输出轴课程设计说明书教学提纲.docx
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输出轴课程设计说明书教学提纲
输出轴课程设计说明书
输出轴课程设计
1.零件的工艺分析
1.1零件的功用。
结构及特点
题所给定零件输出轴，其中主要作用：
一是传递转矩，使主轴获得旋转地动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。
零件的材料为45钢，是最常用的中碳调质钢，综合力学性能良好，渗透性低，淬火时易生裂纹，综合技术要求等文件，选用锻件。
由于是大批量生产，故采用横锻，因为该零件属于细长轴在工作时要求有一定的强度，刚度。
1.2主要加工表面及其要求
①主要加工面：
Φ54.4，左边Φ60，右边Φ60,Φ80的外圆柱面。
Φ54.4的尺寸公差等级为IT8级，Φ60的尺寸公差等级为IT5级,Φ80的尺寸公差等级为IT6级，Φ60的尺寸公差等级为IT5级。
两链槽宽度的尺寸公差等级为IT9级，而两链槽长度的尺寸公差等级均为IT11级。
②精糙度方面表现;Φ54.4的外圆柱面，Φ60的外圆柱面，Φ80的外圆柱面左边，Φ60的外圆柱的精糙度要求均为Ra1.6要求较高，其余表面均为Ra12.5um要求不高。
③位置精度：
Φ54.4，左Φ60和Φ80轴线对右边Φ60轴线的同轴度为Φ0.02mm
2.毛坯的选择
2.1确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差
①轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），在质量允许下采用锻件。
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与分布，可获得较高的抗拉，抗弯级抗扭强度，所以除轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒成冷轧棒料，一班比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力的性能，又能节约材料，减少机械加工量：
机械生产规模的大小毛坯的锻造有自由锻和模锻。
自由锻多用于中小批量生产，模锻多运用于大批量生产。
而且毛坯制造精度高，加工量小，效率高。
可以锻造形状复杂的毛坯，本零件为大批量生产，所以综上所述采用模锻。
②选择通过零件直径的平面为分型面
③输出轴属于台阶轴类零件，由于是大批量生产采用的是模锻，所以根据从《机械制造技术课程设计指导》表3-6，采用锻造精度等级E，查表可知雨量a值为（9±3）mm。
取a=10
2.2确定毛坯的技术要求
①未注倒角的R1
②保留中心孔
③调制处理28～32HRC。
以消除内应力，改善切削加工性能
④材料为45
2.3绘制毛坯图
如图所示在各加表面上加上机械加工余量，绘制毛坯图，并标注尺寸和技术要求如图所示
3.基准的选择
①在粗加工时为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面作为定位基准，即Φ80，左段Φ70台阶的外圆表面②考虑到Φ54左Φ60和Φ80轴线对轴右边Φ60的同轴度要求，又由于基准重合原则，而且根据技术要求。
保留中心孔，所以在半精加工和精加工中宜采用中心孔为定位基准。
、
4.拟定机械加工工艺路线
4.1确定各表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和表面粗超度要求选定如下加工方法：
从轴的左到右。
Φ54.4，Φ60，Φ70，Φ88，Φ80，Φ70，Φ80都用车床进行车削，而两个链槽则采用铣床进行铣削
具体加工方法的分析如下：
1输出轴最左端Φ54.4+0.050的公差分段为IT8，表面粗超度Ra=1.6um。
查表4-2及表4-5可知需进行粗车—半精车—精车
2轴左也Φ60+0.024+0.011段的公差等级为IT5，表面粗糙度Ra=1.6um，查表4—2及表4—5可知，需进行：
粗车—半精车—粗磨—精磨
3左轴Φ70为未注公差尺寸，公差等级按IT14.，表面粗糙度Ra=12.5um，故粗车就可以了
4Φ88段位未注公差尺寸，公差等级为IT14，表面粗糙度Ra=12.5um，故粗车就可以了
5Φ80+0.021+0.002段公差等级为IT6，表面粗糙度Ra=1.6um,查表4—2及表4—5可知，采用：
粗车—半精车—精车
6右边轴段Φ70为未注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗超度Ra=12.5um，查表可知粗车就可以
7右端Φ60+0.024+0.011的公差等级为IT5级，表面粗糙度Ra=1.6um，查表可知：
可采用粗车—半精车—粗磨—精磨即可
8两个链槽的宽度尺寸公差为IT9级而长度尺寸公差为IT11级，又因为是面粗超度Ra=12.5um，所以采用粗铣—精铣
4.2拟定加工工艺路线
工序号
内容
设备
10
模锻毛坯
车床
20
车端面，钻中心孔，车另一断面保证总长，钻中心孔
车床
30
粗车三个台阶，调头粗车另一端四个台阶
车床
40
热处理，调质
车床
50
修两端中心孔
车床
60
半精车2个台阶，倒角，调头半精车另外2个台阶面，倒角
车床
70
精车Φ80+0.021+0.02，调头精车，Φ54.4+0.050
车床
80
划两个键槽加工线
90
粗铣两耳光键槽
铣床
100
精铣两个键槽
铣床
110
修两端中心孔
120
粗磨左Φ60+0.024+0.011右半轴Φ60+0.024+0.011外圆
磨床
130
精磨右Φ60+0.024+0.011外圆，精磨Φ60+0.024+0.011
磨床
140
检验
5确定机械加工余量，工序尺寸及公差
机械加工余量及工序尺寸
工序号
双边余量／mm
工序尺寸／mm
表面粗糙度Ra／um
10
a=5
12.5
20
车端面
380
12.5
30
（1）粗车∮54台阶直径余量a=1.2
12.5
（2）粗车轴左边∮60台阶直径余量为a=1.1
61.1+0.30
12.5
（3）粗车轴左端∮70台阶直径至零件图未示尺寸
Φ70
12.5
（4）粗车轴右端∮60台阶直径余量为a=1.1
61.6+0.30
12.5
工序号
单边余量／mm
工序尺寸／mm
表面粗糙度Ra／um
30
（5）粗车轴右端Φ70台阶至零件所标尺寸
Φ70
12.5
（6）粗车Φ80台阶，余量a=1.2
Φ81.2+0.30
12.5
（7）粗车Φ88台阶至零件图所标尺寸
Φ88
12.5
60
（1）半精车Φ54.4台阶，直径余量为0.1
54.5+0.0740
6.3
（2）半精车左轴Φ60台阶直径余量为0.4mm
60.5+0.0460
6.3
（3）半精车轴右端Φ60台阶直径余量0.4
60.5+0.0460
6.3
（4）半精车轴Φ80台阶直径余量0.1
Φ80.1+0.0740
6.3
70
（1）精车Φ80台阶
Φ80+0.021+0.002
1.6
（2）精车Φ54.4台阶
Φ54.4+0.050
90
（1）粗铣左边键槽余量为1.0
Φ19+0.0840
12.5
（2）粗铣右边键槽双面余量为1.0
100
（1）精铣左边键槽至图示尺寸
Φ180-0.043
12.5
（2）精细边键槽至图示尺寸
Φ47.50-0.2
120
粗磨两段Φ60台阶，余量为0.1
Φ60.1+0.0190
1.6
130
精磨两段Φ60的台阶至图示尺寸
Φ60+0.0240.011
1.6
（以上均为查表得出，参考《课程设计指导》、《互换性与测量技术》）
6选择机床及工艺装备
6.1选择机床
（1）工序10，20，30，50，60，70是粗车，半精车和精车各工序的工步数不多，大批量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求，本零件外轮廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床
（2）工序90，100为铣削，工序工步简单，外轮廓尺寸不大，考虑本零件为大批量生产，所选机床便使用范围广泛为宜，故可选常用的X6132型铣床能满足加工要求
（3）工序120，130是粗磨，精磨，由于是磨削阶梯轴的外表面，所以宜选用常用的M1432A型磨床
6.2选择刀具
（1）由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类道具，因为YT类硬质合金是有较高的硬度和耐磨性，尤其是有高的耐热性，在高速切削钢料时道具磨损小，寿命长，所以车端面时选用60°偏头端面车刀，而车外圆时选用75°偏头外圆车刀刀杆尺寸B×H：
16×25牌号P10
（2）铣刀选用平键槽铣刀
（3）采用白刚玉砂轮
6.3选择夹具
（1）在工序20，30中选用三爪自定心卡盘
（2）50，60，70工序用顶尖夹紧
（3）90，100工序平口钳
（4）120，130工序用顶尖+中心架
6.4选择量具
（1）选择两段Φ70的台阶的量具
该两段台阶为未注公差尺寸按IT14要求，标准公差值为0.74mm，查《机械制造技术课程设计指导》表5—56可知计量器具确定度允许值U1=0.054mm，查表5—57，分度值0.05mm的游标卡尺，其不确定度数值U=0.050mm，U＜U1，查表5—59，用0～200mm／0.05mm
（2）Φ54.4+0.050Φ60+0.024+0.011Φ80+0.021+0.002Φ60+0.024+0.011（右段）的台阶的量具选择
由于这四段的公差尺寸太小，千分尺和游标卡尺达不到表5—57要求，故选用量块和千分尺一起用，减小千分尺的不确定性。
千分尺选用分度值为0.01mm的外径千分尺
（3）键槽量具的选择
查表可知同上选用量块+千分尺
（4）轴长度方向尺寸用游标卡尺量0～200mm／0.05mm
7.确定切削用量及基本尺寸
7.1工序20车端面，钻中心孔，车另一个端面，钻中心孔。
车左端端面。
步骤如下：
确定背吃刀量端面一端的总加工余量是10ｍｍ，四次走刀加工。
＝2.5mm。
确定加工进给量f根据表5-102查得f=0.4~0.5mm/r，查表5-5根据机床纵向进给量取f=0.48mm/r
确定切削速度根据表5-109查得=242，=0.15，=0.35，m=0.20，因为28~32HRC=270~19８ＨＢＳ，查表5-110得=0.69，=1.24，=0.8，=0.92，=1.0.根据表5-108选择刀具寿命为T=60min。
故：
=（）
带入数据的得=75.7m/min.
确定机床主轴转速nn==r/min=374.35r/mi
根据表5-4差的相近较小的机床转速为n=400r/min所以实际切削速度=80.89m/min
计算基本时间切削加工长度l=10mm端面车刀选用主偏角=,背吃刀量＝2.5mm查表5-138和表5-139得=+（2~③。
取=4mm；=（3~5）；批量生产=0i=4
L=+++=40.2m=i=1.05min
辅助时间:
查表5-153得装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min取量具并测量尺寸的时间为0.5min，共计=1.32min。
钻中心孔
查《钻削切削用量选择参考表》选择钻孔中心公称直径为2mm，钻中心孔的切削进给量为0.04mm/r，钻中心孔切削速递v=12m/min.
车另一个端面，保证总长
确定背吃刀量端面一端的总加工余量是10ｍｍ，四次走刀加工。
＝2.5mm。
确定加工进给量f根据表5-102查得f=0.5~0.7mm/r，查表5-5根据机床纵向进给量取f=0.64mm/r
确定切削速度根据表5-109查得=242，=0.15，=0.35，m=0.20，因为28~32HRC=270~19８ＨＢＳ，查表5-110得=0.69，=1.24，=0.8，=0.92，=1.0.根据表5-108选择刀具寿命为T=60min。
故：
=（）
带入数据的得=68.46m/min.
确定机床主轴转速nn==r/min=311.46r/mi
根据表5-4差的相近较小的机床转速为n=320r/min所以实际切削速度=70.34m/min
计算基本时间切削加工长度l=10mm端面车刀选用主偏角=,背吃刀量＝2.5mm查表5-138和表5-139得=+（2~③。
取=4mm；=（3~5）；批量生产=0i=4
L=+++=43mm=i=0.84min
辅助时间:
查表5-153得装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min取量具并测量尺寸的时间为0.5min，共计=1.32min。
钻中心孔
查《钻削切削用量选择参考表》选择钻孔中心公称直径为2mm，钻中心孔的切削进给量为0.04mm/r，钻中心孔切削速递v=12m/min.
7.2工序30粗加工各轴段
粗车Ф54.4外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为4.4mm一次走刀ap1=4.4mm。
确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.5～0.7查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.66mm/r
确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×4.40.15×0.660.35）=44.075m/min
确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×44.075/3.14×64.4=217.r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为44mm/min。
计算基本时间Tj：
切削加工长度85mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（85+3+0）/（200×0.66）=0.667min
辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф60外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为4.45mm一次走刀ap1=4.45mm。
②确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.5～0.7查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×4.450.15×0.660.35）=44m/min
④确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×44/（3.14×70）=200r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为44mm/min。
⑤计算基本时间Tj：
切削加工长度77mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（77+3+0）/（200×0.66）=0.606min
⑥辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф70外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为5mm一次走刀ap1=5mm。
②确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.5～0.7查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×50.15×0.660.35）=43.238m/min
④确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×43.238/（3.14×80）=172.125r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为50mm/min。
⑤计算基本时间Tj：
切削加工长度75mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（75+3+0）/（200×0.66）=0.59min
⑥辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф60外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为4.45mm一次走刀ap1=4.45mm。
②确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.5～0.7查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×4.450.15×0.660.35）=44m/min
④确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×44/3.14×70=200r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度44mm/min。
⑤计算基本时间Tj：
切削加工长度35mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（35+3+0）/（200×0.66）=0.287min
⑥辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф70外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为5mm一次走刀ap1=5mm。
②确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.5～0.7查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.66mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=242×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×50.15×0.660.35）=43.238m/min
④确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×43.238/3.14×80=172.125r/min
查表5-5得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为50mm/min。
⑤计算基本时间Tj：
切削加工长度20mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（20+3+0）/（200×0.66）=0.151min
⑥辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф80外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为4.4mm一次走刀ap1=4.4mm。
②确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.6～0.9查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.86mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=235，xv=0.15，yv=0.45，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=235×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×4.40.15×0.860.45）=42.153m/min
④确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×43.153/3.14×90=152.699r/min
查表5-5得相近的机床转速为150r/min,所以实际切削速度为42mm/min。
⑤计算基本时间Tj：
切削加工长度78mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（78+3+0）/（150×0.66）=0.818min
⑥辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
粗车Ф88外圆表面
确定背吃刀量：
外圆表面单边余量为5mm一次走刀ap1=5mm。
②确定进给量f：
根据表5-102查得f=0.～0.9查表5-5，根据机床的纵向进给量，去f=0.86mm/r
③确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=235，xv=0.15，yv=0.45，m=0.20，修正系数KMv=0.69，KHv=1，Khv=0.8，Kkrv=0.86，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=235×0.69×1×0.8×0.86×1/（600.2×50.15×0.860.45）=41.352m/min
④确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=1000×41.352/3.14×98=134.381r/min
查表5-5得相近的机床转速为150r/min,所以实际切削速度为46mm/min。
⑤计算基本时间Tj：
切削加工长度10mm.。
外圆车刀选用主偏角为75°，背吃刀量ap=1.2，查表5-138和表5-139得：
=（10+3+0）/（150×0.66）=0.232min
⑥辅助时间：
装夹工件的时间为0.8min，启动机床时间为0.02min，测量时间为0.5min共计Ti=1.32min
7.3工序60半精车Φ54.4，Φ60，Φ60，Φ80轴段台阶外圆。
半精车Φ54.4台阶
确定背吃刀量查《车削切削用量选取参考表》可知=0.55mm，一次走刀加工。
确定加工进给量f根据表5-103查得f=0.40~0.55mm/r，查表5-5根据机床纵向进给量取f=0.5mm/r
确定切削速度根据表5-109查得=242，=0.15，=0.35，m=0.20，因为28~32HRC=270~19８ＨＢＳ，查表5-110得=0.69，=1.24，=0.8，=0.86，=1.0.根据表5-108选择刀具寿命为T=60min。
故：
=（）
带入数据的得=84.43m/min.
确定机床主轴转速nn==r/min=483.61r/mi
根据表5-4差的相近较小的机床转速为n=500r/min所以实际切削速度=87.29m/min
计算基本时间切削加工长度l=85mm端面车刀选用主偏角=,背吃刀量＝0.55mm查表5-138和表5-139得=+（2~③。
取=3mm；=（3~5）；批量生产=0i=1
L=+++=92mm=i=0.369min
辅助时间:
查表5-153得装夹工件的时间为0.8min，启动机床的时间为0.02min取量具并测
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