機(jī)械制造--低速軸(輸出軸)工藝設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)減速箱低速軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì) 班級(jí)：_ 姓名：_ 學(xué)號(hào)：_目 錄一、目的3二、要求3三、內(nèi)容與步驟31、對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖（1：1）32、選擇毛坯的制造方式33、制訂零件的機(jī)械加工工藝路線44、工藝裝備設(shè)計(jì)4四、審查零件圖樣的工藝性51、軸的工作原理52、零件圖樣分析53、零件的工藝分析6五、確定毛坯61、毛坯的選擇62、毛坯加工余量的確定6六、擬定零件的機(jī)械加工工藝路線111、定位基準(zhǔn)的選擇112、零件表面加工方法的選擇113、加工階段的劃分134、加工順序的安排135、零件的工藝路線的確定13七、確定切削用量141、背吃刀量的確定142、進(jìn)給速度的確定：1

2、43、切削速度的確定15八、填寫機(jī)械加工工藝過程綜合卡片15九、工藝裝備設(shè)計(jì)16十、心得體會(huì)16十一、參考文獻(xiàn)16一、目的機(jī)械制造工藝規(guī)程的編制要求學(xué)生通過工藝設(shè)計(jì)獲得綜合運(yùn)用所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，也為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備，并能得到下列各方面的鍛煉：1、運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論正確地解決一個(gè)零件在加工過程中的定位、夾緊以及工藝路線的安排、工藝尺寸的確定、加工定位誤差的計(jì)算等問題，保證加工質(zhì)量，2、提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)高率，省力、經(jīng)濟(jì)合理而保證加工質(zhì)量的夾具能力。3、學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表的資

3、料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運(yùn)用二、要求1、生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批或大量生產(chǎn)（1、3、5為中批，2、4、6為大量）2、零件圖 1 張3、毛坯圖 1張4、機(jī)械加工工藝過程綜合卡片 1張5、工藝裝備設(shè)計(jì)（銑鍵槽的夾具）圖 1套三、內(nèi)容與步驟1、對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，畫零件圖（1：1）（1）分析零件圖的作用及零件圖上的技術(shù)要求；（2）分析零件的主要加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；3）分析零件的材料、熱處理及機(jī)械加工的工藝性；2、選擇毛坯的制造方式 主要以生產(chǎn)性質(zhì)決定3、制訂零件的機(jī)械加工工藝路線（1）制訂工藝路線；。在對(duì)零件進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，制訂零件的工藝路線

4、和劃分粗、精加工階段。（2）選擇定位基準(zhǔn)；進(jìn)行必要的工序尺寸的計(jì)算。根據(jù)粗、精基準(zhǔn)的選擇原則合理選定各工序的定位基準(zhǔn)，當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，需對(duì)它的工序尺寸進(jìn)行換算。（3）選擇機(jī)床及工、夾、量、刀具。機(jī)床設(shè)備的選擇應(yīng)當(dāng)保證加工質(zhì)量，又要經(jīng)濟(jì)合理；裝備可是通用也可是專用。（4）加工余量及工序間尺寸及公差的確定。根據(jù)工藝路線的安排，要求逐工序逐表面的確定加工余量，其工序間的尺寸公差按經(jīng)濟(jì)加工精度。一個(gè)表面的總加工余量，則為該表面各工序間加工余量之和。（5）切削用量的確定。在機(jī)床、刀具、加工余量等已確定的基礎(chǔ)上，先用公式計(jì)算12道工序的切削用量，其余用手冊(cè)進(jìn)行選擇。（6）畫毛坯圖（1：1）。在

5、加工余量已確定的基礎(chǔ)上畫毛坯圖。要求毛坯圖輪廓用粗實(shí)線繪制，零件圖的實(shí)體尺寸用雙點(diǎn)畫線繪出，同時(shí)應(yīng)在圖標(biāo)明毛坯的尺寸、公差、技術(shù)要求。如選鑄造和模鍛還應(yīng)有毛坯制造的分模面、圓角半徑和起模斜度。（7）填寫機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。將前面的各項(xiàng)內(nèi)容以及各工序加工簡圖，一并填入機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。1）工序簡圖可按比例縮小，并盡量用較少的投影繪出。簡圖中的加工表面用粗實(shí)線表示，對(duì)定位、夾緊表面就以規(guī)定的符號(hào)標(biāo)明，并標(biāo)明各加工表面在本工序加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。2）對(duì)定位、夾緊表面就以規(guī)定的符號(hào)查資料。4、工藝裝備設(shè)計(jì)（1）確定設(shè)計(jì)方案，繪制結(jié)構(gòu)原理示意圖。（2）選擇定位元件，計(jì)算定位誤差

6、。（3）計(jì)算所需夾緊力，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。（4）畫出夾具裝配圖。四、審查零件圖樣的工藝性1、軸的工作原理作為減速箱的低速軸，即輸出軸，軸安裝在圓錐磙子軸承上，軸承蓋凸緣擋住軸承外圈，因此軸得到軸向定位。齒輪和聯(lián)軸器用軸肩、軸套和擋圈軸向定位。用平鍵作周向定位，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。該軸上兩個(gè)齒輪一端置于減速箱內(nèi)，一端置于輸出終端，作用是輸出轉(zhuǎn)矩和傳遞動(dòng)力。2、零件圖樣分析（1） 該零件是階梯軸，零件的中心軸是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)，其加工精度要求較高，除要求有較高的形位公差外，最高的表面粗糙度達(dá)到了0.8um。（2） 45mm和50mm外圓柱面為軸承配合面，配合要求較高，所以軸表面粗糙度為0.8um。（3

7、） 零件材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為217225HBW。（4） 為了便于裝配，軸兩端面都加工了45的倒角。（5） 其余未注表面的表面粗糙度為12.5um。3、零件的工藝分析（1）減速箱輸出軸的毛坯材料，首先應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低，良好的工藝性，而且價(jià)格低廉，供應(yīng)方便。優(yōu)質(zhì)中碳鋼有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，便于進(jìn)行各種熱處理及機(jī)加工，價(jià)格比合金鋼低廉。因此，軸的材料選用45鋼，該材料屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)制處理后具有良好的力學(xué)性能與切削加工性能。經(jīng)淬火加高溫回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，以滿足輸出軸對(duì)硬度和綜合力學(xué)性能的要求，即具有較高的的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性。（2

8、）減速器的輸出軸的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，又屬于細(xì)長軸類零件，其剛性較差，加工工序需要分得很細(xì)。根據(jù)表面的粗糙度要求和生產(chǎn)類型，表面加工分為粗加工、半精加工、精加工，加工件應(yīng)粗、精加工分開，這樣經(jīng)過多次加工以后逐次減小了零件的變形誤差和毛坯復(fù)印誤差。（3）該軸屬于短絲杠加工，其特點(diǎn)是以車削為主，但車削時(shí)應(yīng)該保證外圓的同軸度。（4）軸的位置精度：同一軸心線上各軸:的同軸度誤差會(huì)導(dǎo)致軸承裝置歪斜，影響軸的回轉(zhuǎn)精度和軸承的使用壽命，在車削磨削過程中要保證其同軸度。（5）在半精車前安排了熱處理工藝，以保證零件的內(nèi)應(yīng)力減小，穩(wěn)定尺寸，減小零件變形。（6）無論車削還是磨削，工件夾緊力要適中，在保證工件無軸向串動(dòng)的條

9、件下，應(yīng)盡量減小夾緊力避免工件產(chǎn)生彎曲變形，特別是在最后精車精磨時(shí)。五、確定毛坯1、毛坯的選擇為使它有足夠抗扭強(qiáng)度和沖擊韌度，毛坯選用45鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它屬于中碳鋼。因?yàn)闇p速箱輸出軸直接與負(fù)載相聯(lián)，在工作中承受沖擊載荷、扭轉(zhuǎn)力矩并且載荷也比較大，為增強(qiáng)軸的抗扭強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用熱扎圓鋼，為得到合適的生產(chǎn)效率和圓鋼的精度，宜采用模鍛方法制造毛坯。減速箱輸出軸是階梯軸，并且各階直徑相差不大，可直接選用棒料，也可直接采用模鍛方法制造毛坯。2、毛坯加工余量的確定由于零件為階梯軸，我們可以把臺(tái)階相差不多的階梯軸的毛坯合成同一節(jié)。（1） 外圓表面45j6mm、50h6mm的毛坯加

10、工余量的確定：為提高效率，毛坯可以作為同一臺(tái)階：1） 外圓表面45j6mm：其粗糙度為08um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車磨削。由工藝手冊(cè)查得，磨削余量為0.4mm，半精車余量為1.5mm，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為6.4mm,取總加工余量為10mm,并將粗車余量修正為8.1mm。確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.4IT60.84545j6半精車1.5IT83.245.445.4j8粗車8.1IT111646.946.9j11模鍛2555522） 外圓表面50h6mm和

11、外圓表面45j6mm在同一臺(tái)階上，因此，它的毛坯尺寸也為55：其粗糙度為1.6um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車精車。由工藝手冊(cè)查得，精車余量為1.0mm，半精車余量為1.5mm，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為7.0mm,取總加工余量為5mm,并將粗車余量修正為2.5mm。確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精車1.0IT61.65050h6半精車1.5IT83.25151h8粗車2.5IT111652.552.5h11模鍛255552（2） 外圓表面58mm、50mm的毛坯加工余量的

12、確定：為提高效率，毛坯可以作為同一臺(tái)階：1） 外圓表面50mm:其粗糙度為12.5um，對(duì)其加工的方案：粗車。由工藝手冊(cè)查得，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為4.5mm,取總加工余量為10mm,并將粗車余量修正為10mm。確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗車10IT1112.55050模鍛2606022） 外圓表面58mm和外圓表面50mm在同一臺(tái)階上，因此，它的毛坯尺寸也為60: 確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra

13、/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗車2.0IT1112.55858模鍛260602（3） 右外圓表面45j6mm、40mm的毛坯加工余量的確定：為提高效率，毛坯可以作為同一臺(tái)階：1） 外圓表面40mm：其粗糙度為1.6um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車精車。由工藝手冊(cè)查得，精車余量為1.0mm，半精車余量為1.5mm，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為7.0mm,取總加工余量為10mm,并將粗車余量修正為7.5mm。確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精車1.0IT61.64040

14、半精車1.5IT83.24141粗車2.5IT111642.542.5模鍛2505022） 右外圓表面45j6mm和外圓表面40mm在同一臺(tái)階上，因此，它的毛坯尺寸也為50：其粗糙度為0.8um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車磨削。由工藝手冊(cè)查得，精車余量為0.4mm，半精車余量為1.5mm，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為6.4mm,取總加工余量為5mm,并將粗車余量修正為3.1mm。確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm磨削0.4IT61.64545j6半精車1.5IT83.245.44

15、5.4j8粗車2.5IT111646.946.9j11模鍛250502(4)外圓表面36mm的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為1.6um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車精車。由工藝手冊(cè)查得，精車余量為1.0mm，半精車余量為1.5mm，粗車余量為4.5mm，可得加工總余量為7.0mm確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm精車1.0IT61.63636h6半精車1.5IT83.23737h8粗車4.5IT111638.538.5h11模鍛243432(5) 軸兩端面毛坯加工余量的確定：其表面粗糙度為R

16、a12.5um，粗車既可達(dá)到要求，粗車余量為1.0mm，所以軸毛坯總長度為315+1.0*2=316.6mm。如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗車1.0IT1112.5315315模鍛2315+1.0*2=3173172（6）外圓表面50h6mm左端面的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為3.2um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車。由工藝手冊(cè)查得，半精車余量為1.0mm，粗車余量為1.0mm，可得加工總余量為2.0mm確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸

17、、公差/mm半精車1.0IT93.22222粗車1.0IT11162121模鍛220202（7）外圓表面58mm左端面的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為3.2um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車。由工藝手冊(cè)查得，半精車余量為1.0mm，粗車余量為1.0mm，可得加工總余量為2.0mm確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精車1.0IT93.29090粗車1.0IT11168989模鍛288882（8）外圓表面58mm右端面的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為12.5um，：粗車即可達(dá)到要求。確定各工序

18、的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗車1.0IT1112.588模鍛29.09.02（9）外圓表面50mm右端面的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為3.2um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車。由工藝手冊(cè)查得，半精車余量為1.0mm，粗車余量為1.0mm，可得加工總余量為2.0mm確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精車1.0IT93.26060粗車1.0IT11166161模鍛262.062.02（10

19、）右外圓表面45j6mm右端面的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為12.5um，：粗車即可達(dá)到要求。確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm粗車1.0IT1112.5125125模鍛2124.0124.02（11）外圓表面40mm右端面的毛坯加工余量的確定：其粗糙度為3.2um，對(duì)其加工的方案：粗車半精車。由工藝手冊(cè)查得，半精車余量為1.0mm，粗車余量為1.0mm，可得加工總余量為2.0mm確定各工序的加工精度和表面粗糙度，由工藝手冊(cè)查得如下表：工序名稱工序余量/mm加工精度表面粗糙度Ra/um工

20、序基本尺寸/mm尺寸、公差/mm半精車1.0IT93.27575粗車1.0IT11167474模鍛273.073.02 根據(jù)以上毛坯加工余量分析，可畫出毛坯圖，如下。六、擬定零件的機(jī)械加工工藝路線1、定位基準(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇：一般采用軸的外圓表面作為粗基準(zhǔn)，這樣可以使得定位裝夾和加工變得很方便，而且這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。以它為粗基準(zhǔn)定位加工頂尖孔，為后續(xù)工序加工出精基準(zhǔn)，這樣使外圓加工時(shí)余量均勻，避免后續(xù)加工精度受到“誤差復(fù)映”的影響。提高工件加工時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度，可采用外圓表面和一端中心軸共同作為定位基準(zhǔn)，這樣可以使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，并獲得較高的定位基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇：零

21、件上的很多表面都以兩端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，可避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，也遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。因此以軸的兩端面為精基準(zhǔn)；兩端面的中心軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用中心軸線為定位基準(zhǔn)，可保證表面最后加工位置精度，符合基準(zhǔn)重合原則。2、零件表面加工方法的選擇加工表面公差等級(jí)表面粗糙度Ra（m）加工方法45j6外圓表面IT60.8粗車半精車磨削50h6外圓表面IT61.6粗車半精車精車58外圓表面IT1112.5粗車50外圓表面IT1112.5粗車45j6外圓表面IT60.8粗車半精車磨削40外圓表面IT61.6粗車半精車精車36h6外圓表面IT61.6粗車半精車精車軸兩端面IT1112.5粗車（1）50h6外圓表面左端

22、面IT93.2粗車半精車（2）58外圓表面左端面IT93.2粗車半精車（3）58外圓表面右端面IT1112.5粗車（4）50外圓表面右端面IT93.2粗車半精車（5）右45j6外圓表面右端面IT1112.5粗車（6）40外圓表面右端面IT93.2粗車半精車（7）14x9x50鍵IT73.2粗銑半精銑10x8x50鍵IT73.2粗銑半精銑3、加工階段的劃分該軸為多階梯軸，為了提高毛坯生產(chǎn)率，將毛坯大大的簡化了，但是這使得毛坯機(jī)械加工余量較大，需要切除大量金屬，產(chǎn)生大量的切削熱，而且引起殘余應(yīng)力重新分布而變形，因此安排工序時(shí)，應(yīng)將加工過程分為以下階段：（1） 粗加工階段：粗加工階段主要是去除各加工

23、表面的余量，并作出精基準(zhǔn)，它包括粗車外圓以及鉆中心孔。1） 粗車兩端面鉆中心孔，為精基面作好準(zhǔn)備，使后續(xù)工序定位精準(zhǔn)，從而保證其他加工表面的形狀和位置要求。2） 粗車階梯軸外圓，將零件加工出36、40、45、50、58的軸外圓，調(diào)頭，粗車45、50，使此時(shí)坯件的形狀接近工件的最終形狀和尺寸，只留下適當(dāng)?shù)募庸び嗔?。?） 半精加工階段：半精加工階段的任務(wù)是減小粗加工留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備，它包括主軸各處外圓臺(tái)肩的半精車和修研中心孔等。（3） 精加工階段：精加工階段的任務(wù)是確保達(dá)到圖紙規(guī)定的精度要求和表面粗糙度要求，它包括對(duì)表面粗糙度要求較高的外圓表面進(jìn)行磨削加工，對(duì)一些外圓表面和軸肩端面的精車加工，以及粗銑、半精銑鍵槽。4、加工順序的安排（1）為改善工件材料的切削性能，在切削加工前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。（2）粗車之后由于此軸粗車余量較大，為了消除粗車后工件的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)安排退火。（3）為了增加軸的耐磨性和表面硬度，精車之后對(duì)整個(gè)軸進(jìn)行淬火。（4）在半精加工之后安排去毛刺；精加工后安排去毛刺、清洗和終檢工序。（5）按先基準(zhǔn)面后其他的原則，首先加工精基準(zhǔn)面，鉆中心孔及車表面的外圓；遵循先面后孔的原則先加工端面，再銑鍵；按先主后次的順序，先加工主要表面：車外圓各個(gè)表面，后加工次要表面：銑鍵槽；按先粗后精的順序，先加工精度要求較高的各主要表面，后安排