输出轴课程设计-输出轴零件机械加工工艺规程设计.doc

课程设计成果 学院： 机械工程学院 班 级： 模具 学生姓名： 第一组全体成员 学 号： 设计地点（单位）： 设计题目： 输出轴零件机械加工工艺规程设计 完成日期： 2013 年 月 日 指导教师评语： _ 成绩（五级记分制）： 教师签名： 目 录1 输出轴的工艺分析及生产类型的确定11.1输出轴的用途11.2输出轴的技术要求11.3输出轴的结构工艺分析12 确定毛坯、绘制毛坯图23 输出轴工艺路线23.1定位基准的选择23.2各表面加工方案的确定23.3加工阶段的划分33.4工序的集中与分散33.5工序顺序的安排33.5.1热处理工序33.5.2辅助工序33.6确定工艺路线44确定加工余量、工序尺寸及表面粗糙度44.1机械加工余量及工序尺寸55 确定切削用量及时间定额55.1确定切削用量65.2时间定额的计算105.2.1基本时间t的计算105.2.2 辅助时间t时间的计算155.2.3其他时间计算156 总结28参考文献281 输出轴的工艺分析及生产类型的确定1.1输出轴的用途 输出轴的零件是某车床的轴。其主要作用一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑支撑传动零部件。1.2输出轴的技术要求 输出轴属于典型的轴类零件，轴与齿轮又要有配合要求，因此加工精度要求较高。又因在工作中需要冲击载荷为增强耐磨性，其表面要求调质处理零件材料为45#表面硬度是2832HRC。要求轴的同轴度为0.02mm。轴孔F54.4+00.05轴采用键槽定位，键槽的宽度尺寸为F1800.043综上所述该输出轴零件的各项技术要求制定较合理符合该零件输出轴的功用。 表11输出轴零件技术要求表加工表面尺寸及偏差/mm公差等级表面粗糙度Ra/mm形位公差/mm轴的最左端F54.4+00.05IT812.50.02A轴的右端F60+0.024 0.011IT51.60.02A轴左段的F60F60+0.024 0.011IT51.60.O2A轴左边F70F70IT1112.5轴右边F70F70IT1112.5轴F88F88IT1112.5轴F80F80+0.021 +0.002IT61.60.02A左键槽1800.043IT912.5右键槽1800.043IT912.5 1.3输出轴的结构工艺分析 从零件图上F看，该零件是典型的零件结构比较简单，其主要加工有两个端面、F54.4+00.05、F60+0.024 0.011、F70、F88、F80的外圆柱表面以及两个键槽，图中所给尺寸精度较高，大部分IT6粗糙度表现在F60的外圆表面F70外圆柱表面为Ra12.5um要求不高严格表现在F54.4的外圆柱面F80外圆柱圆柱面F60外圆柱面的同轴度为0.02mm。热处理方面需要调质处理到2832HRC，保持均匀，通过分析该零件其布局合理，方便加工。 2 确定毛坯、绘制毛坯图2.1选择毛坯 轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均匀分布可获得较高的抗拉，抗弯级抗扭强度，而模锻多运用于大批量生产，此零件为中小批量生产，选择棒料。2.2绘制毛坯图 图1 毛坯图 3 输出轴工艺路线3.1定位基准的选择 在粗加工时为了提高零件的刚度 ，可采轴的外圆表面作为定位基准即轴左段F70的台阶外圆表面，考虑到F54.4、F60、轴线对轴右边F80、F60的同轴度要求。又由于基准重合的原则，而且根据技术要求，保留中心孔，所以在半精加工和精加工采用中心孔定位基准，所以选择轴的两端作为精基准。3.2各表面加工方案的确定 根据输出轴零件图上加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求查【1】表19和表111确定各表面加工方案如表31 表31输出轴零件各表面加工方案加工表面经济精度表面粗糙度Ra/mm 加工方案 备注输出轴左端面IT11 12.5粗车表19输出轴右端面IT11 12.5粗车表19输出轴F54.4IT8 1.6粗车半精车精车表19轴左边F60IT5 1.6粗车半精车精车粗磨精磨表19轴左端F70IT11 12.5粗车表19轴段F88IT11 12.5粗车表19轴段F80IT6 1.6粗车半精车精车表19轴右段F70IT11 12.5粗车表19轴右段F60IT5 1.6粗车半精车精车粗磨精磨表19两个键槽宽度18IT9 12.5粗铣半精铣表1113.3加工阶段的划分 在选定输出轴的各表面加工方法后，需要进一步确定加工方法在工艺路线中的顺序及位置。这涉及加工阶段划分方面的问题，对于精度较高的零件，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言，不能拘泥于某一表面的加工。该输出轴的质量较高，可将加工段划分成粗加工、半精加工、和精加工三个阶段。在粗加工阶段，其任务是切除毛坯上大部分余量，去端面以及外圆表面大部分余量。并为后续工序提供精基准，在其精加工阶段，其任务就是保证各主要表面达到规定尺寸精度。留一定精加工余量，为主要表面精加工做好准备，还有轴的外表面的磨削。3.4工序的集中与分散 工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。工序集中使总工序减少，这样就减少啦安装的次数可以减少装夹时间、减少夹具的数目，提高生产率有利于保证各加工表面之间的额相互位置度要求并可以缩短辅助时间。3.5工序顺序的安排 3.5.1热处理工序 热处理是提高材料的力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。热处理主要分为预备热处理，最终热处理和内应力处理、调制处理消除内应力。 3.5.2辅助工序 辅助工序一般包括去毛刺、倒角、清洗、除锈、退磁、检验等。综上所述该输出轴的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一些余量大表面粗加工主要表面加工和次要表面加工热处理主要表面精就爱个期间穿插一些辅助工序。3.6确定工艺路线 表32输出轴工艺路线及设备、工装选用工序号工序名称机床设备刀具 量具1车端面打中心孔CA6140450端面车刀游标卡尺、千分尺2粗车三个台阶CA6140750偏头外圆车刀游标卡尺、千分尺3调头车另一端四个台阶CA6140750偏头外圆车刀游标卡尺、千分尺4半精车F54.4、F60的两个台阶CA6140750偏头外圆车刀游标卡尺、千分尺5调头半精车F60、F80的台阶CA6140750偏头外圆车刀游标卡尺、千分尺6热处理调质7修两端中心孔CA61408精车F60、F80CA6140900偏头外圆车刀游标卡尺、千分尺9精车F54.4、F60CA6140900偏头外圆车刀游标卡尺、千分尺10划两个键槽加工线钳工台11铣两个键槽 X62键槽铣刀游标卡尺、千分尺12磨F60两段M1432刚玉砂轮游标卡尺、千分尺13清洗清洗机14检验塞规、百分表卡尺4确定加工余量、工序尺寸及表面粗糙度 4.1机械加工余量及工序尺寸工序号 余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/mm1 车端面38012.52粗车F80的台阶直径余量为4mmF84+00.01912.5粗车F70的台阶至零件图示尺寸F7012.5粗车F60的台阶直径余量为4mmF64+00.01912.53粗车F88的台阶至零件图示尺寸粗车F70的台阶至零件图示尺寸粗车F60的台阶直径余量为4mm粗车F54.4的台阶直径余量4mmF8812.5F7012.5F64+00.01912.5F58.4+00.01912.54半精车F54.4的台阶直径余量为1mm半精车F60的台阶直径余量为1mmF55.4+00.0746.3F61+00.0746.35半精车F60的台阶直径余量为1mm半精车F80的台阶直径余量为1mmF61+00.0746.3F81+00.0746.38精车F60的台阶直径余量为0.1mm精车F80的台阶至零件图示尺寸F60.1+00.033.2F80+0.021 +0.0021.69精车F54.4至零件图示尺寸精车F60的台阶直径余量为0.1mmF54.4+00.051.6F60.1+00.033.211粗铣键槽的余量为0.9mm、1.0mm半精铣键槽至零件图示尺寸48.40-0.35 74 0-0.3512.547.50 -0.2 730 -0.2 12.512粗磨F60两段轴的直径余量0.02mm精磨F60两段轴至零件图示尺寸F60.02+0.024 0.0111.6F60.+0.024 0.0111.6（以上均由查表得出） 5 确定切削用量及时间定额查【1】表5-1 、5-2 、4-3,确定a、f、v。用公式计算出n之后查【1】表4-2，确定实际主轴转速n，算出实际切削速度v（看是否为合格切削速度）。5.1确定切削用量 工序1平端面，钻中心孔工步1：平右端面 a=2.5mm、f=0.81mm/r、n=400r/min工步2：调头平端面 a=2.5mm、f=0.81mm/r、n=400r/min工序2粗车60开头的三个台阶（60, 70, 80） 工步1：粗车外圆到80，从右端面到145mm a=1mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=217.13r/min 取n=200r/min v=55.26m/min工步3：粗车70台阶到76，从右端面到55mma=4mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=251.42r/min取n=250r/min v=59.66m/min工步4：粗车70台阶到图样尺寸a=3mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=272r/min取n=250r/min v=54.95m/min工步5：粗车60台阶到64，从右端到35 mm处a=3mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=298.56r/min取n=320r/min v=64.31m/min工序3调头粗车各处四个台阶工步1：粗车88台阶到图样尺寸，从右端到235 mma=1mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=217r/min 取n=200r/min v=55.26m/min工步2：粗车图样70台阶到78，从最右端到237 mma=5mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=244.98r/min取n=250r/min v=61.23m/min工步3：粗车70台阶到70达图样尺寸，从右端到237 mma=4mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=272.98r/min取n=250r/min v=54.95m/min工步4：粗车60台阶到64，从右端面到162 mm处工步5：a=3mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=298.57r/min取n=320r/min v=64.31m/min粗车54.4台阶到58.4，从右端85 mm处a=2.8mm、f=0.86mm/r、v=60m/min、n=327.19r/min 取n=320r/min v=55.68m/min工序4-半精加工54.4 和60两端轴，倒角。 工步1：从右端面到85mm处，半精车54.4台阶ap=1.5mm f=0.51mm =70mm/min n=40204r/min 取n=400r/min v=76.62m/min 工步2：加工60那段轴 =1.5mm f=0.51mm v=70m/s n=65.46r/min 取n=400r/min v=76.62m/min工序5调头半精加工，加工各一端80、60两段轴。 工步1：半精加工60那段轴 ap=1.5mm f=0.51mm v=70m/s n=365.46r/min 取n=400r/min v=76.62r/min 工步2：半精加工80的那段轴 ap=1.5mm f=0.51mm v=70m/s n=275.22r/min 取n=250r/min v=63.59r/min工序8精加工60、80的两段轴工步1：精加工60那段轴a=0.3mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=421.82r/min 取n=450r/min v=85.35m/min工步2：精车60那段轴a=0.15mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=423.92r/min取n=450r/min v=84.92m/min工步3：精车80那段轴到图样尺寸要求a=0.3mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=316.89r/min取n=320r/min v=80.79m/min工序9调头精车54.4、60两段轴工步1：精车54.4那段轴a=0.3mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=464.92r/min 取n=450r/min v=77.43m/min工步2：精车54.4那段轴到图样规定尺寸a=0.2mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=468.34r/min取n=450r/min v=76.86m/min工步3：精车60那段轴a=0.3mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=421.81r/min取n=450r/min v=85.34m/min工步4：精车60那段轴a=0.15mm、f=0.15mm/r、v=80m/min、n=423.92r/min取n=450r/min v=84.92m/min工序11用键槽铣刀铣削F54.4、F80轴段上键槽工步1用直径为18mm的键槽铣刀粗铣F54.4、F80轴上的键槽1) 确定背吃刀量ap1=3mm ap2=3mm 分两次走刀 2）确定进给量f纵=0.01mm/z f横=0.04mm/z 3） 确定切削速度vc=24m/min4） 确定机床转速由【1】式51n= n=424.63r/min查【1】表419取n=375r/min5） 机床实际切削速度Vc=21.2m/min工步3.用直径为18mm的键槽铣刀半精铣F54.4轴上的键槽达到图样的规定尺寸1) 确定背吃刀量ap3=0.9mm 2）确定进给量f纵=0.01mm/z f横=0.04mm/z 3)确定切削速度vc=27m/min4)确定机床转速由【1】式51n= n=477.71r/min查【1】表419取n=475r/min5)机床实际切削速度Vc=26.85m/min工步4.用直径为18mm的键槽铣刀半精铣F80轴上的键槽达到图样的规定尺寸 1) 确定背吃刀量ap3=1mm 2）确定进给量f纵=0.01mm/z f横=0.04mm/z 3)确定切削速度vc=27m/min4)确定机床转速由【1】式51n= n=477.71r/min查【1】表419取n=475r/min5)机床实际切削速度Vc=26.85m/min工序12磨F60的两段轴 查【1】表540确定磨削用量 查【1】表423确定砂轮宽度为40mm 工步1粗磨F60的两段轴 1) 确定背吃刀量ap1=0.02mm ap2=0.02mm 分两次走刀 2）确定进给量fa=20mm/r 3）确定磨削速度vc =30m/s 4）确定机床转速由【1】式51n= n=132.69r/min工步2.精磨F60的两段轴1) 确定背吃刀量ap1=0.005mm ap2=0.005mm 分两次走刀2）确定进给量fa=15mm/r 3）确定磨削速度vc =40m/s4） 确定机床转速由【1】式51n= n=212.3r/min5.2时间定额的计算5.2.1基本时间t的计算工序1平端面钻中心孔工步1:平右端面t=工步2:平右端面为8.33s根据经验值，钻中心孔（两个）时间为40s工序1的总基本时间：8.33240=56.66s工序2粗车图样60开头的三个台阶工步1：粗车外圆t=L=145+2+4=151.27mm工步2：粗车80台阶t=L=133+2+4=139.54mm工步3：粗车70台阶t=L=55+2+4=62.072mm工步4：粗车70台阶t=L=55+2+4=61.8mm工序3调头粗车图样各处台阶工步1：粗车88台阶t=L=235+2+4=241.27mm工步2：粗车图样70台阶t=L=237+2+4=244.34mm工步3：粗车图样70台阶t=L=237+2+4=244.07mm工步4粗车60台阶t=L=162+2+4=168.80mm工步5粗车54.4台阶t=L=85+2+4=91.75mm工序3的总基本时间为277.26s工序4半精车图样54.4和60两段轴工步1：半精车54.4台阶t=L=85+2+4=91mm工步2：半精车60台阶t=L=77+2+4=83mm工序4的总基本时间为51.17s工序5调头半精车图样80、60两台阶工步1：半精车60台阶t=L=35+2+4=41mm工步2：半精车80台阶t=L=78+2+4=84mm工序5的总基本时间为51.59s工序8精车图样60、80台阶工步1：精车60台阶t=L=35+2+4=41mm工步2精车60台阶t=L=35+2+4=41mm工步3：精车80台阶t=L=78+2+4=84mm工步4：精车80台阶时间也为105s工序8的总基本时间为282.88s工序9调头精车图样54.4、60台阶工步1：精车54.4台阶t=L=85+2+4=91mm工步2：精车54.4台阶时间也为80.89s工步3：精车60台阶t=L=77+2+4=83mm工步4：精车60台阶时间也为73.78s工序9的基本时间为309.34s 工序11铣F54.4、F80轴上的键槽工步1铣F54.4轴上键槽。根据【1】表547铣削公式 tj=h=3mm l1=1mm l=73mm d=18mm l=67 铣削左键槽时间tj=142s 铣削右键槽时间 tj=130s工步2.铣削左键槽时间tj=142s 铣削右键槽时间 tj=130s工步3.半精铣键槽。根据【1】表547铣削公式 tj=h=0.9mm l1=1mm l=73mm d=18mm铣削左键槽的时间tj=98.84s 工步4.半精铣键槽。根据【1】表547铣削公式 tj=h=1.0mm l1=1mm l=67mm d=18mm铣削右键槽的时间tj=98.84s 工序12磨F60的两段轴工步1.粗磨F60的两段轴。根据【4】表5145确定修磨系数计算公式tj=K=1.65 zb=0.02 l=112mm n=132.69r/min fa=20mm/r frs=0.02粗磨F60的两段轴的时间tj=8.35s工步2.精磨F60的两段轴。根据【4】表5145确定修磨系数计算公式tj=K=1.65 zb=0.005 l=112mm n=212.3r/min fa=15mm/r frs=0.005精磨F60的两段轴的时间tj=6.96s5.2.2 辅助时间t时间的计算辅助时间与基本时间之间的关系为：t=(0.150.2)t 本次加工t=0.15 t工序1的辅助时间：t=0.1556.66s=8.5s工序2的辅助时间：t=0.15145.13s=21.76s工序3的辅助时间：t=0.15277.26s=41.59s工序4的辅助时间：t=0.1551.17s=7.68s工序5的辅助时间：t=0.1551.5s=7.74s工序8的辅助时间：t=0.15282.88s=42.43s工序9的辅助时间：t=0.15309.34s=46.4s工序11的辅助时间：t=0.15732.84s=109.93s工序12的辅助时间：t=0.1515.31s=2.3s5.2.3其他时间计算 除了作业时间外每道工序的单件时间还包括布置工作时间，休息时间与生理需要时间和准备与终检时间，此输出轴为单间小批量生产t为作业时间的35，而布置工作场地时t是作业时间的27，休息与生理时间t是作业时间24，本次加工取3，则各工序其他时间应按关系式：（3+3+3）(t+t)工序1的其他时间：t+ t+ t=9(8.5+56.66)s=5.9s工序2的其他时间：t+ t+ t=9(21.76+145.13)s=15s工序3的其他时间：t+ t+ t=9(277.26+41.59)s=28.7s工序4的其他时间：t+ t+ t=9(7.68+51.17)s=5.3s工序5的其他时间：t+ t+ t=9(51.59+7.74)s=5.3s工序8的其他时间：t+ t+ t=9(42.43+282.88)s=29.3s工序9的其他时间：t+ t+ t=9(46.4+309.34)s=32s工序11的其他时间：t+ t+ t=9(109.93+732.84)s=75.8s工序12的其他时间：t+ t+ t=9(2.3+15.31)s=1.6s所以完成此工件所需的总时间约为40min将确定的上述各项内容填入工艺卡片中，得到输出轴工件的加工工艺过程卡及第1、2、3、4、5、8、9、11、12工序的工序卡片，见下表所示。 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1工序号机械加工工艺过程卡片荆楚理工学院机械工程学院终检清洗磨60两台阶铣两键槽键槽划线掉头精车图样54.4 60两台阶精车图样60 80两台阶修研中心孔调制处理到2832HRC-掉头半精车图样60 80两台阶半精车图样54.4 60两处台阶掉头粗车另外四个台阶粗车60开头的三段台阶车左右端面，钻中心孔，控制总长380mm工 序 名 称 与 内 容生产类型零件编号零件名称M1412X52KCA6140CA6140CA6140CA6140CA6140CA6140机 床小批量输出轴三爪卡盘夹 具毛坯重量毛坯种类材料牌号砂轮键槽铣刀TY15TY15YT5YT5YT5YT5刀 具棒料 45外径千分尺卡规外径千分尺外径千分尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺量具审核指导编制辅助工具0.3315.316.465.911.08 1.07 5.79 3.031.18时间定额（分）（日期）共 10 张第 1 张 2 1工步号 机械加工工序卡片荆楚理工学院机械工程学院平端面，钻中心孔，控制总长380mm 平端面，钻中心孔工步内容 45 45走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称 1 1走刀次数CA6140车床平端面 1小批量输出轴 400 400主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号切削速度(m/s)三爪卡盘 棒料 45 0.81 0.81进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数 2.5 2.5背吃刀量(mm)0.470.47工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 2 张 5 4 3 2 1工步号机械加工工序卡片荆楚理工学院机械工程学院粗车70台阶到64粗车76台阶大图样规定尺寸粗车图样70台阶到76粗车图样80台阶到84 粗车外圆到88工步内容 35 55 55 133 145走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称 1 1 1 1 1走刀次数CA6140车床粗车 2小批量输出轴 320 250 250 200 200主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号 1.07 0.92 0.99 0.88 0.92切削速度(m/s)棒料 45 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数 3 3 4 2 1背吃刀量(mm)0.150.280.290.810.88工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共10 张第 3 张 5 4 3 2 1工步号机械加工工序卡片荆楚理工学院机械工程学院粗车图样54.4台阶到58.4粗车图样60台阶到64粗车78台阶，达图样规定尺寸粗车图样70台阶 粗车图样88台阶，达图样规定尺寸工步内容 85 162 237 237 235走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称 1 1 1 1 1走刀次数CA6140车床掉头粗车 3小批量输出轴 320 320 250 250 200主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号 0.98 1.07 0.92 1.02 0.92切削速度(m/s)棒料 45 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数 2.8 3 4 5 1背吃刀量(mm)0.330.671.141.141.4工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 4 张 2 1工步号机械加工工序卡片荆楚理工学院机械工程学院半精车图样60台阶到61 半精车图样54.4台阶到55.4工步内容 77 85走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称 1 1走刀次数CA6140车床半精车 4小批量输出轴 400 400主轴转速(r/min)冷却液工序工时夹具名称夹具编号毛坯重量毛坯种类材料牌号 1.28 1.16切削速度(m/s)棒料 45 0.51 0.51进给量(mm/r)审核指导编制同时加工件数 1.5 1.5背吃刀量(mm)0.410.45工时定额（min）（日期）（日期）（日期）共 10 张第 5 张 2 1工步号机械加工工序卡片荆楚理工学院机械工程学院半精车84台阶到81 半精车64台阶到61工步内容 78 35走刀长度（mm）设备型号设备名称工序名称工序编号生产类型零件编号零件名称 1 1走刀次数CA6140车床掉头半精