机械工艺输出轴设计

1、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.

2、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

3、.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，

4、 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3零件。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)

5、 锻件质量2 6 2 6M f 752 197 7.85 10 61762 40 7.85 10 6 14.4Kgf 4 4(3) 锻件形状复杂系数 SS M f / Mn锻件最大直径为 180mm , 长 250mm26M N180 2 250 7.85 10 6 49.9KgS=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

6、尺寸单面加工余量锻件尺寸偏差553612.1 _1.1603662.11.1652.5702.11.1753812.11.11762.51813.01.51042.698.82.4_1.24802.5752.1_1.1502462.1 _1.110231051272.5129.51973200302.532.52.1 _0.7402.542.52.4 _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

7、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/

8、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

9、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 10 20。工序 12铣键槽 16 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

10、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、10 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

11、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.BH1625。（4）选择量具本零件属大批大量生产， 一般

12、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 0 150游标卡尺，读数值 0.01 、测量范围 0 150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

13、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 工序基本 标注工序9余量 /mm经济精度 /mm表面粗糙度 Ra/ m尺寸 /mm尺寸公差 /mm粗车5IT1212.517917900.4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 Ra/ m工序基本尺寸 /mm标注工序尺寸公差 /mm精车1.0IT61.65555 0.019半精车1.5IT103.25656 0.120粗车3.5IT126.357.557.500.3毛坯26161 260 轴段加工

14、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/ 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1.5IT103.26161 0.120粗车3.5IT126.362.562.500.30毛坯26665 265 轴段加工余量计算工序间工序工序基本标注工序工序名称余量 /mm经济精度 /mm表面粗糙度 Ra/尺寸 /mm尺寸公差 /mmm10精车5.0IT612.5656500.019毛坯27070 275 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/ m工序基本 尺寸 /mm标注工序

15、尺寸公差 /mm精车1.0IT60.87575 0.019半精车1.5IT103.2767600.120粗车3.5IT126.377.577.500.30毛坯28180 2104 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/ m工序基本 尺寸 /mm标注工序尺寸公差 /mm粗镗3.2IT1412.5104104毛坯29999 280 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/ 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

16、毛坯27676 250 内孔加工余量计算11工序名称工序间 余量 /mm工经济精度 /mm序表面粗糙度 Ra/ m工序基本 尺寸 /mm标注工序尺寸公差 /mm粗镗4IT1412.55050毛坯24646 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=0.25 0.35mm/r 取 f=0.30 mm/r ap=1mm 再 查 外 圆 切 削 数 据表 知 ： Vc=1.667 2.17m/s 取 Vc=1.8m/s 则 n=1000Vc/ d=660.04r/min 圆整得 n=660 r/mi

17、nVc=nd /1000=660 3.14 57.5/1000=120m/minPc=KcapVcf /60000=2305 0.3 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 PnPc，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=0.4 0.5mm/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 则 n=1000Vc/d = 546.8

18、r/min 圆整得 n=550 r/min; 则Vc=nd /1000=5103.14 62.9/1000 =120m/min;Pc=KcapVcf/60000=2305 0.9 0.45 100.7/60000=1.57Kw由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8 ，机床功率 PnPc，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：12查机械加工工艺手册 P433 得知：f=0.4 0.5mm/r 取 f=0.45mm/r再查外圆切削数据表知： Vc=1.6672.17m/s 取

19、Vc=1.8m/s则 n=1000Vc/d=1000108/3.14 77. 5=441.5r/min 圆整得 n=450 r/min 取 ap=1mmVc=nd /1000=4503.14 77. 5/1000=110m/minPc=KcapVcf/60000=2305 0.9 1100.45/60000=1.7Kw由于机床说明书查得 Pc=7.5 Kw，效率为 0.8 ，机床功率 PnPm，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

20、：Tj L i l l1 l2 l3 i 83 2 4 4 28sfnfn0.3 112）加工外圆柱面 60Tj L i l l1 l2 l3 i 105 2 4 4 30s fn fn 0.45 8.53）加工外圆柱面 75L l l1 l2 l3129.5 2 4 4Tji i 41sfn fn 0.45 7.54）加工小端面Tj fLnid d1 l1 l2 l32 1 27s 0.41 3.62 ifn57.5 2 4 4137、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

21、外形 尺寸181mm 250mm每台件数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， 60mm65mm ， 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

22、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 10 20mmZ525 立式 钻床专用夹具12铣槽铣键槽 165X62卧式铣 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）14机械加工工序卡机械加工工序卡片产品型号产品名称CA6140零件图号共（1）车床车间车削零件名称工序号输出轴工序名称第（1）页材料牌号毛坯种类毛坯外形尺模锻件设备名称卧式车床设备型号CA6140夹具编号爪自定心卡 盘工位器具编号半精车 每毛坯可制件数45钢每台件数 181mm 250mm设备编号夹具名称工位器具名称同时加工件切削液工序工时 /s准终单件126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