输出轴批量200件机械加工工艺规程设计说明书.docx
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输出轴批量200件机械加工工艺规程设计说明书
课程设计名称：
减速箱输出轴（批量200件）机械加工工艺规程设计
学生姓名：
学院：
机电工程学院
专业及班级：
07级机械设计制造及其自动化002班
学号：
指导教师：
2020年1月13日
目 录
一．机械制造课程设计的目的…………………………………………………
二．生产纲领的计算与生产类型的确信………………………………………
1.生产类型的确信……………………………………………………………
2.生产纲领的计算……………………………………………………………
三．减速箱输出轴的工艺性分析………………………………………………
1.轴的工作原理………………………………………………………………
2.零件图样分析………………………………………………………………
3.零件的工艺分析……………………………………………………………
4减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求…………………
5审查零件的结构工艺性…………………………………………………
四选择毛坯、确信毛坯尺寸、设计毛坯图……………………………………
1．毛坯的选择………………………………………………………………
2确信毛坯的尺寸公差及机械加工余量……………………………………
五选择减速箱输出轴的加工方式，制定工艺线路……………………………
1．定为基准的选择…………………………………………………………
2．零件表面加工方式的确信………………………………………………
3.加工时期的划分……………………………………………………………
4.工序的集中与分散…………………………………………………………
5.加工顺序的安排……………………………………………………………
6.减速箱输出轴工艺线路的确信……………………………………………
六机床设备的选用………………………………………………………………
1．机床设备的选用…………………………………………………………
2．工艺装备的选用…………………………………………………………
七工序加工余量的确信，工序尺寸及公差的计算……………………………
八、确信工序的切削用量………………………………………………………
九课程设计体会…………………………………………………………………
十参考文献………………………………………………………………………
一．机械制造课程设计的目的
1.增强对课堂知识的明白得。
通过课程设计能够使咱们更熟悉书本知识，能加倍熟练地运用书本知识。
2.培育工程意识。
通过课程设计，综合生产实际，切近就业职位，培育学生分析和解决机械制造工程的实际问题，培育工程意识，做到学以致用。
3.训练大体技术。
通过课程设计使学生把握工艺规程和工艺装备设备设计的方式和步骤，初步具有设计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培育学生识图、画图、计算和编写技术文件的大体技术。
4.培育质量意识。
技术设计是依照产品质量要求而进行的，应在保证质量的前提下，充分考虑生产率和经济性。
通过课程设计，可强化质量意识，使学生学会和谐技术性和经济性的矛盾。
5.培育标准意识。
通过课程设计，使学生养成遵守国家标准的适应，学会利用与设计有关的手册、图册、标准和标准。
二．生产纲领的计算与生产类型的确信
机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。
1.生产类型的确信
（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的阻碍。
机械制造的生产类型一样分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大量生产、中批生产、和小批生产。
产量越大生产专业化程度越高。
按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的标准如表1
表1各类生产类型的标准
生产类型
零件的年生产纲领/件/年
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
≤5
≤20
≤100
小批生产
5～100
20～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
大批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
大量生产
＞1000
＞5000
＞50000
（2）生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。
2.生产纲领的计算
（1）生产纲领是产品的年生产量。
生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度和所选用的工艺方式和工艺装备。
（2）零件的生产纲领的计算方式
N=Qn（1+α%）（1+β%）
结合生产实际：
零件的备品率α%和零件的平均废品率β%别离取4%和6%，产品的年产量Q要求为200件/年，每台产品中该零件的数量为1件/台。
因此综合以上数据代入上式中得：
N=221件
（3）减速箱输出轴的体积估量为
零件的质量估量为m=
零件的质量为因此查表1可得其属于轻型零件，生产类型为小批量生产。
三．减速箱输出轴的工艺性分析
1.轴的工作原理：
轴套上的两个齿轮一端置于减速箱内，一端置于输出终端，作用是输出转矩，传递动力，因此材料具有较高的抗弯强度、扭转强度。
2.零件图样分析
（1）该零件轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两头细，符合强度外形原那么，便于安装和拆卸。
其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了µm。
零件的中心轴是设计基准和工艺基准。
（2）φ
mm对公共轴线的圆跳动为。
（3）ø48mm的左端面对公共轴线的圆跳动度为。
（4）ø35mm对公共轴线的的圆跳动度为。
（5）φ
mm×35mm键槽对基准D平行度为。
（6）φ
mm×50mm键槽对基准C的平行度为0，06mm
（7）零件的材料为45钢。
（8）热处置224
（9）φ
mm为轴承配合，因此轴表面的精度，配合要求较高，Ra为µm。
（10）各轴肩处过度圆角R=1。
（11）轴端加工出45°倒角，是为了便与装配。
3.零件的工艺分析
（1）零件的毛坯材料为45，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。
该材料是优质碳素钢，经调制处置以后具有良好的力学性能和切削加工性能。
经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。
（2）该轴式阶梯轴，其结构复杂程度一样，其有三个过渡台阶，一个锥度台阶。
依照表面粗糙度要求和生产类型，表面加工根围粗加工和精加工。
加工时应把精加工和粗加工分开，如此经多次加工以后慢慢减少了零件的变形误差。
（3）此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。
（4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。
（5）在精车前安排了热处置工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳固尺寸、减少零件变形。
并能保证工件变形以后能在半精车时纠正。
（6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会致使轴承装置时歪斜，阻碍轴的同轴度和轴承的利用寿命。
因此在车削磨削进程中，要保证其同轴度。
4减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求见表2
表2
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度Ra（µm）
形位公差
主轴左轴面
φ
IT7
↗
A-B
主轴左轴面
ø48
主轴左轴面
φ
IT6
左端锥面
锥度5：
16
ø35轴面
φ
IT7
↗
A-B
ø35轴面
φ
IT6
↗
A-B
主轴右轴面
φ
IT5
主轴右端内螺孔
M6×2-10
12P9
35
≡
D
8P6
56
≡
C
5审查零件的结构工艺性
（1）结构力求简单、对称，横截面尺寸不该该有突然地转变。
（2）应有合理的模面和圆角半径
（3）45刚具有良好的锻性
6由于ø48的左端面的粗糙度为µm，要求较高，需要磨削工艺。
为了磨削加工方便，不损坏φ
轴面粗糙度，应在该处加褪刀槽2×0.5mm。
一方面在加工轴面时退刀需要。
另一方面在磨削加工时能给刀具足够的进退空间。
四选择毛坯、确信毛坯尺寸、设计毛坯图
1．毛坯的选择
因为减速箱输出轴在工作进程中要经受冲击载荷、扭转力矩。
且载荷比较大。
为增强它的抗扭强度和冲击韧度，毛坯应选用优质低碳钢。
应为生产类型属于小批量生产，为了提高生产效率宜采纳模锻方式制造毛坯。
2确信毛坯的尺寸公差及机械加工余量
（1）公差品级
依照零件图个部份的加工精度要求，锻件的尺寸公差品级为8-12级，加工余量品级为一般级，故取IT=12级。
（2）锻件的质量估算与形状复杂系数S的确信。
锻件的质量为mf=
形状系数S等于mf/mn其中mf为锻件的质量，mn为相应的锻件外廓包容体质量，
S==
依照S值查相关文献可知锻件的形状复杂系数为S1级，既简单级。
（3）零件表面粗糙度
依照零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为µm。
（4）毛坯加工余量的确信
依照上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得单边余量的范围为～。
由于零件为阶梯轴，能够把台阶相差不大的轴的毛坯合成为同一节。
1对轴左端φ
的外圆表面粗糙度µm的要求，对其加工方案为粗车——半精车——磨削。
查工艺手册得：
磨削的加工余量为,半精车的加工余量为，粗车的加工余量为，总得加工余量为，因此去总的加工余量为6，将粗车的加工余量修正为。
精车后工序的大体尺寸为35mm，其它各工序的大体尺寸为：
磨削：
35+=
半精车：
+=
粗车：
+=41
确信各工序的加工经济精度和表面粗糙度：
由工艺手册查得：
精车后为IT7，Ra为µm。
半精车后为IT8,Ra为µm，粗车后为IT11,Ra为16µm。
2关于ø48和ø40的外圆端面，为了提高加工效率，能够作为同一台阶。
ø40的外圆表面粗糙度为µm，确信其加工方案为：
粗车——半精车——精车。
由工艺手册查得：
精车的加工余量为，半精车的加工余量为，粗车的加工余量为，因此总加工余量为，取加工余量为10，修正粗车余量为。
精车后工序的大体尺寸为40，其他各工序的大体尺寸为:
精车：
40+=
半精车：
+=
粗车：
+=50
确信各工序的加工经济精度和表面粗糙度：
精车后为IT7，µm，半精车后为IT8，µm，粗车后为IT11，Ra16µm。
③对ø48的外圆端面，加工方案为粗车。
粗车的加工余量为.其工序尺寸为
粗车：
48+=50
3ø35和ø30的毛坯加工余量的确信：
由于台阶相差较小，在确信毛坯时可处于同一台阶面，以ø35为对象，其外圆的表面粗糙度为µm,确信其加工法案为：
粗车——半精车——磨削。
精车后的尺寸为35，其它各工序的大体尺寸为：
磨削：
35+=
半精车：
+=
粗车：
+=41
确信各工序的加工经济精度和表面粗糙度：
由工艺手册查得：
磨削后为IT7，Ra为µm。
半精车后为IT8,Ra为µm，粗车后为IT11,Ra为16µm。
因此ø30的总加工余量为41-30=11
⑤对轴端面加工余量的确信：
依照轴的尺寸长度与零件直径，查工艺手册得端面的加工余量为2。
五选择减速箱输出轴的加工方式，制定工艺线路
1．定为基准的选择：
正确的选择定位基准是设计工艺进程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定为基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。
（1）粗基准的选择
粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分派各加工面的余量，为后续工序提供精基准。
因此为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔一起作为定为基准。
用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一样用卡盘装夹。
为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，而且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。
（2）精基准的选择
依照减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面φ
和端面φ
为精基准。
零件上的很多表面都能够以两头面作为基准进行加工。
可幸免基准转化误差，也遵循基准统一原那么。
两头的中心轴线是设计基准。
选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。
由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。
2．零件表面加工方式的确信
依照零件图表各表面得加工要求，和材料性质等各因素该轴为阶梯轴，以车削加工为主，由于ø48的左端面的粗糙度Ra为µm，采纳磨削加工。
减速箱输出轴的各表面具体的加工方式如表3
表3
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra（µm）
加工方法
φ
外圆面
IT6
粗车——半精车——磨削
ø48外圆面
IT12
粗车
φ
外圆面
IT7
粗车——半精车——精车
锥面
粗车——半精车
φ
外圆表面
IT6
粗车——半精车——磨削
φ
IT6
粗车——半精车
φ
IT6
粗车——半精车——精车
左端面
IT12
粗车
右端面
IT12
粗车
螺纹孔
IT12
钻
12P9键
IT7
粗铣——半精铣
8P6键
IT7
粗铣——半精铣
3.加工时期的划分
①划分的缘故：
保证加工质量合理，划分加工时期能合理地利用机床设备，便与热处置工序的安排，便于及时发觉毛坯的缺点，爱惜精加工事后的表面。
②时期的划分：
减速箱输出轴的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最高为Raµm，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。
精加工方案的确信，可将加工时期分为粗加工，半精加工和精加工等几个时期。
粗加工时期主若是为了切除各加工表面上的大部份余量，提高生产量。
将右端ø30mm，左端ø35mm的精基准的粗加工完成。
是后续工序都能够采纳精基准定位加工，保证其它表面的精度要求，粗车左右端面。
在半精加工时期，是为各要紧表面的精加工做预备，完成φ
、φ
、φ
、φ
轴表面的加工。
在精加工时期，对φ
和中段φ
两处进行加工。
使其达到规定的质量要求。
车削加工完成后那么对ø48左端面，12P9、8P6键槽进行铣削。
4.工序的集中与分散
该轴的生产类型为小批量生产，零件的结构复杂程度一样，但有较高的技术要求，可选用工序集中原那么安排轴的加工工序。
采纳通用机床和部份高生产率专用设备，配用专用夹具，与部份划线法达到精度，以减少工序数量，缩短工艺线路，提高生产效率。
采纳工序集中原那么，有利于保证各加工面之间的位置精度要求，节省安装工件的时刻，减少工件的移动次数，使生产打算、生产组织工作取得简化，工作装夹次数减少，辅助时刻缩短。
5.加工顺序的安排
（1）机械加工工序
①按先基准平面后其他的原那么：
机械加工工艺安排是老是先加工好定位基准面，因此应先安排为后续工序预备好定为基准。
先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。
②按先粗后精的原那么：
先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
先安排精度要求较高的各要紧表面，后安排精加工。
③按先主后次的原那么:
先加工要紧表面，如车外圆各个表面，端面等。
后加工次要表面，如铣键槽等。
④先外后内，先大后小原那么：
先加工外圆再之外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。
⑤次要表面的加工安排：
键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨以后，精磨外圆之前。
⑥关于轴左端ø35mm和中间ø35mm加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工进程中不断调整、保证其形位公差。
⑦先面后孔原那么：
先加工端面，再铣键槽，钻螺孔。
（2）热处置工序的安排
在切削加工前宜安排正火处置，岂能提高改善轴的硬度，排除毛坯的内应力，改善其切削性能。
在粗加工后进行调质处置，能提高轴的综合性能。
最终热处置安排在半精车以后磨削加工之前。
其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。
在精加工之前安排表面淬火，如此能够纠正因淬火引发的局部变形，提高表面耐磨性。
（3）辅助工序的安排
在粗加工和热处置后，安排校直工序。
在半精车加工以后安排去毛刺和中间查验工序。
在精加工以后安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该轴的工序安排顺序为：
基准加工——要紧表面粗加工——热处置——要紧表面半精加工——要紧表面的精加工（磨削）——攻螺纹、铣键槽——去毛刺、淬火回火等。
6.减速箱输出轴工艺线路的确信
依照以上的加工工艺进程的分析确信零件的工艺线路如表4
表4
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
01
粗车左右端面及45°倒角
CA6140
45°刀
游标卡尺
02
钻中心孔
CA6140
麻花钻
卡尺
03
粗车外圆
CA6140
60°刀
游标卡尺
04
调质处理
05
半精车外圆
CA6140
60°刀
游标卡尺、尺规
06
校正
游标卡尺
07
精车外圆
CA6140
60°刀
游标卡尺
08
功右端螺纹
钻床Z515
钻头
游标卡尺
09
磨削
M1412
砂轮
游标卡尺
10
粗铣键槽
铣床X083
铣刀
游标卡尺
11
半精铣键槽
铣床X083
铣刀
游标卡尺
12
去毛刺
手锤
13
最终热处理和清洗
14
最终热处理
卡尺塞规
六机床设备的选用
1．机床设备的选用
在本方案中，减速箱输出轴的生产类型为小批量生产，能够选用较高效率的专用机床和通用机床。
依照该轴尺寸的大小要求，选用卧式铣床CA6140，外圆磨M1412，台式钻床钻床Z515。
2．工艺装备的选用
在小批量生产的条件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游标卡尺、卡尺、塞规等。
另外还要用到夹具。
七工序加工余量的确信，工序尺寸及公差的计算
（1）轴左端φ
外圆表面。
其加工线路为粗车——半精车——磨削。
由工序03、0五、09组成，据之前查到的加工余量得磨削余量为。
半精车为。
经修正后的粗车余量为。
确信总加工余量为6。
计算各工序尺寸：
磨削前：
35+=
半精车之前：
+=
粗车前：
+=41
依照加工方式能达到的经济精度给各工序尺寸确信公差,查工艺手册可知每道工序的经济精度所对应的值为：
取磨削的经济精度公差品级为IT6，其公差值为T1=0.016mm。
取半精车的经济精度公差品级IT8，其公差值为T2=0.039mm。
取粗车的经济精度公差品级IT11，其公差值为T3=0.16mm。
其数据如下表
表5
工序名称
工序余量（mm）
加工经济精度（mm）
表面粗糙度Ra（µm）
工序基本尺寸（mm）
尺寸、公差（mm）
磨削
IT6
35
φ
半精车
IT8
ø
粗车
IT11
ø
锻造
±2
41
ø41±2
现用计算法对磨削径向的工序量进行分析：
查表得Z1=0.4mm。
那么半精车大体尺寸为A2=35+=35.4mm，半精加工工序的经济加工精度品级为IT8级。
可确认其公差值0.039mm，故取A1=（±）mm。
工序最大余量Z1max=0.412mm工序最小余量Z1min=0.365mm对轴左端ø48外圆表面，加工工艺线路为粗车，尽由工序03组成。
查表可得粗车余量为2.0mm。
取粗车的经济精度公差品级IT11，查表可确认其公差值为0.16mm。
将上面数据填入下表
表6
工序名称
工序余量（mm）
加工经济精度（mm）
表面粗糙度Ra（µm）
工序基本尺寸（mm）
尺寸、公差（mm）
粗车
2
IT11
48
ø48
锻造
±2
50
Ø50±2
（3）对轴左端φ
外圆表面加工工艺线路为：
粗车——半精车——精车。
由工序03、0五、07组成，查表可得个工序余量：
精车余量为,半精车余量为，修正后的粗车余量为。
总加工余量为6mm。
计算各项工序尺寸：
精车后达到图纸上的尺寸φ
，其表面粗糙度为µm。
精车前尺寸：
40+=
半精车前尺寸：
+=
粗车前尺寸：
+=46mm
依照各工序所取得的经济精度所对应的值
精车的经济精度公差品级IT7，其公差值T1=。
半精车的经济精度公差品级IT8，其公差值T2=。
粗车的经济精度公差品级为IT11，其公差值T3=。
将上面的数据填入下表：
表7
工序名称
工序余量（mm）
加工经济精度（mm）
表面粗糙度Ra（µm）
工序基本尺寸（mm）
尺寸、公差（mm）
精车
IT7
40
φ
半精车
IT8
Ø
粗车
IT11
Ø
锻造
±2
50
ø50±2
用计算发对精车径向的工序量Z2进行分析：
查表Z2=，那么半精车的大体尺寸为A2=40+=。
半精加工工序的经济加工精度品级达到IT8级。
确信公差值为,因此A1=（+）mm。
工序最大余量Z2max=+-（40+=
工序最小余量Z2min=（）-（40+）=.
（4）对轴锥度面的加工工序为：
粗车——半精车。
由工序03、05组成，表面粗糙度µm。
（5）对轴中端φ
mm外圆表面，加工工艺线路为：
粗车——半精车——磨削。
由工序03、0五、09组成。
查工艺手册得各加工余量：
磨削余量为。
半精车为。
经修正后的粗车余量为。
确信总加工余量为6。
磨削前：
35+=
半精车之前：
+=
粗车前：
+=41
取磨削的经济精度品级为IT6，公差值为T1=。
取半精车的经济精度品级为IT8，公差值为T2=。
取粗车的经济精度品级为IT11，公差值为T1=。
将以上数据填入表格
表8
工序名称
工序余量（mm）
加工经济精度（mm）
表面粗糙度Ra（µm）
工序基本尺寸（mm）
尺寸、公差（mm）
磨削
IT6
35
φ
半精车
IT8
ø
粗车
IT11
ø
锻造
±2
41
ø41±2
（6）对轴右端φ
外圆面，精车以后的尺寸精度为φ
表面粗糙度µm。
确信工艺线路：
粗车——半精车。
查工艺手册可知半精车的加工余量为，且总加工余量为6mm，那么粗车余量为。
取半精车的经济精度公差品级为IT8，其公差值为T1=。
粗车的经济精度公差品级为IT11，其公差值为T2=。
将以上数据填入表格
表8
工序名称
工序余量（mm）
加工经济精度（mm）
表面粗糙度Ra（µm）
工序基本尺寸（mm）
尺寸、公差（mm）
半精车
IT8
35
φ
粗车
IT11
ø
锻造
±2
41
ø41±2
（7）对轴右端φ
外圆表面：
其加工线路为粗车——半精车——精车。
由03、0五、07组成，查表各工序的加工余量：
精车加工余量为。
半精车为。
总加工余量为11mm。
那粗车的加工余量为=。
依照所能达到的经济精度查得每道工序所对应的公差值为：
取磨削的经济精度品级为IT6，公差值为T1=。
取半精车的经济精度品级为IT8，公差值为
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