输出轴工艺设计.docx

1、输出轴工艺设计课 程 设 计 任 务 书1设计目的：培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握设计工艺规程和机床夹具的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1零件的分析1.1零件的作用了解零件的性能、用途和工作条件。1.2零件的工艺分析对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等进行工艺分析。2工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式对零件的材料、热处理及机械加工的工艺性进行分析。2.2基准的选择

2、（1）粗基准的选择。（2）精基准的选择。2.3制定工艺路线确定加工方法和划分加工阶段；安排加工顺序。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.5确定切削用量及基本工时3.专用夹具设计设计典型工序的专用夹具，制定夹具方案、绘制夹具装配工作图。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等：1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，写工艺卡片、工序卡片。2. 合理选择或设计所有工装，设计一套主要工步的专用工夹具，绘制夹具的装配图，零件图。3撰写课程设计说明书一份（A4纸不少于15页）。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1王绍俊.机械制造工

3、艺设计手册. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19812刘文剑 曹天河.夹具工程师手册.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19873艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：机械工业出版社，20044吴宗泽 罗圣国.机械设计课程设计手册（第二版）.北京: 高等教育出版社, 19995李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,19946赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，20045设计成果形式及要求：提供设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。毛坯图，零件图，工艺卡，夹具装配图，夹具零件图6工作计划及进度：2008年12月15 日 12

4、月16 日熟悉零件、画零件图 12月17日 12月20 日选择加工方案、确定工艺路线，填写工艺卡片12月21日 12月24日专用夹具设计12月25日 12月26日编写设计说明书12月27日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日目 录1. 零件的分析 1.1 零件的作用 1.2零件的工艺分析2. 工艺规程设计 2.1确定毛坯的制造形式 2.2基准的选择 2.3制定工艺路线2.3.1加工方法的选择2.3.2加工顺序的安排 2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的确定 2.5确定切削用量及功率的校核设计心得参考文献1零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴

5、获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。1.2零件的工艺分析从零件图上看，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，10个20的通孔，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内圆柱表面为Ra3.2um, 55外圆柱面、大端端面为Ra1.6um, 60、75外圆柱面为Ra0.8um，其余为Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在55的左端面、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

6、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200HBW，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工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式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。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

7、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。2.2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55外圆柱面作为粗基准来加工176外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，176的外圆柱面和右端面

8、作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 2.3制定工艺路线2.3.1加工方法的选择: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，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

9、加工方法176外圆柱面 Ra6.3 自由公差 粗车-半精车55外圆柱表面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车60外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车65外圆柱面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车75外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车50内圆柱面 Ra6.3 自由公差 粗铣80孔 Ra3.2 IT7 钻孔-车孔-铰孔104孔 Ra6.3 自由公差 钻孔-车孔20通孔 Ra3.2 IT7 钻孔-铰孔左端 Ra6.3 粗车右端面 Ra1.6 粗车-精车键槽 Ra3.2 IT9 粗铣-精铣倒角 Ra6.3 2.3.2加工顺序的安排(1)工序的安排 1、加工阶段的划分

10、 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。 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176、55、60、65、75外圆柱表面。 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55、60、65、75外圆柱面，80、20孔等。 精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的

11、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。 2、基面先行原则 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。 3、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，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。 4

12、、先面后孔 对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于CA6140车床输出轴来讲先加工75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。 （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

13、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，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。 （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CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840温度中保持30分钟释放应力。 （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

14、定加工工艺路线，具体方案如下：方案一1、 备料 锻造毛坯2、 热处理 退火（消除内应力）3、 普车 粗、精车右端面 钻中心孔4、 普车 粗176外圆柱面 倒角5、 普车 粗车各外圆柱面留半精车、精车余量，左端面6、 热处理 调质7、 数控车 半精车、精车各外圆柱面到要求 倒角8、 数控车 钻30的底孔，车104，车80孔留镗孔余量9、 数控车 镗80孔到要求，倒角10 数控车 倒角11 数控铣 铣50、钻、扩、铰20到要求12、 数控铣 铣键槽 13、 去毛刺14、 检验 方案二1 备料 锻造毛坯2 热处理 退火（消除内应力）3 普车 粗车各圆柱面留半精车、精车余量以及左端面4 普车 粗、精车

15、右端面 钻中心孔5 普车 粗车176外圆柱面 倒角6 热处理 调质7 数控车 半精车左端各圆柱面到要求8 数控车 精车左端台阶到要求并倒角9 数控车 钻30的底孔，车104，车80孔留镗孔余量10 数控车 铰80孔到要求，倒角 11 数控车 倒角12 铣 铣50、钻、扩、铰20到要求13 铣 铣键槽14 去毛刺15 检验方案三1 备料 锻造毛坯2 热处理 退火（消除内应力）3 数控铣 铣端面 钻中心孔4 普车 车大端外圆 5 普车 车556 普车 607 普车 658 普车 759 普车 车内孔10 数控铣 铣50、钻、扩、铰20到要求 铣键槽11 倒角12 去毛刺13 检验 综上所述：三个工

16、艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求，所以采用方案二。 （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，以减少编程工作量具体加工路线见走到路线图。 （6）、加工设备的选择 、工序三采用CA6140普通车床，车床的参数如下：型号TYPE CA6140，中心

17、距750mm 1000 mm 1500 mm，床身上下最大回转直径400 mm，马鞍内最大工作回转路径550 mm，横拖板上最大回转直径214mm，主轴孔径52 mm，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）0.45-20 mm（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235010201250mm 、工序7、8、9采用数控车床CK7150A，车

18、床参数如下：8工位电动转塔刀架，可实现自动换刀，数控装置：FANUCOI，最大回转直径590mm，最大加工直径500 mm，最大加工长度1000 mm，主轴转速范围30-2000RMP/min，主轴电机功率7.5KW，主要精度X定位精度0.016 mm,Z定位精度0.025 mm,X重复定位精度0.007 mm,Z重复定位精度0.01 mm工序11、12采用X51，铣床的参数如下：型号X51,主轴孔锥度7:24,主轴孔径25mm。主轴转速651800r/min。工作台面积(长宽)1000250。工作台最大行程:纵向(手动/机动)620mm,横向手动190mm、机动170mm，升降手动370mm

19、、机动350mm。工作台进给量:纵向35980mm/min、横向25765mm/min、升降12380mm/min。工作台快速移动速度:纵向2900mm/min、横向2300mm/min、升降1150mm/min。工作台T型槽数:槽数3、宽度14、槽距50。主电机功率7.5KW。 （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

20、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。 、粗车外圆柱面：刀具号为T0101，90可转位车刀，圆弧半径为1，刀片型号为VCUM160408R-A4，刀具型号为PVJCR2525-16Q 、半精车，精车外圆柱面：刀具号为T0202，75可转位车刀，圆弧半径为1，刀片型号为WNUM080304EL-A2，刀具型号为PCRC2020-16Q 钻头：高速钢刀具 刀具号为T0303，直径为30;刀具号T0404，直径为18 扩孔钻：刀具号

21、为T0505，直径为19.8;铰刀：刀具号为T0606，直径为20 内孔车刀：刀具号为T0707，93 内孔车刀，圆弧半径为1，刀片型号为TBUM080404R-04， 刀具型号为PSUBR3215-16Q 镗刀 刀具号为T0808，刀杆长度为200.BH1625 粗铣键槽 刀具号为T0909，精铣键槽 刀具号为T1010， 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 刀具型号粗车外圆柱面 T0101 可转位车刀 90 r=1 VCUM160408R-A4 PVJCR2525-16Q半精，精车外圆柱面 T0202 可转位车刀 75 r=1 WNUM080304EL-A

22、2 PCRC2020-16Q钻30的孔 T0303 钻头 30 钻18 T0404 钻头 18 扩19.8 T0505 扩孔钻 19.8 铰20 T0606 铰刀 20 车内孔 T0707 内孔车刀 93r=1 BUM080404R-04 PSUBR3215-16Q镗50的盲孔 T0808 镗刀 200.BH1625 粗铣键槽 T0909 铣刀 15.4 精铣键槽 T1010 铣刀 16 2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的确定根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序

23、尺寸及毛坯尺寸如下：1） 外圆柱面176工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度粗车 5 IT12 176 6.3毛坯 187 2） 外圆柱面55工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 55 1.6半精车 1.1 IT10 56 3.2粗车 15 IT12 57.9 6.3毛坯 17.1 70 3） 外圆柱面60工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 60 1.6半精车 1.1 IT10 61 3.2粗车 10 IT12 62.9 6.3毛坯 12.1 70 4 外圆柱面65工序名称 工序余量 工序公差 工序

24、尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 65 1.6半精车 1.1 IT10 663.2粗车 5 IT12 67.9 6.3毛坯 7.5 70 5 外圆柱面75工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 75 1.6半精车 1.1 IT10 76 3.2粗车 5 IT12 77.9 6.3毛坯 7.5 80 6 内圆柱面80工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度镗车 3 IT7 80 1.6车孔 47 IT12 77 6.3钻孔 30 IT12 30 6.37 加工通孔20工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度铰 10 IT7

25、20 1.6扩 9.9 IT9 19.8 3.2钻 9 IT12 18 6.38 加工键槽工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精铣 IT9 16 1.6粗铣 IT12 12 3.2 加工端面 粗车：查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得： f=0.66mm/r Vc=108m/min n=1000Vc/d=190r/min 由CA6140说明书取n=200r/min 故实际切削速度Vc=n d/1000=110.5m/min 取ap=2mm 校核功率： Pm=KcapfVc/60000=230520.66110.5/60000=5.6Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw

26、，效率为=0.8，机床功率PcPm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=110.5m/min，n=200r/min，f=0.66mm/r.精车：查机械制造工艺与机床夹具课程设计指导得：f=0.41mm/r ap=0.5mm Vc=120m/min n=1000Vc/d=217.1r/min 功率 Pm=KcapfVc/60000=23050.50.41120/60000=0.94Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为=0.8，机床功率PcPm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120 m/min，n=217.1r/min，f=0.41mm/r. 铣键槽粗铣：fz=0.12mm/r a

27、p=5mm Vc=90m/min n=1000Vc/d=955.4r/min Vf=nfz=114.6mm/r功率Pm=KcapfVc/60000=230550.1290/60000=2.07Kw 由于机床说明书查得Pc=4.5 Kw，效率为=0.8，机床功率PcPm，所以机床功率足够，实际取值为Vc= 89m/min，n=945r/min，纵向Vf=105mm/r,横向Vf=100 mm/r精铣： fz=0.10mm/r ap=2mm Vc=150m/min n=1000Vc/d=1194.2r/min Vf=nfz=119.4mm/r功率Pm=KcapfVc/60000=230520.10

28、150/60000=1.15Kw 由于机床说明书查得Pc=4.5 Kw，效率为=0.8，机床功率PcPm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=153.8m/min，n=1225r/min 纵向Vf=125mm/r,横向Vf=130mm/r.设计心得 本次的机械制造工艺课程设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。这次的设计我基本上是满意的，因为这是我和本组同学共同完成的这次设计。在此之前我总是莫名其妙感到茫然，不

29、知道从何下手。或者是产生了干脆抄袭别人的想法，但是这一次彭老师制定的这个计划，每个星期都要询问我们的进度，这样子我感觉从一定程度上避免了同学不自己动脑的坏习惯，虽然杜绝不掉，但是我相信经过这次的课程设计后会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和老师分给他们的任务。而不再愿意抄袭别人的，至少我不会了。通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间，所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹，会节省很大一部分的时间的。所以我建议同学们以后一定要在这方面下工夫。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候，一定要细

30、心不能马虎一点，因为这些图都比较烦琐，所以必须一步一步来，不可贪图方便。本次的课程设计，老师要求得很严格，但是老师为了辅导我们不懂的问题不厌其烦的把我们不懂的问题讲了一遍又一遍，真的很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。我们一定不会辜负老师的期望，一定会努力的学好每一门知识，不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。在最后仍然要再次谢谢老师对我们辛勤的辅导，我们一定不会辜负您的期望，请您放心。 参考文献 1、机械加工工艺手册 李 洪主编 北京出版社2、机械制造工艺 徐宏海主编 化学工业出版社3、数控加工工艺与编程 周虹编主编 人民邮电出版社4、机械制造工艺学及夹具设计 弈继昌主编 中国人民出版社5、机械加工工艺设计手册 张耀宸主编 航空工业出版社6、金属切削速查速算手册 陈宏钧主编 机械工业出版社7、机械工人切削手册 机械工业出版社8、机械工程师简明手册 河南科学技术出版社9、机械制造基础 刘建亭主编 机械工业出版社10、数控机床加工工艺 华茂发主编 机械工业出版社11、机床夹具设计 肖