课程设计-减速箱输出轴机械加工工艺规程设计

减速箱输出轴设计及机械加工工艺设计 摘 摘 要要 在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的 质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加 工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定 各工序的安装工位和该工序需要的工步， 加工该工序的机车及机床的 进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量 具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时 间和工作地服务时间。 本课题研究求对减速器输出轴类零件进行合理的工艺设计， 包括零件每一道工序的选用设备、 切削刀具、 切削用量、 定位方式等， 并要求绘出工序图。 设计带式运输机单级斜齿圆柱齿轮减速器的输出 轴。主要完成内容：1、轴的设计 2、轴的绘制 3、零件的分析；4、 确定生产类型 5、确定毛坯的生产方法；6、工艺规程设计。 零 件的工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得 合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具大的设计 也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此 这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。这次毕业设计，我设计 的课题是一级减速器箱体加工工艺及夹具设计。 该箱体零件结构较复 杂，体积较大。为了提高生产效率和降低劳动强度，我设计了一款钻 床夹具。本次设计说明书分为四个部分: 第一部分主要介绍减速器输出轴的设计， 根据设计任务书上的 条件进行设计，按照教材上的公式计算轴的各段的相关尺寸，设计出 来绘制相应的图纸。 第二部分分为机械加工工艺规程的慨述，其中有工艺的组成， 工艺规程的内容和作用，机械制造工艺规程的类型及格式，工艺规程 的原理和步骤的介绍。同时对定位基准的选择，工艺路线中表面加工 方法的选择、加工方法的划分、加工顺序的安排起到详细的介绍。 第三部分分为机床夹具的设计，讲解机床夹具的慨述，机床夹具 的组成分类。工件定位的原理，定位方法和定位元件对定位误差的计 算，对夹紧装置的组成和夹紧力的三要素作了分析。 第四部分主要介绍对零件加工的全过程，我这次设计主要选的是 铸件对毛坯的确定；加工中的时效性处理；工艺路线的编制和工序卡 片的编写（有卡片工艺、工序全过程）在加工完后的检验。在加工中 夹具的设计和计算，对机械简明手册的翻阅对国标对准。在加工完后 绘制出了完美的零件图（A0 号） 。在经济时效下保证了加工满足的要 求。 关键词：工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夹紧力，输 出轴，切削，机械制造 目 目 录录 摘要II 一轴的设计计算 2 二生产纲领的计算与生产类型的确定 6 1.生产类型的确定 6 2.生产纲领的计算 6 三减速箱输出轴的工艺性分析 7 1.轴的工作原理 7 2.零件图样分析 7 3.零件的工艺分析 8 4 减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求 8 5 审查零件的结构工艺性 9 四 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图9 1毛坯的选择9 2 确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量9 五 选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线11 1定为基准的选择11 2零件表面加工方法的确定12 3.加工阶段的划分 13 4.工序的集中与分散 13 5.加工顺序的安排 14 6.减速箱输出轴工艺路线的确定 14 六 机床设备的选用15 1机床设备的选用16 2工艺装备的选用16 七 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算16 八、 确定工序的切削用量20 总结 22 参考文献 23 致谢 24 一、一、 轴的设计计算轴的设计计算 1.1 1.1 设计任务设计任务： 设计带式运输机单级斜齿圆柱齿轮减速器的输出轴。已知输出轴传递的功 率 P=10KW，从动齿轮的转速 N2=200r/min。从动轮的设计参数为：齿数 z=40， 模数 Mn=5mm，螺旋角 =922，齿轮宽度为 b=100mm，工作是单向运转，采 用角接触球轴承，轴端装联轴器。 设计内容： 1、轴的设计 2、轴的绘制 3、零件的分析；4、确定生产类型 5、确定 毛坯的生产方法；6、工艺规程设计； 设计要求： 1、零件图一张(dwg 格式) 2、机械加工工艺过程卡片 1 张 3、毕业论文 一份 1.2 1.2 从动轴设计从动轴设计 1.2.1 选择轴的材料 确定许用应力 选轴的材料为 45 号钢，调质处理。查机械设计表 10-1 得： 1 b =60MPa 1.2.2、按扭转强度初步计算轴端直径 单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑， 输出端轴径应最小。查机械设计表 10-3 可得，45 钢取 C=118107，因传动 的压轴力会对轴产生较大的弯矩，所以 C 取大值，C=118。则轴端直径： mm mm x C d 5 . 40 200 10 110 n P 3 3 2 2 min = = = 定与外齿轮相配的轴段开有一个键槽， 故将 min d 增大 5%， 得 min d =42.5mm 再根据机械设计手册查得标准值取轴端为 d =45mm 1.2.3、轴的结构设计 （1）联轴器的选择 可采用弹性柱销联轴器，查机械设计课程设计表 13-7 可得联轴器的型 号为 HL4 联轴器：45x112 GB5014-1995 （2）确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。 轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配 合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ， 轴通过两端轴承盖实现轴向定位， 联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定 位和周向定位。 （3）确定各段轴的直径 将估算轴 d=45mm 作为外伸端直径 1 d 与联轴器相配， 考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径 2 d 为=52mm 齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴承处 3 d 应大于 2 d ，取 3 d =55mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径 4 d 应大于 3 d ，取 4 d =60mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径 5 d 除 满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.考 虑右端轴承轴肩定位 6 d 应大于 7 d 小于轴环直径 5 d ， 右端轴承型号与左端轴 承相同,取 7 d =55mm。 (4)选择轴承型号(4)选择轴承型号. 由机械设计课程设计P117 表 12-5 初选角接触球轴承,代号为 7211AC, 查手册可得:轴承宽度 B=21 安装尺 d=55,故轴环直径 5 d =68mm， 6 d =64mm。 (5(5）确定轴各段直径和长度 ）确定轴各段直径和长度 段： 1 d =45mm 长度取 1 L =105mm IIII 段: 取 2 d =50mm 初步考虑选用 7211AC 角接触球轴承，其安装内径为 55mm, 宽度为21mm.考虑齿轮端面和箱体内壁， 轴承端面和箱体内壁应有一定距离。 取套筒长为 18mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱 体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长为 58mm，安装齿轮段长度应比轮毂 宽度小 2mm,故 II 段长： 2 L =（2+58）=60mm IIIIII 段直径 3 d =55mm 3 L = 轴承宽 L - 轮毂 L + 套筒 L =21 - 4+20=37mm 段直径 4 d =60mm 长度比齿宽略小，即 4 L =96mm 段直径 5 d =66mm. 长度 5 L =10mm 段直径 6 d =64mm 长度 = 6 L 12mm 段直径 7 d =55mm 长度 = 7 L 18mm 由上述轴各段长度可算得轴支承跨距 mm 338 18 12 10 96 37 60 105 L = + + + + + + = 从东周 如下图 1 d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 d 7 d (6)按弯矩复合强度计算(6)按弯矩复合强度计算 求分度圆直径： mm X mz d 7 . 202 36 . 9 cos / 40 5 cos / 2 = = = 求转矩： mm N n P T = = = 5 6 2 2 6 2 10 8 . 4 200 10 10 55 . 9 10 55 . 9 求圆周力： N d T F t 4736 7 . 202 10 8 . 4 2 2 5 2 2 = = = 求径向力 N F F t r 8 . 1723 20 tan 4736 tan = = = 4、4、齿轮上作用力的计算齿轮上作用力的计算 轴承支反力：支点 A 处 垂直面内支反力： N F R R r V V 9 . 861 2 8 . 1723 2 2 1 = = = = 水平面内支反力： N F R R t H H 2368 2 4736 2 2 1 = = = = 由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为 L=10.5+96+8+6=120.5 mm N L R M V V = = = 5 . 51929 5 . 120 2 9 . 861 2 1 截面 C 在水平面上弯矩为： mm N L R M H H = = = 142672 5 . 120 2 2368 2 1 (4)绘制合弯矩图计算弯矩 20355299584 弯矩： mm N M M M H V = + = + = 8 . 151828 142672 5 . 51929 2 2 2 2 (5)绘制扭矩图 转矩： mm N n P T = = 5 6 2 2 6 2 10 8 . 4 200 10 10 55 . 9 10 55 . 9 (6)绘制当量弯矩图 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取 =0.2，截面 C 处的当量弯矩： mm N M M CA = + = + = 179633 ) 10 8 . 4 2 . 0 ( 8 . 151828 ) T ( 2 5 2 2 2 2 (7)校核危险截面 C 的强度 MPa MPa d M W M CA CA CA 60 32 . 8 60 1 . 0 179633 1 . 0 3 3 = = = = 该轴强度足够。 二二生产纲领的计算与生产类型的确定生产纲领的计算与生产类型的确定 机械加工的工艺规程的详细程度与生产类型有关， 不同的生产类型由产品的 生产纲领来区别。 1.生产类型的确定 （1）零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制 定具有决定性的影响。机械制造的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件 生产，成批生产分为大批生产、中批生产、和小批生产。产量越大生产专业化程 度越高。按重型机械、中型机械、和轻型机械的年生产量列出了不同的生产类型 的规范如表 1 表 1 各种生产类型的规范 生产类型 零件的年生产纲领/件/年 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 5 20 100 小批生产 5100 20200 100500 中批生产 100300 200500 5005000 大批生产 3001000 5005000 500050000 大量生产 1000 5000 50000 (2)生产类型的划分要考虑生产纲领还得考虑产品本身的大小及其结构的复 杂性。 2.生产纲领的计算 （1）生产纲领是产品的年生产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工 工艺规程起着很重要的作用， 它决定了各工序所需的专业化和自动化的程度以及 所选用的工艺方法和工艺装备。 （2）零件的生产纲领的计算方式 N=Qn(1+%)(1+%) 结合生产实际：零件的备品率%和零件的平均废品率 %分别取 4%和 6%， 假设产品的年产量 Q 要求为 200 件/年，每台产品中该零件的数量为 1 件/台。所 以综合以上数据代入上式中得： N=221 件 （3）减速箱输出轴的体积估计为： 零件的质量估计为 m=2.2kg 零件的质量为所以查表 1 可得其属于轻型零件，生产类型为小批量生产。 三三减速箱输出轴的工艺性分析减速箱输出轴的工艺性分析 1.轴的工作原理： 轴套上的两个齿轮一端置于减速箱内， 一端置于输出终端， 作用是输出转矩，传递动力，所以材料具有较高的抗弯强度、扭转强度。 2.零件图样分析 （1）该零件轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则， 便于安装和拆卸。其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高 达到了 0.8m。零件的中心轴是设计基准和工艺基准。 （2） 0.025 0.008 35 + + mm 对公共轴线的圆跳动为 0.012mm。 （3）48mm 的左端面对公共轴线的圆跳动度为 0.012mm。 （4）35mm 对公共轴线的的圆跳动度为 0.012mm。 （5） 0.05 0.034 40 + + mm35mm 键槽对基准 D 平行度为 0.08mm。 （6） 0.041 0.028 30 + + mm50mm 键槽对基准 C 的平行度为 0，06mm （7）零件的材料为 45 钢。 （8）热处理 （9） 0.025 0.008 35 + + mm 为轴承配合，所以轴表面的精度，配合要求较高，Ra 为 0.8m。 （10）各轴肩处过度圆角 R=1。 （11）轴端加工出 45倒角，是为了便与装配。 3.零件的工艺分析 （1）零件的毛坯材料为 45，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。该材 料是优质碳素钢，经调制处理之后具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火 加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。 （2）该轴式阶梯轴，其结构复杂程度一般，其有三个过渡台阶，一个锥度 台阶。根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工根围粗加工和精加工。加工时 应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。 （3）此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。 （4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。 （5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应 力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。 （6）同一轴心线上各轴 孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的 同轴度和轴承的使用寿命。所以在车削磨削过程中，要保证其同轴度。 4 减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求见表 2。 表 2 加工表面 尺寸及偏 差（mm） 公差及精 度等级 表 面 粗 糙 度 Ra（m） 形位公差 主轴左轴面 0.025 0.008 35 + + IT7 0.8 0. 012 A -B 主轴左轴面 48 12.5 主轴左轴面 0.05 0.034 40 + + IT6 1.6 左端锥面 12.5 35 轴面 0.025 0.008 35 + + IT7 0.8 0. 012 A -B 35 轴面 0.08 0.24 35 IT6 3.2 0. 012 A -B 主轴右轴面 0.041 0.028 30 + + IT5 1.6 主轴右端内 螺孔 M62-10 12P9 35 1.6 0 .08 8P6 56 1.6 0 .06 5 审查零件的结构工艺性 （1）结构力求简单、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化。 （2）应有合理的模面和圆角半径 （3）45 钢具有良好的锻性 6 由于 48 的左端面的粗糙度为 1.6m，要求较高，需要磨削工艺。为了磨 削加工方便，不损坏 0.025 0.008 35 + + 轴面粗糙度，应在该处加退刀槽 20.5mm。一方 面在加工轴面时退刀需要。另一方面在磨削加工时能给刀具足够的进退空间。 四 选择毛坯、确定毛坯尺寸四 选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图、设计毛坯图 1毛坯的选择 因为减速箱输出轴在工作过程中要承受冲击载荷、 扭转力矩。 且载荷比较大。 为增强它的抗扭强度和冲击韧度，毛坯应选用优质低碳钢。应为生产类型属于小 批量生产，为了提高生产效率宜采用模锻方法制造毛坯。 2 确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 （1） 公差等级 根据零件图个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为 8-12 级，加工 余量等级为普通级，故取 IT=12 级。 （2） 锻件的质量估算与形状复杂系数 S 的确定。 锻件的质量为 mf=2.2kg 形状系数 S 等于 mf/mn 其中 mf 为锻件的质量，mn 为相应的锻件外廓包 容体质量，S=2.2/2.8=0.786 根据 S 值查相关文献可知锻件的形状复杂系数为 S1 级，既简单级。 （3） 零件表面粗糙度 根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度至少为 0.8m。 （4） 毛坯加工余量的确定 根据上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得 单边余量的范围为 1.72.2mm。由于零件为阶梯轴，可以把台阶相差不 大的轴的毛坯合成为同一节。 对轴左端 0.025 0.008 35 + + 的外圆表面粗糙度 0.8m 的要求， 对其加工方 案为粗车半精车磨削。 查工艺手册得：磨削的加工余量为 0.4,半精车的加工余量为 1.5， 粗车的加工余量为 4.5， 总得加工余量为 6.4， 所以去总的加工余量为 6， 将粗车的加工余量修正为 4.1 。 精车后工序的基本尺寸为 35mm，其它各工序的基本尺寸为： 磨削：35+0.4=35.4 半精车：35.4+1.5=36.9 粗车：36.9+4.1=41 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：由工艺手册查得：精车 后为 IT7， Ra 为 0.8m。 半精车后为 IT8,Ra 为 3.2m， 粗车后为 IT11,Ra 为 16m。 对于 48 和 40 的外圆端面，为了提高加工效率，可以作为同一 台阶。40 的外圆表面粗糙度为 1.6m，确定其加工方案为：粗车半 精车精车。 由工艺手册查得： 精车的加工余量为 1.1， 半精车的加工余量为 1.5， 粗车的加工余量为 4.5，所以总加工余量为 7.1，取加工余量为 10，修 正粗车余量为 7.4 。 精车后工序的基本尺寸为 40，其他各工序的基本尺寸为: 精车：40+1.1=41.1 半精车：41.1+1.5=42.6 粗车：42.6+7.4=50 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度： 精车后为 IT7， Ra0.8m， 半精车后为 IT8，Ra3.2m ，粗车后为 IT11，Ra16m。对 48 的外圆 端面，加工方案为粗车。粗车的加工余量为 2.0.其工序尺寸为 粗车：48+2.0=50 35 和 30 的毛坯加工余量的确定：由于台阶相差较小，在确定 毛坯时可处于同一台阶面，以 35 为对象，其外圆的表面粗糙度为 Ra0.8m ,确定其加工法案为：粗车半精车磨削。 精车后的尺寸为 35，其它各工序的基本尺寸为： 磨削：35+0.4=35.4 半精车：35.4+1.5=36.9 粗车：36.9+4.1=41 确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：由工艺手册查得：磨削 后为 IT7， Ra 为 0.8m。 半精车后为 IT8,Ra 为 3.2m， 粗车后为 IT11,Ra 为 16m。 所以 30 的总加工余量为 41-30=11 对轴端面加工余量的确定： 根据轴的尺寸长度与零件直径，查工艺手册得端面的加工余量为 2 。 五 选择减速箱输出轴的加工方法，制定工五 选择减速箱输出轴的加工方法，制定工艺路线艺路线 1定为基准的选择：正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的 内容，也是保证加工精度的关键，定为基准分为精基准和粗基准，以下为定位基 准的选择。 （1）粗基准的选择 粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度， 合理分配各加工 面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的 外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定 位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表 面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他 不加工表面之间的位置精度。 （2）精基准的选择 根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面 0.025 0.008 35 + + 和端面 0.041 0.028 30 + + 为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加 工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。 选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和 工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作 为基准。 2零件表面加工方法的确定 根据零件图表各表面得加工要求， 以及材料性质等各因素该轴为 阶梯轴，以车削加工为主，由于 48 的左端面的粗糙度 Ra 为 0.8m，采用 磨削加工。 减速箱输出轴的各表面具体的加工方法如表 3 表 3 加工表面 尺寸精度等 级 表 面 粗 糙 度 Ra （m） 加工方法 0.025 0.008 35 + + 外 圆面 IT6 0.8 粗车半精车 磨削 48 外圆面 IT12 12.5 粗车 0.05 0.034 40 + + 外 圆面 IT7 1.6 粗车半精车 精车 锥面 3.2 粗车半精车 0.025 0.008 35 + + 外 圆表面 IT6 0.8 粗车半精车 磨削 0.08 0.24 35 IT6 3.2 粗车半精车 0.041 0.028 30 + + IT6 1.6 粗车半精车 精车 左端面 IT12 12.5 粗车 右端面 IT12 12.5 粗车 螺纹孔 IT12 12.5 钻 12P9 键 IT7 1.6 粗铣半精铣 8P6 键 IT7 1.6 粗铣半精铣 3.加工阶段的划分 划分的原因：保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床 设备，便与热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表 面。 阶段的划分：减速箱输出轴的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最 高为 Ra 0.8m，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定， 可将加工阶段分为粗加工，半精加工和精加工等几个阶段。粗加工阶段主要是为 了切除各加工表面上的大部分余量，提高生产量。将右端 30mm，左端 35mm 的 精基准的粗加工完成。是后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其它表面的 精度要求，粗车左右端面。在半精加工阶段，是为各主要表面的精加工做准备， 完成 0.025 0.008 35 + + 、 0.05 0.034 40 + + 、 0.08 0.24 35 、 0.041 0.028 30 + + 轴表面的加工。在精加工阶段， 对 0.025 0.008 35 + + 以及中段 0.025 0.008 35 + + 两处进行加工。使其达到规定的质量要求。车削加 工完成后则对 48 左端面，12P9、8P6 键槽进行铣削。 4.工序的集中与分散 该轴的生产类型为小批量生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技 术要求，可选用工序集中原则安排轴的加工工序。采用通用机床和部分高生产率 专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度，以减少工序数目，缩短工艺 路线，提高生产效率。采用工序集中原则，有利于保证各加工面之间的位置精度 要求，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数，使生产计划、生产组织工作 得到简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短。 5.加工顺序的安排 （1）机械加工工序 按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定 位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，转中心 孔及车表面的外圆。 按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度 要求较高的各主要表面，后安排精加工。 按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加 工次要表面，如铣键槽等。 先外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯 外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。 次要表面的加工安排： 键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨 之后，精磨外圆之前。 对于轴左端 35mm 和中间 35mm 加工质量要求较高的表面，安排在后面， 并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。 先面后孔原则：先加工端面，再铣键槽，钻螺孔。 （2）热处理工序的安排 在切削加工前宜安排正火处理，岂能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内 应力，改善其切削性能。在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终 热处理安排在半精车之后磨削加工之前。 其能提高材料强度、 表面硬度和耐磨性。 在精加工之前安排表面淬火，这样可以纠正因淬火引起的局部变形，提高表面耐 磨性。 （3）辅助工序的安排 在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺 和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该轴的工序安排顺序为：基准加工主要表面粗加工 热处理主要表面半精加工主要表面的精加工（磨削）攻螺纹、铣 键槽去毛刺、淬火回火等。 6.减速箱输出轴工艺路线的确定 根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表 4 表 4 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 01 粗车左右端 面及 45倒角 CA6140 45刀 游标卡尺 02 钻中心孔 CA6140 麻花钻 卡尺 03 粗车外圆 CA6140 60 游标卡尺 刀 04 调质处理 05 半精车外圆 CA6140 60 刀 游标卡尺、尺 规 06 校正 游标卡尺 07 精车外圆 CA6140 60 刀 游标卡尺 08 功右端螺纹 钻床 Z515 钻头 游标卡尺 09 磨削 M1412 砂轮 游标卡尺 10 粗铣键槽 铣床 X083 铣刀 游标卡尺 11 半精铣键槽 铣床 X083 铣刀 游标卡尺 12 去毛刺 手锤 13 最终热处理和清 洗 14 最终热处理 卡尺 塞规 六 机床设备的选用六 机床设备的选用 1机床设备的选用 在本方案中，减速箱输出轴的生产类型为小批量生产，可以选用较高效率的 专用机床和通用机床。根据该轴尺寸的大小要求，选用卧式铣床 CA6140，外圆 磨 M1412，台式钻床钻床 Z515。 2工艺装备的选用 在小批量生产的条件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游 标卡尺、卡尺、塞规等。另外还要用到夹具。 七 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算七 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算 （1）轴左端 0.025 0.008 35 + + 外圆表面。其加工路线为粗车半精车磨削。 由工序 03、05、09 组成，据之前查到的加工余量得磨削余量为 0.4 。半精车为 1.5 。经修正后的粗车余量为 4.1 。确定总加工余量为 6 。 计算各工序尺寸： 磨削前：35+0.4=35.4 半精车之前：35.4+1.5=36.9 粗车前：36.9+4.1=41 按照加工方法能达到的经济精度给各工序尺寸确定公差,查工艺手册 可知每道工序的经济精度所对应的值为： 取磨削的经济精度公差等级为 IT6，其公差值为 T1=0.016mm。 取半精车的经济精度公差等级 IT8，其公差值为 T2=0.039mm。 取粗车的经济精度公差等级 IT11，其公差值为 T3=0.16mm。 其数据如下表 表 5 工序 名称 工序余 量（mm） 加工经 济精度 （mm） 表面粗 糙度 Ra(m) 工序基 本尺寸(mm) 尺寸、 公差(mm) 磨削 0.4 IT6 0.8 35 0.025 0.008 35 + + 半精车 1.5 IT8 3.2 35.4 35.4 0 - 0.039 粗车 4.1 IT11 12.5 36.9 36.9 0 - 0.16 锻造 2 41 412 现用计算法对磨削径向的工序量进行分析：查表得 Z1=0.4mm。则半精车 基本尺寸为 A2=35+0.4=35.4mm，半精加工工序的经济加工精度等级为 IT8 级。 可确认其公差值 0.039mm，故取 A1=（35.40.02）mm。 工序最大余量 Z1max=35.42-35.008=0.412mm 工序最小余量 Z1min=(35.4-0.02)-(35+0.025)=0.365mm (2)对轴左端 48 外圆表面，加工工艺路线为粗车，尽由工序 03 组成。查表 可得粗车余量为 2.0mm。取粗车的经济精度公差等级 IT11，查表可确认其公差值 为 0.16mm。将上面数据填入下表 表 6 工序名称 工 序 余 量 （mm） 加工经 济精度 （mm） 表面粗糙度 Ra(m) 工序基本尺 寸(mm) 尺寸、公差 (mm) 粗车 2 IT11 12.5 48 48 锻造 2 50 502 （3）对轴左端 0.05 0.034 40 + + 外圆表面加工工艺路线为：粗车半精车精 车。由工序 03、05、07 组成，查表可得个工序余量：精车余量为 1.1mm,半精车 余量为 1.5mm，修正后的粗车余量为 3.4mm。总加工余量为 6mm。 计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸 0.05 0.034 40 + + ，其表面粗糙度为 Ra1.6m。 精车前尺寸：40+1.1=41.1mm 半精车前尺寸：41.1+1.5=42.6mm 粗车前尺寸：42.6+3.4=46mm 按照各工序所得到的经济精度所对应的值 精车的经济精度公差等级 IT7，其公差值 T1=0.025mm。 半精车的经济精度公差等级 IT8，其公差值 T2=0.039mm。 粗车的经济精度公差等级为 IT11，其公差值 T3=0.16mm。 将上面的数据填入下表： 表 7 工序名称 工 序 余 量 （mm） 加工经济精 度（mm） 表面粗糙度 Ra(m) 工序基本尺 寸(mm) 尺寸、公差 (mm) 精车 1.1 IT7 1.6 40 0.05 0.034 40 + + 半精车 1.5 IT8 3.2 41.1 41.1 0 - 0.039 粗车 7.4 IT11 12.5 42.6 42.6 0 - 0.16 锻造 2 50 502 用计算发对精车径向的工序量 Z2 进行分析： 查表 Z2=1.1mm，则半精车的基本尺寸为 A2=40+1.1=41.1mm。半精加工工序 的经济加工精度等级达到 IT8 级。确定公差值为 0.039mm,所以 A1=（41.1+0.02） mm。 工序最大余量 Z2max=(41.1+0.02)-(40+0.034)=1.106mm 工序最小余量 Z2min=（41.1-0.02）-（40+0.05）=1.07mm. （4）对轴锥度面的加工工序为：粗车半精车。由工序 03、05 组成，表 面粗糙度 Ra3.2m 。 （5）对轴中端 0.025 0.008 35 + + mm 外圆表面，加工工艺路线为：粗车半精车 磨削。由工序 03、05、09 组成。查工艺手册得各加工余量：磨削余量为 0.4 。 半精车为 1.5 。经修正后的粗车余量为 4.1 。确定总加工余量为 6 。 磨削前：35+0.4=35.4 半精车之前：35.4+1.5=36.9 粗车前：36.9+4.1=41 取磨削的经济精度等级为 IT6，公差值为 T1=0.016mm。 取半精车的经济精度等级为 IT8，公差值为 T2=0.039mm。 取粗车的经济精度等级为 IT11，公差值为 T1=0.16mm。 将以上数据填入表格 表 8 工序名称 工 序 余 量（mm） 加 工 经 济 精度（mm） 表 面 粗 糙 度 Ra(m) 工 序 基 本 尺寸(mm) 尺 寸 、 公 差 (mm) 磨削 0.4 IT6 0.8 35 0.025 0.008 35 + + 半精车 1.5 IT8 3.2 35.4 35.4 0 -0.039 粗车 4.1 IT11 12.5 36.9 36.9 0 -0.16 锻造 2 41 412 （6）对轴右端 0.08 0.24 35 外圆面，精车之后的尺寸精度为 0.08 0.24 35 表面粗糙度 Ra3.2m。确定工艺路线：粗车半精车。 查工艺手册可知半精车的加工余量为 1.5mm，且总加工余量为 6mm，则粗车 余量为 4.5mm。 取半精车的经济精度公差等级为 IT8，其公差值为 T1=0.039mm。 粗车的经济精度公差等级为 IT11，其公差值为 T2=0.16mm。 将以上数据填入表格 表 8 工序名称 工 序 余 量 （mm） 加工经济精 度（mm） 表面粗糙度 Ra(m) 工序基本尺 寸(mm) 尺寸、公差 (mm) 半精车 1.5 IT8 3.2 35 0.08 0.24 35 粗车 4.5 IT11 12.5 36.5 36.5 0 - 0.16 锻造 2 41 412 （7）对轴右端 0.041 0.028 30 + + 外圆表面：其加工路线为粗车半精车精车。 由 03、05、07 组成，查表各工序的加工余量：精车加工余量为 1.1mm。半精车 为 1.5mm。总加工余量为 11mm。那粗车的加工余量为 11-2.6=8.4mm。按照所能 达到的经济精度查得每道工序所对应的公差值为： 取磨削的经济精度等级为 IT6，公差值为 T1=0.025mm。 取半精车的经济精度等级为 IT8，公差值为 T2=0.039mm。 取粗车的经济精度等级为 IT11，公差值为 T1=0.16mm。 计算各工序尺寸 精车：30+1.1=31.1mm 半精车：31.1+1.5=32.6 粗车：32.6+8.4=41 将以上数据填入下表 表 10 工序名称 工 序 余 量 （mm） 加工经济精 度（mm） 表面粗糙度 Ra(m) 工序基本尺 寸(mm) 尺寸、公差 (mm) 精车 1.1 IT7 16 30 0.041 0.028 30 + + 半精车 1.5 IT8 3.2 31.1 31.1 0 - 0.039 粗车 8.4 IT11 12.5 32.6 32.6 0 - 0.16 毛坯 2 41 412 八、八、确定工序的切削用量确定工序的切削用量 确定切削用量的原则：首先应选去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和 刚度允许的条件下， 又满足以加工表面粗糙度的情况下， 选取尽可能大的进给量。 最后根据公式确定最佳切削速度。 1、工序 01，粗车轴的左右端面 该工序为两个工步，工步 1 是以左边定位。粗车右端面；工步 2 是以右边 定位，粗车左端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，故 其选用的切削用量相同。 背吃刀量的确定： 根据加工余量，工步 1 和工步 2 的北吃刀量都为 2.5mm 进给量的确定： 本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是 45 钢，查表取进给量 f 0.86mm/r 切削速度的计算： 硬质合金车刀切削 45 钢时，取切削速度 V 为 60m/min，根据公式 n=1000Vc/ d，可得车床转速 n=100060/ 35r/min，查表 CA6140 的主轴转 速范伟为 101400，14001580（r/min） ，符合要求。 2、工序 03 粗车及工序 05 半精车 该工序为工步 1 粗车和工步 2 半精车，则进给量依次为 ap1=z=1.7mm， ap2=z=0.8mm 查表得 粗车 f1=0.86mm/r 半精车，取 Vc 为 90m/min，则 n=819r/min (n=1000Vc/ d) 粗车，取 Vc 为 60m/min，则 n=546r/min 3、工序 05、工序 07 的过渡面部分 粗车半精车尺寸为48 的轴肩两端面 粗车尺寸为40 轴段与35 轴段的过渡端面 其切削用量与上述结论类似，不再计算 4、其余工序 粗车加工时，取 f=0.81mm/r Vc=60m/min n=546 r/min 半精车加工时，取 f=0.51mm/r Vc=90m/min n=819 r/min 精加工时，取 f=0.2mm/r Vc=120m/min n=955 r/min 皆符合要求。 5、磨削加工轴段 0.025 0.008 35 + + 两端 查表取磨削深度进给量为 0.032mm 工件的运动速度为 15m/min 背吃刀量等于磨削余量 0.3mm 6、工序 10、11 粗铣及半铣键槽 对 12P9 键槽 粗铣： 每一行程 ap1 =0.3mm Vc=22mm/min fm=350 m/min 半精铣：每一行程 ap2=0.2mm Vc=25mm/min fm=395 mm/min 对 8P6 键槽、粗铣，每一行程 ap1=0.3mm Vc=21mm/min fm=370 mm/min 半精铣每一行程 ap2=0.2mm Vc=24mm/min fm=420 mm/min （查表 516机械制造技术基础课程设计指导教程 ，刀具为高速钢键槽 铣刀） 7、工序 8，粗钻直径为 6 的两螺纹孔 本工序采用的是莫民锥柄花钻 查表得：钻头直径为 6mm 进给量 f=0.13mm/r，切削速度 Vc=20m/min。 总 总 结结 在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工 步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工 序的夹具， 刀具及量具， 还有走刀次数和走刀长度， 最后计算该工序的基本时间， 辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需 要计算并查手册确定。 通过对减速器输出轴的机械加工工艺过程的设计,编制零件的机械教你个工 艺规程,是一项实践性很强的工作,需要熟练掌握工艺规程制定的原则,内容和步 骤.在设计的过程中体会到: 首先要做好工艺编制前的前期准备工作;要熟悉零件的结构特点,技术要求, 所用材料,生产批量,该零件的作用和具体的生产条件,这些方面直接决定了零件 的加工工艺规程. 其次工艺路线的拟定是关键,在拟定工艺路线时,要在综合分析零件加工个 表面基础上,首先分析确定零件各个表面的定位基准,加工方法,加工顺序和加工 阶段的划分,然后再提出初步的加工工艺方案,并进行分析比较,最终确定一个合 理的工艺方案.这其中,定位基准的选择是基础,要学会对粗,精基准选择的条件 进行判断和综合分析,对加工工序顺序的安排要始终考虑先加工基准面在加工其 他表面,先加工平面在加工孔,先加工主要表面后加工次要表面,先安排粗加工工 序后安排精加工工序的原则,来拟定工艺路线.相对来说工