機械制造課程設(shè)計：輸出軸

1、機械制造技術(shù)課程設(shè)計題目：設(shè)計輸出軸的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝配 姓 名：徐 向 陽 學 號：120606131 指導教師：張海軍二O一五年六月二十一日輸出軸加工工藝及鉆床夾具設(shè)計序 言 機械制造工藝學課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實際訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。我也相信通過課程設(shè)計

2、能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設(shè)計。本次課程設(shè)計是機械制造工藝學這門課程的一個階段總結(jié)，是對課堂中學習的基本理論和在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識的一個實際應(yīng)用過程。由于知識和經(jīng)驗所限，設(shè)計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導。一、零件的分析1、零件的作用題目所給定的零件車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力；二是工作過程中經(jīng)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(diào)質(zhì)鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，水淬時易生裂紋。綜合技術(shù)要求等文件，選用鑄件。2、零件的工藝分析從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面有55、60

3、、65、75、176的外圓柱面，50、80、104的內(nèi)圓柱表面，10個20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴格，表現(xiàn)在55的左端面、80內(nèi)孔圓柱面對75、60外圓軸線的跳動量為0.04mm, 20孔的軸線對80內(nèi)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；熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBW，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

4、的形狀和大小，符合要求。二、工藝規(guī)程設(shè)計（一）、定位基準的選擇本零件為帶孔的軸類零件，孔是其設(shè)計基準（亦是裝配基準和測量基準），為避免由于基準不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選回轉(zhuǎn)軸線為定位基準，即遵守“基準重合”的原則。具體而言，即選孔及一端面作為精基準。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準，應(yīng)先進行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準。（二）加工方法的選擇回轉(zhuǎn)體表面面的加工：面的加工方法有很多，本零件主要是加工外圓面和端面。55、60外圓面的加工精度采用7級精度可以滿足要求，故可采取粗車-半精車-精車的加工方式。65、75外圓面的加工精度要采用6級精度才能達到要求，故采用粗車-半精車-粗磨-精

5、磨的加工方式?？椎募庸ぃ嚎椎募庸し绞接秀@、擴、鏜、拉、磨等。對于內(nèi)孔采取在車床上鏜孔的方式。原因是結(jié)構(gòu)緊湊，重量不大，適用于車削加工。通孔10×20采用在車床上鏜孔的方式，斜孔2×8在鉆床床鉆孔。鍵槽的加工：零件上的鍵槽在銑床上銑。其公差等級為IT7，兩側(cè)的粗糙度為Ra3.2m，槽底面的粗糙度為Ra6.3m。可采用粗銑-精銑的加工方式。 兩端面的加工：端面的加工在銑床上進行，其公差等級為IT7，粗糙度的要求分別為Ra25m，Ra,12.5m。（三）制定工藝路線制定工藝路線是制定工藝規(guī)程最重要的工作，也體現(xiàn)了工藝師工藝水平的重要方面。其原則是，在保證零件的幾何形狀、尺寸精度、

6、表面質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率，降低成本，取得好的經(jīng)濟效益。工藝路線安排如下： 工序00 備料、模鍛。 工序01  用三爪卡盤定位55回轉(zhuǎn)體表面，粗車176外圓和粗銑176端面。 工序02  用三爪卡盤定位176回轉(zhuǎn)體表面,并且粗銑55端面和粗車55、60、65、75的回轉(zhuǎn)體表面。 工序03 用三爪卡盤定位55回轉(zhuǎn)體表面，半精車55、60、65、75、176的外圓。 工序04 用三爪卡盤定位55回轉(zhuǎn)體表面，粗磨65、75的外圓表面。 工序05 用三爪卡盤定位55回轉(zhuǎn)體表面，粗車、半精車過度錐面。 工序06 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，粗鏜內(nèi)孔50、80、104。 工序07 以

7、軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，半精鏜內(nèi)孔50、80、104。 工序08 以80孔的中心線為基準，鉆、擴、鉸孔10×20。 工序09 鉆斜孔2×8。 工序10 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，粗銑鍵槽。 工序11 熱處理：調(diào)質(zhì)處理硬度為200-230HBW。 工序12 精車65、75的外圓及錐面。 工序13 用三爪卡盤定位55回轉(zhuǎn)體表面，精磨65、75的外圓表面。 工序14 以軸的回轉(zhuǎn)軸線為基準，精銑鍵槽，用三爪卡盤定位55回轉(zhuǎn)體表面，精銑176端面；用三爪卡盤定位176回轉(zhuǎn)體表面, 精銑55端面。工序15 去毛刺、清洗、檢驗。（四）工序設(shè)計1、選擇加工設(shè)備及工藝裝備選擇加工設(shè)備及選擇機床類型。

8、由于已經(jīng)根據(jù)零件的形狀、精度特點，選擇了加工方式，機床的類型也隨之確定。至于機床的型號，取決于現(xiàn)場的設(shè)備情況。最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度應(yīng)與零件表面的設(shè)計要求相適應(yīng)，初步選定的機床如下： 工序10、15、60、80中進行的操作分別是粗銑176端面、銑55端面、粗銑鍵槽、精銑鍵槽，精銑176端面，精銑55端面，用的設(shè)備是X53T立式銑床。 工序50中鉆、擴、鉸孔10×20，工序55中鉆斜孔2×8，選用Z3025搖臂鉆床。其余工序如加工端面和外圓，都可以在CA6140臥式車床進行。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(guān)。前面已確定各圓柱

9、面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)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(jīng)濟精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量、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余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精車2IT106.3176 粗車3IT1212.5179毛坯±2181外圓柱面55軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精車1.0IT61.655半精車1.5IT103.256粗車2

10、.5IT126.357.5毛坯±26060軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精車1.0IT61.660半精車1.5IT103.261粗 車2.5IT126.362.5 毛 坯±26565軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精車1.0IT61.665半精車1.5IT103.266粗車2.5IT126.367.5 毛坯±27075軸段加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸

11、公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精車1.0IT61.675半精車1.5IT103.276粗車2.5IT126.377.5 毛坯±280104內(nèi)孔加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精鏜1.8IT73.2104粗鏜3.2IT106.3103.2 毛坯±29980內(nèi)孔加工余量計算工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精鏜1.5IT73.280粗鏜2.5IT106.378.5 毛坯±27650內(nèi)孔加工余量計算工序名稱工序

12、間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度Ra/m精鏜1.5IT73.250粗鏜2.5IT106.348.5毛坯±246（五）確定切削用量及基本工時切削用量包括背吃刀量、進給量和切削速度。確定順序是確定、，再確定。本說明書選取工序05粗車外圓為例確定其切削用量及基本時間。1、切削用量本工序為粗車。已知加工材料為45鋼，鍛件，有外皮；機床為CA6140型臥式車床，工件裝夾在三爪自定心卡盤中。確定外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)表5-112，由于CA6140機床的中心高為200mm，故選用刀桿尺寸B×H=16mm

13、×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-133，選擇車刀幾何形狀為卷槽帶倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角、,副偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑。確定背吃刀量：由于粗車雙邊余量為2.5mm，則2.25mm。確定進給量f ：根據(jù)表5-114，在粗車鋼件、刀桿尺寸為、工件直徑為時，。按CA6140機床的進給量選擇。確定的進給量尚需滿足機床進給強度的要求，故需進行校驗。根據(jù)表5-55，CA6140機床進給機構(gòu)允許的進給力。根據(jù)表5-123，當鋼材、， (預計)時，進給力。Ff的修正系數(shù)為，,故實際進給力為，由于，所選的可用。選擇車刀磨鈍標準及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1

14、mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度。確定切削速度v 根據(jù)表5-120，當用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鋼材時，時，切削速度。切削速度的修正系數(shù)為，表2-9。則有： 切削用量包含切削速度、進給量及背吃刀量三項，確定方法是先確定背吃刀量、進給量，最后確定切削速度。不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時，考慮的側(cè)重點也不同。 粗加工時，一般優(yōu)先選用盡可能大的背吃刀量，其次選擇較大的進給量，最后根據(jù)刀具的耐用度情況選擇合適的切削速度。 精加工時，一般選擇小得背吃刀量和進給量，從而盡可能的提高切削速度。粗車550.0280.003外圓的切削用量 本工序為粗車外圓55，機床采用最常用的CA61

15、40臥式車床。 已知：加工材料：4鋼，鍛件，有外皮；工件尺寸：坯件D=60，車削后D=57.5，加工長度；加工要求：車削后表面粗糙度6.3m。 根據(jù)機械加工工藝手冊表 7-4 選用的刀具為YT5牌號硬質(zhì)合金車刀，選擇的參數(shù)為：主偏角，副偏角，后角，前角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。選擇切削用量：確定背吃刀量ap由于粗加工的余量為2.5mm,可以再一次走刀內(nèi)完成，故ap=2.5/2=1.25mm。確定進給量f由于零件本次加工的加工余量小，根據(jù)機械加工工藝手冊表1.1-47及機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-42，取f=0.51mm/r。選擇車刀磨鈍標準和耐用度 根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-4

16、0，后刀面最大磨損限度取1.1mm,刀具的耐用度為T=60 Min。 確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Vf本零件的材料為45鋼，ap=1.25mm，f=0.51mm/r，根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-32對車削速度進行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min,得修正系數(shù)KTv=1.0；根據(jù)工件材料的強度，得修正系數(shù)KMv=1.0；根據(jù)毛坯狀態(tài)得修正系數(shù)Ksv=0.8；刀具的材料為YT5，得修正系數(shù)為：Ktv=0.65;此處為車削，得修正系數(shù)KKv =1.0；得修正系數(shù)為主偏角為60o得修正系數(shù)為KKrV=0.92。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=0.8 ，Ktv=0.65

17、，KKv =1.0，KKrV=0.92 切削速度的公式為V=Cv/(Tm×apXv×fyv)根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-43，取數(shù)值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(Tm×apXv×fyv)×KTv×KMv×Ksv×Ktv×KKv×KKrV 所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=67.92 m/min 轉(zhuǎn)速n=1000V/d=1000×67.92/×60=360.32 r/min根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-44,取CA1640機床

18、的主軸轉(zhuǎn)速選擇320 r/min，則實際切削速度為 V=dn/1000=×60×320/1000=60.32 m/min檢驗機床功率根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的計算公式如下： Fz=CFz×apxFz×fyFz×VnFz×KFz(N) Pm= FzV/60×1000 （KW）式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz， 根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-

19、32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關(guān)的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關(guān)的修正系數(shù)KKrFz =0.94；與前角有關(guān)的修正系數(shù)Kr.Fz =1.10。因此總的修正系數(shù)為KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz =1.034所以,切削力為Fz =2650×1.251.0×0.510.75×60.32-0.15×1.034=1118.5 N 切削功率為 Pm =1118.5×60.32/60×1000KW =1.124 KW根據(jù)機械加工工藝手冊，查得CA1640

20、臥式車床主動機功率PE =7.5 KW ，因為PmPE,故上述切削用量可用。最后確定的切削用量為： ap=1.25mm； f=0.51mm/r V=60.32 m/min （n=320 r/min）半精車550.0280.003外圓的切削用量 本工序為半精車外圓55，原來的直徑為57.5，車削后D=56機床采用最常用的CA6140臥式車床。 根據(jù)機械加工工藝手冊表 7-4 選用的刀具為YT15牌號硬質(zhì)合金車刀，選擇的參數(shù)為： 主偏角Kr=45o,副偏角K, r=10o,前角。=10o，刃傾角s=-5o，后角。=6o，車刀刀尖圓弧半徑r=0.6mm。 選擇切削用量： 確定背吃刀量ap由于粗加工的

21、余量為1.5mm,可以再一次走刀內(nèi)完成，故ap=1.5/2=0.75mm。 確定進給量f 由于零件本次加工的加工余量小，根據(jù)機械加工工藝手冊表1.1-47及機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-42，取f=0.30mm/r。選擇車刀磨鈍標準和耐用度 根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-40，后刀面最大磨損限度取0.8mm,刀具的耐用度為T=60 Min。 確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Vf本零件的材料為45鋼，ap=0.75mm，f=0.30mm/r，根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-32對車削速度進行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min,得修正系數(shù)KTv=1.0；根據(jù)工件材料的強度，得

22、修正系數(shù)KMv=1.0；根據(jù)毛坯狀態(tài)得修正系數(shù)Ksv=1.0；刀具的材料為YT15，得修正系數(shù)為：Ktv=1.0;此處為車削，得修正系數(shù)KKv =1.0；得修正系數(shù)為主偏角為45o得修正系數(shù)為KKrV=1.0。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.0，KKv =1.0，KKrV=1.0 切削速度的公式為V=Cv/(Tm×apXv×fyv)根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-43，取數(shù)值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(Tm×apXv×fyv)×KTv×KMv&#

23、215;Ksv×Ktv×KKv×KKrV所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=170.43 m/min轉(zhuǎn)速n=1000V/d=1000×170.43/×57.5=943.47 r/min根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-44,取CA1640機床的主軸轉(zhuǎn)速選擇710r/min，則實際切削速度為 V=dn/1000=×57.5×710/1000=128.26 m/min檢驗機床功率根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的計算公式如下： Fz=CFz×apxFz×fyFz×Vn

24、Fz×KFz(N) Pm= FzV/60×1000 （KW）式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz， 根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關(guān)的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關(guān)的修正系數(shù)KKrFz =1.0；與前角有關(guān)的修正系數(shù)Kr.Fz =1.04。因此總的修正系數(shù)為KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz =1.04所以,切削力為F

25、z =2650×0.751.0×0.300.75×128.26-0.15×1.04=291.88 N 切削功率為 Pm =291.88×128.26/60×1000 KW =0.624 KW根據(jù)機械加工工藝手冊，查得CA1640臥式車床主動機功率PE =7.5 KW ，因為PmPE,故上述切削用量可用。最后確定的切削用量為： ap=0.75mm； f=0.30mm/r V=128.26 m/min （n=710 r/min）精車550.0280.003外圓的切削用量 本工序為半精車外圓55，原來的直徑為56，車削后D=55，機床采用最

26、常用的CA6140臥式車床。 根據(jù)機械加工工藝手冊表 7-4 選用的刀具為YT30牌號硬質(zhì)合金車刀，選擇的參數(shù)為：主偏角Kr=30o,副偏角K, r=5o,前角。=10o，刃傾角s=0o，后角。=6o，車刀刀尖圓弧半徑r=0.4mm。選擇切削用量：確定背吃刀量ap由于粗加工的余量為1.0mm,故ap=1.0/2=0.5mm。 確定進給量f 由于零件本次加工的加工余量小，根據(jù)機械加工工藝手冊表1.1-47及機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-42，取f=0.08 mm/r。選擇車刀磨鈍標準和耐用度 根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-40，后刀面最大磨損限度取0.5mm,刀具的耐用度為T=60

27、Min。 確定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Vf本零件的材料為45鋼，ap=0.50mm，f=0.08mm/r，根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-32對車削速度進行修正：根據(jù)刀具的耐用度T=60min,得修正系數(shù)KTv=1.0；根據(jù)工件材料的強度，得修正系數(shù)KMv=1.0；根據(jù)毛坯狀態(tài)得修正系數(shù)Ksv=1.0；刀具的材料為YT30，得修正系數(shù)為：Ktv=1.4;此處為車削，得修正系數(shù)KKv =1.0；得修正系數(shù)為主偏角為30o得修正系數(shù)為KKrV=1.13。 所以，KTv=1.0，KMv=1.0，Ksv=1.0 ，Ktv=1.4，KKv =1.0，KKrV=1.13 切削速度的公式為V=C

28、v/(Tm×apXv×fyv)根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-43，取數(shù)值： Cv=291，Xv=0.15，yv=0.2,m=0.2。 V=Cv/(Tm×apXv×fyv)×KTv×KMv×Ksv×Ktv×KKv×KKrV 所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=560.66 m/min 轉(zhuǎn)速n=1000V/d=1000×560.66/×56=3186.85 r/min根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-44,取CA1640機床的主軸轉(zhuǎn)速選擇1400 r/min，則實際切削速度為 V

29、=dn/1000=×56×1400/1000=246.3 m/min 檢驗機床功率根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-45,查得切削力Fz和切削功率Pm的計算公式如下： Fz=CFz×apxFz×fyFz×VnFz×KFz(N) Pm= FzV/60×1000 （KW）式中，CFz=2650,xFz=1.0, yFz=0.75，nFz,=-0.15，KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz， 根據(jù)機械制造工藝學課程設(shè)計指導書表5-32得：與刀具耐用度有關(guān)的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關(guān)的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關(guān)的修正系數(shù)KKrFz =1.13；與前角有關(guān)的修正系數(shù)Kr.Fz =1.08。因此總的修正系數(shù)為KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×Kr.Fz =1.2204 所以,切削力為