轴类零件工艺课程设计说明书.docx

机 械 制 造 工 艺 学 课程设计说明书设计题目：设计“二代变右半轴”零件的机械机工规程（年产量为中批或大批） 学 号 班 级 学 生 指导教师 机电工程学院机械系2011年 7 月 河南农业大学机电工程学院机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“二代变右半轴”零件的机械加工工艺规程（年产量为中批或大批）内容: 1.零件图 1张2.夹具零件图 1张3.夹具装配图 1张3.机械加工工艺规程 1套4.课程设计说明书 1份班 级 08机制3班 学 生 伊广辉 指 导 教 师 刘 军 2011 年 7 月 目 录序言4第一章 零件的分析5 第一节 零件的作用5第二节 零件的工艺分析6第二章 工艺规程设计6 第一节 确定毛坯的制造形式6 第二节 基准的选择6 第三节 制定工艺路线7第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7第五节 确定切削用量及基本工时8第三章 夹具设计19 第一节 夹具的结构组成19 第二节 夹具的工作原理18 第三节 零件加工定位误差分析18参考文献19 序 言机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺文件。它不仅是企业生产中重要的技术文件，也是机械制造过程中用于指导生产、组织加工和管理工作的基本依据，还是新建和改建工厂或车间的基本资料。本次课程设计是在学习了机械制造技术课程之后，我们综合所学的基础和专业知识，在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。课程设计说明书概括性的介绍了设计过程，,对设计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算，系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求，有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。 本次设计中，由于生产经验和专业知识有限，设计中一定存着缺点，恳请老师批评指正。第一章 零件的分析第一节 零件的作用传动轴在各种机械或传动系统中广泛使用，用来传递动力。将减速器齿轮的动力传给带轮，在传力过程中主要承受交变扭转负荷或有冲击，因此该零件应具有足够的强度、刚度和韧性，以适应其工作条件。配合面精度和粗糙度要求也较高，加工时应给予保证。第二节 零件的工艺分析传动轴零件技术要求: 表1加工表面尺寸及偏差/mm精度等级表面粗糙度/m形位公差/mm左端30外圆面（与轴承配合）30（+0.015 +0.002 ） IT6Ra0.8无 35外圆面（与带轮配合）35（0 -0.025）IT7Ra0.80.02 C-D CCCCCCCCDDDDDDDXCC-D37外圆面（与齿轮动轮）配）合）37（0 -0.025）IT7Ra0.80.02 C-D C-D CCCCCCCCDDDDDDDXCC-D40外圆 （与制动轮配合）40（0 -0.025）IT7Ra0.80.02 C-D C-D CCCCCCCCDDDDDDDXCC-D43外圆面43IT13Ra12.5 无右端30外圆面（与轴承配合）30（+0.015 +0.002）IT6Ra0.8 无35外圆面上键槽宽10（+0.036 0 ） IT9Ra3.2 0.03 C-D40外圆面上键槽宽12（+0.043 0 ）IT9Ra3.2 0.03 C-D37外圆面上键槽宽10（+0.036 0）IT9Ra3.2 0.03 C-D从零件图和传动轴零件技术要求表来看，该传动轴零件形状为较简单的阶梯轴，结构简单。为实现轴的准确传递动力和轴与轴之间的精密配合，要求很高的精度等级和表面粗糙度, 两端与轴承配合30外圆面精度等级达到IT6，C粗糙度Ra0.8；而35、37、40通过键槽配合的外圆面精度等级达到IT7 ，粗糙度Ra1.6；三个键槽俩侧面精度IT9，粗糙度Ra3.2。由于传动轴配合的表面较多，为了保证各表面间的精密配合，需严格保证中心轴线的形位误差，所以要对重要表面或端面提出形位误差的要求，在加工时严格保证。35、37和40三个重要外圆面提出了相对中心轴线的端面圆跳动，保证圆跳度在0.02以内，此外还要保证这三个重要外圆面上键槽的两侧面相对中心轴线的同轴度误差在0.03以内。 综上所述，该传动轴的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在实际中的功用。 第二章 工艺规程设计第一节 确定毛坯的制造形式 为了在传力过程中承受交变扭转负荷和冲击，传动轴需要有良好的力学综合性能，一般要对其进行调质处理，材料可为45号钢，就可以达到它的使用要求。第二节 基面的选择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、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定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准一、精基准的选择根据传动轴零件图的设计图纸和精基准的选择原则要求定位基准与设计基准相重合，这里选择传动轴的两端面中心孔作为定位基准，可以很方便的加工各轴肩端面和各外圆表面，而且能保证加工轴段35、37、40相对于中心轴线的圆跳动误差。总之，该传动轴零件结构简单，定位、装夹方便，有利于保证各项技术要求。二、粗基准的选择一般先选择外圆表面作为粗基准，先加工出一个端面和端面的中心孔，然后再以加工出的端面定位加工另一个端面和其中心孔，而不是用外圆表面定位把两个端面同时加工出来，这样加工可以保证两端面中心线的同轴度。 第三节 制定工艺路线 表2 工序号工序内容车床设备1车端面，钻中心孔；调头，车另一端面，钻中心孔。C620-12粗车直径为30、35、40外圆柱面；调头，粗车另一端面直径为30、37、43外圆柱面。C620-13半精车直径为30、35、37外圆柱面,倒角；调头，半精车另一端面直径为30、37外圆柱面，倒角。C620-14在35、37、40外圆柱面上铣键槽。X53T5粗磨直径为30、35、40外圆柱面；调头，粗磨另一端面直径为30、37外圆柱面。 M115A6粗磨直径为30、35、40外圆柱面；调头，粗磨另一端面直径为30、37外圆柱面。M115A7去毛刺,检验。钳工第四节 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料为45钢，硬度是217-241HBS，理论质量是14.2Kg/m,毛坯尺寸48573mm,毛坯质量是8.2Kg/m。由机械加工工艺设计手册可查的下面各个加工余量：一、 两轴端30外圆面的确定如下表：表3工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm精磨0.08IT60830+0.015+0.002粗磨0.12IT81.630.080 -0.033半精车1.3IT116.330.200.13粗车2.0IT1312.531.5 0 0.21二、 35外圆面的确定如下表： 表4工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm精磨0.10IT708350-0.025粗磨0.20IT81.635.100 -0.039半精车1.5IT116.335.3000.16粗车2.0IT1312.536.800 0.39三、 两轴端37外圆面的确定如下表： 表5工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm精磨0.10IT708370-0.025粗磨0.20IT81.637.100 -0.039半精车1.5IT116.337.3000.16粗车2.0IT1112.538.800 0.39四、 40外圆面的确定如下表： 表6 工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm公差/mm精磨0.10IT708400-0.025粗磨0.20IT81.640.100 -0.039半精车1.5IT116.340.3000.16粗车2.0IT1112.541.800 0.39第五节 确定切削用量及工时一、加工条件 1、工件材料：45钢，=600MPa，圆钢。2、机床：C620-1普通车床; 立式铣床：X53T；外圆磨床：M125K。3、 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸mm，=90，；铣刀：圆柱柄键槽铣刀D=10m和D=12mm ;平形砂轮，宽度b=30mm。二、计算切削用量 工序1 粗车削轴两端面1）背吃刀量：轴端面的加工余量为Z=1.5mm，可一次加工，背吃刀量=1.5mm。2）进给量f：根据背吃刀量=1.5，d=48,选择f=0.5 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17） =120 m/min (2m/s)4）机床主轴转速： =13.2r/s (792r/min) 按机床选取=12.6r/s (760r/min) 所以实际切削速度v=1.9m/s (114m/min)5）切削工时： =24 l1=2mm,l2=5,l3=0 =9.8s(0.16min)工序2 粗车削阶梯轴各个外圆面工步（1）粗车43外圆面1） 背吃刀量：单边加工余量为Z=2.5mm，可一次加工，背吃刀量=2.5mm。2） 进给量f：根据背吃刀量=2.5mm，d=48, 选择f=0.5 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3） 切削速度v：根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17） =111 m/min (1.85m/s)4）机床主轴转速： =12.3r/s (736r/min) 按机床选取=12.6r/s (760r/min) 所以实际切削速度v=1.9m/s (114m/min)5）切削工时： l=570 l1=2mm,l2=3mm,l3=5mm =90s(1.5min)工步（2）粗车37外圆面1） 背吃刀量：单边加工余量为Z=3mm，可一次加工，背吃刀量=3mm。2）进给量f：根据背吃刀量=3mm，d=43，选择 f=0.5 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3） 切削速度v：根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17） = 107m/min(1.78m/s)4）机床主轴转速： =13r/s (790r/min) 按机床选取=12.6r/s (760/min) 所以实际切削速度v=1.7m/s (102m/min)5）切削工时： l=130 l1=2mm,l2=0,l3=5mm =21.7s(0.36min)工步（3）粗车30外圆面1） 背吃刀量：单边加工余量为Z=3.5mm，可一次加工，背吃刀量=3.5mm。2） 进给量f：根据背吃刀量=3.5mm，d=38.8，选择 f=0.4 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3） 切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 112m/min(1.86m/s)4）机床主轴转速： =15.3r/s (923r/min) 按机床选取=16.1r/s (966/min) 所以实际切削速度v=1.96m/s (117m/min)5）切削工时： l=40 l1=2mm,l2=0,l3=4mm =22.7s(0.38min)工步（4）调头，粗车40外圆面1） 背吃刀量：单边加工余量为Z=2mm，可一次加工，背吃刀量=1mm。2）进给量f：根据背吃刀量=1mm，d=43，选择 f=0.5 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 136m/min(2.27m/s)4）机床主轴转速： =16.9r/s (1014r/min) 按机床选取=16.1r/s (966/min) 所以实际切削速度v=2.17m/s (130m/min)5）切削工时： l=227 l1=2mm,l2=0,l3=5mm =36.3 s(0.61min)工步（5）粗车35外圆面1） 背吃刀量：单边加工余量为Z=5mm，可一次加工，背吃刀量=2.5mm。2） 进给量f：根据背吃刀量=2.5mm，d=41.8，选择 f=0.5 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 110m/min(1.83m/s)4）机床主轴转速： =13.9r/s (836r/min) 按机床选取=16.1r/s (966/min) 所以实际切削速度v=2.11m/s (126.7m/min)5）切削工时： l=187 l1=2mm,l2=0,l3=5mm =30s (0.5min)工步（6）粗车30外圆面1） 背吃刀量：单边加工余量Z=2.5mm，可一次加工，背吃刀量=2.5mm。2） 进给量f：根据背吃刀量=2.5mm，d=36.8，选择 f=0.4 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 119m/min(1.98m/s)4）机床主轴转速： =17r/s (1028/min) 按机床选取=16.1r/s (966/min) 所以实际切削速度v=1.86m/s (111.6m/min)5）切削工时： l=40 l1=2mm,l2=0,l3=4mm =7.14s(0.11min)工序3 半精车削阶梯轴各个外圆面 工步（1）半精车37外圆面1）背吃刀量：单边加工余量为Z=0.75mm，可一次加工，背吃刀量=0.75mm。2）进给量f：根据背吃刀量=0.75mm，d=38.8，选择 f=0.4 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 143.7m/min(2.4m/s)4）机床主轴转速： =19.6r/s (1181r/min) 按机床选取=20r/s (1200/min) 所以实际切削速度v=2.43m/s (146m/min)5）切削工时： l=130 l1=2mm,l2=0,l3=5mm =17s(0.28min)工步（3）半精车30外圆面1）背吃刀量：单边加工余量为Z=0.65mm，可一次加工，背吃刀量=0.65mm。2）进给量f：根据背吃刀量=0.65mm，d=31.5，选择 f=0.4 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 146m/min(2.44m/s)4）机床主轴转速： =24.6r/s (1480r/min) 按机床选取=20r/s (1200/min) 所以实际切削速度v=2m/s (120m/min)5）切削工时： l=40 l1=2mm,l2=0,l3=4mm =18.25s(0.3min)工步（4）调头，半精车40外圆面1）背吃刀量：单边加工余量为Z=0.75mm，可一次加工，背吃刀量=0.75mm。2）进给量f：根据背吃刀量=1mm，d=41.8，选择 f=0.5mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 131.8.6m/min(2.19m/s)4）机床主轴转速： =16.4r/s (1001r/min) 按机床选取=16.1r/s (966/min) 所以实际切削速度v=2.11m/s (126.7m/min)5）切削工时： l=227 l1=2mm,l2=0,l3=5mm =36.3 s(0.61min)工步（5）半精车35外圆面1）背吃刀量：单边加工余量为Z=0.75mm，可一次加工，背吃刀量=0.75mm。2）进给量f：根据背吃刀量=1mm，d=36.8，选择 f=0.4 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 143.7m/min(2.4m/s)4）机床主轴转速： =20.7r/s (1246r/min) 按机床选取=20r/s (1200/min) 所以实际切削速度v=2.31m/s (138.6m/min)5）切削工时： l=187 l1=2mm,l2=0,l3=5mm =24.5s (0.4min)工步（6）半精车30外圆面1）背吃刀量：单边加工余量为Z=0.65mm，可一次加工，背吃刀量=0.65mm。2）进给量f：根据背吃刀量=0.65mm，d=31.5，选择 f=0.4 mm/r 。（机械加工工艺设计手册表9-12）3）切削速度v： 根据机械加工工艺设计手册表21得： =227，T=3600s，m=0.2， =0.15，=0.35，=0.99792. （机械加工工艺设计手册表9-17）= 146m/min(2.44m/s)4）机床主轴转速： =24.6r/s (1480r/min) 按机床选取=20r/s (1200/min) 所以实际切削速度v=2m/s (120m/min)5）切削工时： l=40 l1=2mm,l2=0,l3=4mm =18.25s(0.3min)工序4 粗磨各个外圆面工步（1）粗磨30外圆面1）纵向进给量：fa=0.5 x30=15mm/r，2）横向进给量: fr=0.0152mm/s,单边加工余量为Z=0.06mm3）主轴转速n：根据d=31.5，选择 n=2r/s。（机械加工工艺设计手册表9-74）4)切削工时： = =3.9s工步（2）粗磨35外圆面1）纵向进给量：fa=0.5 x30=15mm/r，2）横向进给量: fr=0.0111mm/s,单边加工余量为Z=0.1mm3）主轴转速n：根据d=35.3，选择 n=3r/s。（机械加工工艺设计手册表9-74）4)切削工时： = =30s工步（3）粗磨40外圆面1）纵向进给量：fa=0.5 x30=15mm/r，2）横向进给量: fr=0.0111mm/s,单边加工余量为Z=0.1mm3）主轴转速n：根据d=31.5，选择 n=4r/s。（机械加工工艺设计手册表9-74）4) 切削工时： = =12.3s工步（4）调头，粗磨另一端30外圆面1）纵向进给量：fa=0.5 x30=15mm/r，2）横向进给量: fr=0.0152mm/s,单边加工余量为Z=0.06mm3）主轴转速n：根据d=31.5，选择 n=2r/s。（机械加工工艺设计手册表9-74）4) 切削工时： = =4.9工步（4）粗磨37外圆面1）纵向进给量：fa=0.5 x30=15mm/r，2）横向进给量: fr=0.0111mm/s,单边加工余量为Z=0.1mm3）主轴转速n：根据d=37.3，选择 n=4r/s。（机械加工工艺设计手册表9-74）4）切削工时： = =21s工序5 精磨各个外圆面工步（1）精磨30外圆面1）纵向进给量: fa=0.8 x30=24mm/r，2）横向进给量: fr=0.0027mm/s,单边加工余量为Z=0.04mm3）主轴转速n：根据d=30.08，选择 n=5r/s。（机械加工工艺设计手册表9-75）4) 切削工时： = =5.4s工步（2）精磨35外圆面1）纵向进给量：fa=0.8 x30=24mm/r，2）横向进给量: fr=0.0035mm/s,单边加工余量为Z=0.05mm3）主轴转速n：根据d=35.1，选择 n=4r/s。（机械加工工艺设计手册表9-75）4) 切削工时： = =30s工步（3）精磨40外圆面1）纵向进给量：fa=0.8 x30=24mm/r，2）横向进给量: fr=0.0027mm/s,单边加工余量为Z=0.05mm3）主轴转速n：根据d=40.1，选择 n=3r/s。（机械加工工艺设计手册表9-75）4）切削工时： = =13s工步（4）精磨另一端30外圆面1）纵向进给量：fa=0.8 x30=24mm/r，2）横向进给量:fr=0.0027mm/s,单边加工余量为Z=0.04mm3）主轴转速n：根据d=30.08，选择 n=5r/s。（机械加工工艺设计手册表9-75）4）切削工时： = =5.4s工步（5）精磨37外圆面1）纵向进给量：fa=0.8 x30=24mm/r，2）横向进给量: fr=0.0035mm/s,单边加工余量为Z=0.05mm3）主轴转速n：根据d=37.1，选择 n=4r/s。（机械加工工艺设计手册表9-75）4）切削工时： = =14.7s工序6 外圆面上铣键槽工步（1）35外圆面上铣键槽70105 1) 背吃刀量: 槽深为5mm，则ap=2.5mm，分两次加工。2）进给量f： 每齿f=0.2mm/r，齿数为5，则f=0.2x5=1.0 。（机械加工工艺设计手册表9-68）3）切削速度v：选取v=1.5m/s。（机械加工工艺设计手册表9-70）4）切削工时： =15s工步（2）40外圆面上铣键槽651251)背吃刀量: 槽深为5mm，则ap=