输出轴《机械制造工艺学》课程设计说明书Word下载.doc
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输出轴的年生产量为5900件，现通过计算，该零件质量约为3kg。
根据教材表2-3，生产纲领与生产类型的关系，可确定其生产类型为大批量生产。
1.2零件的作用
题目所给定的零件为输出轴，主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。
其主要作用是支撑传动零件并传递转矩，其工作条件为：
（1）承受交变扭转载荷、交变弯曲载荷或拉-压载荷；
（2）局部承受摩擦和磨损（3）特殊条件下受温度或介质作用。
因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。
1.3零件的工艺分析
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，还有2个φ8的斜孔，其中径向尺寸中的左端的φ55、φ60、φ65、φ75精度要求较高为IT7级，表面粗糙度为Ra0.8um,右端的φ80内圆柱面精度要求为IT7级，表面粗糙度为Ra3.2um,右端面上的的10个φ20的通孔精度为IT7级，表面粗糙度为Ra3.2um;
位置要求较严格，表现在φ55、φ60的圆柱面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ65外圆轴线的跳动量为0.04mm,φ20孔的轴线对φ75、φ65外圆轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为0.08mm；
热处理方面需要调质处理，到217～255HBW，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。
第二章工艺规程设计
2.1.确定毛坯的制造形式
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：
1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具 及能源等消耗，而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。
如上面所述，若采用棒料棒料直径为φ180，最小的情况需要切削到φ55，切削掉的长度近200，则需要切掉的材料为保留下来材料的2.5倍（,），产生的废料过多，不经济，同时加工耗时过长，严重影响加工效率，再者刀具磨损严重，在大批量生产的前提下，毛坯采
用模锻的方法来获得再大大提升效率，同时也能降低成本。
2.2基准的选择
在选择基准时要遵循几个原则。
对于粗基准：
①保证相互位置要求的原则；
②保证加工表面加工余量合理分配的原理；
③便于工件装夹的原则；
④粗基准一般不得重复使用的原则。
对于精基准：
①基准重合原则；
②统一基准原则；
③互为基准原则；
④自为基准原则；
⑤便于装夹原则。
工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用毛坯左端的φ80外圆柱面作为粗基准来加工φ180外圆柱面和右端面使其达到要求的尺寸φ176。
以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，φ176的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。
在选精基准时采用有基准重合，基准统一。
这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。
2.3制定工艺路线
2.3.1加工方法的选择
市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，提高工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。
由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。
同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等级
加工方法
左端面
Ra12.5
自由公差
粗车
右端面
Ra1.6
粗车-精车
φ75外圆柱面
Ra0.8
IT6
粗车-半精车-精车-精磨
φ65外圆柱面
φ60外圆柱面
Ra0.8
Φ55外圆柱面
φ176外圆柱面
粗车-半精车
φ50内圆柱面
φ104内圆柱面
φ80内圆柱面
Ra3.2
IT7
粗车-半精车-精车
φ20通孔
Ra3.2
IT7
钻孔-扩孔-铰孔
Φ8通孔
钻孔
键槽
Ra2.5
粗铣-精铣
2.3.2加工顺序的安排
（1）工序的安排
1、加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
①粗加工阶段：
其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。
②半精加工阶段：
其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80内圆柱面、φ20孔等。
③精加工阶段：
其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。
如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。
2、基面先行原则
该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。
3、先粗后精
即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。
4、先面后孔
对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。
（2）工序划分的确定
工序集中与工序分散：
工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。
工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。
综上所述：
考虑到工件是大批量生产的情况，采用工序集中。
辅助工序的安排：
辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。
（3）、热处理工序的安排
热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。
最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。
2.3.3拟定加工工艺路线
根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：
方案一
10
备料
锻造毛坯
20
热处理
退火（消除内应力）
30
车
粗、精车右端面钻中心孔
40
粗φ176外圆柱面倒角
50
粗车、半精车各外圆柱面留精车余量，左端面
60
热处理
调质
70
精车各外圆柱面到要求倒角
80
车φ104，车φ80孔留镗孔余量
90
镗φ80孔到要求，倒角
100
倒角
110
镗φ50
120
钻
钻、扩、铰φ20到要求
130
铣
铣键槽
140
去毛刺
150
检验
方案二
备料
热处理
退火
夹φ80圆柱面，铣左右两端端面，使其总长为244，同时打中心孔
车
粗车，半精车左端φ55，φ60，φ65，φ75四个圆柱面及台阶面，留精车余量
夹φ75圆柱面，车φ180外圆面，车右端台阶面留精车余量
夹φ75圆柱面修中心孔
夹φ176的圆柱面，精车φ55，φ60，φ65，φ75四个圆柱面及台阶面并倒角
专用夹具，夹φ75圆柱面精车φ80内圆柱面并倒角
钻，扩，铰10*φ20的孔
磨
夹两端中心孔，磨左端φ55，φ60，φ65，φ75四个圆柱面
铣键槽
钻
2*φ8的孔
160
入库
综上所述：
二个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求，所以采用方案二。
2.3.4加工路线的确定
确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：
1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度
2、应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率
3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量
具体加工路线见工序图。
2.3.5加工设备的选择
①工序40，50采用CM6125普通车床，车床的参数如下：
型号TYPECM6125，刀架最大横向行程350mm，刀架最大回转角度±
60º
，刀架进给量纵向0.02～0.4，横向0.01～0.2mm/r，主轴速度级数16级，主轴速度范围20-1800r.p.m，公制螺纹0.2-6mm，英制螺纹21-4牙/in，，尾坐套孔锥度3#，主电机功率1.5KW。
②工序70，80，90采用数控车床CK7150A，车床参数如下：
8工位电动转塔刀架，可实现自动换刀，数控装置：
FANUCOI，最大回转直径590mm，最大加工直径500mm，最大加工长度1000mm，主轴转速范围30-2000RMP/min，主轴电机功率7.5KW，主要精度X定位精度≤0.016mm,Z定位精度≤0.025mm,X重复定位精度≤0.007mm,Z重复定位精度≤0.01mm
③工序120采用X51，铣床的参数如下：
型号X51,主轴孔锥度7:
24,主轴孔径25mm。
主轴转速65～1800r/min。
工作台面积（长×
宽）1000×
250。
工作台最大行程:
纵向（手动/机动）620mm,横向手动190mm、机动170mm，升降手动370mm、机动350mm。
工作台进给量:
纵向35～980mm/min、横向25～765mm/min、升降12～380mm/min。
工作台快速移动速度:
纵向2900mm/min、横向2300mm/min、升降1150mm/min。
工作台T型槽数:
槽数3、宽度14、槽距50。
主电机功率7.5KW。
④工序100，130采用立式钻床Z550。
⑤工序110采用磨床MQ1350。
2.3.6刀具的选择
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部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。
由于零件材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为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硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,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。
①粗车外圆柱面：
刀具号为T0101，90°
可转位车刀，圆弧半径为1，刀片型号为VCUM160408R-A4，刀具型号为PVJCR2525-16Q
②半精车，精车外圆柱面：
刀具号为T0202，75°
可转位车刀，圆弧半径为1，刀片型号为WNUM080304EL-A2，刀具型号为PCRC2020-16Q
③钻头：
高速钢刀具刀具号为T0303，直径为φ18;
刀具号T0404，直径为φ8
扩孔钻：
刀具号为T0505，直径为φ19.8，铰刀：
刀具号为T0606，直径为φ20
④内孔车刀：
刀具号为T0707，93°
内孔车刀，圆弧半径为1，刀片型号为TBUM080404R-04，刀具型号为PSUBR3215-16Q
⑤粗铣键槽刀具号为T0808，精铣键槽刀具号为T0909。
综上可做一刀具表如下：
刀具号
刀具名称
刀具参数
刀片型号
刀具型号
粗车外圆柱面
T0101
可转位车刀
90°
r=1
VCUM160408R-A4
PVJCR2525-16Q
半精，精车外圆柱面
T0202
75°
WNUM080304EL-A2
PCRC2020-16Q
钻φ18
T0303
钻头
φ18
钻φ8
T0404
φ8
扩φ19.8
T0505
扩孔钻
φ19.8
铰φ20
T0606
铰刀
φ20
车内孔
T0707
内孔车刀
93°
r=1
BUM080404R-04
PSUBR3215-16Q
粗铣、精铣键槽
T0808
铣刀
YG8
第三章机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
3.1铣左右两端面
工序名称
工序间余量
/mm
工序
工序基本尺寸
标注工序尺寸公差
经济精度/mm
表面粗糙度/um
粗铣
4
240
毛坯
±
2
240+4=244
244±
3.2车φ75外圆柱面
精磨
0.2
75
精车
0.5
75.2
半精车
1.8
75.7
2.5
77.5
80±
3.3车φ65外圆柱面
65
65.2
65.7
67.5
70±
3.3车φ60外圆柱面
60.2
60.7
62.5
65±
3.4车φ55外圆柱面
55
55.2
55.7
57.5
60±
3.5车φ176外圆柱面
4
176
180
180±
3.6钻2×
φ8的孔
8
3.7车φ50内圆柱面
44
3.8车φ104内圆柱面
104
3.9车φ80内圆柱面
Ra6.4
79.5
2.7
77.7
77
77±
3.10钻10×
20的孔
精铰
0.06
19.94
扩
0.14
19.8
18
3.11铣键槽
精铣
15
15.5
15.5±
0.1
第四章确定切削用量及加工时间
4.1切削用量选定
1.加工左右两端面
铣削：
2.加工外圆柱面φ176
粗车：
查《机械切削工艺参数速查手册》得f=1.0～1.2mm/r，取f=1.1mm/r，ap=2mm，查《机械切削工艺参数速查手册》得VC=25m/min，则=45.2r/min，由《机械制造工艺设计简明手册》查得取n=63r/min，故实际切削速度=34.8m/min
校验机床功率：
由已知可得校核功率：
Pc=Kc×
ap×
Vcf/60000=2305×
2.5×
0.81×
73.4/60000=5.4Kw由于机床说明书查得Pc=
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