轴的机械工艺编制.docx
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轴的机械工艺编制
机械加工编制与实施课程设计说明书
前言
机械加工编制与实施需要我们学完该门课程并进行一定的生产实习。
它要求学生全面的综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计，机床夹具设计（或选型），刀具、量具的正确运用。
其目的如下：
（1）培养我们运用机械加工编制与实施课程基本理论、实践知识及有关课程（机械制图、机械设计、机械制造技术、公差与技术测量等）知识，结合生产实习中遇到的具体加工问题，初步掌握设计一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程方法，
（2）结合实际操作经验和理论学习的需要，我们需要进行将近两周的课程设计，本着理论实践相结合的原则，来增强同学们的实际的动手能力，来激励同学们更好的学习，提高同学们的综合职业能力，主要为了同学们以后更好的就业和大三的毕业设计奠定磐石的基础，也是课程的需要。
所以，我们教研组商议决定，让同学们进行一次课程设计，来改变以往的教学模式，来开发同学们的创造思维。
这次课程设计的安排主要以机械制造中的工艺系统为主线，将制造所需要的机床、刀具、夹具、制造工艺等各种知识按实际生产中机械制造过程的安排，使课程设计与生产实际更加贴切，因而有利于解决学生专业知识的综合应用能力。
这次课程设计主要可归纳为四个部分进行：
第一部分为查阅资料和小组交流，确定生产类型和加工方案。
第二部分为各自按照自己的加工方案，进行工艺卡片的制作和填写。
第三部分为课程设计说明书的制作和填写。
第四部分为齿轮工装的设计。
希望同学们开发自己的大脑思维，更好的完成这次课程设计，我们老师是你们坚实的后盾。
任务书
设计题目
设计如图所示的轴的机械加工工艺规程及滚齿工序的专用卡具
图一
设计内容
（1）轴零件图：
一张
（2）机械加工工艺规程卡片：
一套
（3）滚齿夹具装配图：
一张
（4）课程设计说明书：
一份
轴的设计说明书
一轴的工艺分析:
1.1根据零件图和产品装配图,对零件进行工艺分析
设计工艺规程时,首先应分析零件图和该零件所在部件或总成的装配图,了解该零件在部件或总成中的位置和功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求,明确零件的主要加工表面,分析其主要技术关键和应采取的工艺措施,形成工艺规程设计的总体构思.
1对零件的技术要求分析,应包括以下内容。
（1）掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件的主要工艺特点，构想有针对性的工艺方案。
（2）分析零件上有哪些需要加工的表面，以及各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度以及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是主要加工表面，哪些表面是难加工表面，以便在选择加工方法及拟定工艺路线时重点考虑。
2对零件图和装配图进行工艺审查。
（1）.审查图样上的视图、尺寸公差、和技术要求是否正确，应统一、完整。
（2）对零件设计的结构工艺性进行评价，看是否有利于机械加工、装配、热处理及毛坯制造等
3由产品的年生产纲领研究确定零件生产类型。
不同的生产类型有着完全不同的工艺特征，根据计算求得的零件的年生产纲领，查表确定零件生产类型，在制订工艺规程时应充分考虑其工艺特征。
1.2轴的工艺分析
1了解轴的用途
轴类零件是机器中常用零件之一，其主要功能是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等），传递转矩及承受载荷。
1分析轴的技术要求
通过轴的零件图可以看出，该轴要加工的主要有三个外圆面和一个键槽。
三个外圆面分别有尺寸精度和表面粗糙度的要求。
外圆直径为∮35的还有垂直度和同轴度的要求，对键槽也有尺寸精度的要求，该轴还需要热处理。
轴的技术要求
加工表面
尺寸及偏差
公差及精度等级
表面粗糙度Ra（um）
形位公差（mm）
∮30外圆表面
IT6
0.8
∮35外圆表面
IT6
0.8
垂直度0.02，同轴度0.02
∮30外圆表面
IT6
0.8
键槽底面
IT7
3.2
表一
2审查轴的工艺性
分析零件图可知，轴的外圆表面需要车削加工，由于表面粗糙度和尺寸精度要求较高，热处理后还需要磨削加工，对于键槽加工主要采用铣削。
二确定轴的毛坯种类和制造方法
2.1选择包括选择毛坯的种类和毛坯的制造方法。
1选择毛坯种类
机械加工中毛坯的种类很多，例如铸件、锻件、型材、冲压件以及焊接件等，最常用的毛坯是逐渐和锻件。
形状复杂的毛坯，如箱体、机架、底座等宜采用铸件。
锻件毛坯由于能获得纤维组织结构的连续性和均匀性分布，从而可提高零件的强度，所以适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。
锻造方法有自由锻和模锻，自由锻毛坯精度底、加工余量大、生产效率底，适合单件小批量生产；模锻毛坯精度高、加工余量小、生产效率高，适合大批大量生产。
2选择毛坯制造方法
选择毛坯的制造方法应该考虑材料的工艺性能，毛坯的尺寸、形状和精度要求，零件的生产纲领，现有的生产条件等。
3毛坯图的画法
（1）用双点画线画出简化了次要细节的零件图的主视图，将确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，轮廓线用粗实线表示。
（2）为表达清楚零件的内部结构，可画出必要的剖视图。
（3）在图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。
（4）标明毛坯的技术要求。
2.2确定轴的毛坯，绘制毛坯简图
1选择毛坯类型
对于该轴，结构简单，工作平稳，没有大的冲击载荷，所以我们选用45钢，又为单件小批量生产选用热扎型材，圆柱棒料。
2确定轴的尺寸公差和机械加工余量
轴的尺寸公差和机械加工余量
工序名称
工序余量
工序公差
工序基本尺寸
工序尺寸及公差
磨削外圆
0.1
3530
φ
φ
精车
1
35.1
30.1
φ
φ
粗车
4
36
31
φ
φ
毛坯外圆
40-4=36
φ
φ
表二
验证上述余量是否满足要求
查表可知，对于设计要求为IT6级，对于表面粗糙度为Ra0.8um的轴，加工方法为粗车-精车-磨削3道工序。
用查表法确定加工余量。
查阅有关手册：
毛坯加工总余量为为5mm,考虑轴的精度高，但加工工序不多，批量小，毛坯加工总余量为5mm,磨削外圆加工余量为0.1mm精车加工余量为1mm,粗车加工余量为4mm。
确定工序尺寸公差及偏差。
磨削外圆工序公差
；精车工序公差
；粗车工序公差
。
3绘制轴的毛坯简图：
图二
三拟定轴的工艺路线
3.1定位基准的选择
该轴的定位基准采用两中心孔。
采用两中心孔作为定位基准不但能在一次装夹加工多处外圆和端面，而且可保证各外圆轴线的同轴度以及端面轴线的垂直度要求，符合基准统一的原则。
因此，加工时采用中心孔定位。
（1）粗基准的选择：
粗车时，以外圆和两侧端面为粗基准。
（2）精基准的选择：
以两侧端面中心孔为精基准定位。
3.2表面加工方法的确定
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
加工方案
左∮30外圆表面
IT6
0.8
粗车-精车-热处理-磨削
∮35外圆表面
IT7
0.8
右∮30外圆表面
IT6
0.8
键槽
IT8
3.2
粗铣-精铣
两端面
IT12
6.3
车
退刀槽
IT12
6.3
车
表三
3.3加工阶段的划分
将轴的加工分为粗加工、精加工和光整加工三个阶段‘
在粗加工表面，首先要将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，然后，粗车轴各外圆表面。
再精加工阶段，精车各外圆表面，然后进行磨削加工。
3.4工序的集中与分散
因为是单件小批量生产，采用工序集中原则，使工件的装夹次数减少，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各个表面之间的相对位置精度要求。
3.5工序顺序的安排
（1）机械加工工序的安排如下：
遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-外圆表面；
遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；
遵循“先主后次”原则
遵循“先面后孔”原则，先加工外圆表面，再铣键槽。
（2）热处理工序的安排：
安排在精加工之后，进行淬火处理
6确定工艺路线
在综合考虑上述顺序安排的基础上，确定轴的加工工艺路线如下：
粗车外圆-精车外圆-热处理-铣键槽-磨外圆
7机床设备、工装的选用
工序号
工序名称及内容
机床设备
刀具
量具
1
车端面，钻
A型中心孔
CA6140
45°端面车刀A型中心钻
2
粗车切槽倒角；掉头三爪卡盘
装夹，车端面钻
A
型中心孔粗车外圆
粗车外圆
mm切槽倒角
CA6140
A型中心钻
端面车刀
外圆车刀
切槽刀
3
双顶尖装夹，精车
mm外圆，精车外圆
检查
CA6140
端面车刀
外圆车刀
双顶尖
游标卡尺
4
热处理
淬火机
5
铣键槽
XA6132
6
磨外圆
M1432B
砂轮
7
检查
游标卡尺
表四
四工序内容设计
4.1.工序尺寸及其公差的确定
工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，工序尺寸和公差的确定对加工过程有较大的影响。
例如，工序公差规定的严格，就要采用精确的加工方法和精确的定位装置，使加工费用增加；反之，如果工序公差规定的过大，会使后续工序加工余量的变化范围加大，出现后续加工余量过小、上道工序形成的缺陷无法纠正的情况。
（1）工序尺寸确定
该轴的外圆加工采用基准重合原则。
工序尺寸的计算只需在设计尺寸（即最后一道工序的工序尺寸）的基础上依次向前加上（或减区）各工序的余量，其公差则由该工序采用的加工方法的经济精度决定。
（2）主要的工序尺寸链
该轴上主要的尺寸链为轴上键槽的尺寸加工。
如图所示：
图三
其尺寸链如图所示
图四
A的基本尺寸L：
L=30+17.55-17.5
=30.05mm
A的上偏差ES（A）：
ES（A）=0-（-0.0125）
=0.0125mm
A的下偏差EI（A）：
EI（A）=-0.14-0
=-0.14mm
最后求得A=
mm
4.2.切削用量的确定
①切削速度：
Vc单位为m/min（m/s）公式Vc=
粗车时，为提高生产率在保证大的切削深度和进给量的情况下，一般选用中等或中等偏低的切削速度，如取50m/min～70m/min；（切钢）精车时，为避免刀刃上出现积屑瘤而破坏已加工表面质量，切削速度应取较高（100m/min以上）或较低（6m/min以下），但采用低速切削生产率低，只有在精车小直径的工件时采用，一般用硬质合金车刀高速车削时，切削速度为100m/min～200m/min（切钢）.
②进给量：
公式Vf=nf单位mm/s（mm/min、m/min）
进给量f的选用原则：
粗加工时可选用适当大的进给量，一般取0.15mm/r～0.4mm/r;精加工时，采用较小的进给量可使已加工表面的残留面积减小，有利于提高表面质量，一般取0.05mm/min～0.2mm/min.
③背吃刀量：
背吃刀量ap选用原则：
粗加工应选用较大的切削深度，一般可取2mm-4mm;精加工时，选择较小的切削深度对提高表面质量有利，但过小又使工件上原来凸凹不平的表面可能没有完全切除掉而达不到满意的效果，一般取0.3mm-05mm（高速精车）或0.05mm-0.10mm（低速精车）。
3.轴的切削用量的确定
粗车时：
背吃刀量
=（40-31）/2=4.5mm，
=（40-36）/2=2mm
进给量
=0.5mm/r
切削速度Vc=35m/min
主轴转速n=
=
取n=380r/min
精车时：
背吃刀量
=（31-30.1）/2=0.45mm，
=（36-35.1）/2=0.45mm
进给量
=0.2mm/r
切削速度Vc=50m/min
主轴转速n=
=
n=570r/min
铣键槽时：
进给量
=1mm/r，
=0.5mm/r
切削速度Vc1=4.5m/min，Vc2=9m/min
主轴转速n1=160r/min
n2=300r/min
4.3.工时定额确定
在计算出每一道工序的单件时间后，还必须对各个工序的单件计算时间进行平衡，以最大限度的发挥各台机床的生产效率，保证完成生产任务。
具体方法是首先计算出零件的年生产纲领所需要的单件时间Td:
Td=60T
/Nmin
式中，T----年基本工时，单位是
N----零件的年生产纲领，单位为件/年
-----设备负荷率，一般取0.75～0.85
计算省掉
4.4选择机床和夹具
对于该轴采用CA6140型卧式车床，来车削；采用X6132立式升降台铣床来铣削键槽；采用M6132万能外圆磨床来磨削阶梯轴的外圆，使其表面达到很高的表面质量。
粗车外圆时，采用三爪自定心卡盘装夹；精车和磨削时采用双顶尖和鸡心夹来装夹和定位。
4.5选择刀具
根据《机械加工工艺手册》中表8.2-59选择刀杆长度尺寸H×B及厚度。
车刀几何参数根据表8.2-60表8.2-66选择。
车端面：
45°偏刀
车外圆：
90°偏刀
铣键槽：
键槽铣刀
磨削：
白刚玉砂轮
滚齿时夹具的装配图
总结
通过这次实习和设计，使我对先前所学的《机械制造技术》、《机械制造基础》、《车工》、《铣工》等课程的学习有了很大的认识和了解，并使我对曾经所学知识进行了巩固，也增强了实践和学习经验，同样也使我对以后进入工厂工作实习奠定了基础，收获颇丰。
另外，这次课程设计，使我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。
在这次实习中，我们了解了轴的结构、功用，轴的机加工工艺过程及工艺装备（包括机床、夹具、刀具、量具）；热处理工艺；装配工艺过程及其夹具；实习过程我们通过阅读资料——手工做图——小组讨论——老师指导及小结，实现了我们对加工工艺知识掌握由感性到理性的转变和升华。
本次设计任务看似简单，其实要做的东西有很多和很琐碎，标准的东西也不少，需要我们自己查阅大量的工具书，这次任务完成的整个过程中，让我明白了耐性，细心的重要性，也明白了实践检验真知的道理，让我知道了以后该怎样学习。
参考书
（1）龚雯陈则钧主编《机械制造技术》高等教育出版社
（2）杜可可主编《机械制造技术基础课程设计指导》人民邮电出版社
（3）沈梅赵娟主编《机械识图与制图》化学工业出版社
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