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输出轴电机加工艺规程及工装设计

目 录

一.零件分析

1.1 零件作用。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
1.2零件工艺分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

二．工艺规程设计

2.1确定毛坯制造形式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1
2.2基准选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2
2.3制订工艺路线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
2.3.1加工方法选择。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3
2.3.2加工次序安排。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4
2.3.3工序划分确实定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4
2.3.4热处理工序安排。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
2.3.5确定加工工艺路线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
2.4加路线确实定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
2.4加工余量，工序尺寸，及其公差确实定。。。。。。。。。。。。。。。。。。8

三．设计心得。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

四．参考文件。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

一．零件分析
1.1零件作用
题目所给定零件为输出轴，其关键作用，一是传输转矩，使主轴取得旋转动力；二是工作过程中常常承受载荷；三是支撑传动零部件。
1.2零件工艺分析
从零件图上看，该零件是经典零件，结构比较简单，其关键加工面有φ55、φ60、φ65、φ72外圆柱面，两个键槽。图中所给零件有很高表面精度要求。两个φ65外内圆柱表面粗糙度全部为Ra0.8um, φ56表面粗糙度Ra1.6um，φ60表面粗糙度Ra1.6um，其它为Ra12.5um。热处理方面需要调质处理，到217HBW~225HBW，保持均匀。 经过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们经过三抓卡盘和虎口钳可确保其加工要求，整个图面清楚，尺寸完整合理，能够完整表示物体形状和大小，符合要求。
二．工艺规程设计
2.1确定毛坯制造形式
毛坯选择和确定毛坯图是制订工艺规程最初阶段工作之一，也是一个比较关键阶段，毛坯形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工难易，工序数量多少有直接影响，所以，合理选择毛坯在生产占相当关键位置，一样毛坯加工余量确实定也是一个很关键问题。
毛坯种类选择决定和零件实际作用，材料、形状、生产性质和在生产中取得可能性，毛坯制造方法关键有以下多个：1、型材2、铸造3、铸造4、焊接5、其它毛坯。依据零件材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中棒料，加工余量太大，这么不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件含有较高抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常见于大载荷或冲击载荷下工作零件。
带台阶轴如最大直径靠近于中间部分，应按最大直径选择毛坯直径，如最大直径靠近于端部，毛坯直径能够小些。查手册得选择毛培为直径75mm长度为400mm45号钢。

2.2基准选择
工件在加工第一道或最初几道工序时，通常选毛坯上未加工表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选择中间φ65外圆柱面作为粗基准来加工φ55φ60和外圆柱面和右端面，然后换一个方向加工
φ65和φ72及左端面。以上选择符合粗基准选择标准中余量最小标准、便于装夹标准，在以后工序中，则使用经过加工表面作为定位基准，φ60外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基按时采取有基准重合，基准统一。这么定位比较简单可靠，为以后加工关键表面做好准备。
2.3制订工艺路线
2.3.1加工方法选择:
市场经济前提下，一切全部是为能发明出更多财富和提升劳动率为目标，一样加工方法选择通常考虑是在确保工件加工要求前提下，译稿工件加工效率和经济性，而在具体选择上，通常依据机械加工资料和工人经验来确定。因为方法多个多样，工人在选择时通常结合具体工件和现场加工条件来确定最好加工方案。
2.3.2加工次序安排
工序安排
1、加工阶段划分
当零件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成所要求加工质量和合理地使用设备、人力,零件加工过程通常按工序性质不一样,能够分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
①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靠近零件成品，所以，关键目标是提升生产率，去除内孔，端面和外圆表面大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ72、φ55、φ60、φ65外圆柱表面。
②半精加工阶段：其任务是使关键表面达成一定精加工余量，为关键表面精加工做好准备。
③精加工阶段：其任务就是确保各关键表面达成要求尺寸精度，留一定精加工余量，为关键表面精加工做好准备，并可完成部分次要表面加工。如精度和表面粗糙度要求，关键目标是全方面确保加工质量。
2、基面先行标准
该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端圆柱面为基准来加工，因为φ65圆柱面为后续精基准表面加工而设定，才能使定位基准更正确，从而确保各位置精度要求，然后再把其它部分加工出来。
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大部分余量切掉，首先提升金属切削效率，其次满足精车余量均匀性要求，若粗车后留余量均匀性满足不了精加工要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。
4、先面后孔
(1)对该零件应该先加工平面，后加工孔，这么安排加工次序，首先是利用加工过平面定位，稳定可靠，其次是在加工过平面上加工孔，比较轻易，并能提升孔加工精度。
2.3.3工序划分确实定
工序集中和工序分散：工序集中是指将工件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降低，这么就降低了安装次数，能够使装夹时间降低，降低夹具数目，而且利用采取高生产率机床。工序分散是将工件加工分散在较多工序中进行，每道工序内容极少，最少时每道工序只包含一简单工步，工序分散可使每个工序使用设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人技术水平也要求低些。
总而言之：考虑到工件是中批量生产情况，采取工序分散
辅助工序安排：辅助工序通常包含去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。
2.3.4热处理工序安排
热处理目标是提升材料力学性能，消除残余应力和改善金属加工性能，热处理关键分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件内应力，在毛坯铸造以后。最终热处理在半精车以后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。
2.3.5确定加工工艺路线
依据以上各个零部件分析和加工工艺确定基础标准，能够初步确定加工工艺路线。具体方案以下：
方案1：
1、 备料 铸造毛坯
2、 热处理 退火（消除内应力）
3、 普车 以φ72为加紧面粗、精车右端面及倒角
4、 普车 用铁皮包裹φ65端面粗、精车左端面及倒角
5、 普车 切退刀槽
6、 数控铣 倒圆角
7、 热处理 调质
8、 铣 铣键槽
9、 去毛刺

方案二：
1、 备料 铸造毛坯
2、 热处理 退火（消除内应力）
3、 普车 以φ72为加紧面粗、精车右端面及倒角
4、 数控铣 铣键槽
5、 普车 粗、精车左端面及倒角
6、 普车 用铁皮包裹φ65粗、精车左端面及退刀槽
7、 数控铣 铣键槽
8、 数控铣 倒圆角
9、 热处理 调质
10、 去毛刺

总而言之：三个工艺方案特点在于工序集中和工序分散和加工次序，从零件本身来考虑，因为轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采取工序分散，在加工时零件位置精度无法确保，为了同时确保零件精度，所以采取方案一。

2.4加工路线确实定
确定刀具走刀路线关键是提升生产效率，正确加工工艺程序，在确定走刀路线时关键考虑以下多个方面：
1、应能确保零件加工精度和表面粗糙度
2、应使走刀路线最短，降低刀具空行程时间，提升加工效率
3、应使数值计算简单，程序段数量少，以降低编程工作量
加工设备选择
车床采取采取CA6140一般车床，车床参数以下：
型号TYPE CA6140，中心距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2350×1020×1250mm。
铣床采取数控车床CK7150A，车床参数以下：
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-RMP/min，主轴电机功率7.5KW，关键精度X定位精度≤0.016 mm,Z定位精度≤0.025 mm,X反复定位精度≤0.007 mm,Z反复定位精度≤0.01 mm。
刀具选择
因为刀具材料切削性能直接影响着生产率，工件加工精度，已加工表面质量，刀具磨损和加工成本，所以正确选择刀具材料是数控加工工艺一个关键部分，刀具应含有高刚度，足够强度和韧度，高耐磨性，良好导热性，良好工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。因为零件CA6140车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金含有较高硬度和耐磨性,尤其含有高耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采取硬质合金刀具。
①、 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
②、 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PCRC-16Q
③、 粗铣键槽 刀具号为T0909，精铣键槽 刀具号为T1010
2.4加工余量，工序尺寸，及其公差确实定