减速箱输出轴机械加工工艺规程设计机械制造-课程设计论文正文--大学毕业论文设计.doc

湖南科技大学机械制造基础课程设计减速箱输出轴机械加工工艺规程设计说明书 成 绩： 指导老师：宾光富 设 计 人：周宏业 专业及班级：12级车辆工程一班 学 号：1203060124 时 间：2015年6月7日-2015年6月12日湖 南 科 技 大 学课程设计报告 课程设计名称： 减速箱输出轴(批量2000件)机械加工工艺规程设计 学 生 姓 名： 周宏业学 院： 机电工程学院 专业及班级： 12级车辆工程一班学 号： 1203060124指 导 教 师： 宾光富 2015年6月10日 目 录一 机械制造课程设计的目的二 减速箱输出轴的工艺性分析 1.减速器输出轴的用途和工作原理 2.减速箱输出轴的技术要求 3.审查减速器输出轴的工艺性三 生产纲领的计算与生产类型的确定 1.生产类型的确定 2.生产纲领的计算四 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图 1.毛坯的选择 2.确定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法，制定工艺路线 1.定位基准的选择 2.零件表面加工方法的选择 3.加工阶段的划分 4.工序的合理组合 5.加工顺序的安排 6.零件的工艺路线的确定六工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算七工序设计（选择加工设备和工艺设备） 1.选择加工设备 2.选择工艺设备八确定工序的切削用量 1.背吃刀量的确定 2.进给速度的确定 3.切削速度的确定九. 填写工艺过程卡和主要工序的工序卡十设计体会十一参考文献十二附录 减速箱输出轴机械加工工艺规程设计 一课程设计的目的 1.加强对理论知识的理解，并且能把理论只是和课内外的生产实践相结合，从而解决零件在加工中定位，加紧以及工艺路线的安排，工艺尺寸的确定等一系列实际问题，最终保证零件的加工质量。2.提高基本意识和技能，通过课程设计，掌握工艺规程和工艺装备设备设计的方法和步骤，初步具备计工艺规程和工艺装备的能力，进一步培养学生识图、绘图、计算和编写技术文件的基本技能。3.锻炼使用手册及图表资料的能力,能够熟练地依据给定的任务而查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。4.培养规范意识，通过课程设计，使学生养成遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。二 审查零件图样的工艺性1.减速器输出轴的用途和工作原理 此轴用于输出转矩、传递动力。轴安装在单列圆锥磙子轴承上，轴承盖凸缘挡住轴承外圈，因此轴得到轴向定位。齿轮和半联轴器用轴肩、轴套和挡圈轴向定位，用平键作周向定位，以传递运动和转距。该轴套上两个齿轮，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。 2.减速箱输出轴的技术要求图一 该减速箱输出轴的全部技术要求列于表1。加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度/m形位公差/mmA0.017，IT7Ra0.8L0.017，IT7Ra12.5无B48无Ra12.5无G48无Ra1.6H48无Ra3.2无C0.016，IT6Ra1.6无D0.017，IT7Ra0.8E0.16，IT11Ra3.2无J0.16，IT11Ra2.3无F0.013，IT6Ra1.6无K0.013，IT6Ra12.5无键槽12P9侧12P90.036Ra1.6键槽12P9底无无Ra3.2无键槽8P6侧面8P60.043Ra1.6键槽8P6底面无无Ra3.2无内螺纹孔2M6深10无无无表1 减速器输出轴零件技术要求表此外，为了保证轴的耐磨性和硬度，要求热处理T224。3. 审查减速器输出轴的工艺性 分析零件图可知，传动轴的所有表面都要求切屑加工，并在轴向方向上产生台阶表面, 并且粗糙程度都不同 ,这样有利于主轴高速旋转时的各表面的应力条件,主要工作表面虽然加工精度要求相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。所以该零件的工艺性好。a. 45号钢具有良好的可锻性。b. 结构力求简单、对称、横截面尺寸不应有突然变化。c. 为了装卸轴承和齿轮方便、去除毛刺，轴两端应该有倒角。d. 为了减少应力集中，各轴肩过渡处应有合理的圆角。e. 轴上有两个键槽，可用铣刀加工，而且效率高。三 生产纲领的计算与生产类型的确定1.计算生产纲领1产品的生产纲领就是其年生产量，用字母N表示，通常按下式计算： N=Qn(1+a%+b%) N零件的生产纲领（件/年）；Q产品的年产量（台、辆/年）； n每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）；a%备品率，一般取2%-4%；b%废品率，一般取0.3%-0.7%。结合生产实际：备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%；产品的年产量Q要求2000件/年，每台产品中该零件的数量n为1件/台。将各数据代入上式可得年产量: N=2000*1*(1+3%+0.5%)=2070（件）2离心机主轴的重量估计值为2.2 kg.2.确定生产类型机械制造业的生产类型一般可分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型。其中，成批生产又可分为大批生产、中批生产、小批生产三类。显然，产量越大、生产专业化程度应该也越高。零件的生产类型是指零件的年生产纲领和产品特征来确定的。按重型机械、中型机械和轻型机械的年生产量列出不同生产类型的规范,如下表：表2 不同机械产品的零件质量型别表机械产品类别加工零件的质量/kg轻型零件中型零件重型零件电子工业机械30机床50重型机械2000表3 各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/（台/年或件/年）轻型机械中型机械重型机械单件生产100205小批生产100500202005100中批生产5005000200500100300大批生产50005000050050003001000大量生产50000050001000 查表2得，该零件为中型零件，再由此查表3可知，该减速箱输出轴生产类型为中批生产。四选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1.毛胚的选择 由于该输出轴在工作过程中要承受扭转和冲击载荷，为增强轴的抗扭强度和冲击韧性，获得纤维组织，钢材选用45钢。轴的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为得到合适的生产效率采用锻造制造毛坯，减速箱输出轴是阶梯轴，并且各阶直径相差不大，用模锻方法制造毛坯。2.确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量（1）、公差等级 由轴的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 （2）、锻件质量的估算与形状复杂系数S的确定。 已知机械加工后轴的重量为2.2kg,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为2. 8kg。 形状复杂系数S=mt/mN其中为相应的锻件外廓包容体质量，则： S=2.2kg/2.8kg=0.786 根据S的值查表，可知锻件的形状复杂系数为S1级（简单）。（0.63S=1）（3） 、锻件的材质系数由于该轴的材料为钢，是碳的质量分数小于.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。（4） 、锻件分模线形状 根据该轴的的形位特点，此轴选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。（5） 、零件的表面粗糙度 依据零件图可知，该轴各加工表面的粗糙度均大于0.8m。 根据上述毛胚加工余量分析，可画出零件毛胚图。五拟定的工艺加工路线过程1.定位基准的选择 粗基准的选择 一般采用轴的外圆表面作为粗基准，这样可以使得定位、装夹和加工变得很方便，而且这也符合基准统一原则。以它为粗基准定位加工顶尖孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复映”的影响。提高工件加工时工艺系统的刚度，可采用外圆表面和一端中心轴共同作为定位基准，这样可以使定位基准与设计基准重合并获得较高的定位基准。 精基准的选择 零件上的很多表面都以两端面作为基准进行加工，可避免基准转换误差，也遵循基准统一原则，因此以轴的两端面为精基准；两端面的中心轴线是设计基准，选用中心轴线为定位基准，可保证表面最后加工位置精度，符合基准重合原则。2. 零件表面加工方法的选择 轴的各个表面具体的加工方法，如表4所示.加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra（um）加工方法外圆表面AIT60.8粗车半精车磨削外圆表面BIT1112.5粗车外圆表面CIT71.6粗车半精车精车外圆表面DIT60.8粗车半精车磨削外圆表面EIT63.2粗车半精车外圆表面FIT71.6粗车半精车精车轴端面L、KIT1112.5粗车轴肩端面GIT81.6粗车半精车精车轴肩端面HIT93.2粗车半精车轴圆锥面IT93.2粗车半精车12P9键IT71.6粗铣精铣8P6键IT71.6粗铣精铣表4 轴零件各表面加工方案3. 加工阶段的划分 该轴为多阶梯轴,为了使毛胚生产率高，将毛胚大大的简化了，但是这使得毛胚机械加工余量较大，需要切除大量金属，产生大量的切削热，而且引起残余应力重新分布而变形,因此,安排工序时,应将加工过程分为以下阶段： 粗加工阶段 粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准。它包括粗车外圆、钻中心孔。 1 粗车两端面,钻中心孔为精基面作好准备,使后续工序定位精准,从而保证其他加工表面的形状和位置要求。 2 分别粗车阶梯轴外圆,将零件加工出35,48，40,30的轴外圆使此时坯件的形状接近工件的最终形状和尺寸,只留下适当的加工余量。 3 加工出2M6深10的内螺纹孔。 半精加工阶段 半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差，使加工面达到一定得精度，为精加工做好准备。它包括主轴各处外圆、台肩的半精车和修研中心孔等。 精加工阶段 精加工阶段的任务是确保达到图纸规定的精度要求和表面粗糙度要求。它包括对表面粗糙度要求较高的外圆面A、B磨削加工，对外圆面C、F和轴肩端面G的精车加工。然后粗铣、半精铣键槽。4. 工序的合理组合该轴的生产类型为中批生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术质量要求，可选用分段加工工序。采用通用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度以减少工序数量，缩短工艺路线。5. 加工顺序的安排 该轴要求热处理1.为改善工件材料的切削性能，在切削加工前应进行调质热处理。2.粗车之后，由于此轴粗车余量较大，为了消除粗车后工件的内应力，应安排退火。 3.为了增加轴的耐磨性和表面硬度，精车之后对整个轴进行淬火。 辅助工序 在半精加工之后，安排去毛刺；精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序 机械加工工序1.按“先基准面后其他”的原则，首先加工精基准面，钻中心孔及车表面的外圆。2.遵循“先面后孔”的原则，先加工端面，再加工铣键槽，钻螺孔3.按“先主后次”的顺序，先加工主要表面：车外圆各个表面，后加工次要表面：铣键槽。4.按“先粗后精”的顺序，先加工精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。6. 零件的工艺路线的确定 跟据上面加工工艺过程的分析，确定工艺路线，如表5：工序号工序名称工序内容车床设备刀具量具1锻造模锻锻造45号钢毛坯2热处理调质处理240HRC3粗车粗车轴端面K、LCA614090度刀游标卡尺4钳修研两端中心孔钳工台麻花钻游标卡尺5粗车粗车外圆；粗车35段CA614060度刀游标卡尺6粗车粗车外圆；粗车48段CA614060度刀游标卡尺7粗车粗车外圆；粗车40段CA614060度刀游标卡尺8粗车粗车外圆；粗车30段CA614060度刀游标卡尺9粗车粗车外圆；粗车轴肩、圆锥面CA614060度刀游标卡尺10调质处理热处理设备11半精车半精车轴外圆表面ACA614060度刀游标卡尺止规12半精车半精车轴外圆表面CCA614060度刀游标卡尺止规13半精车半精车轴外圆表面DCA614060度刀游标卡尺止规14半精车半精车轴外圆表面ECA614060度刀游标卡尺止规15半精车半精车轴外圆表面FCA614060度刀游标卡尺止规16半精车半精车轴肩端面G、H、J和锥面CA614060度刀游标卡尺止规17精车精车外圆表面BCA614060度刀游标卡尺止规18精车精车外圆表面CCA614060度刀游标卡尺止规19精车精车外圆表面FCA614060度刀游标卡尺止规20精车精车，轴肩端面GCA614060度刀游标卡尺止规21精车 精车45倒角两个CA614045度刀游标卡尺止规22钻孔 钻光孔台式钻床Z5125钻头23攻螺纹攻右端两内螺纹孔M6深10，相对小中心线对称距离为18mm台式钻床Z512麻花钻螺杆丝锥游标卡尺24粗磨磨外圆A、C、D和F万能外圆磨床M1412砂轮千分尺25精磨磨外圆A、C、D和F万能外圆磨床M1412砂轮千分尺26铣平口虎钳装夹工件，铣出两个键槽将键槽底面铣至满足表面粗糙度Ra1.6铣床X61W键槽铣刀游标卡尺27钳去毛刺钳工台平锉游标卡尺卡规28热处理淬火29清洗清洗零件表面清洗机30终检终检零件尺寸游标卡尺卡规,塞规五工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算由于零件为阶梯轴，我们可以把台阶相差不多的阶梯轴的毛坯合成同一节。根据具体尺寸可将B和C合成同一节，将D、E合成一节 外圆表面A的毛胚加工余量的确定。其粗糙度0.8m的要求，对其加工的方案：粗车半精车粗磨精磨。 由工艺手册查得：粗磨余量为0.3；精磨余量为0.1；半精车余量为1.5；粗车余量为5.5，可得加工总余量为7.4，取总加工余量为7，并将粗车余量修正为5.1。 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得：磨削后的IT6,Ra0.8m；半精车后为IT8，Ra3.2m;粗车后为IT11，Ra16um.如表6：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精磨0.1IT60835粗磨0.335.1半精车1.5IT83.235+0.4=35.4粗车5.1IT111635.4+1.5=36.9锻造236.9+5.1=42 C毛胚加工余量的确定。 1.外圆表面D的粗糙度Ra1.6m,公差T=16m确定其加工方案：粗车半精车粗磨精磨。 由工艺手册查得：粗磨余量为0.3；精磨余量为0.1；半精车余量为1.5；粗车余量为5.1，由此可知总的加工余量为7.0。 确定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（粗磨、精磨）后为IT7,Ra1m;半精车后的为IT8，Ra3.2m;粗车后为IT11，Ra16m.如表7：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精磨0.1IT61.640粗磨0.340.1半精车1.5IT83.240+0.4=40.4粗车5.1IT111640.4+1.5=41.9锻造241.9+5.1=472.毛胚外圆表面B.毛胚尺寸为55，加工余量为2。表面粗糙度为Ra12.5m，确定加工方案：粗车 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得：粗车后为IT11，Ra12.5m。如表8：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗车7IT1112.548锻造248+7=55 外圆表面C、E、F毛坯加工余量的确定。 1.以C的表面粗糙度要求与为对象，它与A完全一样，同表4，得到毛坯尺寸为42. 2.E和D在同一节上，则毛胚尺寸同为42。其外圆表面粗糙度Ra3.2m, 确定其加工方案：粗车半精车。由工艺手册查得：半精车余量为1.5；粗车余量为4.5，总余量为6。调节总余量为7，则粗车余量调为5.5。 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得：半精车后的为IT8，Ra3.2m;粗车后为IT11，Ra16m.如表9：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精车1.5IT83.235粗车.5.5IT111635+1.5=36.5锻造236.5+5.5=42 3.F毛胚尺寸为37，总余量为7。其外圆表面粗糙度为Ra1.6m，确定加工方案：粗车半精车粗磨精磨。由工艺手册查得：精磨余量0.1，粗磨余量为0.3，半精车余量为1.5，粗车余量为4.5，将粗车修正为5.1，总余量为7。确定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（粗磨、精磨）后为IT6, Ra1.6m;半精车后的为IT8，Ra3.2m;粗车后为IT11，Ra16m.如表10：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精磨0.1IT61.630粗磨0.330.1半精车1.5IT83.230.1+0.3=30.4粗车5.1IT111630.4+1.5=31.9锻造231.9+5.1=37 轴肩端面G毛胚加工余量的确定。表面粗糙度要求Ra1.6m，确定其加工方案：粗车半精车精车。由工艺手册查得：精车余量为1.6，半精车余量为1.3，粗车余量为4.1，总余量为7。确定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IT8, Ra1.6m;半精车后的为IT9，Ra3.2m;粗车后为IT11，Ra16m。如表11：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精车1.6IT81.67半精车1.3IT93.27+1.6=8.6粗车4.1IT11168.6+1.3=9.9锻造29.9+4.1=14 轴肩端面J毛胚加工余量的确定。表面粗糙度要求Ra2.3m，确定其加工方案：粗车半精车由工艺手册查得：半精车余量为1.3，粗车余量为5.7，总余量为7。确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得：半精车后的为IT8，Ra2.3m;粗车后为IT11，Ra16m。如表12：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精车1.3IT83.255粗车5.7IT111655-1.3=53.7锻造253.7-5.7=48 轴肩端面H的毛胚加工余量的确定。其表面粗糙度为 Ra3.2m，确定加工方案：粗车半精车由工艺手册查得：半精车余量为1.0，粗车余量为0.8，总余量为1.8。确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。由工艺手册查得：半精车后的为IT8，Ra3.2m;粗车后为IT11，Ra16m。如表13：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精车1.3IT83.2175粗车5.7IT1116175-1.3=173.7锻造2173.7-5.7=168 轴端面L、K毛胚加工余量的确定。其表面粗糙度为 Ra12.5m，粗车既可达到要求，粗车余量为7。所以轴毛胚总长度为200+7*2=214mm。表14：工序名称工序余量/mm加工经济精度/mm表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗车7IT1112.5200锻造4200+7*2=214七. 选择加工设备和工艺设备由于该轴生产类型为中批生产，设备以通用机床为主，生产方式为通用机床加辅助夹具为主。1. 选择加工设备根据该轴的尺寸大小要求，选用卧式CA6140,万能外圆磨M1432；台式钻床Z512，铣床XA6132。（详见表5）2. 选择工艺设备工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在表5和工艺卡卡片上有简要说明。八 .确定工序的切削用量在刀具耐用度一定的情况些，为了提高生产率，选择切削用量的基本原则是：首先应选尽可能大的背吃刀量;其次要在机床动力和刚度允许的条件下，同时又满足已加工表面粗糙度要求的情况下，选取尽可能大的进给量;最后根据车床的功率情况选定切削速度。1. 背吃刀量的确定粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、进加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般可达8-10mm。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背吃刀量应依次递减，即. 外圆面A、B、C、D、E、F的车削,查工艺手册可知：1.粗车为各个外圆表面粗车加工余量的二分之一 2.半精车=0.75mm3.精车=0.25mm 轴端面K、L和轴肩端面G、H、J的车削，查工艺手册可知：1.粗车=0.8mm 2.半精车=0.5mm 3.精车=0.1mm2. 进给速度的确定 外圆面A、B、C、D、E、F的车削,查工艺手册可知：1.粗车=1mm/r 2.半精车=0.45mm/r 3.精车=0.1mm/r 轴端面K、L和轴肩端面G、H、J的车削，查工艺手册可知：1.粗车=0.5mm 2.半精车=0.5mm 3.精车=0.1mm3.切削速度的确定 外圆面A、B、C、D、E、F的车削,由车床主轴转速，查工艺手册可知：1.粗车=60m/min 2.半精车=90m/min 3.精车=120m/min 轴端面K、L和轴肩端面G、H、J的车削，查工艺手册可知：1.粗车=50m/min 2.半精车=80m/min 3.精车=110m/min 铣键槽12P9 选取铣刀类及其参数，根据键参数；选取高速钢齿槽铣刀，其齿直径D=100mm，铣刀厚度L=18mm，齿数Z=18。 选取每齿进给量，根据铣刀结构及其参数；加工性质和铣刀宽度。选取每齿进给量 确定刀具耐用度T，按参考文献确定铣刀耐用度T=120mm。 选择切削速度，根据参考文献选取切削速度,按条件D=100mm, L=10-16mm;Z=20, T=120 min, =0.4mm/Z,取，又根据不同加工条件进行修正计算。按参考文献表工件硬度为220240HBS时取最后确定， 确定铣床主轴转速n根据XA6132型铣床说明书，选取。最后确定切削速度为确定每分钟进给量确定=118mm/min九填写工艺过程卡和主要工序的工序卡根据上述分析，可以编写减速器输出轴的机械加工工艺过程卡片一张；机械加工主要工序的工序卡2张。具体见附件。十.设计体会机械制造基础课程设计在老师布置课题之后，我很迷茫，不知道要干些什么，也不知道老师要我们做这些有什么用，不过我们还是很积极的去借了一些老师需要的书，先看了一下课本上的一个例子，总算是有一些收获，知道我们所要完成的东西是什么了。并通过大家一起研究，借鉴努力完成，因此通过本次课程设计我学到了很多，有很多收获，也是我学的知识有所应用我十分开心。十一参考文献1 机械制造基础课程设计指导书 第2版 主编 邹青 呼咏 2 机械制造技术基础 第2版 主编 胡忠举 陆名彰