機械工藝輸出軸設計

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1、目錄 1、零件圖 2... 2、零件的工藝分析及生產類型的確定 3.. 1.1 零件結構功用分析 3... 1.2 零件的工藝分析 3... 3、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 3. 3.1 選擇毛坯 3... 3.2 機械加工余量、 毛坯尺寸及工序尺寸的確定 4. 3.3 確定毛坯尺寸，及公差 4.. 3.4毛坯圖 5... 4、選擇加工方法，制定加工藝路線 7.. 4.1. 定位基準的選擇 7... 4.2. 零件表面加工方法的選擇 7.. 4.3 制定工藝路線 8... 5、工序設計 8... 5.1、選擇加工設備與工藝裝備

2、 8.. 5.2、確定工序尺寸 9... 6、確定切削用量及基本時間 1..2 7、 輸出軸機械加工工藝過程卡 1..4 8、機械加工工序卡 1..5. 9、總結 1..6.. 10、參考文獻 1..6. 1、零件圖 2、零件的工藝分析及生產類型的確定 1.1 零件結構功用分析 題目所給定的零件為輸出軸， 其主要作用：一是傳遞轉矩， 使主軸獲得旋轉 的動力；二是工作過程中經常承受載荷；三是支撐傳動零部件。零件的材料為 45 鋼，是最常用中碳調質鋼，綜合力學性能良好。 1.2 零件的工藝分析 從零件圖上看，其主要加工的面：

3、? 55、? 60、? 65、? 75、? 176的外圓 柱面，? 50、? 80、? 104的內孔，10個? 20的通孔；圖中所給的尺寸精度高， 大部分是IT6級；粗糙度：在鍵槽兩側面Ra3.2um內圓柱表面? 80為Ra3.2um, 其余都為 Ra12.5um,;外圓柱表面 ? 55、? 60、? 75 分別為 Ra1.6um, Ra0.8um, Ra0.8um 大端端面Ra3.2um,小端面Ra1.6um,其余為Ra12.5um,要求不高；位 置：? 80 內孔圓柱面對 ? 75、? 60 外圓軸線的跳動量為 0.04mm；? 55、? 60 的外圓柱面對 ? 75、? 60外圓軸線的跳

4、動量為 0.04mm； ? 20孔的軸線對 ? 80 內孔軸線的位置度為? 0.05mm鍵槽對? 55外圓軸線的對稱度為0.08mm熱處 理：需要調質處理，到200HBS保持均勻。 通過分析該零件，其布局合理，方 便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個圖面清晰，尺寸完整合理， 能夠完整表達物體的形狀和大小，符合要求。 3、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 3.1 選擇毛坯 根據(jù)零件的材料， 用型材或鍛件， 但從經濟方面著想， 如用型材中的棒料， 加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗，而鍛 件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強度， 沖擊韌性常用于大載荷或沖擊

5、載荷下的工作 零件。本零件生產批量為大批量，所以綜上所敘選擇鍛件中的模鍛。 3.2機械加工余量、毛坯尺寸及工序尺寸的確定 鋼質模鍛件的公差及機械加工余量 GB/T12362-2003確定。要確定毛坯的尺 寸公差及機械加工余量，應確定如下各項因素： (1) 鍛件公差等級 其鍛件的公差等級為普通級 (2) 鍛件質量 二 2 _6 二 2 _6 Mf 75 197 7.85 10 176 40 7.85 10 =14.4Kg 4 4 (3) 鍛件形狀復雜系數(shù)S S = M f / Mn 鍛件最大直徑為? 180mm , 長250mm 2 _6 M N 180 250 7.85

6、 10 =49.9Kg 4 S=14.4/49.91kg=0.29 介于0.16和0.32之間，可定形狀復雜系數(shù)為S3,屬較復雜級別。 (4) 鍛件材質系數(shù)M 由于該零件的材料是45號鋼，是碳的質量分數(shù)小于 0.0065的碳素鋼，故該鍛件的材質系數(shù)屬于 M1級。 3.3確定毛坯尺寸，及公差 通過查表5-9毛坯尺寸如下(mm) 零件尺寸 單面加工余量 鍛件尺寸 偏差 ①55 3 ①61 七.1 _1.1 ①60 3 ①66 七.1 -4.1 ①65 2.5 ①70 七.1 -4.1 ①75 3 ①81 七.1 -4.1 ①176

7、2.5 ①181 七.0 -4.5 ①104 2.6 ① 98.8 七.4 _1.2 ①80 2.5 ①75 羊.1 _1.1 ①50 2 ①46 d2.1 _1.1 102 3 105 127 2.5 129.5 197 3 200 30 2.5 32.5 -B.1 _0.7 40 2.5 42.5 -B.4 _0.8 3.4毛坯圖 鑄件的外圓角半徑按表5-12確定，內圓角半徑按5-13確定。結果為：外圓 角半徑：r =2;內圓角半徑：R=3。按表5-11，外模鍛斜度」-5，內模鍛斜 度 _7。 4、選

8、擇加工方法，制定加工藝路線 4.1. 定位基準的選擇 工件在加工第一道或最初幾道工序時，一般選毛坯上未加工的表面作為定位 基準，這個是粗基準。該零件選用 ? 55外圓柱面作為粗基準來加工 ? 176外圓 柱面和左端面。以上選擇符合粗基準的選擇原則中的余量最小原則、 便于裝夾原 則，在以后的工序中，則使用經過加工的表面作為定位基準， ? 176的外圓柱面 和左端面作為定位基準，這個基準就是精基準。在選精基準時采用有基準重合， 基準統(tǒng)一。這樣定位比較簡單可靠，為以后加工重要表面做好準備。 4.2. 零件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有外圓，端面，內孔，鍵槽，小孔等，材料為 45鋼。

9、參考 有關資料，其加工方法選擇如下： 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等級 加工方法 ? 176外圓柱面 Ra12.5 IT14 粗車 ? 55外圓柱表面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 ? 60外圓柱面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-精車 ? 65外圓柱面 Ra12.5 IT6 粗車 ? 75外圓柱面 Ra0.8 IT6 粗車-半精車-精車 ? 50內孔 Ra12.5 IT14 粗鏜 ? 80內孔 Ra3.2 IT7 粗鏜-半精鏜 ? 104內孔 Ra12.5 IT14 粗鏜 ? 20通孔 Ra3.2

10、 IT7 鉆孔-擴孔-鉸孔 左端 Ra3.2 IT14 粗車-半精車 右端面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 槽深 Ra6.3 IT9 粗銑-半精銑 槽寬 Ra3.2 IT9 粗銑-半精銑 4.3 制定工藝路線 按照先加工基準面， 先粗后精， 基準統(tǒng)一等原則， 該零件加工可按下述工藝 路線進行： 工序 1 備料 鍛造毛坯 工序 2 熱處理 退火（消除內應力） 工序 3 粗車圓柱面? 55及端面。 工序 4 粗車圓柱面 ? 176、? 60、 ? 65 和 ? 75 和及臺階面 工序 5 粗車 30 度斜面。

11、 工序 6 熱處理調質 工序 7 半精車圓柱面 ? 55、? 60和 ? 75 及端面 工序 8 精車圓柱面 ? 55、 ? 65和 ? 75和及小端面，倒角。 工序 9 粗鏜內孔 ? 50、? 80、? 104。 工序 10 半精鏜內孔 ? 80。 工序 11 鉆，擴，鉸孔10X ? 20。 工序 12 銑鍵槽16X 10。 工序 13 去毛刺 工序 14 終檢。 5、工序設計 5.1 、選擇加工設備與工藝裝備 （1）選擇機床 （1）工序 3、4、5、7 和 8 是粗車和精車。各工序的工步數(shù)不多，大批大量 生產不要求

12、很高的生產率， 故選用臥式車床就能滿足要求。 本零件外廓尺寸不大， 選用最常用的CA6140型臥式車床。 （2） 工序 9、1 0為鏜削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉體，故 宜在車床上鏜孔，選用 C616A型臥式車床。 （3） 工序 11 是鉆孔?？刹捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工，故選用 Z525型立式鉆床。 （4）工序12銑削。外廓尺寸不大，考慮本零件屬成批大量生產，所選機床 使用范圍較廣泛為宜，故可選常用用的 X62型銑床能滿足加工要求。 （2） 選用夾具 本零件除粗銑及半精銑槽，鉆小孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用 通用夾具即可。車床工序用三爪自定心卡盤，對

13、心頂尖。 （3） 選用刀具 在車床上加工的工序，一般選用硬質合金車刀和鏜刀。加工鋼質零件材料時 采用硬質合金的刀具。而YT類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性，尤其具有高的 耐熱性,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼采用YT類硬質合 金，粗加工用 YT5,半精加工用 YT15,精加工用 YT30粗車圓柱面：90°；半 精車，精車外圓柱面：前角為 90°的車刀。鉆頭：高速鋼刀具，直徑為 ? 30; 直徑為? 18;擴孔鉆：直徑為? 19.8 ;鉸刀：直徑為? 20;鏜刀：刀桿長度為 200.B X H= 16X 25。 （4） 選擇量具 本零件屬大批大量生產，一般配情況下盡量采

14、用通用量具。根據(jù)零件表面的 精度要求、尺寸和形狀特點查表選擇如下： 讀數(shù)值0.02、測量范圍0?150游標卡尺， 讀數(shù)值0.01、測量范圍0?150游標卡尺。 讀數(shù)值0.01、測量范圍50?125的內徑千分尺。 讀數(shù)值0.01、測量范圍50?125的外徑千分尺。 讀數(shù)值0.01、測量范圍50?125的內徑百分表。 5.2、確定工序尺寸 確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關。 前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應將毛坯余量分為各工序加工 余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度 確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量

15、、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表 外圓柱面? 176軸段加工余量計算 工序名稱 工序間 工序基本 標注工序 余量/mm 經濟精度/mm 表面粗糙度R/卩 m 尺寸/mm 尺寸公差/mm 粗車 5 IT12 12.5 179 179,4 毛坯 ± 2 181 181 _2 外圓柱面? 55軸段加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工 經濟精度/mm 序 表面粗糙度R/卩 m 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 精車 1.0 IT6 1.6 55 55° 0.019 半精車

16、1.5 IT10 3.2 56 56 _0.120 粗車 3.5 IT12 6.3 57.5 '57.500.3 毛坯 ± 2 61 ?61±2 尺寸/mm 尺寸公差/mm 余量/mm 經濟精度/mm ? 60軸段加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工 經濟精度/mm 序 表面粗糙度R/卩 m 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 精車 1.0 IT6 0.8 60 60°-0.019 半精車 1.5 IT10 3.2 61 610 0.120 粗車 3.5 IT12 6.

17、3 62.5 毛坯 ± 2 66 ?65 ±2 ? 65軸段加工余量計算 工 序 工序間 工序基本 標注工序 工序名稱 表面粗糙度R/卩 精車 5.0 IT6 12.5 65 -6510.019 毛坯 ± 2 70 ?70±2 ? 75軸段加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工 經濟精度/mm 序 表面粗糙度Ra/卩 m 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 精車 1.0 IT6 0.8 75 ，75_0.019 半精車 1.5 IT10 3.2 76 76

18、 _0.120 粗車 3.5 IT12 6.3 77.5 力77 50 0.30 毛坯 ± 2 81 ?80±2 ? 104內孔加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工 經濟精度/mm 序 表面粗糙度Ra/卩 m 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 粗鏜 3.2 IT14 12.5 104 104 毛坯 ± 2 99 ?99±2 ? 80內孔加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工 經濟精度/mm 序 表面粗糙度Ra/卩 m 工序基本 尺寸/mm 標注工序

19、 尺寸公差/mm 半精鏜 1.5 IT7 3.2 80 '8000.030 粗鏜 3.5 IT10 6.3 78.5 78.500.12 毛坯 ± 2 76 076±2 ? 50內孔加工余量計算 工序名稱 工序間 余量/mm 工 經濟精度/mm 序 表面粗糙度R/卩 m 工序基本 尺寸/mm 標注工序 尺寸公差/mm 粗鏜 4 IT14 12.5 50 50 毛坯 ± 2 46 帖6 ±2 6、確定切削用量及基本時間 對工序4分析 6.1、確定切屑用量 (1) 加工外圓柱面? 55半

20、精車： 查《機械加工工藝手冊》P433得知：f=0.25?0.35mm/r取f=0.30 mm/r ap=1mm 再 查外圓 切削數(shù) 據(jù)表知：Vc=1.667?2.17m/s 取 Vc=1.8m/s貝U n=1000Vc/ n d=660.04r/min 圓整得 n=660 r/min Vc=nn d /1000=660 X 3.14 X 57.5/1000=120m/min Pc=KCX apX VcX f /60000=2305 X 0.3 X 57.5/60000=1.24Kw 由于機床說明 書查得Pc=7.5 Kw,效率為0.75，機床功率Pnv Pc,所以機床功率足夠，實際 取

21、值為 Vc=120m/min, n=660r/min f=0.3mm/r (2) 加工外圓柱面 ? 60半精車： 查《機械加工工藝手冊》P433得知：f=0.4?0.5mm/r 取f=0.45 , ap=1mm 再查外圓切削數(shù)據(jù)表知： Vc=1.667?2.17m/s取Vc=1.8m/s貝U n=1000Vc/ n d = 546.8r/min 圓整得 n=550 r/min;貝U Vc=nn d /1000=510X 3.14 X 62.9/1000 =120m/min; Pc=Kcx apX VcX f/60000=2305 X 0.9 X 0.45 X 100.7/60000=

22、1.57Kw 由 于機床說明書查得Pc=7.5 Kw效率為0.8，機床功率Pnv Pc,所以機床功率足 夠，實際取值為 Vc= 100.7m/min , n=510r/min , f=0.45mm/r (3) 加工外圓柱面? 75半精車： 查《機械加工工藝手冊》P433得知：f=0.4?0.5mm/r取f=0.45mm/r 再 查外圓切削數(shù)據(jù)表知： Vc=1.667?2.17m/s 取 Vc=1.8m/s 貝U n=1000Vc/n d =1000X 108/3.14 x 77. 5=441.5r/min 圓整得 n=450 r/min 取 即=1mm Vc=nn d /1000=

23、450 x 3.14 x 77. 5/1000=110m/min Pc=KCX apx Vcx f/60000=2305 x 0.9 x 110x 0.45/60000=1.7Kw 由于機 床說明書查得Pc=7.5 Kw,效率為0.8，機床功率PnvPc,所以機床功率足夠， 實際取值為 Vc= 110m/min, n=450r/min f=0.45mm/r (4) 半精車端面 查 《機械加工工藝手冊》得：f=0.41mm/r ; 即=0.5mm; Vc=120m/minn=1000Vcn d=217.1r/min Pm=Kx 即x f x Vc/60000=2305x 0.5 x 0

24、.41 x 120/60000=0.94Kw 由于 機床說明書查得 Pc=7.5 Kw,效率為n =0.8，機床功率Pcx n >Pm所以機床 功率足夠，實際取值為 Vc=120 m/min, n=217.1r/min , f=0.41mm/r. 6.2、確定基本時間 (1) 加工外圓柱面? 55 根據(jù)《機械制造工藝學》公式 4-23車外圓基本時間為: Tj=.」^^i'3 2 4 J28s fn fn 0.3 11 (2) 加工外圓柱面? 60 Tj亠“亠7 105 2 4 4 fn fn 30 s 0.45 8.5 (3) 加工外圓柱面

25、? 75 〒 L .丨 +I1 “2 “3 . 129.5+2+4 + 4 一 Tj i i 41 s fn fn 0.45 7.5 (4) 加工小端面 丁亠=寧 bl213 57 5 575 2 4 4 fn fn 0.41 3.62 -27s 7、輸出軸機械加工工藝過程卡 機械加工工藝過程 卡片 產品型 號 CA6140 零件 圖號 產品名 稱 車床 零件 名稱 輸出軸 共1頁 第1頁 材料 牌號 45鋼 毛坯種 類 模鍛件 毛坯外形 尺寸 每臺 ? 181mm x 250mm ，丄 曲

26、 件數(shù) 1 備 注 工 序 號 工序名 稱 工序 內 容 車間 工段 設備 工 藝 裝 備 工時/S 單件 準終 1 備料 鍛造毛坯 2 熱處理 退火（消除內應力） 3 粗車 粗車圓柱面? 55mm及端面 CA6140 臥 式車床 三爪自定心卡盤 4 粗車 粗車圓柱面? 176mm , ? 60mm ? 65mm , ? 75 和臺階 面 CA6140 臥 式車床 對心頂尖 5 粗車 粗車30度斜面 CA6140 臥 式

27、車床 三爪自定心卡盤 6 熱處理 調制處理 7 半精車 半精車圓柱面 ? 55mm , ? 60mm, ? 75mm和小端面 CA6140 臥 式車床 三爪自定心卡盤 126 8 精車 精車圓柱面? 55mm , ? 60mm, ? 75mm，倒角 CA6140 臥 式車床 三爪自定心卡盤 9 粗鏜 粗鏜內孔? 50mm , ? 80mm, ? 104mm C616A臥式 車床 專用夾具 10 半精鏜 半精鏜內孔? 80mm C616A臥式 車床

28、專用夾具 11 鉸 鉆，擴，鉸孔 10X ? 20mm Z525立式 鉆床 專用夾具 12 銑槽 銑鍵槽16X 5 X62臥式銃 床 專用夾具 13 鉗工 去毛刺 鉗工臺 14 終檢 按圖樣要求全面檢查 設計 （ 日 期） 校 對 （日期） 審核 （日期） 標準化 （日期） 會 簽 （日期） 機械加工工序卡

29、機械加工工序卡片 5- 1 ~: 1 1 u j 1制 CA6140 零件圖號 車床 零件名稱 輸出軸 共（1） 頁 第（1 ）頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 車削 7 半精車 45鋼 毛坯種類 毛坯外形尺 寸 每毛坯可制 件數(shù) 每臺件數(shù) 模鍛件 ? 181mm X 250mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件 數(shù) 臥式車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪自定心卡 盤 工位器具編號

30、工位器具名稱 工序工時/S 準終 單件 126 產品型號 產品名稱 工步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉 速 切削速度 進給 量 背吃 刀量 進給次 數(shù) 工步工 時/S r/s m/min mm/r mm 機動 輔 助 1 半精車小端面 YT15硬質合金車 刀90°偏刀，游 標卡尺, 3.62 120 0.41 1 1 27 2 半精車圓柱面? 55mm 11 120 0.3 1 1 28 3 半精車圓柱面? 60mm 8.5 100 0.45 1 1

31、 30 4 半精車圓柱面? 75mm 7.5 110 0.45 1 1 41 設 計 （日期） 校對 （日期） 審 核 （日期） 更改 文件 更改 文件 期） 標準化 （日期） 9、總結 這次的輸出軸機械制造的課程設計讓我又重新溫習了書本上的內容，我明白 了不論什么時候不管

32、干什么事總是離不開書本， 不管什么時候從書上我們總可以 找得到我們想要的東西。 書上的東西永遠是基礎的， 而基礎正是向更深的領域邁 進，沒有這個基礎我們永遠都不會享受到成功的喜悅。 通過這次機械制造工藝課 程設計，使我進一步地理解了所學過的理論知識及具體運用了這些知識。 這次課程設計，也使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學會 了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對工藝規(guī)程的編制和切削用量的選 擇計算等做了一次練習。運用機械制造工藝學及有關課程（工程材料與熱處理、 機械設計、互換性與測量技術、金屬切削原理與刀具等）的知識，結合生產實 踐中學到的知識，也學會分析和解決工藝問題，初步具

33、備設計一個中等程度零 件的工藝規(guī)程的能力。 通過這次課程設計，也進一步使自己的識圖、制圖、運算和編寫技術文件 等基本技能有了更大的提高。通過這次課程設計使我受益匪淺，為我今后的學 習與工作打下一個堅實而良好的基礎。 10、參考文獻 [1] 陳宏鈞. 機械加工工藝手冊 [M]. 機械工業(yè)出版社， 2003 [2] 徐學林.互換性與測量技術基礎[M].湖南大學出版社，2005 [3] 崇凱. 機械制造技術基礎課程設計指南 [M]. 化學工業(yè)出版社， 2010 [4] 張世昌. 機械制造技術基礎 機械工業(yè)出版社 2010 [5] 艾興. 切削用量簡明手冊 [M]. 機械工業(yè)出版社， 2004