输出轴零件机械加工工艺规程设计课程

1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目： 输出轴零件机械加工工艺规程设计 学 生： 石见白 学 号：机电工程学院班 级： 机械设计08-4 指导教师：付 敏 副教授目 录1 零件的分析 11.1零件结构工艺性分析11.2 零件的技术要求分析12 毛坯的选择 22.1 毛坯种类的选择22.2毛坯制造方法的选择22.3毛坯形状及尺寸的确定 23 工艺路线的拟定 33.1 定位基准的选择33.2零件表面加工技术方案的选择33.3加工顺序的安排 43.3.1加工阶段的划分 43.3.2机械加工顺序的安排 43.3.3热处理工序的安排 43.3.4辅助工序的安排 54 工序设计 64.1 机床和工艺装备的

2、选择64.2工序设计 95 归纳总结 106参考文件 101. 零件的分析。1.1零件结构工艺性分析。 从零件图上看，该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，其主要加工的面有55、60、65、75176的外圆柱面，50、80、104的内圆柱面，10个20的通孔，2个8的斜孔，及1个键槽。 图中所给的尺寸精度较高，大部分是IT7级；粗糙度方面：80内圆柱面、轴两端面、键槽两侧面、及20内圆柱表面均为Ra2.5um；55、60、65、75外圆柱面为Ra1.25um，其余均为Ra20um。 位置精度要求较严格：55、60的外圆柱面及80的内圆柱面对75、65外圆轴线的圆跳动量为0.04mm；25孔的轴

3、线对75、65外圆轴线的位置精度为0.05mm；键槽对55外圆轴线的对称度为0.08mm。零件图 1.2零件的技术要求分析 零件需要调质处理到217255HB，保持均匀。2、毛坯的选择。 2.1毛坯种类的选择 根据零件的形状、材料分析，材料为45号钢轴类零件，适合型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材棒料加工余量太大，这样浪费材料，也增加机床、刀具等的损耗；而且从零件的用途分析，输出轴将传递较大的扭矩，性能要求高，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性大，故综合考虑选用锻件。 2.2毛坯制造方法的选择 分析零件可知，轴为阶梯轴，有一段斜度，从生产类型来看为中批生产，因此综合考虑毛坯选用模

4、锻的方法锻造。 2.3毛坯形状及尺寸的确定 根据该零件的加工精度要求和个表面的加工方法确定毛胚的加工余量和尺寸。查机械制造工艺学课本表2.10和表2.11。零件的毛胚尺寸如下：主要面尺寸零件尺寸（mm）总余量(mm)毛胚尺寸(mm)圆柱尺寸1764180圆柱尺寸1164120阶梯圆柱尺寸551570阶梯圆柱尺寸601070阶梯圆柱尺寸65570阶梯圆柱尺寸70580零件长度尺寸2446250毛胚图如下：3、工艺路线的拟定。3.1定位基准的选择 粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。本零件就是先以大端为基准加工小端端面和中心孔，然后夹大端，顶小端粗车各外圆。然后以外

5、圆为基准粗加工各孔。这样可以保证各重要加工表面加工余量充足，而且使重要加工表面的加工余量尽量均匀。 经基准的选择。选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则要遵从基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等原则。加工输出轴时，主要体现的是基准统一和自为为基准原则。以大端外圆为基准加工各外圆，然后以外圆为基准加工各孔，再以外圆轴线为基准磨外圆。 3.2零件加工表面技术方案的选择 根据输出轴零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，参考机械精度设计和机械制造工艺学，确定各表面加工方法，如下：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工技术方案55

6、外圆柱表面IT6级1.25粗车精车磨60外圆柱表面IT6级1.25粗车精车磨65外圆柱表面IT6级1.25粗车精车磨75外圆柱表面IT6级1.25粗车精车磨50内圆柱表面自由公差20粗车半精车80孔IT7级2.5粗车半精车精车104孔自由公差20粗车半精车20通孔IT7级2.5钻半精镗精镗8斜孔自由公差20钻孔176外圆表面自由公差20粗车半精车116斜面自由公差20粗车半精车左端面自由公差2.5粗车半精车精车右端面自由公差2.5粗车半精车精车键槽IT92.5粗铣精铣倒角自由公差20 3.3加工顺序的安排 3.3.1加工阶段的划分 根据零件加工表面要求，加工阶段分为：粗加工阶段半精加工阶段精加

7、工阶段粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工176、55、60、65、75外圆柱表面。半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如55、60、65、75外圆柱面，80、20孔等。精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。 3.3.2机械加工顺序的安排 基面先行。该零件先加工左端面并

8、打中心孔，然后以左端面和右外圆柱面为基准加工阶梯轴外圆。因为左端面和65外圆柱面为后续经基准表面加工而设定的，才能是定位基准更准确。 先粗后精。先安排粗加工，在短时间内将工件表面的大部分余量切掉，以提高效率，为精加工做好准备，也避免了粗加工对已经精加工表面的质量的影响。 先面后孔。先加工右端面后加工其上的孔，从而使定位可靠，并提高孔的加工精度。 3.3.3热处理工序的安排 锻造毛胚，进行正火处理，去掉锻造过程中形成的内应力。 粗加工进行调质半精加工。调质处理使零件具有较好的综合机械性能，为精加工做好准备。 3.3.4辅助工序的安排 各外圆柱倒角和孔的倒角均安排在相应圆柱和孔精加工后。 3.4工

9、艺路线的确定在综合考虑上述工序安排原则的基础上，拟定了两条工艺路线,如下:工艺路线一: 工序号工序名称安装工序内容定位与夹紧机床1锻模锻2热处理正火3车1车小头端面至图纸要求，钻中心孔三抓自定心夹盘夹大端CA61402粗车各外圆，留加工余量3mm三抓自定心夹盘夹大端，顶尖顶小端中心孔CA61404车粗车大端176mm外圆，车内肩孔，留加工余量3mm，深度至尺寸要求三抓自定心夹盘夹A外圆，顶尖顶左端面中心孔CA61405热处理调质HB2172556车精车各外圆，留加工余量0.3mm，倒角1x45三抓自定心夹盘夹夹大端，顶尖顶小端CA61407车精车176外圆，50mm和104mm至图纸要求，孔口

10、倒角1x45，内孔80mm，留加工余量1mm，车端面，取总长，钻大端内顶尖孔三抓自定心夹盘夹夹C外圆，顶针顶小端中心孔CA61408车车30斜面三抓自定心夹盘夹大端CA61409钻钻10x20mm孔，留加工余量1mm,孔口倒角1x45立式钻床专用夹具夹大端外圆，顶尖顶端面立式钻床,内孔车床10磨磨小端各外圆至图纸要求双顶尖顶两中心孔平面磨床M713011车车80至图纸要求三抓自定心夹盘夹C外圆，顶针顶小端孔CA614012镗镗10x20孔至图纸要求三抓自定心夹盘外圆，顶尖顶端面CA614013铣铣键槽至尺寸铣床专用夹具夹C外圆，顶尖顶左端面卧式铣床14钻钻斜孔两处8至图纸要求外圆，端面立式钻床

11、15检验工艺路线二:1. 锻毛坯2. 正火3. 铣两端面,打中心空4. 粗车外轮廓5. 大端面车50mm孔6. 大端面钻中心孔7. 粗镗80，104的孔8. 调质处理9. 精车55，60，65，75的各台阶，并倒角10. 精镗80孔并倒角11. 钻扩铰10-20孔并倒角12. 钻2-8孔13. 划键槽加工线14. 铣键槽15. 终检经比较，发现技术方案二中有些工序比较散乱，而钻扩铰20的孔工序太集中，而且加工精度难以达到图纸要求。而技术方案一处理的比较好，因此最终技术方案选用技术方案一。4.工序设计 4.1机床，夹具和刀具的选择 机床的选择。 由于生产类型为中批量生产，故加工机床宜用通用机床为

12、主。参考机械制造工艺简明手册，各外圆和端面都可以在通用车床上车削加工，50，80，104的孔以及键槽也可以在车床上车削加工，故选用通用卧式车床CA6140。20的孔的粗加工及8的斜孔需钻床钻孔，因此选用卧式钻床。镗20的孔可以在车床上加工。各外圆的磨削加工在平面磨床上加工，因此选用平面磨床M7130。夹具与量具的选择。夹具：根据生产类型（中批量生产）和零件的加工方法和要求，选用卡盘，机床专用夹具，铣键槽专用夹具，钻斜孔专用夹具，镗大端面孔专用夹具。量具：选用通用量具，游标卡尺，千分尺，专用量规。刀具的选择。由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工

13、成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,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钢这种材料时采用硬质合金的刀具。 综上可做一刀具表如下：加工表面刀具名称车外圆柱面和端面95偏头外圆车刀钻中心孔中心钻车内孔内孔车刀钻18的孔18的钻头镗20的孔镗刀铣键槽铣刀钻8的斜孔8的钻头4.2工序设计 4.2.1个加工表面加工

14、余量确定55外圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻15IT14700/-0.37粗车12IT1258+0.05/-0.05精车2.7IT655.3+0.023/+0.003磨0.3IT655+0.023/+0.003 Ra=1.2560外圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻10IT14700/-0.37粗车7IT1263+0.05/-0.05精车2.7IT660.3+0.023/+0.003磨0.3IT660+0.023/+0.003Ra=1.2565外圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻5IT14700/-0.37粗车2IT1268+0.05/-0.05精车2.

15、7IT665.3+0.023/+0.003磨0.3IT665+0.023/+0.003Ra=1.2575外圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻5IT14800/-0.37粗车2IT1278+0.05/-0.05精车2.7IT675.3+0.023/+0.003磨0.3IT675+0.023/+0.003Ra=1.25176外圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻4IT141800/-0.37粗车2.5IT12177.5+0.05/-0.05半精车1.5IT9176+0.05/-0.05Ra=2050内圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差粗车47IT1247+0.05/

16、-0.05半精车3IT950+0.05/-0.05Ra=20104内圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差粗车101IT12101+0.05/-0.05半精车3IT9104+0.05/-0.05Ra=2080内圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差粗车77IT1277+0.05/-0.05半精车2IT979+0.05/-0.05精车1IT780+0.042/+0.012Ra=2.5116斜面30工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻4IT141200/-0.37粗车4IT12116Ra=20总长及两端端面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差锻6IT142500/-0.37粗车2Z=

17、4IT12246+0.05/-0.05精车2Z=2IT6244Ra=2.520内圆柱表面工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差钻18IT1418+0.26/-0.26粗镗1.8IT1219.8+0.1/-0.1精镗0.2IT720-0.019/-0.042Ra=2.5键槽工序名称加工余量经济精度工序尺寸公差粗铣15IT1215+0.05/-0.05精铣1IT9160/-0.05Ra=2.54.2.2切削用量和工时定额的确定切削用量是机械加工的重要参数，切削用量数值因加工阶段不同而不同。选择切削用量主要从保证工件加工表面的质量、提高生产率、维持刀具耐用度以及机床功率限制等因素来综合考虑。现以粗车6

18、0的外圆为例进行计算.(1) 确定切削深度ap:由于双边余量为7mm，单边余量为3.5mm，可在一次走刀内完成。所以ap=3.5(2) 确定进给量f:根据切削用量简明手册表1.4，当刀杆尺寸为，=35mm以及工件的直径为60100mm时，f=0.4-0.7mm/r,按CA6140机床的进给量（机械制造工艺学简明手册表4.2-9），选择f=0.64mm/r确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.21*，当钢材=570670MPa，4mm，f0.75mm/r，=45，v=65m/min时（预计），进给力=1580N。的修正系数为=1.0，=1.11，=1.0，查切削手册表1.292，故实际进给力为=1580X1.11N=1753.8N。由于切削时进给力小于机床允许的进给力，故所选的f=0.64mm/r可用。（3） 确定切削速度v 切削速度可根据公式计算，也可以直接从表中查出。现采用查表确定。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工=600700MPa钢材，=37mm，f0.75mm/r，切削速度v=97m/min。切削速度修正系数为=0.8，=0.65，=0.81，=1.15，=1.0（见切削手册表1.28）故v=97x0.8x0.65x0.81x1.15=