输出轴加工工艺课程设计说明书
目录
---------------------------------------------------------------------------------------2 前言
一、输出轴工艺分析-----------------------------------------------------------------------3
1、输出轴的作用-------------------------------------------------------------------------3
2、输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分析---------------------------3
二、工艺规程设计--------------------------------------------------------------------------4
1、选择毛胚材料-------------------------------------------------------------------------4
2、基准选择-------------------------------------------------------------------------------4
3、工序集中和分散考虑---------------------------------------------------------------4
4、制订工艺路线-------------------------------------------------------------------------5
5、机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定----------------------------------5
三、基本工时的确定-----------------------------------------------------------------------8 四、机床相关---------------------------------------------------------------------------------10 五、刀具的选择------------------------------------------------------------------------------12 六、小结----------------------------------------------------------------------------------------12 七、相关文献---------------------------------------------------------------------------------13
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前言
机械制造工艺学课程设计是我们对机械制造工艺学这么课程的充分运用，通过这次的课程设计，我们可以将所学知识在实践中得到体现。如在对机械加工工艺规程的设计过程中，对于工艺路线的制订以及加工余量、工序尺寸的确定，我们都得到了实践的锻炼。
此外，在设计加工工序的过程中，对机床的选择，刀具的选择以及切削知识等都有进一步的了解。因此机械制造工艺学课程设计实际上是我们对所学机械加工知识的综合运用。在实际设计的过程中，我们碰到了许多问题，解决问题的过程也是我们学习的过程。总之这是一次我们运用所学知识的解决实际问题的一次练习。
由于是首次在实践中运用工艺设计，在设计过程中叶存在着许多缺陷，设计过程中难免会有考虑不周甚至错误之处，希望老师指正，以便我们得到更好的进步。
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一、输出轴工艺分析
1、输出轴的作用
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。其主要作用是传递转矩，使主轴获得旋转的动力，其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩。因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。
2、输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分析
从图示零件分析，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件。主要由有φ55、
φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面、φ50、φ80、φ104的内圆柱表面和10个φ20的孔和一个16的键槽组成。为了保证输出轴旋转是的速度，表面粗糙度有较高的要求，外圆的粗糙度要求都为Ra0.8um, 内圆的粗糙度为Ra3.2um，其余为Ra12.5um。形位精度也比较高，为了外圆和外面零件的配合后受力均匀，φ55，φ60 的外圆的径向跳动量小于0.04mm，φ80的跳动量小于0.04mm，φ20孔的轴线的跳动量小于0.05mm，为了保证键槽和键的配合，键槽对φ55外圆的对称度为0.08mm。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强耐磨性和抗扭强度，要对输出轴进行调质处理，硬度为217-255HBS。
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二、工艺规程设计
1、选择毛胚材料
毛胚的种类有很多，如型材、锻造、铸造，由于该输出轴要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强其刚性和韧性，所以要选择锻件做为毛胚。如选用棒料，由于生产类型为中批，从经济上考虑，棒料要切削的余量太大，浪费材料。 2、基准选择
根据零件毛坯的形式，粗基准选择为Φ75外圆，加工出Φ176外圆面，再以Φ176外圆为粗基准加工Φ55外圆处的端面和中心孔，再以中心孔和Φ176外圆固定加工其他外圆面，再以Φ75外圆为基准加工内阶梯孔和中心孔。
精基准的选择根据互为基准原则、统一基准原则、互为基准原则、自为基准原则以及便于装夹原则，选择加工后的两个中心孔为精基准进一步精加工各外圆表面。
3、工序集中和分散考虑
(1)工序集中
工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是:
可以采用高效机床和工艺装备，生产率高;
减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力; 减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度;
采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。 (2)工序分散
工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是
设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低;
可以采用最合理的切削用量，减少机动时间;
所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。
工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面;批量生产时，采用工序
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分散。
终上以及结合图纸要求，采用工序分散。
4、制定工艺路线
根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的经济度和粗糙度能力，查阅《机械制造工艺学》和《机械加工工艺手册》各加工面的加工方法(如表1): 表 1
加工面尺寸及偏差精度粗糙度加工方案
Φ176外圆面Φ176 无 12.5 粗车-半精车
Φ75外圆面 IT6 0.8 粗车-精车-精磨
Φ65外圆面 IT6 0.8 粗车-精车-精磨
Φ60外圆面 IT6 0.8 粗车-精车-精磨
Φ55外圆面 IT6 0.8 粗车-精车-精磨
Φ104内圆面Φ104 无 12.5 粗车-半精车
Φ80内圆面 IT7 3.2 粗车-精车
Φ50内圆面Φ50 无 12.5 粗车-半精车
左端面Φ55 无 12.5 粗车
右端面Φ176 无 1.6 粗车-精车
键槽 IT9 2.5 铣 50
2-Φ8孔Φ8 无无钻
法兰孔Φ20 无 3.2 钻-铰
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工序安排如下(表2):
表2
工序工序内容定位基准
夹毛坯外圆，粗车Ф176外圆、端面以及内阶梯孔毛坯Ф75外圆 2
夹Ф176外圆，车端面Ф176外圆 3
Ф176外圆 4 钻中心孔
夹Ф176外圆，顶针顶中心孔，粗车各外圆Ф176外圆以及中心孔 5
夹Ф75外圆，粗车内阶梯孔Ф75外圆 8
Ф75外圆 9 磨中心孔
12 精车各外圆两中心孔
夹Ф75外圆，精车内阶梯孔，车法兰端面Ф75外圆 14
两端上顶尖，精磨各外圆至要求 16 两中心孔
Ф75外圆 18 铣键槽
钻2-Ф8孔 19
Ф75外圆以及Ф176左端面钻铰法兰孔 20
钻配钻孔 23
5、机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定
通过查阅《机械加工工艺手册》得到相关数据可计算得到工序尺寸如表3: 表3
单边毛坯加工面最终尺寸公差/粗糙度工序尺寸余量尺寸
Φ176 1.8
Φ176(外圆) 无，Ra12.5 Φ184.6
2.5
Φ179.6Φ184.6
6
Φ75
0.3
Φ75(外圆) 0.02，Ra0.8 0.25 Φ80.1 Φ75.6
2.0
Φ76.1Φ80.1
Φ65
0.3
Φ65(外圆) 0.02，Ra0.8 0.25 Φ70.1 Φ65.6
2.0
Φ66.1Φ70.1
Φ60
0.3
Φ60(外圆) 0.02，Ra0.8 0.25 Φ65.1 Φ60.6 2.0
Φ61.1Φ65.1
Φ55
0.3
Φ55(外圆) 0.02，Ra0.8 0.25 Φ60.1 Φ55.6 2.0
Φ56.1Φ60.1
Φ50 0.1
Φ50(内阶梯孔) 无，Ra12.5 预钻孔
0.9
Φ49.8Φ48
7
Φ80 0.1
Φ80(内阶梯孔) 0.03，Ra3.2 Φ79.4
0.2
Φ79.8Φ79.4
Φ104 0.1
Φ104(内阶梯孔) 无，Ra12.5 Φ103.8
0.2
Φ103.8Φ103.4 右端面粗加工余量为2.5，精加工余量为1，其余各端面加工余量为2，由于输出轴为阶梯轴，为降低锻造难度，节约成本，毛坯个尺寸如下图所示
三、基本工时的确定(以下所查数据均来自《机械制造工艺设计手册》)
(1)粗车Φ176外圆以及右端面，切削深度为AP=AP=2.5mm，进给量12
f=0.7mm/r，
切削速度109m/min
8
转速
n1=n2=188.1r/min
基本时间t1==0.27min=16.2s t2=0.7min=42s
(2)粗车左端面，切削深度为AP=2，进给量f=0.7mm/r,切削速度为109m/min 转速=577.2r/min
基本时间t==0.07min=4.2s
(3)粗车各阶梯外圆，切削深度为2，进给量f=0.5mm/r,切削速度为120m/min 转速
Φ55外圆 n=635.5r/min 基本时间t==0.25min=15s Φ60外圆 n=636.6r/min 基本时间t==0.50min=30s(i=4) Φ65外圆 n=587.6r/min 基本时间
t==0.07min=4.2s(i=3) Φ75外圆 n=509.3r/min 基本时间t==0.27min=16.2s 该工序采用数控车床，可根据实际经验采用统一的转速
(4)粗车内阶梯孔，切削深度为0.9、0.2、0.2，进给量取0.7mm/r，切削速度122.8m/min、153.9m/min、153.9m/min
Φ50外圆 n=781.8r/min 基本时间t==0.03min=2s
Φ80外圆 n=612.3r/min 基本时间t==0.03min=2s
Φ104外圆 n=471.0r/min 基本时间t==0.04min=2.4s
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(5)精车各外圆，切削深度为0.25mm，进给量0.2mm/r,切削速度取120m/min 转速
Φ55外圆 n=694.5r/min 基本时间t==0.58min=34.8s Φ60外圆
n=636.6r/min 基本时间t==0.31min=18.6s Φ65外圆 n=587.6r/min 基本时间
t==0.06min=3.6s
Φ75外圆 n=509.3r/min 基本时间t==0.69min=41.4s
(6)精车法兰面，以及内阶梯孔
法兰面切削深度为1mm，进给量为f=0.25mm/r，切削速度120m/min 法兰面转速n=434.1r/min 基本时间t==0.81min=48.6s 阶梯孔，阶梯孔切削深度0.1mm，进给量为f=0.25mm/r，切削速度122.8m/min、153.9m/min、153.9m/min
Φ50外圆 n=781.8r/min 基本时间t==0.09min=5.4s
Φ80外圆 n=612.3r/min 基本时间t==0.08min=4.8s
Φ104外圆 n=471.0r/min 基本时间t==0.04min=4.8s
(7)铣键槽
每转进给量取0.5mm/r，转速取600r/min，则
基本时间为t=1.14min=68.4s
(8)钻法兰孔
进给量取0.5mm/r, 转速取600r/min，则
基本时间为t=1min=60s
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四、机床相关
1、卧式车床C6140
400mm 床身上最大工件回转直径
中滑板上最大工件回转直径 210mm
工件最大长度(四种规格) 750;1000;1500;2000mm 主轴中心高度 205mm
主轴内孔直径 48mm
主轴前端锥孔的锥度莫氏6号锥
主轴正转(24级) 10~1400r/min 反转(12级) 14~1580r/min 进给量纵向 64级
一般进给量 0.08~1.59mm/r
小进给量 0.028~0.054mm/r
加大进给量 1.71~6.33mm/r
横向 64级
一般进给量 0.04~0.79mm/r
小进给量 0.014~0.027mm/r
0.86~3.16mm/r 加大进给量
主电动机功率/转速 7.5KW 1450r/min 快速电动机功率/转速 250KW
2800r/min 尾座顶尖套锥孔锥度莫氏5号
机床工作精度圆度 0.002~0.005mm 精车端面平面度 0.005~0.01mm 表面粗糙度Ra 3.2~0.8μm
2、立式钻床ZA5025
最大钻孔直径 25mm
主轴行程 200mm
主轴最大进给抗力8800N
主轴最大扭矩98Nm
工作台行程 385mm
3、数控车床CKJ6136
最大工件直径最大工件长度 360750mm
最大加工直径 360mm
主轴转速极速12 范围 12-2000r/min
4、立式钻床Z5150A
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最大钻孔直径 50mm
主轴行程 250mm
主轴孔莫氏锥度号 4
主轴最大进给抗力16000N
主轴最大转矩350 Nm
进给量0.056-1.8
5、中心孔研磨机M4732×550
最大回转直径 320mm
最大加工工件长度 550mm
最佳无级调速范围 50-600r/min 加工中心孔大孔直径 15mm
主电机功率 2-0.75kw
研磨剂泵站总功率 0.21kw
机床外型尺寸(L×W×H) 1500×1000×1600 中心孔圆锥角 60?-6′
表面粗糙度Ra0.8μm
中心孔研磨后，以中心孔定位磨削外圆，外圆跳动 0.003mm
6、外圆磨床M114W
磨削直径 4-140mm
砂轮最大外径×宽250×20mm
粗糙度外/内Ra 0.4/0.8
、立式铣床X5020B 7
工作台行程纵向500 横向 190 垂向 360 工作台进给量纵向20-540 横向14-380 垂向 7-190
立铣头最大回转角 ?45?
表面粗糙度Ra 2.5
五、刀具的选择
刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且
直接影响零件的加工质量。应考虑以下方面:
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(1) 根据零件材料的切削性能选择刀具。
(2) 根据零件的加工阶段选择刀具。
(3) 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。由于我们要加工的零件材料要求为45钢，根据要求，选择硬质合金刀。 (1) 粗车外圆: 90?外圆车刀
(2) 车端面 75?偏头端面车刀
(3) 精车外圆 45?偏头外圆车刀
(4) 车内孔 95?内孔车刀
(5) 打孔钻头φ8、φ25、φ48、φ19.75高速钢钻
(6) 键槽键槽铣刀
(7) 铰孔机用铰刀
六、小结
为期两个星期的机械制造工艺的课程实训很快结束了，在这次课程设计过程中，我学到了很多。也遇到了种种困难，一次又一次的修改加工方案，暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。机械制造工艺课程设计是一个跟实际联系很紧密的，不管是工艺过程还是工序卡，以及设备的选择，都要求我们有相关的理论知识，根据实习过程中学到的实践经验联系起来，才能更好的完成课程设计。因此在课程设计中遇到的很多问题，既有理论的欠缺，也有经验的不足。
作的一次综合练习。随着课程设计的逐渐完成，使我对《机械制造工艺》这门课程有了更深入的理解和掌握。在这段时间里，我尽着自己最大的努力学习，来学习和创新。为了解决技术上的问题，我也不断地去翻阅所学的专业书籍和各种相关，所以通过此次的课程设计，我也学习了相关手册的查阅方法。
总之，课程设计我让受益匪浅，因为我暴露出了自己的不足，在今后的学习或者实习工作中都应当努力积累相关的加工知识，以弥补自身存在的不足。
八、参考文献
1、《实用机械加工工艺手册》机械工业出版社陈宏钧 1996.12
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2、《金属切削刀具与磨具标注应用手册》机械工业出版社 1995.12
3、《互换性与测量技术基础》华中科技大学出版社李军 2007.9
4、《机械制造工艺学》第二版机械工业出版社王先逵 2006.1
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