输出轴设计说明书

1、一零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的工艺分析 零件的作用：CA6140车床输出轴 零件的结构特点：分析零件图可知，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圆柱面，50、80、104的内圆柱表面，6个20的通孔，2个8的斜孔。该零件结构简单但要求60、75的表面质量要求较高，Ra0.8. 零件的结构工艺性分析：所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圆柱面，50、80、104的内圆柱表面，6个20的通孔，2

2、个8的斜孔。图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80内圆柱表面、 55外圆柱面、65外圆柱面为Ra1.6um, 60、75外圆柱面为Ra0.8um；位置要求较严格，表现在55的外圆柱面、80内孔圆柱面对75、60外圆轴线的跳动量为0.04mm, 25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；热处理方面需要调质处理，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。2. 确定生产类型： 题目给出，该输出轴材

3、料为45钢。根据公式质量公式，可计算输出轴重量大约为15.7kg，查表可知，输出轴属于重型零件，则该零件的生产类型为中批量生产。3. 轴类零件的装夹：轴类零件的加工通常采用三爪卡盘，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。但是由于夹具的制造和装夹误差，其定心精度约为0.050.10mm左右。由于零件较长，常采用一夹一顶的装夹法，即工件定的一端用车床主轴上的卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支撑，这样就克服了刚性差不能承受重切削的缺点。二·选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1. 选择毛坯毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组

4、织等）对机械加工的难易、工序数量的多少有直接影响。因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的种类包括：铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，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。根据生

5、产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择自由锻。2.毛坯尺寸及毛坯图三选择加工方法，制定加工工艺路线1定位基准的选择 工件在第一道或最初几道工序时，一般选择毛坯上未加工的表面作为粗基准，本零件为带孔的管状零件，选择176外圆柱面作为粗基准。在以后的工序中则使用加工过的表面作为基准，75的外圆柱面作为精基准。在选择精基准时符合基准重合，基准统一的原则。这样定位比较简单可靠，为以后加工比较重要的表面做好准备。2零件表面加工方法的选择当零件的

6、表面质量要求较高时，往往需要几道工序才能符合要求，通常按照工序性质不同可以分为：粗加工，半精加工，精加工。2.1 粗加工：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。2.2 半精加工：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。2.3 精加工：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

7、精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。2.4 热处理：热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。热处理主要分:预备热处理，最终热处理和内应力处理等。本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热处理是在毛坯锻造之后消除零件的内应力。2.5 加工原则：基面先行，先粗后精，先面后孔，主次穿插。加工零件时应该按照这四个原则进行加工。2.6 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:备料-自由锻-粗车左端面 各个阶梯面-打中心孔-粗车右端面 176外圆柱面-半精车阶梯面-粗镗各个内孔-半精镗各个内孔-精车55 65外圆柱

8、面-精镗各个内孔-钻右端面孔-铣键槽-钻斜孔-调质处理200HBS-磨削60 75外圆柱面-终检四·工序设计1选择机床 根据工序选择机床2选用夹具3选用刀具4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：序号工序名称工序简述加工设备1备料2自由锻3粗车左边各面 粗车左端面 各个外圆柱面，45O 锥面，打中心孔卧式车床CA61404粗车右边各面粗

9、车右端面176外圆柱面卧式车床CA61405粗镗各个内孔6半精镗各个内孔7半精车外圆柱面半精车外圆柱面至尺寸卧式车床CA61408精车外圆柱面精车外圆柱面至尺寸卧式车床CA61409精镗各个内孔10钻6-20圆周孔专用机床11导角Z525立式钻床12钻2-8斜孔Z525立式钻床13铣键槽14热处理调质200HBS15磨削16终检按图样技术要求项目检查五.确定切削用量及基本工时车削55外圆表面加工材料45钢， HBS 200，锻件，有外皮；工件尺寸坯件80，车削后55mm，加工长度= 80mm， 加工要求车削后表面粗糙度为Raa1.6m； 车床CA6140由工件是锻造毛坯，加工余量达25mm，而

10、加工要求（Raa1.6m），粗车加工余量取为22.5mm，半精车加工余量取为1.5mm，精加工加工余量取为1.0mm。1. 粗车 （l）选择刀具YT15硬质合金可转位车刀 根据表11，粗车锻件，可选择YT牌号硬质合金。刀杆尺寸B*H=16*25. 根据表1.3取车刀几何形状 kr=90 ,kr=10,0 = 6, 0=12,s=0, =0.8mm，01=-10,b1=0.3mm。 （2）选择切削用量1） 确定切削深度：ap=(80-77.5)/2=1.25mm2） 确定进给量 f ：根据表 14，在粗车钢件，刀杆尺寸B*H=16*25 ，切削深度3mm，工件直径为60100mm时 f=0.50

11、.7mm/r 3） 按CA6140车床选择f=0.56mm/r.（3）车刀磨钝标准及寿命根据表19，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，车刀寿命 T 30min。 (4)确定切削速度。可根据公式计算，也可直接由表中查出。 根据表110，当用YT15硬质合金车刀加工45钢。切削速度 vt 123mmin。 切削速度的修正系数为ktv1.0，kkrv0.81，ksv08， kTv=1.15, kkv=1.0 vc=vt*kv=123*0.8*0.81*1.15=92m/minn=1000*92/(3.14*80)=366r/min根据CA6140车床 选择nc=320r/min实际vc=80.4m/m

12、in车削用量 ap=3mm, f=0.56mm/r, n=450r/min, vc=73.5m/min(5)基本工时tm=i L=l+y+ 其中查表知l=80, y+=2mmtm=276.3s2. 半精车 （l）选择刀具YT15硬质合金可转位车刀 根据表11，粗车45钢，可选择YT牌号硬质合金。 车刀几何形状 kr=90 ,kr=5,0 = 8, 0=12,s=3, =0.6mm，01=-10,b1=0.2mm （2）选择切削用量1) 确定切削深度。ap=(57.5-56)/2=0.75mm2) 确定进给量 f，半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。 根据表1.6当表面粗糙度 Ra3.2u

13、m, =0.6mm，f=0.25-0.3mm/r, 由CA6140车床选择 f=0.26 mm/r。（3）车刀磨钝标准及寿命根据表19，车刀后刀面最大磨损量取为0.5mm，车刀寿命 T 30min。 (4)确定切削速度。可根据公式计算，也可直接由表中查出。 根据表110，当用YT15硬质合金车刀加工45钢。切削速度 vt 156mmin。 切削速度的修正系数为ktv1.0，kkrv0.81，ksv0.8， kTv=1.15, kkv=1.0 vc=vt*kv=156*1.0*0.81*0.8*1.15=116.3m/minn=478r/min根据CA6140车床 选择nc=400r/min实际

14、vc=97m/min (5)基本工时tm= L=l+y+ 其中查表知l=80, y+=2mmtm=0.82min3. 精车 （l）选择刀具YT15硬质合金车刀 车刀与半精车时相同 （2）选择切削用量1) 确定切削深度。ap=(56-55)/2=0.5mm2) 确定进给量 f，精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。 当表面粗糙度 Ra1.6um, =0.4mm，根据表1.6选择 f=0.16-0.2mm/r, 由CA6140车床选择 f=0.16（3）车刀磨钝标准及寿命根据表19，车刀后刀面最大磨损量取为0.4mm，车刀寿命 T 30min。 (4)确定切削速度。可根据公式计算，也可直接由表中

15、查出。 根据表110，当用YT15硬质合金车刀加工45钢。切削速度 vt 176mmin。切削速度修正系数取为1.0. vc=vt*kv=176*1.0=176m/minn=737.5r/min根据CA6140车床 选择nc=710r/min实际vc=169.4m/min (6)基本工时tm= L=l+y+ 其中查表知l=80, y+=2.0mmtm=0.75min键槽铣削用量选择：1.选择刀具：由切削手册查表1.2可选YT15硬质合金刀片由表3.1知当铣削深度Ap4mm，铣削宽度Ae60mm时，可选端铣刀直径D0=80mm，铣刀齿数Z=5由表3.2可选铣刀的几何形状为：Kr=60度，Kr1=

16、30度，Kr2=5度，R0=-5度2选择切削用量：由加工余量知，可在2次走刀内切完，则：Ap=h/2=2.5mm决定每齿进给量Fz：由表3.5知当使用YT15铣刀时，铣床功率为7.5KW时，Fz=0.090.18mm/z，因采取不对称端铣，故取F作8mm/z选铣刀磨钝标准及刀具寿命：由表3.7得铣刀后刀面最大磨损量为0.8mm；由表3.8得刀具寿命T=180min决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf:由表3.15差得：Vt=137m/min Nt=436r/minVft=349mm/min各修正系数为：Kmv=Kmn=1.0 Ksv=Ksn=0.8故 Vc=Vt*Kv=109.6m/min N=

17、Nt*Kn=250r/min Vf=Vft*Kvt=210.4mm/min根据表3.30选择Nc=475r/min,Vfc=375mm/min由上述数据可得实际切削速度和每齿进给量为：Vc=3.14d0*n=3.14*80*475/1000=119.32m/minFzc=Vfc/(Nc*Z)=375/475/5=0.16mm/z3.计算基本工时：Tm=L/Vf式子中L=l+y+,l=50mm,由表3.26知入切量及超切量y+=25故：Tm=(50+25)/210.4=0.36min由上述计算过程可得键槽铣削相关用量如下：工步内容：铣键槽工艺装备：铣刀，游标卡尺主轴转速：（r/min）：250切

18、削速度（m/min）：137进给量(mm/r):0.18切削深度（mm）:2.5进给次数：2钻6*20圆周孔孔加工切削用量选择 加工材料HT150 b 650MPa，45钢。 工艺要求孔径d=20mm，孔深 l20mm，精度为IT11，用乳化液 冷却。 1选择钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径d。= 20mm。 钻头几何形状为（表21及表22）：双锥修磨横刃，=30°，2=120°，b2.5mm， a。= 12°,= 50°，b1.5mm, l3mm。 2选择切削用量 （1）决定送给量 f l）按加工要求决定进给量：根据表2.7，当加工要求为H12H13精

19、度，铸件的强度b800MPa， do20mm时，f0.350.43mmr。 由于 ld1.2，故应乘孔深修正系数 klf =1，则 f=（0.610.75） ×1mmr=0.610.75 mmr 2）按钻头强度决定进给量：根据表 2.8，当b =650MP， d。 20mm。，钻头强度决定的进给量 f=1.11mmr。 根据上述选用，f= 0.35mmr，并设计多轴箱。 （2）决定钻头磨钝标准及寿命由表 2. 12，当d。=15mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，寿命T=45min。 （3）决定切削速度由表 2.14，b=650MPa，可知为第5类加工性能。根据表2.13

20、,f= 0.35mmr，标准刃磨的钻头，do= 20mm时， vt=14m/min 切削速度的修正系数为： ktv=1.0， kCV 1.0， klv1.0， ktv= 1.0，故 vvtkv=14 m/minn=1000v/do=1000×14/×15=222.9r/min （4）设计多轴箱 根据表220，当f0.35mm/r, d。20mm。时，Mt=31.78N·m。扭矩的修正系数均为1.0,故 Mc53.86·m。根根据公式，算出最小需要的功率为，由于6组同时工作选择三相异步电机，型号为Y160M-6，其额定功率为7.5kw,同步转速为1000。

21、从可知多轴箱的整体传动比为根据公式,取，得到输出轴的最小直径为18.7。根据公式，校核齿轮的模数，并协调实际的尺寸关系，校核各轴的最小直径，最后得到齿轮的模数，轮出轴上的齿数为31，中间传动轴上，小齿轮齿数为39，大齿轮为93齿，输入轴上齿轮齿数为17，做成齿轮轴形式。钻斜孔孔加工切削用量选择 已知加工材料HT150 b650MPa，45钢。 工艺要求孔径d=8mm，孔深l22mm，精度为IT11，用乳化液 冷却。 机床Z52型立式钻床。试求（1）刀具；（2）切削用量；（3）基本工时。 解 1选择钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径d。= 8mm。 钻头几何形状为（表21及表22）：双锥修磨横刃，

22、=30°，2=120°，b2.5mm， a。= 12°,= 50°，b1.5mm, l3mm。 2选择切削用量 （ 1）决定送给量 f l）按加工要求决定进给量：根据表2.7，当加工要求为H12H13精度，铸件的强度b800MPa， do8mm时，f0.180.22mmr。 由于 ld3，故应乘孔深修正系数 klf =1，则 f=（0.180.22） ×1mmr=0.180.22 mmr 2）按钻头强度决定进给量：根据表 2.8，当b =650MP， d。 8mm。，钻头强度决定的进给量 f=0.55mmr。 3）按机床进给机构强度决定进给量：

23、根据表2.9，当b 650MP，d。 8mm 床进给机构允许的轴向力为20100N（z33S-1钻床允许的轴向力为12262.5N）时给量为1.6mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.18mmr。根据 z33S-1钻床说明书，选择 f0.18mm/r。 机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验。 由表2.19可查出钻孔时的轴向力，当 f0.18mmr， do=20mm时，轴向力 Ff=2500N。 轴向力的修正系数均为1.0，故Ff =2500N。 根据z33S-1钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为Fmax=12262.5N，由于Ff Fmax，故 f