1、 课 程 设计 任 务书 题 目 : 输 出 轴 的机械加 工工艺规 程与 夹 具 设计 生 产类 型： 大 批量生 产 设计内 容： 1、 零件图 1 张 2、毛坯 图 1 张 3、机械加 工工艺过 程卡 1 份 4、机械加工工序卡 1 份 5、 夹 具 装配图 1 套 6、 夹 具 零件图 1 张 7、 课 程 设计说 明 书 1 份 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 机 械 制 造 工 艺 学 课程设计说明书 设计题目： 输 出 轴 的机械加 工工艺规 程与 夹 具 设计 学 生 指导教师 河南农业大学机电工程学院机械系 目录 机械制造工艺学课程设计任务书 1 序言 3 一、零件的
2、工艺分析 3 1.1 零件的作用 3 1.2 零件的工艺分析 3 二、工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择 4 2.3 制定工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 2.5 确定切削用量及基本工时 6 三、 夹具设计 35 四、总结 35 五 、 参考文献 36 前言 机械制造工艺学课程设计是在学完机械制造工艺学课程后 我们对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。 就我个人而言，希 望通过这次课程设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为以后的工作 学习 打下一个良好的基础。 一、零件的分析 1.1 零件的作用 题
3、目所 给 定的零件 车床输 出 轴 ，其主要作用，一是 传递转矩 ，使 下一级零件获 得旋 转 的 动 力；二是工作 过 程中 经 常承受 载 荷；三是支 撑传动 零部件 。 1.2 零件的 工艺 分析 从零件图 上看， 该 零件是典型的零件， 结 构比 较简单 ，其主要加工的面有55、 60、 65、 75、 176 的外 圆 柱面， 50、 80、 104 的 内圆 柱表面， 10个 20的通孔， 图 中所 给 的尺寸精度高，大部分是 IT6 级 ；粗糙度方面表 现 在 键槽两侧 面、 80内圆 柱表 面为 Ra3.2um,大端端 面为 Ra3.2um,其余 为 Ra12.5um，要求不高
4、；位置要求 较严格， 表 现 在 55的左端面、 80内 孔 圆 柱面 对 75、 60外 圆轴线 的跳 动 量 为 0.04mm, 20孔的 轴线对 80内 孔 轴线 的位置度 为 0.05mm,键槽对 55 外 圆轴线 的 对称 度 为 .0.08mm； 热处 理方面需要 调质处 理，到200HBW，保持均 匀 。 通 过分 析 该 零件，其布局合理，方便加工， 我们 通 过径向夹紧 可保 证 其加工要求，整 个图 面清晰，尺寸完整合理，能 够 完整表 达 物体的形 状 和大小， 符合要求。 二、 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的形式 轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构
5、复杂的轴（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。 根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高 ，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择模锻。 2.2 基准 选择 轴类零件加工时，为保证个主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应尽可能使其与设
6、计基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑一次安装中尽可能加工较多的面。 此零件加工时采用双顶尖定位。这样可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，所以采用两端的中心孔作为其基准。 2.3 工艺路线的拟定及工艺方案的分析 为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合 理的工艺路线。 工序： 1、 粗 铣两 头端面； 2、 打中心孔； 3、粗车 55、 60、 65、 75 的外圆柱面 ，倒角 ； 4、半精车粗车 55、 60、 65、 75 的外圆柱面 ； 5、精车 55、 60、 65、 75 的外圆柱面 及 55 端面； 6、粗镗各阶梯孔； 7
7、、 精镗 80 内孔，精车 176 端面； 8、钻 10 20 孔； 9、 铰 10 20 孔； 10、铣键槽； 11、去毛刺； 12、检验。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 确定 圆 柱面的工序尺寸 圆 柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量 有 关 。前面已确定各 圆 柱面的 总 加工余量（毛坯余量）， 应将 毛坯余量分 为 各工序加工余量，然后由后往前 计 算工序尺寸。中 间 工序尺寸的公差按加工方法的 经济 精度确定。本零件各 圆 柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度 见下 表 ： 表 1 外 圆 柱面 176 轴 段加工余量 计 算 工序名 称 工序 间 余
8、量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm 标 注工序 尺寸公差 /mm 经济 精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 粗 车 3 IT10 6.3 176 17603.0 毛坯 3 179 179 3 表 2 外 圆 柱面 55 轴 段加工余量 计 算 工序名 称 工序 间 余量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm 标 注工序 尺寸公差 /mm 经济 精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 精 车 1.0 IT6 1.6 55 550019.0 半精 车 1.5 IT10 3.2 56 560120.0 粗 车 2.5 IT12 6.3 57.5 57.503.0 毛坯 2 60 260 表 3
9、 60 轴 段加工余量 计 算 工序名称 工序间 余量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm 标注工序 尺寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 精 车 1.0 IT6 0.8 60 0 019.060 半精 车 1.5 IT10 3.2 61 0 120.061 粗车 2.5 IT12 6.3 62.5 0 30.05.62 毛坯 2 65 265 表 4 65 轴 段加工余量 计 算 工序名称 工序间 余量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm 标注工序 尺寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 精 车 1.0 IT6 1.6 65 0 019.065
10、半精 车 1.5 IT10 3.2 66 0 120.066 粗车 2.5 IT12 6.3 67.5 0 30.05.67 毛坯 2 70 270 表 5 75 轴 段加工余量 计 算 工序名称 工序间 余量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm 标注工序 尺寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 精 车 1.0 IT6 0.8 75 0 019.075 半精 车 1.5 IT10 3.2 76 0 120.076 粗车 2.5 IT12 6.3 77.5 0 30.05.77 毛坯 2 80 280 表 6 104 内 孔加工余量 计 算 工序名称 工序间 余量 /mm
11、工 序 工序基本尺寸 /mm 标注工序 尺寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 粗 镗 2 IT10 6.3 104 140.00104 毛坯 2 100 2100 表 7 80 内 孔加工余量 计 算 工序名称 工序间 余量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm 标注工序 尺寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 半精 镗 1.5 IT7 3.2 80 030.0080 粗 镗 2.5 IT10 6.3 78.5 12.005.78 毛坯 2 76 276 表 8 50 内 孔加工余量 计 算 工序名称 工序间 余量 /mm 工 序 工序基本尺寸 /mm
12、 标注工序 尺寸公差 /mm 经济精度 /mm 表面粗糙度 Ra/ m 粗 镗 2 IT10 6.3 50 12.0050 毛坯 2 48 248 2.5、确定切削用量及基本用时 1、工序 1： 粗铣两 头端面 。 选择切削用量 铣削深度 p 2.0a mm 决定 每 齿进给 量 zf 采用 对称 端 铣 以 提高效 率。 查 切削用 量简 明手 册 表 3.5 ，zf =0.120.18mm/z,因采用 不对称 端 铣 ， zf =0.18mm/z。 选择铣 刀磨 钝标 准及刀具 寿命 查切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.01.2，取 1.2， 查切削用量简明手册表
13、 3.8，由于 0 250d mm ，故刀具 寿命 T=240min。 决定 切削速度 cv 及每分 钟进给 量 fv 查切削用量简明手册表 3.15，当 0 250d mm ， z=8， p 5a mm ， zf 0.18mm/z时 ， ct 129 / minvm ， t 164 / minnr ， f t 211 / m inv mm 。各修正系 数 m v m n m v f 1 .0k k k ，sv sn svf 0.8k k k ，故 c c v. 1 2 9 1 . 0 0 . 8 1 0 3 . 2 / m inv v k m f f v f. 1 6 4 1 . 0 0 .
14、 8 1 3 1 . 2 / m i nv v k m m n. 2 1 1 1 . 0 0 . 8 1 6 8 . 8 / m inn n k r 查机械制造工艺设计简明手册表 4-2-47，取 n=162r/min, fv =235mm/min 0 3 . 1 4 2 5 0 1 6 2 / m i n 1 2 7 . 2 / m i n1 0 0 0 1 0 0 0c dn mm z 235 0 .1 8 /1 6 2 8fvf m m znz (2)校验机床功率 查 切 削 用 量 简 明 手 册 表 3.23 ，当b 5 6 0 1 0 0 0 , 2 1 4 , 2 . 0 , 2
15、 3 5 / m i ne p fm p a a m m a m m v m m 时 ， cc 9 .4 1 4cmp k w p k w ，故 所选 之切削用量可在 XZ21.4 铣床上进 行。 综 上： p 2.0a mm ， fv =235mm/min， n=162r/min， c 127.2 / minvm ， z 0.18 /f mm z （ 3）计算基本工时 nfLtm ，式中 ylL ， 182 ,l mm 查切削用量简明手册表 3.26， 当0 250d mm e 200a mm 时 ， 入切量及超切量 64y mm ， 则 1 8 2 6 4 2 4 6L m m m m m
16、 m ，246 m i n 1 .0 4 7 m i n235mfLt v 2、工序 2： 粗车 176 外圆 （ 1）选择机床 CA6140，双顶尖定位 （ 2）选择刀具 选择直头焊接式外圆车刀（可转位） 根据书目【 4】表 1.1，由于 CA6140 车床的中心高 200 （表 1.31），故选刀杆尺寸 BH=16 25，刀片厚度 4.5 根据书目【 4】表 1.2，粗车带外皮的锻件毛坯，选择 YT5 牌号硬质合金车刀 车刀几何形状 有书目【 4】 表 1.3，选择选择卷屑槽带倒棱前刀面，60r ， 10r ， 6o ， 12o ， 0s ， mmr 0.1 （ 3）选择切削用量 确定切削
17、深度 pa 由于粗加工余量仅为 5 ，可在一次走刀内切完，故 pa =5/2=2.5 确定进给量 f 根据书目【 4】表 1.4， f=0.50.9 /r,按 CA6140 车床说明书，选择f=0.86 /r 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据CA6140 车床说明书， CA6140 机床进给机构允许的进给力 F max 3530N 。根据 书目【 4】 表1.21，当钢的强度 M P ab 670570 ， pa 2.8 ， f 1.8 /r， 45r ， 65c m/min（预计）时 ，进给力为 fF 1280。 根据表 1.29-2，切削时 fF 的修正系数为
18、 0.1KoFf ， 0.1K sFf ，11.1K rFf ，故实际进给力为 fF 1 2 8 0 1 .1 1 1 4 2 0 .8 ， 所选的 f=0.86 /r 可用。 选择车刀磨钝标准及寿命 由书目【 4】表 1.9， 车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，可转位车刀耐用度 T 60 min 确定切削速度 c 根据 书目 【 6】表 5-2， m in/55m in ,/6550 mm cc 选择，则 m in/19.96m in/1 8 214.3 551 0 0 01 0 0 0 rrD vn c ， 根据 CA6140 车床说明书，选择 100 / minnr ，则实际切削速度为
19、D n 3 . 1 4 1 8 2 1 0 0 m / m i n 5 7 . 1 8 m / m i n1 0 0 0 1 0 0 0c ， 校验机床功率 根据书目【 4】表 1.24，当 M P ab 970580 ， pa 2.8 ， f 0.96 /r， c 70 /min， c 4.1 kW. 切削功率的修正系数为 65.0t ， 92.0r ， 8.0s ， 0.1 ，0.1 ， 0.1 ，故 c 4 .1 0 .9 4 3 .8 5 kW,根据 CA6140 车床说明书， 车床主电动机功率W5.7 k ， Ec ，故所选之切削用量可在 CA6140 车床上进行 综上： pa =2
20、.5 ， f=0.86 /r， c =57.18m/min， n=100r/min （ 6）计算基本工时 nfLtm，式中 ylL ， 30 ,l mm 根据书目【 4】表 1.26，车削时的入切量及超切量 3.8y mm ，则 3 0 3 .8 3 3 .8L m m m m ， 3 3 . 8 m i n 0 . 3 9 3 m i n1 0 0 0 . 8 6m Lt nf 3、工序 3： 粗车 55、 60、 65、 75 的外圆柱面 ，倒角 ： 55 （） 选择机 床 CA6140， 双顶 尖定位 （） 选择切 削用量 确定 切削深度 pa 由于粗加工余量 仅为 4.4 ，可在一次走刀 内切 完，故 pa =4.4/2=2.2 确定进给 量 f 根据 书 目【 4】表 1.4， f=0.50.9 /r,按 CA6140 车床说 明 书 ， 选择f=0.86 /r 确定的 进给 量尚需 满 足 车床进给 机构 强 度的要求，故需 进 行校 验 。根据CA6140 车床说 明 书 ， CA6140 机床进给机构允许的进给力 F max 3530N 。根据 书 目【 4】 表1.21， 当钢的强 度 M P ab 670570 ，
