设计输出轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备

1设计输出轴零件的机械加工 工艺规程及工艺装备学院： 机电学院 班级： 姓名: 学号： 指导老师： 2目 录目录-2一、 输出轴工艺分析-31、 输出轴的作用-32、 输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分析-3二、 工艺规程设计-31、 选择毛胚材料-32、 确定毛坯尺寸及机械加工余量- -43、 基准选择-44、 工序选择安排-55、 制订工艺路线-56、 机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定-7三、 热处理工序-8四、 输助工序-8五、 确定各工序所用设备及工艺装备 小结-8六、 小总-9七、 相关文献-93设计输出轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备要求：单件小批量生产，生产环境好，设备齐全，资源丰富一、输出轴各主要部分的作用及技术要求分析：1.题目所给定的零件输出轴，其主要作用输出轴零件的主要作用是支撑零件、实现回转运动并传递转矩和动力。2.由零件图分析，该输出轴零件属于阶梯轴。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下： (1)55 轴段上为传递动力开有键槽，键槽相对于 55 外圆表面的对称度小于 0.08 mm,粗糙度为 3.2；(2)60 和 75 外圆表面，其两者的中心连线为 55 外圆和 80 孔圆跳动的基准线，其圆跳动量均小于 0.04mm ，表面粗糙度 Ra 都为 3.2um；(3)65 外圆表面，粗糙度 Ra 为 3.2um； (4)80 的孔，其表面粗糙度 Ra 为 6.3um，以及与其具有位置度要求0.05 mm 的 10-20 的通孔，其均匀分布，表面粗糙度 Ra 为 3.2um； (5)50 和 80 的孔、176 外圆表面及 30的圆锥面，表面粗糙度为6.3um；（6）176 轴段的右端面的粗糙度要求为 3.2um。通过上面零件的分析可知，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。二、工艺规程设计1、选择毛胚材料机械加工中毛坯的种类有很多种，如棒料、铸件、锻件、型材、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。在毛坯选择上，加工零件的尺寸和形状的复杂性也影响选择毛坯制造方法。一般来说，直径相差不大的阶梯轴可以选择棒料（直径超过 90mm 的轴类零件一般不选用棒料，避免切削余量过大）; 直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、4模锻件、冲压件或组合毛坯。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。根据上述内容来分析本零件，一般轴类零件材料可选为 45 号钢。 45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等；其次，观察零件图知，本设计零件为轴类零件，各直径尺寸相差较大，且该轴在工作过程中要承受冲击载荷和扭矩，是主要的动力输出元件，故为增强其强度、刚度和冲击韧性，毛坯选择锻件；再者，由于零件的生产类型为单件小批量生产。因此，本零件的毛坯种类以自由锻方法获得。2确定毛坯尺寸及机械加工余量查阅机械制造工艺设计简明手册表 2.1 得锻件机械加工余量及尺寸公差：加工余量需 加 工 表 面 （ mm) 锻 件 尺 寸 公 差 (mm) 机 械 加 工 总 余 量 （ mm) 锻 件 尺 寸 （ mm) 55外 圆 面 2 18 732 60外 圆 面 2 13 732 65外 圆 面 2 8 732 75外 圆 面 2 8 832 176外 圆 面 2 8 1842 50内 孔 2 6 442 80内 孔 2 6 742 104内 孔 2 6 982总 长 244 2 6 25023、基准选择5在轴类零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应尽可能使其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。 轴类零件加工时，精基准的选择通常是采用顶尖孔作为定位基准。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，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，应先打顶尖也，以后的工序都用顶尖孔定位。分析本零件，选取顶尖孔作为定位精基准。当零件外圆加工完毕以后，可以以外圆为精基准加工内孔根据定位基准的互为基准原则、统一基准原则、互为基准原则、自为基准原则以及便于装夹原则，分析本零件结构，选择两中心孔和 75 作为精基准，选择 176 作为粗基准来加工两中心孔。4、工序顺序的安排 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工输出轴的左、右端面，55 和 176 外圆表面，钻中心孔。 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则，如先加工外圆表面，再加工键槽。 遵循“先面后孔”原则，先加工 176 外圆表面，做为定位基准再加工其余各孔。5、制定工艺路线根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的经济度和粗糙度能力，查阅机械加工工艺手册各加工面的加工方法（如表 1）：表 1加 工 面 尺寸及偏差 精度 粗糙度 加 工 方 案176 外圆面 176 无 6.3 粗车-半精车75 外圆面 75+0.023+0.003IT7 1.6 粗车-半精车-精车65 外圆面 65+0.023+0.003IT7 1.6 粗车-半精车-精车60 外圆面 60+0.065+0.045IT7 1.6 粗车-半精车-精车55 外圆面 55+0.023+0.003IT7 1.6 粗车-半精车-精车104 内圆面 104 无 3.2 粗镗-半精镗80 内圆面 80 无 6.3 粗镗-半精镗50 内圆面 50 无 6.3 粗镗-半精镗左端面 55 无 6.3 粗车-半精车6右端面 176 无 6.3 粗车-半精车键槽 501600.05 IT9 3.2 粗铣-半精铣2-8 孔 8 无 3.2 钻-扩-铰10-20 孔 20 无 3.2 钻-扩-铰工序安排如下（表 2）：表 2工序 工序名称 工序内容 定位基准1 锻造 锻造毛胚2 热处理 正火（消除内应力）3 车削 （1） 夹毛坯外圆，粗车 55 端面；（2） 打中心孔毛坯 176 外圆4 车削 （1） 夹 75 外圆，车 176 端面；（2） 打中心孔75 外圆及中心孔5 镗削 粗镗 104、80、50 内孔 75 外圆6 车削 粗车各外圆表面及锥面 中心孔7 钻削 钻 10-20 通孔、倒角 中心孔8 钻削 钻 2-8 通孔9 热处理 调质10 钳工 修研两端中心孔11 车削 半精车 176、75、60、55外圆面，倒角均为 C1中心孔12 镗削 半精镗 104 内孔，粗糙度 3.2半精镗 80、50 内孔，粗糙度6.375 外圆13 钻削 扩饺 20 通孔 中心孔14 车削 精车 75、65、60、55 外圆面中心孔15 铣削 铣键槽 中心孔16 钳工 钳去毛刺717 去毛刺 去除全部毛刺18 终检 按零件图样要求全面检查6、机加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定通过查阅机械加工工艺手册得到相关数据可计算得到工序尺寸如表3：加工最终尺寸/mm工序名称 工序单边余量/mm公差等级 粗糙度(um)公序基本尺寸/mm176 半精车粗车毛坯13IT9IT123.26.317617818475 精车半精车粗车毛坯0.31.22.5IT7IT9IT121.63.212.57575.6788365 精车半精车粗车毛坯0.31.22.5IT7IT9IT121.63.212.56565.6687360 精车半精车粗车毛坯0.31.25IT8IT9IT121.63.212.56060.6657355 精车半精车粗车毛坯0.31.27.5IT7IT9IT121.63.212.55555.65873104 内孔 半精镗粗镗毛坯0.72.3IT7IT93.26.3104102.698880 内孔 半精镗粗镗毛坯0.52.5IT9IT126.312.580818650 内孔 半精镗粗镗毛坯0.52.5IT9IT126.312.550515610-20 通孔铰扩钻毛坯0.31.718IT7IT9IT123.26.412.52019.718三、热处理工序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，在加工过程中正火是为了消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热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。四、辅助工序辅助工序包括检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等，检验工序是主要的辅助工序。如去毛刺：件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。清洗工序：工件内孔、箱体内腔易存留切屑，零件在进入装配之前；研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上。五、确定各工序所用设备及工艺装备 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量尺1 锻造 游标卡尺2 热处理3 车削 CA6140 卧式车床 车刀 游标卡尺4 车削 CA6140 卧式车床 车刀 游标卡尺5 镗削 卧式镗铣床 镗刀 游标卡尺96 车削 CA6140 卧式车床 镗刀 游标卡尺7 钻削 Z525 麻花钻 游标卡尺8 钻削 Z525 麻花钻 游标卡尺9 热处理10 钳工11 车削 CK6140A 数控车床 车刀 外径千分尺12 镗削 CA6140 卧式车床 镗刀 塞规13 钻削 Z525 扩孔刀、铰刀 外径千分尺14 车削 CK6140A 数控车床 车刀 外径千分尺15 铣削 X51 铣刀 游标卡尺六、小结为期两个星期的机械制造工艺的课程实训很快结束了，在这次课程设计过程中，我学到了很多。也遇到了种种困难，一次又一次的修改加工方案，暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。机械制造工艺课程设计是一个跟实际联系很紧密的，不管是工艺过程还是工序卡，以及设备的选择，都要求我们有相关的理论知识，根据实习过程中学到的实践经验联系起来，才能更好的完成课程设计。因此在课程设计中遇到的很多问题，既有理论的欠缺，也有经验的不足。作的一次综合练习。随着课程设计的逐渐完成，使我对机械制造工艺这门课程有了更深入的理解和掌握。在这段时间里，我尽着自己最大的努力学习，来学习和创新。为了解决技术上的问题，我也不断地去翻阅所学的专业书籍和各种