機械制造課程設計：輸出軸

1、機械制造技術課程設計題目：設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計序 言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們進行畢業(yè)設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計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，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)代化建設打下一個良好的基礎。我也相信通過課程設計

2、能將零碎的知識點都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設計。本次課程設計是機械制造工藝學這門課程的一個階段總結，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用過程。由于知識和經(jīng)驗所限，設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，一是傳遞轉矩，使車床主軸獲得旋轉的動力；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，是最常用中碳調質鋼，綜合力學性能良好，淬透性低，水淬時易生裂紋。綜合技術要求等文件，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，結構比較簡單，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)在鍵槽兩側面、80內圓柱表面為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；熱處理方面需要調質處理，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)程設計（一）、定位基準的選擇本零件為帶孔的軸類零件，孔是其設計基準（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，應選回轉軸線為定位基準，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，應先進行加工，因此應選外圓及一端面為粗基準。（二）加工方法的選擇回轉體表面面的加工：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。對于內孔采取在車床上鏜孔的方式。原因是結構緊湊，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IT7，兩側的粗糙度為Ra3.2m，槽底面的粗糙度為Ra6.3m?？刹捎么帚?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回轉體表面,并且粗銑55端面和粗車55、60、65、75的回轉體表面。 工序03 用三爪卡盤定位55回轉體表面，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回轉體表面，粗車、半精車過度錐面。 工序06 以軸的回轉軸線為基準，粗鏜內孔50、80、104。 工序07 以

7、軸的回轉軸線為基準，半精鏜內孔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 以軸的回轉軸線為基準，粗銑鍵槽。 工序11 熱處理：調質處理硬度為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回轉體表面，精磨65、75的外圓表面。 工序14 以軸的回轉軸線為基準，精銑鍵槽，用三爪卡盤定位55回轉體表面，精銑176端面；用三爪卡盤定位176回轉體表面, 精銑55端面。工序15 去毛刺、清洗、檢驗。（四）工序設計1、選擇加工設備及工藝裝備選擇加工設備及選擇機床類型。

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)場的設備情況。最終選擇的機床，其經(jīng)濟精度應與零件表面的設計要求相適應，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。前面已確定各圓柱

9、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(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硬質合金可轉位車刀，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，可轉位車刀耐用度。確定切削速度v 根據(jù)表5-120，當用YT15硬質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，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計指導書表5-44,取CA1640機床

18、的主軸轉速選擇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計指導書表5-

19、32得：與刀具耐用度有關的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關的修正系數(shù)KKrFz =0.94；與前角有關的修正系數(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××××1.034=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臥式車床主動機功率PE =7.5 KW ，因為Pm

20、PE,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由于粗加工的余量為1.5mm,可以再一次走刀內完成，故ap=1

21、.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)Ks

22、v=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

23、×KKrV所以帶入數(shù)據(jù)后可算得V=170.43 m/min轉速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計指導書表5-44,取CA1640機床的主軸轉速選擇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

24、×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計指導書表5-32得：與刀具耐用度有關的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關的修正系數(shù)KKrFz =1.0；與前角有關的修正系數(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Fz =2650×××

25、×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牌號硬質合金車刀，選

26、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 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=0.08

27、mm/r，根據(jù)機械制造工藝學課程設計指導書表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=Cv/(Tm×apXv×fyv)根據(jù)機械制造工藝學課程設計指導書表5-43，取數(shù)值：

28、 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計指導書表5-44,取CA1640機床的主軸轉速選擇1400 r/min，則實際切削速度為 V=dn/1000=×56×1400/1000=246.3 m/min 檢驗機床功率

29、根據(jù)機械制造工藝學課程設計指導書表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計指導書表5-32得：與刀具耐用度有關的修正系數(shù)KTFz= 1.0；與工件材料有關的系數(shù)KMFz =1.0；與主偏角有關的修正系數(shù)KKrFz =1.13；與前角有關的修正系數(shù)Kr.Fz =1.08。因此總的修正系數(shù)為KFz = KTFz×KMFz×KKrFz×