输出轴零件的机械制造工艺规程设计说明书.docx
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输出轴零件的机械制造工艺规程设计说明书
无锡商业职业技术学院
机械制造工艺课程设计说明书
课程名称：
机械制造工艺课程设计
题目名称：
设计“输出轴”零件的机械制造工艺规程
班级：
机电091
系别：
机电工程系
组员：
王岭曹冰员史言玉尚耀朱伟奇
指导老师：
王宝敏
机械制造工艺设计说明书
一、设计题目：
设计“输出轴”零件的机械加工工艺规程
二、设计内容：
1、产品零件图一份
2、机械加工工序卡片一份
3、机械加工工艺过程卡片一份
4、设计说明书一份
一、零件的工艺分析---------------------------------------4
二、毛坯的选择，确定毛坯尺寸------------------------4
三、基准的选择---------------------------------------------5
四、制定零件机械加工工艺路线--------------------------6
五、确定工序尺寸及加工余量-----------------------------8
六、选择机床、夹具、刀具--------------------------------9
七、参考文献------------------------------------------
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一、零件图工艺分析
我们的课题是输出轴的设计，输出轴是典型的阶梯轴，其作用主要用来传递转矩和动力。
现对零件图的结构特点和技术要求进行分析：
①载荷分析：
输出轴承受的载荷比较大，要求输出轴材料应具有足够强的硬度和耐磨性能；
②尺寸公差分析：
零件图上两个轴头Φ55和Φ45的公差分别为0.02mm、0.05mm,查公差表可知，其精度等级也都已达到了IT7精度，因此，我们在加工过程中要特别注意轴头的加工；
③位置度分析：
两轴头的同轴度为0.02mm,在加工过程中必须打中心空以保证同轴度，另外，对键槽的直线度也有要求。
④热处理：
零件图要求调质处理28~32HRC。
二、毛坯的选择确定毛坯尺寸
（一）确定毛坯种类
毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。
为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。
毛坯种类
1）铸件
对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。
2）锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。
模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。
3）型材
型材主要有板材、棒材、线材等。
常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。
就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
4）焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。
但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
5）其它毛坯
其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。
根据毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。
因为输出轴的各段尺寸相差不大，而且尺寸较小，所以选45钢棒料。
（二）确定毛坯尺寸
因为零件图上的基本尺寸（最大尺寸）为65mm，零件的长度为291mm，选用直径为70mm,端面加工余量为9mm,所以下料长度为300mm.
三、基准的选择
机械零件表面之间的相对位置包括两方面的要求：
一方面是表面间的位置尺寸精度；另一方面是相对位置精度。
而表面间的尺寸精度和位置精度要求是离不开参考依据的基准。
一、基准
零件上用来确定其它点线面的位置，所依据的点、线、面叫做基准。
1.设计基准
在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。
2.工艺基准
零件在加工、检验和装配过程中所使用的基准为工艺基准。
工艺基准分为定位基准、测量基准和装配基
1.粗基准的选择
（1）以不需要加工，但与加工表面有较高的位置精度要求的表面为粗基准 为了保证加工表面与不加工表面之间的相互要求，一般选择不加工表面为粗基准。
粗基准选择原则：
（1）以不需要加工，但与加工表面有较高的位置精度要求的表面为粗基准 为了保证加工表面与不加工表面之间的相互要求，一般选择不加工表面为粗基准。
（2）应以要求加工余量小而均匀的表面作为粗基准 如车床导轨面的加工；
（3）用毛坯制造中尺寸、位置比较可靠、平整光洁的表面为粗基准；
（4）一般情况下，同一尺寸方向上的粗基准只能使用一次，即不重复使用。
2.精基准的选择原则
（1）基准重合 以设计基准为定位基准来避免基准不重合而引起的误差。
（2）基准统一 应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间的相互位置精度，这称为基准统一。
（3）自为基准 某些精加工工序要求加工余量小而均匀，则应选择加工表面本身作为定位的精基准，称为“自为基准”。
（4）互为基准
（5）以光洁、平整、大的平面为精基准，便于工件的定位和夹紧并使夹具结构简单，操作方便。
四、制定零件的机械加工工艺路线
1）车一端面，钻中心孔B4切断，长295mm，车另一端面至长291mm，钻中心孔B4;
2）粗车外圆分别至Φ65*50、Φ56*33,半精车该端外面至Φ55.5*33,倒角2*45粗车另一端外圆至Φ59*246,Φ56*170，Φ53*123，Φ46*82半精车该端外圆至Φ58.5*246Φ55.5*170Φ45.5*82;
3）粗—精铣键槽至180-0.043*56,粗-精铣键槽至140-0.043*70;
4）粗磨一端外圆分别至Φ58+0.060+0.041Φ45+0.050+0.0,精磨该端外圆分别至Φ58、Φ45,粗磨另一端外圆至Φ55,精磨该端外圆至Φ55，并保证尺寸22mm;
5）调质2*Φ55+0.030+0.02;
6）修孔口的锐边及毛刺.
制定加工工艺路线轴类加工一般是先加工端面，再加工外圆柱面，最后加工键槽。
按照先加工基准面及先精后粗的原则，制定机械加工工艺路线方案如下：
机械加工工艺路线方案：
工序1：
备料。
选45圆钢Φ70mm×300mm。
工序2：
热处理。
调质处理28~32HRC。
工序3：
粗车。
夹左端车右端面见平；打中心孔，车Φ70×50mm为Φ68×50mm，车Φ68×50mm为66×50mm，车Φ66×50mm为Φ65×50mm，车Φ65×33mm为Φ60×33，车Φ60×33为Φ56×33mm，车Φ56×55mm为Φ55.5×33mm。
工序4：
精车。
夹左端车右端面见平，半精车该端外面至Φ55.5×33，倒角2×45。
工序5：
粗车。
夹紧右端车左端面见平，打中心孔，车Φ70×246mm为Φ65×246mm，车Φ65×246mm为Φ61×246mm，车Φ61×246mm为Φ59×246mm。
车Φ59×170mm为Φ56×170mm，车Φ56×123mm为Φ53×123mm。
.车Φ53×123mm为Φ49×82mm，车Φ49×82mm为Φ46×82mm。
工序6：
精车该端外圆至Φ58.5*246，Φ55.5*170，Φ45.5*82。
工序7：
粗磨。
顶住左右端面，粗磨一端外圆分别至Φ58.1Φ45.1，粗磨另一端外圆至Φ55。
工序8：
精磨。
顶住左右端面，精磨该端外圆分别至Φ58+0.060+0.041Φ45+0.033+0.017，精磨该端外圆至Φ55，并保证尺寸22mm。
工序9：
划线。
保证两键槽同一水平线。
工序10：
铣键槽。
铣180-0.043*56，铣140-0.043*70（键槽的精度等级为IT9，一般一次铣完就能满足要求）
工序11：
修孔口的锐边及毛刺。
工序12：
调质2*Φ55+0.030+0.02
工序13：
检验。
工序14：
入库。
附图：
五、确定工序尺寸及加工余量
根据工件尺寸及加工要求，选用CA6140车床，焊接式硬质合金外圆车刀，材料为YT15，刀杆截面尺寸为16mm*25mm，几何参数：
γ0=15o，α0=8o，κr=75o，κ’r=10o，λs=6o，rε=1mm，b’γ1=0.3mm，γ’0=15o
因粗糙度有一定要求，故分粗车和半精车两道工步加工。
（1）粗车加工
1）确定背吃刀量αp加工余量为3mm，粗车加工取αp1=2.5mm，半精车αp2=0.5mm。
2）确定进给量f工件材料，刀杆截面尺寸，工件直径及背刀量，查表的f=0.4~0.5mm/r。
按机床说明书实有的进给量，取f=0.51mm/r。
3）确定切削速度v切削速度可查表得。
现根据已知条件，得v=90m/min，然后求出机床主轴转速为
n=1000v/πdw=1000x90/3.14x70r/min=409r/min
按机床说明书选取实际机床转速为400r/min，实际切削速度为
v=πdwn/1000=3.14x50x560/1000m/min=62.8m/min
（2）精车工步
1）确定背吃刀量αpαp=0.5mm
2）进给量f根据表面粗糙度Ra3.2mm，rε=1mm，查表得f=0.3~0.35mm/r。
按机床说明书实有的进给量，取f=0.30mm/r。
3）确定切削速度v切削速度可查表得。
现根据已知条件，得v=130m/min，然后求出机床主轴转速为
n=1000v/πdw=1000x90/3.14x（70-5）r/min=441r/min
按机床说明书选取实际机床转速为450r/min，实际切削速度为
v=3.14x（70-5）x450/1000m/min=91.95m/min
（3）工时计算
粗车：
ø55+0.041+0.060外圆
1）ø55+0.041+0.060外圆长L=33mm
2）进给量:
根据手册f=0.51mm/r
3）确定主轴转速
n=1000v/πdw=1000x90/3.14x70r/min=409r/min
车床CA6140，选速度n=450r/min
4）工时：
tm=6*L/（n*f）+t=6*33mm/（450r/min*0.51mm/r）+10=10.9min
精车：
1）背吃刀量;单边余量0.5mm
2）进给量；根据手册f=0.30mm/r
3）确定主轴转速n=1000v/πdw=1000x90/3.14x（70-5）r/min=441r/min
取n=450r/min
4）工时:
tm=L/（n*f）+t=33mm/（450r/min*0.3mm/r）+5=5.24min
六、选择机床、夹具和刀具
（一）机床选用
1）各工序的工步数不多，且批量生产对工件的生产效率不是很高，所以选卧式车床，本零件的轮廓尺寸不是很大，所以选用CA6140型卧式车床。
2）工序12铣键槽，因为键槽尺寸不大，且该零件属批量生产，所以选通用的铣床为宜，因此选X61W万能铣床就能满足加工要求。
3）工序10磨削，因为工件的外圆尺寸都不是很大，所以选通用的万能外圆磨床即可，型号为M114W足以满足要求。
（二）夹具选用
主要选用三爪卡盘。
（三）刀具的选用
选择常用车刀、铣刀和砂轮。
参考文献
《机械制造工艺设计简明手册》哈尔滨工业大学李益明主编
《使用机械加工手册》辽宁科学技术出版社：
2002马智贤主编
《机械制造工艺学》（第二版）：
机械工业出版社：
2006王先逵主编
《机械制造技术基础》教育部机械职业教育教学委员会王明耀主编
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