机械制造工艺学课程设计--设计输出轴零件的机械加工工艺规程.doc

机械制造工艺学

课程设计

设计题目：设计输出轴零件的机械加工工艺规程

班 级： 09机制
学 号： 20091287
姓 名：
指导教师： 张永华

云南农业大学
2012年12月29日

目录
课程设计任务书 ………………………………………………………4
输出轴零件图 …………………………………………………………5
设计要求 ………………………………………………………………6
课程设计说明书 ………………………………………………………7
1.零件的分析……………………………………………………………8
1.1 零件的作用 ……………………………………………………8
1.2 零件的工艺性分析 ……………………………………………8
2.零件的生产类型………………………………………………………8
2.1 生产纲领 ………………………………………………………8
2.2 生产类型及工艺特征 …………………………………………9
3.毛坯的确定 …………………………………………………………9
3.1 确定毛坯类型及制造方法 …………………………………9
3.2 估算毛坯的机械加工余量 …………………………………9
3.3 绘制毛坯简图 ………………………………………………10
4.定位基准选择 ………………………………………………………10
4.1 选择精基准 …………………………………………………10
4.2 选择粗基准 …………………………………………………10
5.拟定机械加工工艺路线 ……………………………………………10
5.1 选择加工方法 ………………………………………………10
5.2 拟定机械加工工艺路线 ……………………………………11
5.2.1 划分加工阶段 ……………………………………11
5.2.2 热处理工序的安排 …………………………………11
5.2.3组合工序 …………………………………………11
5.2.4 安装加工顺序 ………………………………………11
5.2.5 初步拟定工艺路线 …………………………………11
6.加工余量及工序尺寸的确定 ………………………………………12
6.1 确定φ54.4的加工余量及工序尺寸 ………………………12
6.2 确定φ60的加工余量及工序尺寸 …………………………12
6.3 确定φ80的加工余量及工序尺寸 …………………………13
6.4 确定键槽宽18高47.5的加工余量及工序尺寸 ……………13
6.5 确定键槽宽18高73的加工余量及工序尺寸尺 …………13
7.键槽尺寸链的计算 ………………………………………………14
7.1 计算键槽宽18高47.5的尺寸链 ……………………………14
7.2 计算键槽宽18高73的尺寸链 ……………………………15
8.机床设备及工艺装备的选用 ………………………………………16
8.1机床设备的选用 ………………………………………………16
8.2工艺装备的选用 ………………………………………………16
9.设计总结 ……………………………………………………………16
10.参考文献……………………………………………………………17
机械加工工艺卡片 ……………………………………………………18
机械加工工艺过程卡片 ………………………………………………19
机械加工工序卡片 ……………………………………………………20

云南农业大学

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计输出轴零件的机械加工工艺规程
内容：1、零件图 1张
2、毛坯图 1张
3、机械加工工艺卡片 1套
4、课程设计说明书 1份
27

输出轴的零件图

图1

设计要求
1. 产品生产纲领
（1）产品的生产纲领为200台/年，每台产品输出轴数量1件
（2）输出轴的备品百分率为5%，废品百分率为1%
2. 生产条件和资源
（1）毛坯为棒料
（2）现可供选用的加工设备有：
CY6140×1000普通车床多台
M1432A外圆磨床1台
X5032普通立式铣床1台
锯床1台
各设备均达到机床规定的工作精度要求，不再增加设备

机械制造工艺学

课程设计

设计题目：设计输出轴零件的机械加工工艺规程

班 级： 09机制
学 号： 20091287
姓 名：
指导教师： 张永华

云南农业大学
2012年12月29日

1．零件的分析
1.1零件的作用
输出轴零件图采用了主视图和对键槽的剖面图表示其结构，主视图主要表述零件的结构和各表面的轴向位置，键槽的剖面图主要表述键槽的深度和宽度。从主视图可以看出，一个台阶轴。
输出轴的作用是应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩，使主轴或的旋转的动力，其工作中药承受较大的冲击载荷和扭矩。因此，该零件需要具有做够的耐磨性和抗扭矩强度。
1.2零件的工艺分析
（1）从零件图分析，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件。主要有φ60, φ70, φ80, φ85， φ70, φ60，φ54.4的外圆柱面和2个键槽组成。为了保证输出轴旋转的速度，表面粗糙度由较高的要求，φ60，φ60, φ54.4, φ80的外圆柱面的粗糙度要求为Ra l.6，其余Ral2.5
（2）两个φ60的同轴度公差为0.02
（3）φ54.4与φ60的同轴度公差为0.02
（4）φ80与φ60的同轴度公差为0.02
(5)键槽18 Ra6.3 高 Ra3.2 对称度为0.2
(6)键槽18 Ra6.3 高 Ra3.2 对称度为0.2
（7）保留两端中心孔A1，A2
（8）调制处理28-32HRC
2.零件的生产纲领
2.1生产纲领
根据任务书已知：
（1）产品的生产纲领Q=200台/年。
（2）每台产品中输出轴的数量n=1件/台。
（3）输出轴的备品百分率a=5%。
（4）输出轴的废品百分率b=1%。
输出轴的生产纲领计算如下：
N=Qn(1+a)(1+b)
=200×1(1+5%)(1+1%)
=212.1(件/年)
2.2生产类型及工艺特点
根据附表2《机加工工作各种生产类型的生产纲领及工艺特点》可确定，输出轴属于轻型机械,以缝纫机为代表。根据输出轴的生产纲领（212.1件/年）及零件类型（轻型机械），由附表二可查出，输出轴的生产类型为小批量生产，工艺特征如下：
（1）自由锻造，木模手工造型；毛坯精度低余量大。
（2）通用机床按机群式排列；部分采用数控机床及柔性制造单元。
（3）通用夹具，标准附件或组合夹具；画线试切保证尺寸。
（4）通用刀具，标准量具。
（5）配对制造，互换性低多采用钳工修配。
（6）编制简单的工艺过程卡片。
（7）用传统的加工方法，生产率低，用数控机床可提高生产率。
（8）需要技术熟练的工人。
3．毛坯的确定
3.1确定毛坯类型及制造方法
1、选择材料：45钢
生产类型：小批量生产
2、选择毛坯：模锻
毛坯尺寸：384×Φ89（查手册锻造毛坯公差为±2）。
选择理由：①通过锻件生产的零件力学性能高，使用寿命长；
② 通过锻造能得到所需要的零件形状且尺寸和精度很高；
③生产效率高，操作过程简单，个人劳动强度低，技术要求低。

3.2估算毛胚的机械加工余量
选取384×Φ89的模锻件为毛胚，根据各加工表面的基本尺寸，可以算出
Φ54.4的圆柱面的加工余量为3.5±2，Φ60的圆柱面的加工余量为4.8±2,
Φ70的圆柱面的加工余量为4±2，Φ80的圆柱面的加工余量为4.8±2，Φ85的圆柱面加工余量为4±2。
3.3 绘制毛坯简图

图2
4．定位基准的选择
4.1选择精基准
经分析零件图可知，φ60的端面是整个零件的设计基准。根据基准重合原则，选择轴的两端面的中心孔作为精基准。这样可以保证零件的同轴度要求。
4.2选择粗基准
选择未加工的外圆面作为粗基准，方便装夹，方便加工φ60和φ54.4的端面和中心孔（精基准），还可以保证整个零件的同轴度。外圆面在模锻过程中直接成型为材料，较为平整光滑，符合粗基准要求。
5．拟定机械加工工艺路线
5.1选择加工方法
根据加工表面的精度和表面的粗糙度要求，查附表12《外圆表面加工方案》，可得外圆的加工方案如下：
加工表面
精度要求
表面粗糙度要求
加工方案
φ54.4外圆面
IT8
1.6
粗车→半精车→粗磨
φ60外圆面
IT5
1.6
粗车→半精车→粗磨→精磨
φ70外圆面
──
12.5
粗车
φ85外圆面
──
12.5
粗车
φ80外圆面
IT6
1.6
粗车→半精车→粗磨→精磨
键槽
IT9
3.2
粗铣→精铣
φ54.4外圆端面
──
12.5
粗车
φ60外圆端面
──
12.5
粗车
表5.1
5.2拟定机械加工工艺路线
5.2.1 划分加工阶段
根据表5.1和相关知识可知，输出轴主要加工可划分为粗加工、半精加工、粗磨、精磨和热处理 五个阶段。考虑到工序过于分散，装夹次数太多，影响生产效率，故将其简化为粗加工、半精加工、热处理、和精磨四个阶段。
5.2.2 热处理工序的安排
热处理工序的安排：在切削加工前安排正火处理，能改善轴的表面硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能；半精加工后进行调质处理，能提高轴的综合力学性能。
5.2.3 组合工序
由于输出轴属于小批量生产，组合工序应采用工序集中原则。
5.2.4 安装加工顺序
根据机械加工的安排原则，先安装基准和主要表面的粗加工，然后再安排基准和主要表面的精加工。
5.2.5 初步拟定工艺路线
根据以上分析，初步拟定以下加工工艺路线：
工序1 备料 45钢
工序2 模锻
工序3 热处理 正火
工序4 车端面 车φ60的端面，钻端面的中心孔A1。
工序5 车端面 车φ54.4的端面，钻端面的中心孔A2。
工序6 粗车 粗车所有外圆面以及所有倒角和退刀槽。
工序7 半精车 半精车φ54.4、φ60x2、φ80的外圆面。
工序8 划线 根据尺寸画出两键槽的线。
工序9 粗铣 粗铣出两键槽。
工序10 精铣 精铣两键槽。
工序11 热处理 调质处理28～32HRC。
工序12 研磨 研磨两中心孔A1、A2。
工序13 粗磨 粗磨φ54.4、φ60x2、φ80的外圆面。
工序14 精磨 精磨φ60x2、φ80的外圆面。
工序15 检验 按图样技术要求项目检查。
6、加工余量及工序尺寸的确定
6.1 确定Φ54.4外圆面的加工余量及工序尺寸
工序名称
工序间余量/mm
经济精度
/mm
表面粗糙度
/mm
工序间尺寸
/mm
标注工序尺寸公差/mm
粗磨
0.4
h8（）
Ra1.6
54.4
Φ54.4
半精车
1.5
h10（）
Ra3.2
54.8
Φ54.8
粗车
2.8
h12（）
Ra12.5
54.95
Φ54.95
毛坯

±2

57.75
Φ57.75±2
表1
6.2 确定Φ60外圆面的加工余量及工序尺寸
工序名称
工序间余量/mm
经济精度
/mm
表面粗糙度
/mm
工序间尺寸
/mm
标注工序尺寸公差/mm
精磨
0.1
h5（）
Ra1.6
60
φ60
粗磨
0.4
h8（）
Ra2.5
60.1
φ60.1
半精车
1.5
h10（）
Ra3.2
60.5
φ60.5
粗车
2.8
h12（）
Ra12.5
62
φ62
毛坯

±2

64.8
φ64.8±2
表2
6.3 确定Φ80外圆面的加工余量及工序尺寸
工序名称
工序间余量/mm
经济精度
/mm
表面粗糙度
/mm
工序间尺寸
/mm
标注工序尺寸公差/mm
精磨
0.1
h6（）
Ra1.6
80
Φ80
粗磨
0.4
h8（）
Ra2.5
80.1
Φ80.1
半精车
1.5
h10（）
Ra3.2
80.5
Φ80.5
粗车
2.8
h12（）
Ra12.5
82
Φ82
毛坯

±2

84.8
Φ84.8±2
表3
6.4 确定键槽宽18 高47.5的加工余量及工序尺寸
工序名称
工序间余量/mm
经济精度
/mm
表面粗糙度
/mm
工序间尺寸
/mm
标注工序尺寸公差/mm
精铣
0.4
h9（）
Ra3.2
7.1
7.1
粗铣
6.7
h12（）
Ra6.4
6.7
6.7
表4
6.5 确定键槽宽18高73的加工余量及工序尺寸
工序名称
工序间余量/mm
经济精度
/mm
表面粗糙度
/mm
工序间尺寸
/mm
标注工序尺寸公差/mm
精铣
0.4
h9（）
Ra3.2
7.25
7.25
粗铣
6.85
h12（）
Ra6.4
6.85
6.85
表5
7、键槽尺寸链的计算
7.1 计算键槽宽18高47.5的尺寸链

图3
因为
因为
所以
因为
所以
因此
所以
求得
7.2 计算键槽宽18高73的尺寸链

图4
因为
因为
所以
因为
所以
因此
所以
求得
8、机床设备及工艺装备的选用
8.1机床设备的选用
在本方案中，输出轴属于轻型机械是小批量生产，只需要用通用机床即可加工。根据提供可选设备，选用
CY6140×1000普通车床2台
M1432A外圆磨床1台
X5032普通立式铣床1台
锯床1台
8.2工艺装备的选用
在小批量生产的条件下，所用的刀具有通用刀具和专用刀具，量具有游标卡尺和百分表。还会用到夹具。
9、设计总结
机械制造工艺学是机械类专业的一门重要课程，对于我们机械设计制造及其自动化专业显得更为重要。机械制造工艺为我们以后进行实际的零件加工制造提供知识基础，而机械制造工艺学课程设计又能够对所学理论知识的掌握程度及运用能力进行检验。正所谓“学以致用”“实践是检验真理的唯一标准”，所以在老师精心指导下进行此次课程设计尤为必要。
这次课程设计的过程是艰辛而又充满乐趣的，在这短短三个星期里，我们学到了许多知识，同时获得了一定的宝贵实践经验。通过这次课程设计，我们对课本知识更加融会贯通，对零件的加工基本过程更有深刻的认识。同时，在此次课程设计中，全体组员分工合作，齐心协力，保证了设计任务的顺利完成。大家不仅在一定程度上拓展了知识和提高了实践能力，而且都从中深深体会到了合作的力量，团队的力量，这对我们这群即将走出校门踏进社会年轻人来说，无疑是一笔无比宝贵的财富。
不过，有些问题是我们在以后的学习工作中必须注意的。首先，设计过程绝非只是计算过程，即使其必不可少，我们要充分考虑零件的工作条件及加工精度，所加工的零件既要满足工作强度，又要经济且方便加工，即我们要注重加工工序的选择。第二，我们不能死套教材，在设计过程中，我们要结合实际，因地制宜，设计出既满足要求又经济的工艺路线。我们要学习课本知识，借鉴前辈的设计经验，但我们也绝不能过于迷信课本，拘泥于以往经验，墨守陈规，固步自封。
最后，我们全体组员对给予此次机械制造工艺学课程设计耐心指导的张永华老师表示衷心的感谢！

10、参考文献
1、机械制造工艺学 第二版 清华大学 王选逵 主编 机械工业出版社
2、互换性与测量技术基础 第三版 王伯平 主编 机械工业出版社

云南农业大学

机械加工工艺卡片

零件名称:输出轴
学 号：20091287
姓 名：

机械加工工序卡片