吉首大学机械制造技术基础课程设计任务书概诉.docx

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吉首大学机械制造技术基础课程设计任务书概诉

机械制造技术基础课程设计任务书

一、题目

1、设计题目:

设计输出轴零件的机械加工工艺规程（材料为45钢）。

2、生产类型：

单件、小批、中批、大批、大量生产。

3、课程设计的具体要求如下：

（1）毛坯图1张。

（2）零件图1张。

（3）机械加工工艺过程卡片1份。

（4）机械加工工序卡片若干份。

（5）课程设计说明书一份。

二、具体内容

1、根据零件图对零件进行工艺分析；

2、计算零件的生产纲领，确定生产类型；

3、确定毛坯的种类和制造方法、绘制毛坯图；

4、确实各零件的加工方法及其定位基准；

5、拟定零件的加工工艺过程，选定各工序的加工内容、加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）；

6、确实各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差；

7、填写工艺文件，包括工艺过程卡片和工序卡片；

8、撰写设计说明书；

三、上交内容装订顺序（零件图和毛皮图为A3图纸）

1、封面；

2、目录；

3、任务书；

4、说明书；

5、参考文献目录；

6、附件（零件图、毛坯图、机械加工工艺过程卡片和工序卡片）；

7、结束语；

吉首大学

《机械制造技术基础》

课程设计说明书

题目：

设计“输出轴”零件的机械加工工艺规程及工艺装备

院系：

物理与机电工程学院

专业：

机械设计及其自动化

班级：

2013机械

姓名：

周平

指导教师：

吴顺兴

目录

1、零件的工艺分析及生产类型的确定

2、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

3、选择加工方法，制定工艺路线

4、工序设计

5、确定切削用量及基本时间

6、夹具设计

7、毛坯图

8、零件图

9、机械加工工艺过程卡

10、机械加工工序卡片一套

11、设计心得

12、参考文献

前言

机械制造技术基础课程设计是在学完机械设计制造基础课程以及大部分的专业课程，并进行有关的生产实训中，并进行有关的生产实训，

关于此次的设计，是我们能够综合的运用我们所学的专业知识，能够灵活的运用所学技能去解题和设计，输出轴零件的设计，这种的工艺设计，能够灵活的运用知识，巩固知识，为以后的工作需求打下一个很好的基础。

零件工艺分析及生产类型的确定

1、零件的结构特点及作用

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一，在机械设计中主要作用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传动扭矩。

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

它主要的作用是用来支撑传动的零部件，传递扭矩和承受载荷，轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般同心轴的外圆柱面、圆锥面、圆锥孔和螺纹及相应的端面组成，轴的长度小于5的为短轴，大于20的为细长轴，大多数的位于两者之间。

本次课程设计的零件属于台阶轴类零件，由圆柱体、轴肩、螺纹、螺尾的退刀槽还有砂轮的越界槽以及键槽等组成。

轴肩一般只得是安装在轴上的零件的轴向位置，各个环槽的作用是使零件装备时有一个准确的位置，并使加工中磨掉外圆和车螺纹时能够退刀方便，键槽用于安装键，用于传递扭矩，螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

2、零件的工艺分析

传动轴的毛坯，该材料属于优质的碳素钢，经过热处理（淬火以及高温回火），最后具有良好的综合力学性能，即具有有较高深度的塑性、韧性。

一般在工业上都用于机床主轴，机床主轴机床齿轮类零件。

3、零件的生产类型

零件的生产类型是指在企业中，生产化程度的分类，他对工艺规程的制定具有决定性的影响，生产的类型一般可以分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，这时对于完全不同的生产类型就有其独特的工艺特征，其中生产类型是按零件年生产纲领和产品的特征来决定的。

依设计的表格可知，Q-200件/年，综合生产的实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和5%。

代入下列的公式：

N=Qm（1+a%）（1+b%）

式中N——零件的生产纲领（件/年）：

Q——产品的年产量（台，辆/车）:

每台（辆）产品中该零件的数量（台，辆/车）

a%备品率，一般取2%~4%

b%废品率，一般取0.3%~0.5%

计算得：

N=Qm（1+a%）（1+b%）

=200x1（1+0.3%）（1+0.5%）=207件/年

传动轴的重量的估算值为1.31Kg,[45钢，密度7085kg/m,长度215mm,最大直径，400mm]

M=（π/4）*[（30）*32+（35）*33+（30）*46+（25）*38+（20）20]*7.85*10

*（20*5.2+25*4.8）*7.85*10）

=1.31kg

查表1-3（《机械制造基础课程设计指导教程》书），该轴属于轻型机械类零件，根据生产的纲领（200件/年）及零件类型（j=轻型机械），由附表2可以查的可知，传动轴的生产为小批量的生产:

名称

结果

生产纲领

200件/年

生产类型

小批量生产

工艺特征

（1）毛坯采用自由锻造，精度低，余量大

（2）加工设备采用通用机床

（3）工艺装备采用通用夹具或组合夹具、通用刀具、使用量具、标准附件

（4）工艺文件需编制简单的加工工艺过程卡片

（5）加工采用划线、试刀、试切等方法保证尺寸，生产效率低，要求操作工人技术成熟。

选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1、选择毛坯

45钢是轴类零件的常用材料，传动轴的毛坯，该材料属于优质的碳素钢，经过热处理（淬火以及高温回火），最后具有良好的综合力学性能，即具有有较高深度的塑性、韧性。

这些材料经过调质处理后材料表面的硬度可以达到220~240HBS，轴类毛坯，常用的是棒状材料，根据实际的生产要求，毛坯的锻造方式也有所不同，一种是自由锻还有一种为模锻两种，毛坯在经过加热锻造以后，可以使金属内部纤维组织均匀的分布，从而具有较强的抗拉、抗弯的能力等机械性能。

同时在选材的时候，可以选择形状与大小与零件比较的接近，这样可以节约材料，可以减少切削的加工的劳动量，降低生产的成本。

在锻造件时，并非也是精度越高越好，也要从生产的成本的考虑，考虑到生产成本为最低的目的。

当批量较小时，毛坯的进精度较低时，锻件的精度，不需要要求太高，适量就可以的，一般采用的是自由锻造生产。

根据传动的制造材料（45钢）查表5可以却定，毛坯类型可采用型材或则锻造件，现在在本次实验中用的是锻件，毛坯采用的是自由的锻造法。

2、确定加工的余量、毛坯尺寸公差

（1）、公差等级

由参考文献

（1）查的改动；该锻件的公差尺寸等级IT13—15级，加工余量等级为普通级，IT等级为15级，MA为普通级。

（2）、锻件质量

根据计算可得机械加工后零件质量为传动轴的质量估计值为1.3Kg.由此可以初步的计算出机械加工前所用的毛坯质量为2.5Kg

确定传动轴毛坯的余量

根据阶梯轴的自由锻造机械加工余量公式（D<65mm时，计算，L<300mm时，按300mm计算），传动轴锻件余

计算如下：

A=0.26L0D0.5

=0.26x300*0.2x650.5

=6.56mm

取整数7mm

（π/4）*47*222=3.0Kg

（3）锻件的形状复杂系数

通过上面的计算已知毛坯和零件的质量，锻件的形状复杂系数

S=

由于该传动轴零件材料是45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M

（5）零件表面的粗糙度

由零件图可知，该图除B表面的粗糙度为0.3μm外，其它各个表面的粗糙度均大于等于0.8μm，螺纹的表面粗糙度为3.2μm

3、确顶机械的加工余量

根据锻件的质量，零件的表面粗糙度，形状的复杂系数查表5-9，有此查的单边余量在厚度方向3.4mm,水平方向3.5mm.不妨锻件的外边余量为3.5mm,各轴向尺寸的单边余量亦为3.5mm

4、确定毛坯尺寸

传动轴毛坯锻件尺寸

零件尺寸

单边加工余量

锻件尺寸

5、确定毛坯的尺寸公差

锻件尺寸

极限偏差

根据

锻件尺寸

极限偏差

根据

6、设计毛坯图

零件毛坯图如此所示

选择加工方法，制定加工路线

1、定位基准的选择

合理的选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用，由于该传动轴的几个主要的配合表面（N、M）及轴肩面（Q-P）对基准A-B均有径向的圆跳动和段面面跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端的中心孔为基准，运用双顶端装夹法，以保证零件的技术要求。

（1）传动轴零件的精基准

传动轴类零件加工，以轴两端的中心孔为基准，以轴的设计基准为中心线

7、零件表面加工方法的选择

（1）轴类零件的外圆的加工方法

对于中小型的铸铁和锻件，首先可以进行粗车，这时的工件的精度可以达到IT10-IT12，表面的粗糙度Ra值可12.5μm~25μm，粗车可切除毛坯的大部分的余量，对经过粗车的工件，采用半精车可以大到IT9~IT10级的精度，表面的粗糙度Ra值可6.3

μm~12.5μm，对于中等精度的表面的预加工工序，精车也可以作为最后的加工工序，精车可以大到IT7~IT8级的精度，表面的粗糙度Ra值可3.2

μm~1.6μm.

（2）键槽的加工方法

键槽是轴类零件上常见的结构，其中最常见的是普通的平键，应用最广，通常在普通的立式机床上用的键槽铣刀加工。

（2）主要的加工方法

大多数的轴都是回转体，主要采用的是车削和外圆磨削成形，如果传动轴的公差等级较高，故一般在车削之后，还需要磨削，。

故在表面加工成形时加工方案可为：

粗车→半粗车→磨削

2、制定工艺路线

（1）划分加工路线

转动轴主要的表面加工可分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。

这三个阶段中，第一阶段：

粗车（粗车外圆、钻中心孔等），第二阶段，半精车（半精车各处外圆、台阶和次要表面等）粗、精磨（粗、精磨各处的外圆）各个阶段划分以热处理为界。

（3）安排加工工序

1遵循“先基准后其它”的原则，首先加工工件基准—钻中心孔及车表面的外圆

2遵循“先粗后精”的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

3遵循“先主后次”的原则，先加工主表面-车外圆各个表面，后加工次表面—铣键槽和加工各个小槽。

4遵循“先面后孔”的原则，先加工左右端面，再加工各个台阶。

（2）初步拟定工艺路线

定位基准面中心孔应在粗加工之前加工，在工件调质之后和磨削之前需要个安排一次修研中心孔的工序，调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削前修研中心孔是为了提高定位基准面的精度而减少圆柱表面的精度值。

在拟定轴的工艺过程时，在考虑加工的表面的同时，还要考虑次要的表面加工，从初车到半精车最后精车达到图样规定的尺寸，同事还要加工各退刀槽、倒角和螺纹:

三个键槽应该在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可以保证铣键槽有较为准确的定位基准，又可以避免精磨之后铣键槽时破坏已精加工的外表面。

工序Ⅰ:

锻件Ø62处处圆面以及右端而定位，初车左端面，粗车Ø60轴外圆以及台阶面，以左端面（基准）和粗车之后Ø60外圆定位，粗车右面，并以右端面为基准，加工Ø60外圆以右的各个台阶面，钻中心孔。

以Ø40处外圆以及右端定位，粗车左端面，以左端面为基准，粗车Ø40外圆以左的各个台阶面的外圆。

工序Ⅱ：

进行调质热处理，硬度达到220~240HBS

工序Ⅲ：

以Ø40处外圆以及左端定位，半精车Ø30、Ø35、Ø40轴段的外圆，半精车左端和Ø0轴段处左肩而，倒角Ø40轴段外圆以及右端而定位，半精车Ø30、Ø425、Ø20轴段的外圆，右端面和Ø40轴段的右肩，倒角，车砂轮越程槽

工序Ⅳ:

以零件Ø40处外圆在加工中心夹具上定位，以Ø40处外圆左肩面为对刀面铣左边键槽，以Ø40以外外圆为对刀面铣右边键槽。

工序Ⅴ：

以加工中心孔为定位基准。

精车Ø40轴段外圆

工序Ⅵ：

磨削各个表面粗糙要求为0.8的表面及肩面

工序Ⅶ：

精车Ø40外圆侧轴段，要求表面粗糙为0.3

工序Ⅷ：

终检

3、热处理工序安排

（1）粗燥毛坯在加工前，均需要安排正火或退火处理，使钢材内部的晶粒细化，消除锻造应力，降低材料的硬度，改善切削加工性能。

（2）调质一般安排在粗车之后，半精车之前，一=以便获得良好的物理学性能。

（3）精度要求比较高的轴，在局淬火或粗磨之后，还徐进行低温实效处理。

根据综合分析，传动轴的工艺路线如下：

下料→车两端面，钻中心孔→粗车各个外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→校验

4、加工尺寸和切削用量