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毕业设计

动力轴零件加工工艺设计说明书

傅国光

课程：

机械制造技术

班级：

机设0611

指导老师：

蔡海涛

第2组：

学号15-27，13人，

组长-傅国光，

副组长-顾侃，汤灏波；

小组成员：

季雄毛洪伟施卫国杜勇健

缪智勇何青谢晋周斌曹晓斌杜志君

2008年10月10日

目　　　　录

设计任务书

序言

1、计算生产纲领，确定生产类型

2、零件图分析

　　1.1零件的作用

　　1.2零件的材料及其力学性能

　　1.3零件的结构工艺分析

3、毛坯分析

　　　2.1毛坯的选择

　　　2.2毛坯图的设计

4、工艺路线拟定

　　　3.1定位基准的选择

　　　3.2加工方法的确定

5、加工顺序的安排

　　　　4.1工序的安排　

　　4.2工序划分的确定

　　　4.3热处理工序的安排

　　　4.4拟定加工工艺路线

　　　4.5加工路线的确定

　　　4.6加工设备的选择

　　　4.7刀具的选择

6、工艺设计

　　5.1加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

5.2专用夹具的选用

7、零件加工工时定额与经济技术分析

6.1工时定额的计算与说明

6.2经济技术指标的计算与说明

8、分析讨论

9、参考文献

附件

一、零件图

二、机械加工工艺过程卡

三、机械加工工序卡

四、零件检验卡

机械制造工艺设计任务书

设计题目：

设计动力轴的机械加工加工工艺规程

设计内容及要求：

一.编制《动力轴零件加工工艺设计说明书》（超过3000字），其中附件（国标）：

工艺过程卡（P134，图卡独立）；工序卡（P136，图卡合一）；检验卡（图卡合一）。

二.每组提交1份电子文稿，1份书面文稿，其中图、卡有小组每个成员的签字，以备答辩。

三.参考书目：

《机械制造技术课程设计》、《机械制造工艺设计简明手册》、《机械设计手册》、《金属机械加工工艺人员手册》。

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。

这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。

因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。

我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请彭老师给予指教。

2、零件图分析

2.1零件的作用

题目所给的零件为动力轴，其主要作用，一是传递转矩，二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。

2.2零件的材料及其力学性能

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，淬透性低，水淬时易生裂纹。

小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。

其价格较便宜，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可达52HRC-45HRC.

2.3零件的结构工艺分析

零件材料：

45钢。

切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需要采用特殊工艺措施。

刀具选择范围较大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任。

刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。

零件组成表面：

两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。

主要表面分析：

φ25外圆表面用于支承传动件，为零件的配合面及工作面。

主要技术条件：

φ25外圆精度要求：

IT7粗糙度要求Ra1.6

。

它是零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。

零件的总体特点：

长径比达12，为较典型的细长轴。

3、毛坯的分析

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。

3.1、毛坯的选择

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，毛坯的制造方法主要有以下几种：

1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。

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。

本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。

所以按照零件特点，可选棒料。

根据标准，比较接近并能满足加工要求，可选φ30mm，245mm。

3.2、毛坯图的设计

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>

4、工艺路线拟定

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φ30外圆柱面作为粗基准来加工。

φ25外圆零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。

根据基准统一原则，加工阶梯轴时，通常以两中心孔为定位基准，这样，在同一定位基准下加工的各档外圆表面及端面容易保证较高的位置精度，如圆跳动、同轴度、垂直度等。

采用同一定位基准，还可以使各工序的夹具结构简单化，便于设计制造。

4.2、加工方法的确定

在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。

由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。

同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况和我们学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：

加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法

φ25外圆柱面Ra1.6IT6粗车-半精车-磨削

φ20外圆柱面Ra1.6IT5粗车-半精车-磨削

键槽 侧面Ra3.2底面6.3IT12粗铣

左右端面    Ra6.3      IT12粗车-半精车

φ25圆柱左右两台阶面Ra1.6IT12粗车-半精车-磨削

螺纹Ra6.3 IT12

倒角    Ra6.3 IT12

退刀槽Ra6.3IT12

5、加工顺序的安排

5.1工序的安排

5.1.1、加工阶段的划分

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①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φ20、φ25、M24外圆柱表面。

②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φ20、φ25、M24外圆柱面等。

③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。

5.1.2、先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足磨削的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了磨削加工的要求时，则要安排半精车，以此为磨削做准备。

5.2工序划分的确定

工序集中与工序分散：

工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。

工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

综上所述：

考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散

辅助工序的安排：

辅助工序一般包括去毛刺及锐边，倒角，检验等。

5.3、热处理工序的安排

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，本零件动力轴材料为45钢，在加工过程中，由于留有较大余量，所以不需要预备热消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。

粗车之后半精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。

5.4、拟定加工工艺路线

根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线：

下料—粗车—中间检验—热处理—半精车—磨削—铣削—钳工—终检—表面处理。

具体方案如下：

05、下料切φ30棒料，长245mm

10、普车粗车断面见光,打B型中心孔

粗车φ25外圆，长度170，留半精车及磨削余量直径方向1.4，至φ26.4

粗车M24外径，长度达图，留直径方向余量1.0，至φ25，并车其台阶面

调头加工，粗车断面，长度达图，打B型中心孔

粗车φ20外径、R1圆角及台阶面，长度达图，留半精车及磨削余量1.4，至φ21.4

15、检验中间检验

20、热处理调制HRC2B--32

25、普车半精车φ25外圆，长度达图，留磨削余量：

直径方向0.4，至φ25.4。

倒角达图

切退刀槽4x1.2

半精车M24外径，长度达图，车其台阶面，车M24螺纹，倒角达图

半精车φ20外圆、台阶面及φ25外圆，留磨余量0.4，分别为φ20.4、φ25.4，倒角达图

30、磨修研中心孔，磨φ25外圆、φ20外圆及φ25左右台阶面，长度达图

35铣铣键槽

40、钳工去毛刺及锐边

45、检验成品检验

50、表面处理发兰

5.5、加工路线的确定

确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：

1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度

2、应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率

3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量

5.6、加工设备的选择

①、工序10、24采用CA6140普通车床，车床的参数如下：

型号TYPECA6140，中心距750mm1000mm1500mm，床身上下最大回转直径φ400mm，马鞍内最大工作回转路径φ550mm，横拖板上最大回转直径φ214mm，主轴孔径φ52mm，主轴内锥孔MT6#，主轴速度级数16级，主轴速度范围20-1800r.p.m，公制螺纹（30种）0.45-20mm（30种），英制螺纹（30种）40-0.875t.p.i（30种），模数螺纹0.125-5mm，径节螺纹160-4D.P，横拖板行程239mm小刀架行程150mm，尾坐套孔锥度MT5#，套筒行程120mm，主电机功率4/5.5KW，外形尺寸2350×1020×1250mm

、工序35采用X5020AXQ5020A，铣床的参数如下：

型号X5020AXQ5020A；工作台面尺寸：

宽（mm）200～250，长（mm）900；工作台最大承重（Kg）：

150；工作台后边至垂直导轨面距离（mm）：

75～265；50～240；工作台最大行程：

:

纵向500mm、横向190mm、垂向360mm。

工作台进给量级数：

无级；工作台进给速度范围：

纵向（mm/min）：

12～800；横向（mm/min）：

8～565；垂向（mm/min）：

4～268；工作台T型槽数:

槽数3、宽度14、槽距50。

主轴端规格（7：

24）：

No。

40；主轴转速级数：

12；主轴转速范围（r/min）：

40～1800；主轴轴向移动距离（mm）：

；主轴端面至工作台面距离（mm）：

40～400；主轴轴线至垂直导轨距离（mm）：

280；立铣头最大回转角：

正负45°；主电机功率：

3KW。

电动机总功率：

3.79KW；机床外形尺寸长875mm宽870mm高1633mm；

、工序33采用M114W，磨床的参数如下：

型号M114W，磨削工件直径4～140mm，磨削工件最大长度180；350mm，工件最大重量8；10Kg，中心高80mm.头架顶尖莫氏锥度：

4号；头架主轴转速（r/min）：

200、300、400、510、600、1020；头架回转角度：

90°；砂轮架回转角度：

180°；砂轮尺寸（mm）（外径×宽度×内径）：

（160～250）×20×75；砂轮主轴转速（r/min）：

2667、3340；工作台最大移动量（mm）：

300；400；工作台移动速度（mm/min）200～6000（无级），工作台最大回转角度：

顺时针7°，逆时针5°。

顶尖孔莫氏锥度：

2号；顶尖套移动量（mm）：

15；砂轮轴电动机功率（KW）1.5；头架电动机功率（KW）：

0.6。

5.7、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。

由于零件CA6140车床输出轴材料为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。

、端面：

端面车刀：

45°可转位车刀：

T01

、粗车外圆柱面：

刀具号为T02，90°偏刀，圆弧半径为1，刀片型号为TNMM160408ER，刀具型号为PTGNR2020-16

、半精车外圆柱面：

刀具号为T03，75°可转位车刀，圆弧半径为1，刀片型号同上，刀具型号同上

、切槽刀，刀具号T04

、螺纹T05

、磨削砂轮

、粗铣键槽刀具号为T06，精铣键槽刀具号为T06，

综上可做一刀具表如下：

加工表面刀具号刀具名称刀具参数刀片型号刀具型号

车端面T01

粗车外圆柱面T0290°偏刀90°r=1TNMM160408ERPTGNR2020-16

半精车外圆柱面T03同上75°r=1同上同上

切槽刀，T04

螺纹车刀T05

磨削砂轮

粗铣T06铣刀Φ7.6

6、工艺设计

6.1加工余量，工序尺寸，及其公差的确定

加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法

φ25外圆柱面Ra1.6IT6粗车-半精车-磨削

φ20外圆柱面Ra1.6IT5粗车-半精车-磨削

键槽 侧面Ra6.3底面6.3IT12铣

左右端面    Ra6.3      IT12粗车-半精车

φ25圆柱左右两台阶面Ra1.6IT12粗车-半精车-磨削

螺纹Ra6.3 IT12

倒角    Ra6.3 IT12

退刀槽Ra6.3IT12

6.2专用夹具的选用

7、零件加工工时定额与经济技术分析

7.1工时定额的计算与说明

综合各因素得出的工时定额：

下料：

2m的工件，可以下8根料，算得每件所需工时为：

0.1607小时/件；总的需要工时为：

803.5h

下料总的工时：

803.5h

粗车：

粗车断面见光,打B型中心孔需要0.016h/件，总共80h；粗车φ25外圆，留直径方向余量1.0需要0.25h/件，总共1250h；粗车M24外径及其台阶面，留直径方向余量1.0需要0.02h/件，总共100h；

粗车总的工时为：

80+1250+100=1430h

半精车：

半精车φ25外圆，留磨削余量：

直径方向0.4。

倒角达图：

0.0253h/件；切退刀槽4x1.2.需要066h/件，总共330h；半精车M24外径及其台阶，车24螺纹，倒角达图需要0.014h/件，总共70h；半精车φ20外圆、台阶面及φ25外圆，留磨余量0.4。

倒角达图需要0.042h/件，总共210h

半精车总的工时为：

330+70+210=610h

钳工：

去毛刺及锐边需要0.017h/件，总共83.3h

钳工总的工时为：

83.3h

表面处理：

发兰需要1h/件，总共1666.7h

6.2经济技术指标的计算与说明

由于2m长的毛坯的利用率比3m、4m长的毛坯利用率高，所以选择2m长的毛坯。

公差取经济公差。

8、讨论

9、参考文献

、《金属机械加工工艺人员手册》赵如福编上海科技出版社【1】

、《机械制造工艺简明手册》李益民主编哈尔滨工业出版社【2】

、《机械制造技术课程设计》吴雄彪主编浙江大学出版社【3】

、《机械制造技术》王道宏主编浙江大学出版社【4】

、《机械设计手册（上册）》化学工业出版社【5】

、《机械设计手册（软件版）》【6】

、《互换性与测量技术》郑建中主编浙江大学出版社【7】

、《机械工程材料》许德珠【8】

附件

一、零件图

二、机械加工工艺过程卡

三、机械加工工序卡

四、零件检验卡