1、课 程 设 计 任 务 书1设计目的：培养学生分析和解决生产技术问题的能力，使学生初步掌握设计工艺规程和机床夹具的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养学生熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练学生识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1 零件的分析1.1 零件的作用了解零件的性能、用途和工作条件。1.2 零件的工艺分析对零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等进行工艺分析。2工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式对零件的材料、热处理及机械加工的工艺性进行分析。2.2 基准的选择（1
2、）粗基准的选择。（2）精基准的选择。2.3 制定工艺路线确定加工方法和划分加工阶段；安排加工顺序。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.5 确定切削用量及基本工时3.专用夹具设计设计典型工序的专用夹具，制定夹具方案、绘制夹具装配工作图。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等：1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，写工艺卡片、工序卡片。2. 合理选择或设计所有工装，设计一套主要工步的专用工夹具，绘制夹具的装配图，零件图。3撰写课程设计说明书一份（A4 纸不少于 15 页） 。课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1王绍俊.机
3、械制造工艺设计手册. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19812刘文剑 曹天河.夹具工程师手册.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19873艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：机械工业出版社，20044吴宗泽 罗圣国.机械设计课程设计手册（第二版）.北京: 高等教育出版社, 19995李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京:机械工业出版社,19946赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，20045设计成果形式及要求：提供设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。毛坯图，零件图，工艺卡，夹具装配图，夹具零件图6工作计划及进度：2008 年 12 月
4、 15 日 12 月 16 日熟悉零件、画零件图12 月 17 日 12 月 20 日选择加工方案、确定工艺路线，填写工艺卡片12 月 21 日 12 月 24 日专用夹具设计12 月 25 日 12 月 26 日编写设计说明书12 月 27 日 答辩系主任审查意见：签字： 年 月 日目 录1. 零件的分析1.1 零件的作用1.2 零件的工艺分析2. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式2.2 基准的选择2.3 制定工艺路线2.3.1 加工方法的选择2.3.2 加工顺序的安排2.4 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定2.5 确定切削用量及功率的校核设计心得参考文献1 零件的分析1.1 零件的
5、作用题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；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, 55 外圆柱面、大端端面为 Ra1.6um, 60、75 外圆柱面为 Ra0.8um，其余为 Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在 55 的左端面、80 内孔圆柱面
6、对 75、60 外圆轴线的跳动量为 0.04mm, 25 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。2工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，
7、同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材 2、锻造 3、铸造4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。2.2 基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用 55 外圆柱面作为粗基准来加工 176 外圆柱面和右端面。
8、以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，176 的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。2.3 制定工艺路线2.3.1 加工方法的选择:市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工
9、方案。同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法176 外圆柱面 Ra6.3 自由公差 粗车-半精车55 外圆柱表面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车60 外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车65 外圆柱面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-精车75 外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车50 内圆柱面 Ra6.3 自由公差 粗铣80 孔 Ra3.2 IT7 钻孔-车孔-铰孔104 孔 Ra6.3 自由公差 钻孔-车孔20 通孔 Ra3.2 IT7 钻孔-铰孔左端 Ra6
10、.3 粗车右端面 Ra1.6 粗车-精车键槽 Ra3.2 IT9 粗铣-精铣倒角 Ra6.3 2.3.2 加工顺序的安排(1)工序的安排1、加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工176、55、60、65、75 外圆柱表面。半精加工阶段：其任务是使主要表
11、面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如 55、60、65、75 外圆柱面，80、20 孔等。精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。2、基面先行原则该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。3、先粗后精即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余
12、量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。4、先面后孔对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于 CA6140 车床输出轴来讲先加工 75 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。（2）工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并
13、且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。（3） 、热处理工序的安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热
14、处理在半精车之后精车之前，按规范在 840温度中保持 30 分钟释放应力。（4） 、拟定加工工艺路线根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：方案一1、 备料 锻造毛坯2、 热处理 退火（消除内应力）3、 普车 粗、精车右端面 钻中心孔4、 普车 粗 176 外圆柱面 倒角5、 普车 粗车各外圆柱面留半精车、精车余量，左端面6、 热处理 调质7、 数控车 半精车、精车各外圆柱面到要求 倒角8、 数控车 钻 30 的底孔，车 104，车 80 孔留镗孔余量9、 数控车 镗 80 孔到要求，倒角10 数控车 倒角11 数控铣 铣 50、钻、扩、铰
15、20 到要求12、 数控铣 铣键槽 13、 去毛刺14、 检验 方案二1 备料 锻造毛坯2 热处理 退火（消除内应力）3 普车 粗车各圆柱面留半精车、精车余量以及左端面4 普车 粗、精车右端面 钻中心孔5 普车 粗车 176 外圆柱面 倒角6 热处理 调质7 数控车 半精车左端各圆柱面到要求8 数控车 精车左端台阶到要求并倒角9 数控车 钻 30 的底孔，车 104，车 80 孔留镗孔余量10 数控车 铰 80 孔到要求，倒角 11 数控车 倒角12 铣 铣 50、钻、扩、铰 20 到要求13 铣 铣键槽14 去毛刺15 检验方案三1 备料 锻造毛坯2 热处理 退火（消除内应力）3 数控铣 铣
16、端面 钻中心孔4 普车 车大端外圆 5 普车 车 556 普车 607 普车 658 普车 759 普车 车内孔10 数控铣 铣 50、钻、扩、铰 20 到要求 铣键槽11 倒角12 去毛刺13 检验综上所述：三个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序，从零件本身来考虑，由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形，如采用工序分散，在加工时零件的位置精度无法保证，为了同时保证零件图示的圆跳动要求，所以采用方案二。（5） 、加工路线的确定确定刀具走刀路线主要是提高生产效率，正确的加工工艺程序，在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面：1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度2、应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率3、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量具体加工路线见走到路线图。（6） 、加工设备的选择、工序三采用 CA6140 普通车床，车床的参数如下：型号 TYPE CA6140，中心距 750mm 1000 mm 1500 mm，床身上下最大回转直径400 mm，马鞍内最大工作回转路径550 mm，横拖板上最大回转直径214mm，主轴孔径52 mm，主轴内锥孔 MT6#，主轴速度级数 16 级，主轴速度范围 20-1800r.p.m，公制螺纹（30 种）0.45-20 mm（30 种） ，英制螺纹（30 种）40-
