制造流程及工艺方案设计说明书.docx
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制造流程及工艺方案设计说明书
目录
摘要……………………………………………………………………………………………3
引言……………………………………………………………………………………………4
1．任务与分析…………………………………………………………………………………5
1.1确定生产纲领…………………………………………………………………………5
1.2确定生产类型…………………………………………………………………………5
2.设计的目的、要求和内容…………………………………………………………………6
2.1设计目的………………………………………………………………………………6
2.2设计要求………………………………………………………………………………7
2.3设计内容………………………………………………………………………………7
3．工艺分析……………………………………………………………………………………8
3.1技术要求………………………………………………………………………………9
3.2零件特点………………………………………………………………………………9
4.毛坯的选择…………………………………………………………………………………10
4.1毛坯的选择……………………………………………………………………………10
4.2轴类零件的毛坯和材料………………………………………………………………10
4.3轴类零件加工工艺规程注意点………………………………………………………11
4.4轴类零件加工的技术要求……………………………………………………………11
5.基准的选择…………………………………………………………………………………11
5.1粗基准的选择原则……………………………………………………………………11
5.2选择精基准……………………………………………………………………………11
6.加工余量、工序尺寸和公差的确定………………………………………………………12
6.1加工余量概述…………………………………………………………………………12
6.2影响加工余量的因素…………………………………………………………………12
6.3加工余量的确定………………………………………………………………………12
6.4零件图的加工余量、工序尺寸和公差的确定………………………………………13
7.切削用量的确定……………………………………………………………………………14
7.1粗车……………………………………………………………………………………14
7.2半精车…………………………………………………………………………………15
7.3精车……………………………………………………………………………………15
8.机床及工艺装备的确定……………………………………………………………………15
8.1机床的选择……………………………………………………………………………16
9.拟定机械加工工艺路线……………………………………………………………………16
9.1选择定位基准…………………………………………………………………………16
9.2表面加工方法的选择…………………………………………………………………17
9.3拟定工艺路线…………………………………………………………………………18
结论……………………………………………………………………………………………19
致谢……………………………………………………………………………………………19
参考文献………………………………………………………………………………………19
摘要
车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。
车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如加工轴类零件的内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。
在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。
车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。
按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。
在各种机械产品中，带有螺纹的轴类零件应用很广泛。
螺纹切削是加工螺纹件效率最高、经济性最好的加工方法，用车削方法加工螺纹是机械制造业目前常用的加工方法。
在车床上车削螺纹轴可采用成形车刀或螺纹梳刀（见螺纹加工工具）。
用成形车刀车削螺纹，由于刀具结构简单，是单件和小批生产螺纹工件的常用方法；用螺纹梳刀车削螺纹，生产效率高，但刀具结构复杂，只适于中、大批量生产中车削细牙的短螺纹工件。
普通车床车削梯形螺纹的螺距精度一般只能达到8～9级。
在专门化的螺纹车床上加工螺纹，生产率或精度可显著提高。
关键词：
车削加工卧式车床螺纹轴工艺
引言
机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。
在机械制造工艺流程中机械加工占有主要的地位，不同的机械加工方法决定了机床、刀具及其他工艺装备的选择。
由毛坯加工成零件，通常也有多种机械加工方法可供选择，主要需要考虑的因素有零件的表面形状和尺寸、零件要求的尺寸精度和表面粗糙度、被加工工件的材料及加工性能和生产类型。
机械制造工艺与流程由以下环节组成：
原材料和能源供应、毛坯和零件成形、零件机械加工、材料改性与处理、装配与包装、搬运与储存以及检测与质量监控。
工艺是指产品的制造方法和手段。
工艺过程是指按一定的次序改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和机械性能等，使其成为产品的过程。
机械加工工艺过程是指通过机械加工的方法，逐次改变毛坯的形状、尺寸、相互位置和表面质量等，使之成为合格零件的过程。
一个零件的机械加工工艺过程往往是比较复杂的。
为了便于组织和管理生产，以保证零件质量，生产中常把机械加工工艺过程分为若干工序，而工序又可分为工位、工步和走刀等。
为了能精确地指导生产，需要制订工艺规程设计。
工艺规程是指导生产的主要技术文件机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。
处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。
如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。
工艺规程是生产准备工作的主要依据车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。
工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。
工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。
1任务与分析
本课题主要的目的是根据给定复合轴的生产数据确定复合轴的生产纲领和生产类型，并根据零件图制定加工工艺流程。
题目给定为车削螺纹轴，分析如下。
1.1确定生产纲领
根据任务书已知：
生产纲领计算公式为：
N=Q×n（1+a%+b%）
所以零件的年产量N=1100×4（1+0.04%+0.01%）=4620
1.2确定生产类型
各种生产类型的规范见表1
表1
产品
类型
重型机械
中型机械
小型机械
单件生产
5以下
20以下
100以下
成
小批
5～10
20～200
100～500
批
中批
100～300
200～500
500～5000
生产
大批
300～1000
500～5000
5000～50000
大量
1000以上
5000以上
50000以上
该车削螺纹轴的生产纲领是4620件/年，根据生产类型的划分原则可知：
该零件生产类型为中批生产，中批生产所采用的生产设备部分按流水线生产，部分按同类零件组织生产，采用部分通用机床和高效率设备并按工件类别排列设备，毛坯的制造方法部分采用金属模铸造或模锻，毛培精度和加工余量中等，部分采用专用夹具，部分采用找正安装以达到精度要求。
较多采用专用刀具和量具，零件装配精度要求高时，灵活应用分组装配法和调整法，同时还保留一些修配法，要求工人技术比较熟练，工艺文件为工艺过程卡，关键零件需工序卡，中批生产成本中等。
表2
生产纲领
生产类型
工艺特征
4620件/年
中批生产
（1）大部分具有互换性
（2）部分采用金属模铸造或模锻
（3）采用部分高效率设备和机床
（4）成批轮番生产
（5）部分采用专用夹具，部分采用找正安装已达到精度要求
（6）技术比较熟练
（7）工艺工程卡，关键零件需工序卡
2设计的目的、要求和内容
2.1设计目的
为了能精确地指导生产，需要制订工艺规程设计。
（1）工艺规程是指导生产的主要技术文件
机械加工车间生产的计划、调度，工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。
处理生产中的问题，也常以工艺规程作为共同依据。
如处理质量事故，应按工艺规程来确定各有关单位、人员的责任。
（2）工艺规程是生产准备工作的主要依据
车间要生产新零件时，首先要制订该零件的机械加工工艺规程，再根据工艺规程进行生产准备。
如：
新零件加工工艺中的关键工序的分析研究；准备所需的刀、夹、量具（外购或自行制造）；原材料及毛坯的采购或制造；新设备的购置或旧设备改装等，均必须根据工艺来进行。
（3）工艺规程是新建机械制造厂（车间）的基本技术文件
新建（改.扩建）批量或大批量机械加工车间（工段）时，应根据工艺规程确定所需机床的种类和数量以及在车间的布置，再由此确定车间的面积大小、动力和吊装设备配置以及所需工人的工种、技术等级、数量等。
此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。
典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。
因此，工艺规程的制订是对于工厂的生产和发展起到非常重要的作用，是工厂的基本技术文件。
2.2设计要求
1.明确生产类型，熟悉零件及各种资料，绘制A3零件图纸一张，对零件进行工艺分析。
2.工艺设计：
计算生产纲领，拟定工艺路线，选择加工设备与工艺装备。
3.工序设计：
加工余量，切削用量，工序尺寸，工序简图，填写工艺规程综合卡一张。
4.撰写设计说明书。
2.3设计内容
1.工艺分析
（1）明确零件加工技术要求
（2）分析零件特点
2.毛坯的选择
确定轴类零件的毛坯和材料
3.基准的选择
（1）粗基准的选择
（2）精基准的选择
4．加工余量、工序尺寸和公差的确定
5.切削用量的确定
（1）粗车的切削用量
（2）半精车的切削用量
（3）精车的切削用量
6.机床及工艺装备的确定
7．拟定工艺路线
（1）选择定位基准
（2）表面加工方法的选择
3工艺分析
3.1技术要求
保证各表面、内孔和螺纹的公差等级要求和粗糙度要求：
Ø50外圆粗糙度是6.3，加工经济精度为IT7，需要经过粗车—半精车—精车才能达到尺寸要求。
Ø25外圆粗糙度是6.3，需要经过粗车—半精车达到尺寸要求,而且端面倒角为1.5×45°。
Ø30内孔粗糙度是3.2，公差等级在IT8级左右，需要经过钻—内孔半精车—内孔精车达到尺寸要求,而且端面倒角为1.5×45°。
Ø25内孔粗糙度是3.2，公差等级在IT10-IT11之间，需要经过钻—内孔半精车才能达到尺寸要求，而且内孔倒角为1.5×45°。
沟槽表面粗糙度是6.3，经济精度是IT10，需要经过粗车→半精车才能达到尺寸要求；
沟槽表面粗糙度是6.3，经济精度是IT10，需要经过粗车→半精车才能达到尺寸要求；
3.2零件特点
此为阶台孔配合件，总长度为160mm,含有Ø25mm、Ø40mm和Ø50mm的阶梯轴，Ø25mm和Ø40mm表面粗糙度都为6.3，Ø50mm的表面粗糙度为6.3，要求的公差等级为IT7，长度分别为30mm、50mm和10mm与60mm两段；含有10×10的外沟槽，表面粗糙度6.3；含有5×3的内沟槽；含有深度为55mm，Ø25mm的内表面粗糙度是3.2，加工经济精度为IT9的孔；含有深度为30mm，Ø30mm的内表面粗糙度是3.2，加工经济精度为IT9的孔；Ø25mm、Ø40mm和Ø50mm的外圆轴端面倒角和内孔倒角都为1.5×45°。
4毛坯的选择
零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而最后形成的，毛坯选用正确与否直接关系到机械加工质量、工艺和成本等。
4.1毛坯的选择
毛坯的选用原则：
1.满足材料的工艺性要求
2.满足零件的使用性能要求
3.降低制造成本
4.符合生产条件
零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而后形成的，是组成机械和机器的不可分的单个制件，其制造过程一般不需要装配工序，可以装配成机器、仪表以及各种设备的基本制件，一般是一种不采用装配工序而制成的构件。
毛坯分为铸件、锻件、焊接件、型材、冲压件、冷挤压件等，毛坯的选择应该以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。
毛坯的种类制造方式对零件的加工质量、生产效率、材料消耗及加工成本都会产生直接影响。
提高毛坯的精度，可减少机械加工的劳动量，提高材料利用率，降低机械加工成本，选择毛坯的因素有：
1、零件的材料及对零件力学性能的要求。
2、零件的结构形状与外形尺寸，零件的生产类型，生产条件。
3、充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。
根据生产类型及螺纹轴结构特点的考虑，此次课程设计选择模锻件。
因为模锻件的精度和表面质量好，可以使毛坯形状更接近工件形状，加工余量小。
同时由于模锻件的材料纤维组织分布好，锻件的机械强度高。
模锻件的生产效率高，但需要专用的模具，且锻锤的吨位也要比自由锻造大。
适用于生产批量较大的中、小型零件。
一般轴类零件常选用45钢；对于中等精度而转速较高的轴可用40Cr；对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢进行渗碳淬火，或用38CrMoAlA氮化钢进行氮化处理。
轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件（铸钢或球墨铸铁）。
因此此次选取Ø55mm,长164mm的45号钢的棒料模锻件
5基准的选择
基准的选择包括粗基准和精基准。
为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把座位精基准的表面先加工出来。
5.1粗基准的选择原则
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。
在选择时一般应遵循下列原则：
1）保证相互位置要求原则。
2）保证加工表面加工余量合理分配的原则
3）便于工件装夹原则。
4）粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则。
因此在本工件上选取毛坯一段圆柱面作为初基准
5.2精基准的选择原则
选择精基准时，应重点考虑所选用的精基准有利于保证加工精度，并使加工过程操作方便。
遵循以下原则：
1）基准重合的原则
2）基准统一的原则
3）互为基准的原则
4）自为基准的原则
因此在此次设计中选取Ø40的轴面为精基准
6加工余量、工序尺寸和公差的确定
6.1加工余量概述
1.加工余量：
为保证零件质量，一般都要从毛坯上切除一层材料。
毛坯上留作加工用的材料层，成为加工余量。
2.总余量：
某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。
3.工序余量：
每道工序切除的金属层厚度，即相邻两道工序尺寸之差。
6.2影响加工余量的因素
1）上工序表面粗糙度和缺陷层加工前（或毛坯）的表面质量（表面缺陷层深度H和表面粗糙度）
2）前工序的尺寸公差Ta
3）前工序的形状与位置公差（如直线度、同轴度、垂直度公差等）ρa
4）本工序加工时的安装误差εa
6.3加工余量的确定
加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。
加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。
加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。
因此，必须合理地确定加工余量。
其确定的方法有：
1．经验估算法
2．查表修正法
3．分析计算法
6.4零件图的加工余量、工序尺寸和公差的确定
1.长160mm的复合轴：
经济精度是IT8，需要经过粗车→半精车才能达到尺寸要求，半精车为最终工序，所以半精车的工序尺寸为160mm，
查表得半精车的加工余量为2mm，
半精车的经济精度是IT10，查表得T=0.12mm，由此可得半精车的工序尺寸为：
1620+0.12
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.4mm，由此可得粗车的工序尺寸为:
1640+0.4
所以粗车的加工余量为：
164-162=2
2．φ25mm的内孔：
经济精度是IT10，需经过粗车→半精车达到尺寸要求；
半精车为最终工序，
查表得加工余量为2mm，
故半精车的工序基本尺寸是：
25-2=23
由于钻头直径为23mm，所以不需要粗车
3．φ30+0.01+0.04内孔：
经济精度是IT8，需要经过粗车→半精车→精车才能达到尺寸要求
精车为最终工序，所以工序尺寸为φ30+0.01+0.04mm，
查表得的加工余量为0.4mm，
故精车的工序基本尺寸是：
30-0.4=29.6
半精车的加工余量查表的1.6，故半精车的工序基本尺寸是28
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.21，由此可得粗车的工序尺寸为：
280-0.21
所以粗车的加工余量为：
28-23=5
4．φ
mm外圆
经济精度是IT8，需要经过粗车→半精车→精车才能达到尺寸要求；
精车为最终工序，所以精车的工序尺寸为φ
mm，
查表得精车的加工余量为0.4，
故半精车的工序基本尺寸是：
50+0.4=50.4
半精车的经济精度是IT10，查表得T=0.25，由此可得半精车的工序尺寸为：
50.40+0..1
查表得半精车的加工余量为1.4，
故粗车的工序基本尺寸是：
50.4+1.6=52mm
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.25，由此可得粗车的工序尺寸为：
520+0.25
所以粗车的加工余量为：
55-52=3
5．10×20的内沟槽
粗糙度是6.3，需要粗加工→半精车就能达到要求；
半精车为最终工序，所以半精车的工序尺寸为φ36，
查表得半精车的加工余量为2，
故粗车的工序基本尺寸是：
36-2=34
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.25，由此可得粗车的工序尺寸为：
34-0.250
所以粗车的加工余量为34-23=5.5
6.φ30的外沟槽
粗糙度是6.3，需要粗加工→半精车就能达到要求；
半精车为最终工序，所以半精车的工序尺寸为30
查表得半精车的加工余量为2，
故粗车的工序基本尺寸是：
32
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.25，由此可得粗车的工序尺寸为：
32
所以粗车的加工余量为：
18
12.φ40的圆柱面：
经济精度是IT9，需要经过粗车→半精车达到尺寸要求；
半精车为最终工序，半精车的工序基本尺寸是：
40
半精车的经济精度是IT10，查表得T=0.25，由此可得半精车的工序尺寸为：
400+0..1
查表得半精车的加工余量为2
故粗车的工序基本尺寸是：
42
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.25，由此可得粗车的工序尺寸为：
380+0.25
所以粗车的加工余量为：
13
13.Ø25的圆柱面：
经济精度是IT10，粗糙度6.3，需要经过粗车→半精车,达到尺寸要求；
半精车为最终工序，，故半精车的工序基本尺寸是：
250+0..084
查表得半精车的加工余量为2，
故粗车的工半精车为最终工序，是：
27
粗车的经济精度是IT12，查表得T=0.25，由此可得粗车的工序尺寸为：
220+0.21
所以粗车的加工余量为：
15
7切削用量的确定
切削用量的确定：
切削深度asp，进给量f，切削速度vc，主轴转速n.
7.1粗车
1.粗车端面：
f=0.5,vc=1.4399m/s，
2.Ø250+0.1mm的内孔：
asp=1,f=0.15,vc=1.1781m/s
3.Ø30+0.01+0.04内孔：
asp=2.5,f=0.28,vc=0.8210
Ø
mm外圆
4.asp=2,f=0.5,vc=2.64
5.φ36的内沟槽
：
asp=2,f=0.9,vc=0.11
6Ø30外沟槽表asp=9f=0.15v=2.36
7.Ø40圆柱面asp=6f=0.4v=1.85
8.Ø25圆柱面asp=7f=0.4v=1.85
7.2半精车
1.车端面：
f=0.3,vc=2.816
2.Ø250+0.1mm的内孔：
asp=1f=1.5,vc=1.7
3.Ø30+0.01+0.04内孔：
asp=1,f=1.5vc=1.7
Ø
mm外圆
4.asp=0.7,f=0.45,vc=3.28
5.Ø36的内沟槽
：
asp=1,f=0.9,vc=0.12
6.Ø30外沟槽表asp=0.7f=0.14v=3.93
7.Ø40圆柱面asp=0.7f=0.28v=3.69
8.Ø25圆柱面asp=0.7f=0.28v=3.69
7.3精车
1.Ø
mm外圆asp=0.3f=0.4,vc=3.28
2.φ30内孔asp=0.3f=0.2v=3.93
3.φ25内孔asp=0.3f=0.2v=3.93
8机床及工艺装备的确定
8.1机床的选择应符合以下原则：
1）机床的尺寸规格要与被加工工件的外廓尺寸相适应，应避免盲目加大机床规格。
2）机床的加工精度应与被加工工件在该工序的加工精度相适应。
3）机床的生产率应与被加工工件的生产类型相适应。
4）机床的选择应考虑工厂（车间）的现有设备条件。
如果工件尺寸太大，精度要求过高，没有相应设备可供选择时，就需改装设备或设计专用机床。
。
9拟定工艺路线
9.1选择定位基准
1）选择粗基准
选择加工后为Ø50的Ø55的外圆表面作为粗基准，该表面加工余量最小，能保证其他表面有足够的加工余量。
2）选择精基准
经分析零件图可知，采用顶尖孔作为统一的基准，加工各外圆表面，保证了各表面之间有较高的同轴度。
符合了基准重合原则和基准统一原则。
考虑选择以加工的轴Ø40外圆为精基准，保证阶台孔的加工精度。
该基准工件的装夹稳定可靠，容易操作，夹具结构也比较简单。
9.2表面加工方法的选择
1．选择加工方法
根据加工表面的精度和表面粗糙要求，查附表可得内孔、平面的加工方案，见表3如下：
表3螺纹轴各面的加工方案
加工表面
精度要求
表面粗糙度Ra/um
加工方案
两端面
IT10
6.3
粗车→半精车
φ50-0.0250
外圆
IT7
6.3
粗车→半精车→精车
φ40外圆
IT9
6.3
粗车→半精车→精车
φ25外圆
IT10
6.3
粗车→半精车→精
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