/60000=1.7Kw 由于机 床说明书查得Pc=7.5 Kw,效率为0.8，机床功率PnvPc,所以机床功率足够， 实际取值为 Vc= 110m/min, n=450r/min f=0.45mm/r(4) 半精车端面查 机械加工工艺手册得：f=0.41mm/r; 即=0.5mm;Vc=120m/minn=1000Vcn d=217.1r/minPm=Kx 即x f x Vc/60000=2305x 0.5 x 0.41 x 120/60000=0.94Kw 由于 机床说明书查得 Pc=7.5 Kw,效率为n =0.8，机床功率Pcx n Pm所以机床 功率足够，实际取值为 Vc=120 m/min, n=217.1r/min , f=0.41mm/r.6.2、确定基本时间(1) 加工外圆柱面 55根据机械制造工艺学公式 4-23车外圆基本时间为:Tj=.i3 2 4 J28sfnfn0.3 11(2) 加工外圆柱面 60Tj亠“亠7105 24 4fnfn30 s0.45 8.5(3) 加工外圆柱面 75L .丨 +I1 “2 “3 . 129.5+2+4 + 4 一Tj ii41 sfnfn0.45 7.5(4) 加工小端面丁亠=宁 bl21357 5575 2 4 4fnfn0.41 3.62-27s7、输出轴机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片产品型号CA6140零件图号产品名称车床零件名称输出轴共1页第1页材料牌号45钢毛坯种 类模锻件毛坯外形尺寸每台 181mm x 250mm，丄 曲件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺 装备工时/S单件准终1备料锻造毛坯2热处理退火（消除内应力）3粗车粗车圆柱面 55mm及端面CA6140 卧式车床三爪自定心卡盘4粗车粗车圆柱面 176mm , 60mm 65mm , 75 和台阶面CA6140 卧式车床对心顶尖5粗车粗车30度斜面CA6140 卧式车床三爪自定心卡盘6热处理调制处理7半精车半精车圆柱面 55mm , 60mm, 75mm和小端面CA6140 卧式车床三爪自定心卡盘1268精车精车圆柱面 55mm ,60mm, 75mm，倒角CA6140 卧式车床三爪自定心卡盘9粗镗粗镗内孔 50mm ,80mm, 104mmC616A卧式车床专用夹具10半精镗半精镗内孔 80mmC616A卧式车床专用夹具11铰钻，扩，铰孔 10X 20mmZ525立式钻床专用夹具12铣槽铣键槽16X 5X62卧式铳床专用夹具13钳工去毛刺钳工台14终检按图样要求全面检查设计（ 日 期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）机械加工工序卡机械加工工序卡片5-1 :11u j1制CA6140零件图号车床零件名称输出轴共（1）页第（1 ）页车间工序号工序名称材料牌号车削7半精车45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数模锻件 181mm X250mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时/S准终单件126产品型号产品名称工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时/Sr/sm/minmm/rmm机动辅助1半精车小端面YT15硬质合金车 刀90偏刀，游 标卡尺,3.621200.4111272半精车圆柱面 55mm111200.311283半精车圆柱面 60mm8.51000.4511304半精车圆柱面 75mm7.51100.451141设 计 （日期）校对（日期）审 核（日期）更改文件更改文件期）标准化（日期）9、总结这次的输出轴机械制造的课程设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白 了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本， 不管什么时候从书上我们总可以 找得到我们想要的东西。 书上的东西永远是基础的， 而基础正是向更深的领域迈 进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。 通过这次机械制造工艺课 程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。这次课程设计，也使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会 了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选 择计算等做了一次练习。运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、 机械设计、互换性与测量技术、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实 践中学到的知识，也学会分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等程度零 件的工艺规程的能力。通过这次课程设计，也进一步使自己的识图、制图、运算和编写技术文件 等基本技能有了更大的提高。通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学 习与工作打下一个坚实而良好的基础。10、参考文献1 陈宏钧. 机械加工工艺手册 M. 机械工业出版社， 20032 徐学林.互换性与测量技术基础M.湖南大学出版社，20053 崇凯. 机械制造技术基础课程设计指南 M. 化学工业出版社， 20104 张世昌. 机械制造技术基础 机械工业出版社 20105 艾兴. 切削用量简明手册 M. 机械工业出版社， 2004