机械制造工艺学课程参考模板.docx
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机械制造工艺学课程参考模板
机械制造工艺学基础
课程设计
课题名称：
机械制造工艺学
组员：
曹阳、欧阳渊清、陈炜祥
班级：
机设091
姓名：
陈炜祥
指导老师：
周明
机械工程学院
2011年12月
机械制造工艺学课程设计任务书………………………………3
轴零件图…………………………………………………………4
一．前言…………………………………………………………5
二．生产纲领的计算与生产类型的确定
1.生产类型的确定………………………………………………………6
2.生产纲领的计算………………………………………………………7
三．轴的工艺分析
1.轴的作用………………………………………………………………8
2.轴的工艺分析…………………………………………………………8
四．选择毛坯、确定毛坯尺寸
1.毛坯的选择………………………………………………………………9
2.确定毛坯余量……………………………………………………………9
五．工艺规程的计
1.定为基准的选择…………………………………………………………10
2.零件表面加工方法的确定………………………………………………11
3.加工顺序的安排…………………………………………………………12
4.该轴工艺路线的确定……………………………………………………13
5.机械加工余量、工序尺寸的确定………………………………………14
6.确定工序的切削用量……………………………………………………17
六．轴的机械加工工艺卡………………………………………18
七．轴的机械加工工序卡………………………………………19
八．课程设计总结………………………………………………20
参考文献…………………………………………………………20
湖南工业大学
机械制造工艺学课程设计任务书
题目：
轴的机械加工工艺规程
内容：
⒈分析、抄画零件工作图样或计算机绘图设计；
⒉确定毛坯种类、余量、形状，并绘制毛坯图；
3．机械加工工艺卡片一张；
4．机械加工工序卡片一套；
5.机械加工工艺规程编制说明书一份。
指导教师：
周明
2011年12月25日
轴零件图：
一．前言
机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺文件。
它不仅是企业生产中重要的技术文件，也是机械制造过程中用于指导生产、组织加工和管理工作的基本依据，还是新建和改建工厂或车间的基本资料。
本次课程设计是在学习了机械制造技术课程之后，我们综合所学的基础和专业知识，在老师的指导下进行系统、全面的一次综合性生产实践的检验。
课程设计说明书概括性的介绍了设计过程，,对设计中各部分内容作了重点的说明、分析、论证和必要的计算，系统性整理、表达了在机械加工工艺设计过程中涉及到的专业知识和基本要求，有条理的表达了自己对工艺规程作用的独到见解。
轴的作用是传递扭矩。
本次设计中，由于生产经验和专业知识有限，设计中一定存在较多的缺点和错误，恳请老师批评指正。
二．生产纲领的计算与生产类型的确定
机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关，不同的生产类型由产品的生产纲领来区别。
1.生产类型的确定
（1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。
机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。
产量越大生产专业化程度越高。
按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型的规范如表1
表1各种生产类型的规范
生产类型
零件的年生产纲领/件/年
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
≤5
≤20
≤100
小批生产
5～100
20～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
大批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
大量生产
＞1000
＞5000
＞50000
（2）生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复杂性。
2.生产纲领的计算
（1）生产纲领是产品的年生产量。
生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺规程起着很重要的作用，它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备。
（2）零件的生产纲领的计算方式
N=Qn（1+α%）（1+β%）
结合所给图，确定为单件小批量生产。
三．轴的工艺分析
1.轴的作用
题目所给定的零件车床输出轴，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；三是支撑传动零部件。
2.轴的工艺分析
（1）从零件图上看，该轴是典型的轴，结构比较简单，轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。
（2）主要加工的面有φ14、φ15、φ20、φ15、φ15外圆柱面，
（3）图中可以看出零件的尺寸精度高，大部分是IT7级；粗糙度方面表现在轴的小端圆柱面，外圆柱表面为Ra1.6um,小端端面为Ra1.6um,其余为Ra12.5um，要求比较高；
（4）热处理方面需要调质处理，到HRC28-30，保持均匀。
最后还要进行表面氧化处理
（5）零件的材料是40Cr。
（6）轴端加工出45°倒角是为了便于装配。
四．选择毛坯、确定毛坯尺寸
1.毛坯的选择
（1）零件的毛坯材料是40Cr，是典型的轴用材料，是一种最常用的合金调质钢。
经调质和表面淬火之后能获得较好的综合性能。
（2）由于工件的现状简单，可以选用型材，材料40Cr,毛坯的制作方法为冷拉，由于
的外圆表明是不去除材料，所以棒料的直径直接选为
mm，查《机械制造工艺简明手册》得毛坯精度等级为IT12以下,表面粗糙度为Ra12.5到1.6。
2.确定毛坯余量
表2
简图
加工面代号
基本尺
寸
加工余量等级
加工余量
说明
D1
50
IT7
20
D2
50
IT7
20
D3
60
IT7
10
D4
70
IT7
D5
64
IT7
6
D6
35
IT7
35
D7
D8
五．工艺规程的设计
1定为基准的选择
（1）粗基准的选择
粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。
所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。
用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。
为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该该零件小端轴面为粗基准。
（2）精基准的选择
根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面φ
和端面φ
为精基准。
零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。
可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。
两端的中心轴线是设计基准。
选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。
2零件表面加工方法的确定
根据零件图表各表面得加工要求，以及材料性质等各因素该轴为阶梯轴，该轴的各表面具体的加工方法如表2
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra（µm）
加工方法
左右端面
IT12
12.5
粗车
φ14外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车
φ15外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车——精车
φ20外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车
φ15外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车——精车
φ15外圆面
IT7
1.6
粗车——半精车——精车
退刀槽
IT12
12.5
粗车
平键
IT7
3.2
粗铣——半精铣
3加工顺序的安排
（1）机械加工工序
①按先基准平面后其他的原则：
机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。
先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。
②按先粗后精的原则：
先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。
③按先主后次的原则:
先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。
后加工次要表面，如铣键槽等。
④先外后内，先大后小原则：
先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。
⑤次要表面的加工安排：
键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车之后。
⑥对于轴ø15mm外圆面加工质量要求较高的表面，安排在后面.
⑦先面后孔原则：
先加工端面，再铣键槽。
（2）热处理工序的安排
在切削加工前宜安排正火处理，岂能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。
在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。
最终热处理安排在半精车之后，这样能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。
在粗加工和热处理后，安排校直工序。
在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。
在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该轴的工序安排顺序为：
下料——锻造——预备热处理（目的：
消除内应力，改善切削加工性）
工序:
车端面——粗车——调质——半精车——精车——车端面——铣键槽——淬火——磨外圆——精磨——检验
4该轴工艺路线的确定
根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表
工序号
工序名称
工序内容
1
自由锻
2
热处理
正火
3
车端面
车断头及端面保证端面尺寸φ25，钻中心孔；调头车另一断头及端面保证端面尺寸φ20，钻中心孔；
4
粗车
粗车φ24.5外圆，以其为基准面粗车φ18.5外圆，粗车外圆φ16.5；调头再以φ24.5为基准粗车φ18.5外圆；
5
调质
6
半精车
半精车φ20.5外圆；以其为基准依次半精车φ15.9外圆，半精车φ14.9；调头再以φ20.5外圆为基准半精车φ15.9外圆；
7
精车
用调整法找正以顶尖中心线为基准精车φ
15外圆；精车φ20外圆;精车φ14外圆；割槽深0.5的2个，倒角；调头精车φ15外圆；割槽深0.5的2个，倒角；
8
车端面
车端面保持长38；车另一端面保持全长80
9
铣键槽
铣宽5键槽2个
10
淬火
11
粗磨
粗磨φ20外圆；粗磨φ15外圆；粗磨φ14外圆；调头粗磨φ15
12
精磨
精磨φ20外圆；精磨φ15外圆；精磨φ14外圆；调头精磨φ15
13
检验
5机械加工余量、工序尺寸的确定
确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。
前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。
中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：
外圆柱面φ20 轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
10
±2
0
24.5
Φ24.5
粗车
9
IT10
12.5
21
半精车
1
IT7
1.6
20
Φ
外圆柱面φ14轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
10
±2
0
16
Φ16±2
粗车
9
IT10
12.5
15
Φ
半精车
1
IT7
1.6
14
Φ
Φ15轴段加工余量计算
工序名称
工序间
工序
工序基本尺寸
标注工序
余量/mm
/mm
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
6
±2
0
17
Φ17±2
粗车
4.3
IT11
12.5
16
Φ
半精车
1.2
IT8
3.2
15.5
Φ
精车
0.5
IT7
1.6
15
Φ
Φ15轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
±2
17
Φ17±2
粗车
11.1
IT11
12.5
16
Φ
半精车
1.2
IT8
3.2
15.5
Φ
精车
0.5
IT7
1.6
15
Φ
Φ15轴段加工余量计算
工序名称
工序间
余量/mm
工序
工序基本尺寸/mm
标注工序
尺寸公差/mm
经济精度/mm
表面粗糙度Ra/μm
毛坯
±2
17
Φ17±2
粗车
11.1
IT11
12.5
16
Φ
半精车
1.2
IT8
3.2
15.5
Φ
精车
0.5
IT7
1.6
15
Φ
6确定工序的切削用量
确定切削用量的原则：
首先应选去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选取尽可能大的进给量。
最后根据公式确定最佳切削速度。
工序1.精车φ20外圆
（1）背吃刀量：
ap总=0.5mm,二次走刀完成
（2）进给量：
f=0.16～0.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）
（3）查表9-16得切削速vc=1.333～1.67取小值=1.333m/s=79.98mm/min
（4）主轴转速：
n=1000vc/paid=410r/min
对照车床转速得实际转速为n=450r/min
则实际切削速度：
v=paidn/1000=87.6mm/min
工序2.精车φ15（+0.035，0）外圆
（1）背吃刀量：
ap=0.25mm
（2）进给量：
f=0.16～0.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）
（3）查表9-16得切削速vc=1.333～1.67取小值=1.333m/s=79.98mm/min
（4）主轴转速：
n=1000vc/paid=714r/min
对照车床转速得实际转速为n=720r/min
则实际切削速度：
v=paidn/1000=80.59mm/min
工序3.精车φ14外圆
（1）背吃刀量：
ap=0.3mm
（2）进给量：
f=0.16～0.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）
（3）查表9-16得切削速vc=1.333～1.67取小值=1.333m/s=79.98mm/min
（4）主轴转速：
n=1000vc/paid=84.9r/min
对照车床转速得实际转速为n=850r/min
则实际切削速度：
v=paidn/1000=80.07mm/min
工序4.精车φ15（+0.025，-0.009）外圆
（1）背吃刀量：
ap=0.25mm
（2）进给量：
进给量：
f=0.16～0.25mm/r，考虑刀杆材料的刚性则取f=0.16mm/r（表9-16）
（3）查表9-16得切削速vc=1.333～1.67取小值=1.333m/s=79.98mm/min
（4）主轴转速：
n=1000vc/paid=550r/min
对照车床转速得实际转速为n=560r/min
则实际切削速度：
v=paidn/1000=81.5mm/min
工序5.粗铣键槽
（1）刀具选择
选择硬质合金刀具YT5，铣刀直径为d=16mm，刀具总长L=75mm,切削部分长l=28mm,齿数为Z=2.
，
，
，
。
（2）确定背吃刀量
mm
（3）确定切削速度：
查《金属切削手册》，每齿进给量
，取
铣刀磨钝标准：
0.8～1.0（厚刀面最大磨损限度），铣刀平均耐用度：
3.8.
查表知道40Cr调质后的硬度为HB330～380之间,可从《金属切削手册》常用工件材料的铣削速度推荐范围中查得
在保证正常的铣刀耐用度及在机床动力和刚性允许的条件下,应尽量选取较大的铣削速度,应此选择
.
r/s
=1194r/min
查X52K型立铣的产品设计说明书，可以知道选择转速为
r/min。
从而可以得出
（4）确定铣削用量
mm，
r/min，
，
加工要求：
粗磨外圆
机床：
外圆磨床（表9-74）
刀具：
砂轮（宽40mm）（Ra≥0.8mm）
（双行程）vc：
25～50m/s,取vc=30m/s=1800m/min
（1）工件的回转速度及转速
Vw=20～30mm/min取Vw=20m/min
nw=1.28r/s=76.8r/min
（2）纵向进给量fa=（0.3～0.7）BB=40mm取f=28mm/r
（3）横向进给量fr=0.015～0.05mm/双行程取f=0.03mm、双行程（表9-75）
①工件的回转速度及转速
Vw=20～60m/min取Vw=40m/min
Nw=2.00～3.33r/s取Nw=2.00r/s=120r/min
②纵向进给量：
fa=（0.3～0.4）BB=40mm取f=16mm/r
③横向进给量：
fr=0.005～0.01mm/双行程
六．轴的机械加工工艺卡
七．轴的机械加工工序卡
八、课程设计总结
通过这次机械制造工艺课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。
这次课程设计，也使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。
通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。
运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识，也学会分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等程度零件的工艺规程的能力。
根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备了设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。
通过这次课程设计，也进一步使自己的识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能有了更大的提高。
通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。
参考文献
《切削用量简明手册》机械工业出版社艾兴肖诗纲主编
《实用机械制造工艺设计手册》机械工业出版社王凡主编
《机械制造工艺学》机械工业出版社陈明主编
《互换性与技术测量》中国计量出版社廖念钊等主编
（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
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