输出轴机械加工工艺规程设计.doc

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输出轴的机械加工工艺规程设计

11032102

张瑜

课程设计任务书

题目:

输出轴的机械加工工艺规程设计

原始图纸（见附页）

生产类型：

小批量生产

设计内容：

1、零件图1张

2、毛坯图1张

3、机械加工工艺路线卡1份

4、机械加工工序卡1份

5、课程设计说明书1份

目录

前言

一、零件的分析

1.1零件的作用

1.2零件的工艺分析

二、工艺规程的设计

2.1确定毛坯的制造形式及尺寸

2.2基准的选择

2.3工艺路线的拟定及工艺方案的分析

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

2.5确定切削用量及功率校核

三、总结

四、主要参考文献

前言

机械制造工艺学课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。

这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。

就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力以及与搭档交流合作的能力，为以后的工作打下一个良好的基础。

一、零件的分析

1.1零件的作用

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。

1.2零件的工艺分析

从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,φ55外圆柱表面端面表面均为为Ra1.6u，φ60表面要求为Ra0.8,φ65表面要求为Ra3.2um，φ75表面要求为Ra0.8um,1φ20孔的内表面要求为Ra3.2um,要求不一；位置要求较严格，表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm,φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；采用#45钢，热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。

通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

二、工艺规程的设计

2.1确定毛坯的制造形式

根据零件的材料，但从经济方面着想，锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。

本零件生产批量为小批量，但结构复杂，故采用模锻。

2.2基准选择

本零件为带孔的轴类零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。

具体而言，即选孔φ104及一端面作为精基准。

由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

2.3工艺路线的拟定及工艺方案的分析

为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。

由于生产类型为小批量生产，故采用专用机床配以通用的工、夹、量具，除此之外，还应降低生产成本。

工艺路线方案；

锻造，退火。

工序：

1、粗车φ176外圆柱面及端面。

2、粗车、半精车、精车φ55、φ60、φ65、φ75的外圆柱

面，倒角。

3、扩、钻孔10*φ20。

4、粗车右端面至30，倒角。

5、钻右端面中心孔。

6、粗镗内孔φ50、φ80、φ104；半精镗内孔φ80。

7、铣键槽。

8、钻斜孔2*φ8。

9、去毛刺。

10、检验。

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

2.4.1通过查表2.2-25及表2.2-24，毛坯尺寸如下：

零件尺寸

单面加工余量

锻件尺寸

Φ55

2.5

Φ60

Φ75

2.5

Φ80

Φ176

1.5

Φ179

Φ104

2.5

Φ99

80

4

84

197

3

201

30

3

33

40

4

44

10

2

121

13

1

14

Φ50

2

Φ46

Φ80

2

Φ76

2.4.2工序设计

（1）选择机床和工艺装备（夹具和刀具）

选择机床：

粗车精车镗孔选择常用CA6140型卧式车床；

铣削选用X61W型铣床；

扩孔钻孔铰孔Z525立式钻床。

选用夹具：

本零件除铣削，钻小孔等等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。

前车削工序用三抓自定心卡盘和心轴。

选用刀具：

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要组成部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧性，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘结性，化学稳定性。

由于零件车床输出轴的材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，由于加工该类零件时摩擦严重，切削温度高，而YT类硬质合金具有较高的耐磨性的硬度，尤其是具有较高的耐热性，在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长，所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。

粗车外圆面：

90度半精车，精车外圆柱面：

前角为90度的车刀。

钻头：

高速钢刀具，直径为30；直径为18；扩钻孔：

直径为19.8；铰刀：

直径为20.镗刀，刀杆长度为200.B*H=16*25.

2.4.3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：

表1外圆柱面φ176　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

粗车

3

IT10

6.3

176

Φ176

毛坯

±3

179

Φ179±3

表2外圆柱面φ55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

　精车

1.0 

IT6

1.6

55

Φ55

半精车 

1.5

IT10 

3.2

56

φ56

粗车

2.5

IT12

6.3

57.5

φ57.5

毛坯

±2

60

表3φ60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

精车 

1.0 

IT6

0.8

60

半精车 

1.5

IT10

3.2

61

粗车

2.5

IT12

6.3

62.5

毛坯

±2

65

表4φ65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

精车 

1.0 

IT6

1.6

65

半精车 

1.5

IT10

3.2

66

粗车

2.5

IT12

6.3

67.5

毛坯

±2

70

表5φ75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

精车 

1.0 

IT6

0.8

75

半精车 

1.5

IT10

3.2

76

粗车

2.5

IT12

6.3

77.5

毛坯

±2

80

表6φ104内孔加工余量计算

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

粗镗 

2

IT11

6.3

104

毛坯

±2

100

表7φ80内孔加工余量计算

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

半精镗

1.5 

IT7

3.2

80

粗镗 

2.5

IT10

6.3

78.5

毛坯

±2

76

表8φ50内孔加工余量计算

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

粗镗 

2

IT10

6.3

50

毛坯

±2

48

2.5确定切削用量（切削深度、切削速度、进给量）

I.加工外圆柱面φ55

1.粗车：

确定进给量f:

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r,结合CA6140说明书取f=0.71mm/r,ap=1.5mm,查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min取Vc=75m/min,则ns=1000vc/（πdw）=341.22r/min,由CA6140说明书取n=320r/min,故实际切削速度V=πdn/1000=π*320*70/1000=70.34m/min,

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*2.5*70.34*0.66/60000=4.4Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

2.半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得f=0.25～0.35mm/r取f=0.3mm/rap=1mm,Vc=120m/min，故ns=1000vc/（πdw）=660.04r/min圆整得660r/min

功率Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.3*120/60000=1.24Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

3.精车：

查《机械制造工艺与机床夹具课程设计》表2-20知：

Vc=150～160m/min,取Vc=160m/min,f=0.18mm/r,ap=0.5mm,则

ns=1000vc/（πdw）=908.29r/min,圆整得n=910r/min，

功率Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.55*0.18*160/60000=0.6Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

II.加工外圆柱面φ176

1.粗车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知：

f=0.8～1.2mm/r，取f=0.81mm/r,ap=1.3mm.查金属切削手册知Vc=70～90m/min,取Vc=80m/min,则ns=1000vc/（πdw）=195.85r/min,由CA6140说明书取n=125r/min,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*200*187/1000=73.4m/min.校核功率：

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*2.5*0.81*73.4/60000=5.4Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

III.加工外圆柱面φ60

1.粗车：

d=70，确定进给量f:

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r,取f=0.71查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min,则ns=1000vc/（πdw）=341.2r/min,由CA6140说明书取n=320r/min,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*320*70/1000=70.34m/min.校核功率：

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*2.5*70.34*0.71/60000=4.8Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

2.半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知f=0.4～0.5mm/r,取f=0.45mm/r,ap=1mm,再查外圆切削数据表知：

Vc=1.667～2.17m/s,取Vc=1.8m/s,则ns=1000vc/（πdw）=546.8r/min圆整得550r/min，则Vc=πdn/1000=π*510*62.9/1000=100.7m/min.

功率Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.9*0.45*100.7/60000=1.57Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

3.精车：

查《机械加工工艺设计手册》表9-16知：

f=0.13～0.18mm/r,取f=0.15mm/r,再查外圆切削数据表知：

Vc>1.67m/s取Vc=120m/min,则ns=1000vc/（πdw）=1000*120/（3.14*61.1）=625.5r/min,圆整得n=630r/min取ap=0.5mm,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*630*61.1/1000=120.87m/min.功率的校核：

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.55*120.87*0.15/60000=0.38Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

IV.加工外圆柱面φ65

1.粗车：

确定进给量f:

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r,取f=0.71查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min,取Vc=75m/min,则ns=1000vc/（πdw）=341.2r/min,由CA6140说明书取n=320r/min,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*320*70/1000=70.34m/min.取ap=1.5mm.校核功率:

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*2.5*70.34*0.71/60000=4.8Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

2.半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知f=0.4～0.5mm/r,取f=0.45mm/r,ap=1mm,再查外圆切削数据表知：

Vc=1.667～2.17m/s,取Vc=1.8m/s,则ns=1000vc/（πdw）=506.55r/min圆整得510r/min，则Vc=πdn/1000=π*510*67.9/1000=108.7/min.

功率Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.9*0.45*108.7/60000=1.7Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

3.精车：

查《机械加工工艺设计手册》表9-16知：

f=0.13～0.18mm/r,取f=0.18mm/r,再查外圆切削数据表知：

Vc>1.67m/s取Vc=120m/min,则ns=1000vc/（πdw）=1000*120/（3.14*61.1）=578.2r/min,圆整得n=580r/min取ap=0.5mm,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*580*66.1/1000=120.37m/min.功率的校核：

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.55*120.38*0.18/60000=0.46Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

V.加工外圆柱面φ75

1.粗车：

确定进给量f:

查《金属机械加工工艺人员手册》增订组编上海科学出版社表10-8知f=0.6～0.9mm/r,取f=0.71查《金属切削手册》知Vc=70～90m/min,取Vc=75m/min,则ns=1000vc/（πdw）=298.56r/min,由CA6140说明书取n=320r/min,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*320*70/1000=80.384m/min.取ap=1.5mm.校核功率:

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*2.5*70.34*0.71/60000=5.5Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

2.半精车：

查《机械加工工艺设计手册》P433得知f=0.4～0.5mm/r,取f=0.45mm/r,ap=1mm,再查外圆切削数据表知：

Vc=1.667～2.17m/s,取Vc=1.8m/s,则ns=1000vc/（πdw）=441.5r/min圆整得450r/min，则Vc=πdn/1000=π*510*67.9/1000=110m/min.

功率Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.9*0.45*108.7/60000=1.7Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

3.精车：

查《机械加工工艺设计手册》表9-16知：

f=0.13～0.18mm/r,取f=0.15mm/r,再查外圆切削数据表知：

Vc>1.67m/s取Vc=120m/min,则ns=1000vc/（πdw）=1000*120/（3.14*61.1）=502.2r/min,圆整得n=500r/min取ap=0.5mm,故实际切削速度Vc=πdn/1000=π*580*66.1/1000=119.48m/min.功率的校核：

Pc=Kc*ap*Vc*0.71/60000=2305*0.55*120.38*0.18/60000=0.39Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

VI.加工内圆柱面φ80

1.镗孔：

查《简明加工工艺手册》P294知ap=d/2=0.75mm,取f=0.35mm/r;Vc=0.33m/s,故

ns=1000vc/（πdw）=1000*0.33*60/（3.14*30）=210.2r/min，圆整得n=210r/min故实际切削速度Vc=πdn/1000=π210*30/1000=19.8m/min.功率的校核：

Pc=Kc*ap*Vc*f/60000=2305*15*30.6/60000=3.99Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

2.半精镗孔：

查《简明加工工艺手册》P297知f=0.35mm/r;Vc=0.85m/s,故ns=1000vc/（πdw）=1000*0.85*60/（3.14*74）=219.5r/min,由CA61说明书取n=200r/min故实际切削速度Vc=πdn/1000=π200*74/1000=46.5m/min.取ap=0.5mm,功率的校核：

Pc=Kc*ap*Vc*f/60000=2305*3*46.5*0.35/60000=1.9Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

VII加工内圆柱面φ140

1.镗孔：

查《简明加工工艺手册》P294知ap=d/2=0.25mm,取f=0.3mm/r;Vc=549m/min,故

ns=1000vc/（πdw）=1000*0.33*60/（3.14*30）=210.2r/min，圆整得n=210r/min故实际切削速度Vc=πdn/1000=π549*80/1000=138m/min.功率的校核：

Pc=Kc*ap*Vc*f/60000=2305*1.5*138/60000=7.9Kw,由机床说明书查得Pc=7.5Kw,效率为0.8，机床功率Pn

VIII.加工内圆柱面φ50

1.镗孔：

查《简明加工工