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1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：设计“轴”零件的机械加工工艺规程(年产量为4000件)设计者：指导老师：邵阳学院机械制造工艺学课程设计任务书题目：设计“轴”零件的机械加工工艺规程（年产量为4000件）内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程卡片 1张 4.机械加工工序卡片 1套 5.课程设计说明书 1份 班 级：2004级机械电子工程学 生学 号：指导老师：2006年6月6日序 言 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课，技术基础课已经大部分专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练。它一
2、方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。另外，也为今后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造工艺学课程设计，在下述几个方面得到锻炼（1） 能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量（2）提供结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能够保证加工质量的夹具的能力（3）学会使用图表资料以及手册，掌握与本本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练运用.因此，
3、它在我们的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计当中可能会有不足之处，恳请各位老师给予批评指正。一 零 件 的 分 析（一） 零件的作用轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，以实现回转运动并传递转距和动力，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等各种作回转运动的零件，都必须安装在轴上，才能实现它们的功用。从拖滚轴结构分析可知主要用来承径向力，只要其材料强度能达到要求，其他的是次要的。（二
4、） 零件的技术分析1该零件的主要加工面为B和D其尺寸大小为30+0.015 +0.002查表的其精度为IT6，这直接影响轴的安装和它的使用性能。 2中心孔是B3要求D=3.2mm 在完工的零件上要求保留中心孔。3选择定位基准时各外圆的位置公差，采用基准统一原则，即全部以工件的两中心孔定位 。同时也为了保证个外圆的形状与位置公差，在轴的粗加工过程中，用油石顶尖研磨中心孔，中心孔的表面粗糙度Ra值逐次减小，精度也要逐次提高。（三） 产品的工艺分析其材料为35号圆钢，该材料一般用于重载荷作用下同时又受冲击载荷作用的一些重要零件，要求零件具有高强度、高韧性相结合的良好综合力学性能。1 主轴长度不大只有
5、220mm,直径最小处为28mm,不属于细长轴，应此容易加工。2 确定主表面的加工方法和加工方案。该轴加工方案分为两加工阶段，既粗车（粗车外圆、钻中心孔），精车（精车各外圆）3拖滚轴多是回转体，其加工手段是以车削加工，由于B和D和精度为IT6（较高的精度），表面粗糙度较大（Ra=3.2m）,最终加工选用精车加工。 二 工 艺 规 程 设 计（一） 确定毛坯的制造形式毛坯的形状和尺寸越接近成品，机毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，因而机械加工的生产率提高，成本降低，但是，毛坯的制作费用却提高了。因此，确定毛坯要以机械加工和毛坯制造两方面去综合考虑，以求得到最佳效果。零件的材
6、料为35号钢，因为该零件是直径相差不大且是小批量生产的阶梯轴，所以毛坯材料直接使用圆棒料。轴的最大直径为35，根据计算取整，坯料的直径取为35，轴的总长为220mm，毛坯的长度取225mm。 （二） 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确和合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会有问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。（1） 粗基准的选择。因为该零件是轴类零件，对于一般的轴类零件而言，都是以外圆作为粗基准。；因此该轴也不例外。同时从零件图中可知轴的轴段外圆无要求端面跳。一般选用两端中心孔为定位基准面。故可以采用三爪卡盘
7、，以坯料的外圆作为粗基准，依次在两端加工端面和打中心孔。（2） 精基准的选择。精基准的选择主要应该考虑基准重合和减少定位误差，保证加工精度和安装方便准确的问中心题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行换算。对于本零件而言，因为中心孔加工出来了，再以两端孔作为精基准加工各段外圆和孔次要表面。这样可以做到基准重合。同时还可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度（该零件没有具体要求），做到统一基准原则。并且采用基准统一进行加工还可以减少夹具种类，降低夹具设计制造费用的作用。（3）钻17用两端面夹紧在立式钻床上钻出。（二） 加工方法的选择：30，此段30+0.015 +0.002表面粗糙度
8、Ra值为3.2，直径的尺寸公差等级为IT6，需经过粗车精车即可。其他段的公差等级没什么要求，表面粗糙度Ra值为12.5，在中段是无要求的，又应为用的是型材能达到其要求，就不要加工其圆面。28轴段直径的尺寸公差等级没有要求，表面粗糙度Ra值为12.5。也只需经过粗车精车即可。平面可以用卧式铣床加工其平面就可，孔用立式钻床钻出，倒角在车顺便加工出来即可。（四） 加工顺序的安排： 两端中心孔是以后的加工各外圆面，台肩面的定位基准面，故应先加工。车削外圆时，应粗，精加工阶段进行。粗车在先，精车在后。而且在粗车与精车之间安排调质处理，以消除内应力。轴的平面，孔次要表面加工，应安排在粗车之后，磨削之前进行
9、，以免影响加工质量，损坏刀具。同时放在精车后也好控制键槽的深度尺寸。机械加工完毕，进行检验，入库。（五） 拟定工艺路线：制订工艺路线的出发点，应当是使零件的集合形状。尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线总体方案工序I下料棒料35225mm工序II粗车夹左端，车右端面，见平即可，钻中心孔；调头装夹，车另一端面，保证总长225mm，钻中心孔工序III粗车粗车左端两个台阶，直径上均留余量1.8mm，调头粗车另一端两个台阶，车
10、到图样尺寸要求。工序IV热处理调质热处理HB192235工序V研修研两端中心孔工序VI精车精车左端两个台阶,28，30车到图样尺寸要求，留有余量0.25mm，倒角245 ，145 ，两处。 调头装夹，精车另一端面两个台阶,28和30两处车到图样尺寸要求。其余直径留余量0.25mm，倒角245处，145处。工序VII铣铣出平面至图样的要求尺寸。工序VIII钻钻两个孔到相应的大小。工序IX扩孔扩到图所要求尺寸。工序XI去毛刺修锐边工序XII检验按图样要求检验工序XIII入库以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”。（六） 机械加工余量的确定及工序尺寸的确定加余量工大小，应按加工要求求定。
11、余量过大不仅浪费金属，而且增加金属切削时，增大机床和刀具的负荷。但余量过小则不能修正前一工序误差造成局部切不到的情况，影响加工质量，甚至造成废品。1，外圆28mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度Ra值为12.5,故只需粗加工就能达到要求（粗加工：IT12-13级，Ra值为10-80）。2.外圆2845，表面为自由尺寸公差，前者加工精度为IT11级,表面粗糙度Ra值为12.5，因此都需要经过粗车精车。查工艺手册表1-20其余量值规定前者为1.4 mm,，所以现取精加工余量为0.25mm.3，外圆30+0.015 +0.002，规定精度等级为IT6级，表面粗糙度Ra值为3.2，要经过磨削或精车才能达
12、到要求，加工余量与上相同。如要磨削加工的话加工余量为0.5mm。4平面是在外圆28上铣出，表面粗糙度Ra值为12.5，只要经过荒铣后粗铣，其加工余量查工艺手册表122其余量值规定是1.0mm. （七）选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型是大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅助少量的专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅助少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各个机床间的传送均由人工完成。粗车各台阶。考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计问题，采用普通车床，选择CA614O车床。专用夹具和游标卡尺。粗铣28的面。考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计问题，选择X60卧式铣床
13、，选择锥柄 立铣刀。、专用夹具和游标卡尺。钻孔17的孔。采用立式钻床，型号为Z5125, 刀具选用直柄麻花钻，专用夹具和游标卡尺。 工序IX选用直柄扩孔钻，在立式钻床上加工。采用专用夹具。（八）加工工序设计 工序II：车削端面、外圆。本工序采用采用计算法确定切削用量。 加工条件：35号钢调质，=0.60Gpa、型材。 加工要求：粗车35mm端面及35mm的外圆R=3.2 机床：CA6140车床刀具材料YT15，刀杆截面尺寸为16mm25mm；K=90，=15，r=0.5mm。 2计算切削用量（1）背吃刀量a a=(35-30)mm/2=2.5mm(2)进给量f根据以知条件，从参考文献1表2-5
14、中可查表得f=0.50.7mm/r,根据所用CA6140车床技术参数，实际取f=0.56mm/r。（3）切削速度v切削速度可由式参考文献1（2-29）计算，也可查表确定，这里查表确定。从文献12-7查得v=100mm/min,由v可推出机床主轴的转速n n=r/min=909r/min根据所用CA6140型车床的主轴转速数列，取1200r/min,故实际切削速度为 v=m/min=131m/min(4)校核机床功率C=2795 x=1.0 y=0.75 n=-0.15C=1940 x=0.9 y=0.6 n=-0.3C=2880 x=1.0 y=0.5 n=-0.4加工条件中的刀具角 和主偏角
15、 与表不符，计算时的进行修正。由文献2查的前角修正系数分别是0.95、0.85、0.85；主偏角的修正系数分别是0.94、0.77、1.11； 相应的各项修正系数值均为1。由公式参考文献1（2-20）和（2-27）得F=27952.5N=2530F=2004N；F=716N。P=2530=5.5 由上查机床说明书，CA6140 车床电机功率P=7.5,取机床传动效率=0.8,则 =6.87校核结果表明，机床的功率是足够的。（5）校核机床进给机构强度 上以列出切削力，考虑到在机床道轨和溜板之间由F和F所产生的摩擦力，设摩擦系数=0.1，则机床进给机构承受的力为F=F+（ F+ F）=716+0.
16、1（2530+2004）=1169N查出机床说明书，CA6140车床纵向进给机构允许作用的最大力为3500，它大于机床进给机构承受的力F。结果表明进给机构的强度是足够的。工序VII应为无特别要求，因此只要粗铣就能满足要求。根据要求只要去除表面料3mm。参考文献2表11-34，取粗铣每齿进给量a=0.035mm/z；粗铣走刀一次，a=3mm。参考文献2表11-38，取粗铣的主轴转速为150r/min,又前面以选定铣刀直径14mm，故相应的切削速度为v粗=m/min=6.5m/min参考文献2表11-29，得切削公率=9.81查表的z=3个齿，n=2.5r/s,a=3mm,a=2mm，d粗铣一次。
17、将他们带入式中，得： =9.81=1.5又应为文献2查的机床的功率为5，若取效率为0.85，则5=4.255。故功率足够。2确定精车切削用量应为精车中的a和f的取值均不大，所以就不校核机床功率和进给机构强度。三 总 结通过本次课程设计，使我对所学的知识的全面运用有了更深一步的理解，在这次课程的设计中，我在遇到问题积极思考并同学讨论，同时，及时向老师请教，并在老师的指导下顺利完成，课程设计完成的同时，我对过去所学到的知识全面运用有了更深一步的理解。设计是一项复杂、细致的工作，在设计过程中常遇到一些困难和问题，但通过指导老师的指点加上自己努力都一一解决，积累了一些经验和教训，也发挥了自己的主观能动
18、性。虽然用了不少的时间去设计，但还是感觉非常充实，因为学习就是提高，提高就是进步，人的进步就是财富。通过这次课程设计，加深了我对教材的理解程度，并对设计过程有了全面的了解，由分析到方案的拟订，增强了我动手的能力。不过，由于所学的知识不够牢固，在设计中难免会出现一些错误，希望老师给以批评和指导，同时也感谢姜老师的关怀和指导，在以后的学习中弥补自己的不足，努力提高自己的水平。参考文献1机械制造工艺学赵志修主编 -机械工业出版社2机械加工工艺基础金司楷主编 -清华大学出版社 3机械制造技术基础于骏一 邹青主编 -机械工业出版社4金属工艺学邢忠文 张学仁主编 -哈尔滨工业大学出版社5机械设计标准应用手册第3卷 /汪恺主编 - 机械工业出版社6机械工程手册第7卷-机械工业出版7.简明机械加工工艺手册 徐圣群 主编 -上海科学技术出版社出版8.机械制造工艺学课程设计简明手册-华中工学院机械制造工艺教研室编 9. 金属工艺学 刑忠文主编- 哈尔滨工业大学出版社出版
