1、 河南机电高等专科学校 毕业设计论文 论文题目： 输出轴的机械设计 系 部 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 河南机电高等专科学校毕业设计 I 设计任务书 设计题目 ： 输出轴的机 械 加工 设计要求 ： 1、 根据输出轴的图纸要求， 制定加工方案。 2、 正确选择零件的材料，并按图纸要求正确选择零件的各种基准 尺 寸。 3、 考虑制造工艺，使用，维护，经济和安全等问题 ； 设计进度 ： 第一 周 ： 确定 题目，收集材料 。 第二 周 ：了解输 出轴的加工工艺及机床加工，为下步制定工艺做好基础； 第三周 ：按照上一阶段工作所得的知识完成所有零件的工艺规程 ； 第四周 ：根据零件工艺
2、要求选择机床、刀具、夹具、工件安装、量具等 ； 第五周 ：根据要求绘制图纸及论文的撰写，打电子稿 ； 第六周：经老师检查后修改毕业论文 ； 第七周：打印论文，完成毕业设计 ； 第八周：进行论文答辩。 指导教师（签名）： 河南机电高等专科学校毕业设计 II 摘 要 机械制造工艺学是机械制造专业生的一门专业课程。学习时需要应用加工方法、机床、工具、测量等方面的知识来研究错综复杂的零件生产工艺的问题。 轴类零件的主要作用是支撑传动零部件、传递扭矩和承受载荷。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件的传动精度，并产生噪声。轴的加工首先应选择适当的毛坯、材料、机床、夹具、道具等
3、，经过粗、精加工等一系列工序，完成所要求的轴类零件。 本次 输出轴的加工将按照理论与实际相结合，加工顺序的安排主要根据基面先行（先端面后中心孔）、先粗后精、先主后次（次要工序按需插入）的原则，制定出合适的工艺过程，保证了产品质量，充分发挥了设备的利用率，人力、物力消耗最少。 关键词： 工艺规程 ， 机械制造 河南机电高等专科学校毕业设计 III 目 录 摘 要 . II 1 轴的类型及材料选择 . 1 1.1 轴的类型 . 1 1.2轴类零件的材料和毛坯选择 . 1 2 车工和零件加工工艺设计 . 4 2.1车床 . 4 2.2车刀及其安装 . 4 2.3车外圆 . 6 2.4车端面 . 9
4、2.5切削与切槽 . 11 2.6车螺纹 . 12 2.7零件加 工工艺设计 . 14 3 铣工和零件加工 . 17 3.1铣床 . 17 3.2铣刀和工件的安装 . 17 3.3铣削加工 . 18 4 钻孔 . 20 4.1钻床 . 20 4.2 钻孔工具的选择及零件的孔加工 . 20 5输出轴加工工艺 . 22 结 论 . 24 致 谢 . 25 参考文献 . 26 河南机电高等专科学校毕业设计 1 1 轴的类型及材料选择 1.1 轴的类型 轴类零件是常见的典型零件之一，其主要功用是支持传动零部件（齿轮、皮带轮、离合器等），传递扭矩和承受载荷，就其功用可分为：主轴、异形轴和其它轴三类，主轴
5、除支 持 齿轮或皮带轮、离合器外，还将旋转运动及扭转力矩通过主轴端部的夹具传给工件或刀具；异形轴可通过凸轮、偏心和曲拐部分 将回转运动变为直线运动，其它轴则主要传递扭矩或承受载荷。 从轴类零件的结构特性来看，它们是长度（ L）大于直径（ d）的回转体零件，若L/d 12，通常称为刚性轴；而 L/d 12 称为挠性轴，其被加工表面常有内外圆柱表面、圆锥面及花键、键槽、螺纹等。根据轴类零件的结构特点和精度要求，应选择合理的定位基准和加工方法进行加工。 1.2 轴类零件的 材料 和毛坯 选择 轴类零件应根据不同的工件条件和使用要求选用不同的材料。 45 号 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调
6、质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的 强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后在回火，表面硬度可达 HRC45 52。 40Cr 等合金钢结构钢适用于中等精度，而转速较高的轴类零件，具有较高的综合机械性能。轴承钢 GCr15和弹簧钢 Mn 可制造较高精度的轴。 20CrMnTi、 18CrMnTi、20Mn2B、 20Cr 等低碳合金钢含铬、锰钛和硼等元素，可用来制造在高速度、重载荷等条件下的轴类零件。 轴杆类零件是机械产品中支承传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件，其结构特征是轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向） 尺寸，包括各种传动轴、机床主轴、丝杆、光杆、偏心轮、凸轮
7、轴、齿轮轴等。 轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件，对于某些大型的结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）河南机电高等专科学校毕业设计 2 作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时，应采用自由锻件；当生产批量较大时，应采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可用砂型铸造件、焊接结构件或铸 焊结构毛坯。 本次设计加工的零件为输出轴，需要较高 的强度和韧性等综合机械性能， 工作载荷基本平衡， 故选用 45 号 钢。由于该轴工作时不承受冲击载荷，工作性
8、质一般，且各阶梯轴径相差不大，因此可选用热轧圆钢作为毛胚。下料尺寸为 55mm 200mm圆柱毛坯 ，加工如图 1.1的零件 。 河南机电高等专科学校毕业设计 3 图 1.1输出轴 河南机电高等专科学校毕业设计 4 2 车工和零件加工工艺设计 2.1车床 车床是利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来加工工件的，它能完成的切削加工最多，就其基本的 工作内容来说，可以车外圆、车端面、切断、切槽、钻中心空、钻孔、车 孔 、铰孔、车各种螺纹、车圆锥、车成形面、滚花以及盘绕弹簧、在机械制造中，车床 是 应用很广泛的金属切削机床之一。 CA6140型卧式车床是我国自行设计自造的新型车床，具有性能良好、结构先
9、进、操作方便、外形美观等优点。 CA6140 型普通车床的通用性能较好。它适用于加工各种轴类，套类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面，圆锥面，环槽及成型回转表面；车削端面及各种常用的公制，英制，牟数制和径节制罗螺纹；在普通车床上还能作钻孔，扩孔，铰孔，滚花等工作。 CA6140型普通车床是普通精度级机床，根据普通车床的精度检验标准，新机床应达到的加工精度为： 精车外圆的圆度 0.01mm 精车外圆的圆柱度 0.01mm/100mm 精车端面的平面度 0.02mm/300mm 精车螺纹的螺距精度 0.04mm/100mm,0.06mm/300mm 精车的表面粗糙度可达 Ra=1.25 2.
10、5m CA6140 型普通车床实质上是一种通用车床，它的加工范围较广，但结构复杂且自动化程度低，所以适用于单件小批 量 生产及修配车间。 因此，本次设计的轴类零件将在此机床上 进行加工。 2.2车刀及其安装 2.2.1 车刀 1、对刀具材料的基本要求 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上成上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分的材料具备以下性能： 河南机电高等专科学校毕业设计 5 1） 硬度要求 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度在 HRC60以下。 2） 耐磨性要求 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力
11、，通常刀具材料的硬度越高耐磨性越好；材料中硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好。 3） 足够的强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强 度和冲击韧性值表示 。 4） 良好的耐热性 刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力，这就是刀具材料的耐磨性，它是衡量刀具材料综合切削性能的重要指标。 5） 良好的工艺性与经济性 为了便于刀具制造，要求刀具材料有良好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理特性等。 此外，在选用刀具材料时，还要考虑经济性，经济性差的刀具材料难以推广使
12、用。 刀具材料种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金钢、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具 钢，因其耐热性较差，仅用于低速手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小的范围内使用。当今，用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金 刚 。 2、刀具切削部分的材料 目前工厂中的刀具切削部分材料主要有高速钢和硬质合金钢两种。高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐磨性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金钢的两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋
13、钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应 用范围广的刀具材料。 硬质合金钢是由碳化钨（ wc）、碳化钛（ Tic）等 碳化物和钴（ co）用粉末冶金方法制成的。这种刀具 材 料有高的硬度（ HRA88 93）和耐热性（耐热温度为 8501000）。但它的抗弯强度低、性脆、特别是怕震动和冲击。 河南机电高等专科学校毕业设计 6 因此，本次设计的轴类零件车 外圆端面车刀选用材料为高速钢的 90车刀，车倒角用 45车刀，切槽选用高速钢切槽刀，刀宽为 4mm，车螺纹则选用刀尖为 60的螺纹刀。 2.2.2 车刀的安装 车 刀 使用时必须正确安装，其基本要求有以下几点： 1、 车 刀 不能伸出刀架太长
14、，否则，切削时 刀杆刚性减弱，容易产生振动，使车出来的工件表面不光洁，甚至会使车刀损坏。车刀伸出的长度，一般以不超过刀杆厚度的 1 1.5 倍为宜。车 刀 下面的垫片要平整洁净，垫片应与刀架对齐，而且垫片的量应尽量少些，以防止振动。 2、 车刀的刀尖应对准工件中心。刀尖高于工件中心，会使车刀的实际后角减小，车刀后面与工件之间的摩擦增大 ； 刀尖低于工件中心，会使车刀的实际前角减小，切削不顺利。要使车刀迅速对准工件中心可用下列方法： 1） 根据尾座顶尖的高度把车刀对准 ； 2） 根据车床的主轴中心高，用钢尺测量装到 ； 3） 把车刀靠近工件端面，目 测车刀刀尖的高低，然后紧固车刀，试车端面，再根据端面的中心装准车刀 ； 4） 安装车刀时，刀杆轴线应与工件轴线垂直，否则，会使主偏角和副偏角的数值发生变化 ； 5） 车刀装上后要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉，紧固时应轮换逐个拧紧，拧紧是不得用力过大，否则会损坏螺钉。 2.3车外圆 圆柱形表面是构成各种机器零件形状的基本表面之一。例如：轴套筒等都是由大小不同的圆柱面组成的。 将工件夹在车床卡盘上左作旋转运动，车刀夹在刀架上作纵向进刀，就可以车出外圆柱面来。它是车刀基本操作之一。 2.3.1 车外圆 由于粗车外圆与精 车外圆的要求不大一样，所以使用的车刀也不同。 1 、 外圆粗车刀
