1、1动力轴零件加工工艺设计说明书江宇佳课程：机械制造技术班级：机设 0911 班指导老师：蔡海涛 第 6 组： 学号 28,35,36 号，3 人组长-江宇佳小组成员：江宇佳、周洋华、苏晨晖2010 年 10 月 07 日2目 录设计任务书序言1、计算生产纲领，确定生产类型2、零件分析2.1 零件的作用2.2 零件的材料及其力学性能23 零件的结构工艺分析3、毛坯分析3.1 毛坯的选择3.2 毛坯图的设计4、工艺路线拟定4.1 定位基准的选择4.2 加工方法的确定5、加工安排5.1 工序的安排 5.2 工序划分的确定5.3 热处理工序的安排5.4 拟定加工工艺路线5.5 加工路线的确定5.6 加
2、工设备的选择5.7 刀具的选择6、工艺设计6.1 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定6.2 专用夹具的选用7、零件加工工时定额与经济技术分析7.1 工时定额的计算与说明6.2 经济技术指标的计算与说明8、分析讨论9、参考文献附件一、零件图二、机械加工工艺过程卡 三、机械加工工序卡四、零件检验卡3机械制造工艺设计任务书一、已知条件零件名称：动力轴；生产纲领：5000 件/年；材料：45 钢，棒料（2M，3M，4M 自选） ，热轧 3 元/ 公斤；车削：粗车 10 元/小时，半精车 15 元/小时，精车 20 元/小时；铣削：20 元/小时；磨削：30 元/小时；钳工：10 元/小时；其它：5 元
3、/小时；热处理：5 元/件次；发蓝：0.5 元/件；未注形位公差，按 A 级（GB1184-80） ；未注尺寸公差，按 IT12（GB1804-79 ） 。4序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，
4、系统而全面的做好设计。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请蔡老师给予指教。51、计算生产纲领，确定生产类型动力轴零件的生产纲领为 5000 件/年，已知该零件属于轻型机械，查表 1-1 根据生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为中批生产。表 1-1 生产纲领和生产类型的关系零件的年生产纲领（件/年）生产类型 重型零件（30kg 以上） 中型零件（430kg）轻型零件（4kg 一下）单件生产 5 10 100小批生产 5100 10200 1005000中批生产 100300 200500 5005000大批生产 3001000 5005000 500050000大量生产 1000 5
5、000 50000生产纲领计算：N=Qn(1 十 )（1 十 )式中：N零件的生产纲领（件/台） ；Q产品的年产量（台/年） ；n每台产品中该零件的数量（件/台） ；零件的备品率；零件的平均废品率；已知该产品年产量为 5000 台，其设备废品率为 1.5，机械加工废品率为 l.5 N=5000（1+1.5%） （1+1.5%）=5151.125N 取整数则 N=5152。62、零件图分析2.1 零件的作用题目所给的零件为动力轴，其主要作用，一是传递转矩，二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。2.2 零件的材料及其力学性能零件的材料为 45 钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬
6、透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。其价格较便宜，经过调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，局部淬火后再回火，表面硬度可达 52HRC-45HRC。2.3 零件的结构工艺分析零件材料：45 钢。切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需要采用特殊工艺措施。刀具选择范围较大，高速钢或 YT 类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。零件组成表面：两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。主要表面分析：25 外圆表面用于支承传动件，为零件的配合面及工作面。主要技术条件：25 外圆精度要求：IT
7、7 粗糙度要求 Ra1.6 。它是零件上m主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。零件的总体特点：长径比达 9.68，为较典型的细长轴。73、毛坯的分析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，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。3.1、毛坯的选择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、
8、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。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。所以按照零件特点，可选热轧棒料。根据标准，比较接近并能满足加工要求，可选 30mm，245mm。3.2、毛坯图的设计毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册 金属机械加工工艺人员手册知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量84、工艺路线拟定 4.1、定位基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一
9、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 30 外圆柱面作为粗基准来加工。25外圆零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。根据基准统一原则，加工阶梯轴时，通常以两中心孔为定位基准，这样，在同一定位基准下加工的各档外圆表面及端面容易保证较高的位置精度，如圆跳动、同轴度、垂直度等。采用同一定位基准，还可以使各工序的夹具结构简单化，便于设计制造。4.2、加工方法的确定在市场经济的前提下，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，提高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
10、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和我们学校的具体加工条件，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25 外圆柱面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-磨削键槽 侧面 Ra3.2 底面 6.3 N9 粗铣左右端面 Ra6.3 IT12 粗车25 圆柱左右两台阶面 Ra1.6 IT12 粗车-半精车M24 螺纹 Ra6.3 IT12 粗车-半精车20 外圆柱面 Ra1.6 IT6 粗车-半精车-磨削倒角 Ra6.3 IT12
11、 半精车退刀槽 Ra6.3 IT12 半精车95、加工顺序的安排 5.1 工序的安排5.1.1、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 M20、25、M2 41.5 外圆柱表面。半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做
12、好准备，如 M20、25、M241.5 外圆柱面等。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。5.1.2、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量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足磨削的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了磨削加工的要求时，则要安排半精车，以此为磨削做准备。5.2 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
13、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及锐边，倒角，检验等。5.3、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，本零件动力轴材料为45 钢，在加工过程中，由于留
14、有较大余量，所以不需要预备热消除零件的内应力，在半精车之后，按规范在 840温度中保持 30 分钟释放应力。5.4、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： 下料 粗车 中间检验 半精车 热处理 磨削 铣削 钳工 10终检 表面处理。具体方案如下：1105、 下料 切 30 棒料，长 245mm10、 粗车 粗车断面见光,打 B 型中心孔粗车 25 外圆，长度 175，留半精车及磨削余量直径方向 1.4，加工至 26.4粗车 M20 外径，长度达图，留直径方向余量 1.0，至21.0，并车其台阶面 调头加工，粗车断面，长度达图，打 B 型中
15、心孔粗车 M24 外径及台阶面，长度达图，留半精车及磨削余量 1.0，至 25.015、 检验 中间检验20、 半精车 夹住左端，另一端用顶尖顶住，半精车 25 外圆，长度达图，留磨削余量：直径方向 0.4，至 25.4。倒角达图半精车 M24 外径，至 24.0 长度 70，在长度为 70 的地方切螺纹退刀槽 4x1.2车 M24 螺纹，倒角达图掉头加工，半精车 M20 外圆，至 20.0，长度 36在长度为 36 的地方切螺纹退刀槽 6x1.8车 M20 的螺纹，长度达图25、 热处理 调制 HRC2B-3230、 磨 修研中心孔，磨 25 外圆，长度达图35 铣 铣键槽40、 钳工 去毛
16、刺，锐边倒钝45、 检验 成品检验50、 表面处理 发兰 5.5、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5.6、加工设备的选择、工序 10、20 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，
17、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）40-0.875t.p.i（30 种） ，模数螺纹 0.125-5mm，径节螺纹 160-4D.P，横拖板12行程13239mm 小刀架行程 150mm，尾坐套孔锥度 MT5#，套筒行程 120mm，主电机功率 4/5.5KW，外形尺寸 235010201250mm、工序 35 采用 X5020AXQ5020A，铣床的参数如下：型号 X5020AXQ5020A；工作台面尺寸：宽（mm）200250，长（mm）90
18、0；工作台最大承重（Kg）：150；工作台后边至垂直导轨面距离（ mm）：75265；50240；工作台最大行程：:纵向 500mm、横向 190mm、垂向360mm。工作台进给量级数：无级；工作台进给速度范围：纵向（mm/min）：12800；横向（mm/min）：8565；垂向（mm/min）：4268；工作台 T 型槽数:槽数 3、宽度 14、槽距 50。主轴端规格（7： 24）：No。40；主轴转速级数：12；主轴转速范围（r/min）：401800；主轴轴向移动距离（mm）： ；主轴端面至工作台面距离（mm）：40400；主轴轴线至垂直导轨距离（mm）：280；立铣头最大回转角：正负
19、 45；主电机功率：3KW。电动机总功率：3.79KW；机床外形尺寸长 875mm 宽 870mm 高 1633mm；、工序 30 采用 M114W，磨床的参数如下：型号 M114W，磨削工件直径 4140mm，磨削工件最大长度 180；350 mm，工件最大重量 8；10Kg，中心高 80 mm.头架顶尖莫氏锥度：4 号；头架主轴转速（r/min）：200、300、400、510、600、1020 ；头架回转角度：90；砂轮架回转角度： 180；砂轮尺寸（mm） （外径宽度内径）：（160250）2075；砂轮主轴转速（r/min）： 2667、3340；工作台最大移动量（mm）：300；4
20、00；工作台移动速度（mm/min ）2006000（无级） ，工作台最大回转角度：顺时针 7，逆时针 5。顶尖孔莫氏锥度：2 号；顶尖套移动量（mm）：15；砂轮轴电动机功率（KW）1.5；头架电动机功率（KW）：0.6。5.7、刀具的选择由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢，推荐用硬质合金中的 YT15 类刀具，因为加工该类零件时
21、摩擦严重,切削温度高,而 YT 类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工 45 钢这种材料时采用硬质合金的刀具。、端面：端面车刀：45可转位车刀 刀具号 T01、粗车外圆柱面：刀具号为 T02，90偏刀，圆弧半径为 1，刀片型号为TNMM160408ER，刀具型号为 PTGNR2020-16、半精车外圆柱面：刀具号为 T03，75可转位车刀，圆弧半径为 1，刀片型号同上，刀具型号同上、6mm 切槽刀， 刀具号 T04 14、螺纹 T0515、磨削 砂轮 、粗铣键槽 刀具号为 T06综上可做一刀具表如下：加工表面 刀具 号 刀具名称 刀具参
22、数 刀片型号 刀具型号车端面 T01 45偏刀粗车外圆柱面 T02 90偏刀 90r=1半精车外圆柱面 T03 90偏刀 90r=1退刀槽 T04 T05 4mm、6mm切槽刀车螺纹 T06 螺纹车刀磨削 砂轮粗铣 T07 铣刀 7.6166、工艺设计6.1 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级加工方法 余量25 外圆柱面Ra0.8 IT6 粗车-半精车 -磨削26.4-25
23、.4-25键槽 侧面 Ra6.3 底面 6.3IT9 铣 无左右端面 Ra6.3 IT12 粗车 无25 圆柱左右两台阶面Ra1.6 IT12 粗车-半精车 无20 外圆柱面 Ra1.6 IT6粗车-半精车-磨削螺纹 Ra6.3 IT12 半精车 无倒角 Ra6.3 IT12 半精车 无退刀槽 Ra6.3 IT12 半精车 无6.2 专用夹具的选用177、 零件加工工时定额与经济技术分析7.1 工时定额的计算与说明综合各因素得出的工时定额：下料：2m 的工件，可以下 8 根料，算得每件所需工时为：0.1607 小时/件；总的需要工时为：803.5h下料总的工时：803.5h粗车：粗车断面见光,
24、打 B 型中心孔需要 0.016h/件，总共 82.42h；粗车 25 外圆，留直径方向余量 1.0 需要 0.25h/件，总共 1287.75h；粗车 M24 外径及其台阶面，留直径方向余量 1.0 需要 0.02h/件，总共 103.02h；粗车总的工时为：82.42+1287.75+103.02=1473.19h半精车：半精车 25 外圆，留磨削余量：直径方向 0.4。倒角达图：0.0253h/件；切退刀槽 4x1.2.需要 0.66h/件，总共 339.9h；半精车 M24 外径及其台阶，车 24 螺纹，倒角达图需要 0.014h/件，总共 72.2h；半精车 M20 外圆、台阶面及
25、25外圆，留磨余量 0.4。倒角达图需要 0.042h/件，总共 216.4h半精车总的工时为：339.9+72.2+216.4=628.5h钳工：去毛刺及锐边需要 0.017 h/件，总共 87.57h钳工总的工时为：87.57h表面处理：发兰需要 1h/件，总共 5151h6.2 经济技术指标的计算与说明由于 2m 长的毛坯的利用率比 3m、4m 长的毛坯利用率高，所以选择 2m 长的毛坯。公差取经济公差。2000-（ 245+3）8=16冷轧棒料总价格为：3.143030/420007.85/10000006443=21429.84 元下料：5827.926=4139.63 元粗车：10
26、867.9435=8679.435 元半精车：10658.529=6585.29 元钳工：10170.02=1700.2 元表面处理：0.55152=2576 元磨：30850.08=25502.4 元18热处理：55152=25764 元总价格：96376.795 元每件价格：96376.795/5000=19.276 元8、讨论199、参考文献1金属机械加工工艺人员手册 赵如福编 上海科技出版社 2机械制造工艺简明手册 李益民主编 哈尔滨工业出版社3机械制造技术课程设计 王洪主编 中国林业出版社 4机械设计手册（上册） 第一分册 化学工业出版社 5互换性与测量技术 郑建中主编 浙江大学出版社 附件一、零件图二、机械加工工艺过程卡 三、机械加工工序卡四、零件检验卡
