机械制造工艺学轴的设计课程设计

1、课程设计任务书 课程名称：机械制造工艺学 设计题目：轴的设计 完成期限：自 2011年 12月19日至 2011 年12月25日共 1周 内 容 及 任 务 一、设计的主要技术参数 二、设计任务 根据零件图对零件进行工艺分析，编制工艺文件。 三、设计工作量 根据零件图对零件进行工艺分析 计算零件的生产纲领，确定生产类型 确定毛坯的种类和制造方法 确定毛坯的尺寸和公差 拟定加工路线 确实各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差 选择各工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 确定各工序的切削用量 编制工艺文件 进度安排 起止日期 工作内容 2011年12月19日2011年12月20日 零件的工艺分析 2

2、011年12月21日2011年12月24日 工艺规程设计以及制作工艺卡 2011年12月25日2011年12月25日 整理、排版说明书以及准备答辩 参 考 资 料 【1】王先逵机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2006. 【2】陈锡渠金属切削原理与工具M北京：北京大学出版社，2006. 【3】葛金印机械制造技术基础基本常识M北京：高等教育出版社,2004. 【4】马永杰热处理工艺方法 600种M 北京：化学工业出版社，2008. 【5】邓文英金属工艺学M 北京：高等教育出版社，2008. 指导教师（签字）： 系（教研室）主任（签字）： 轴的设计 本课程设计是学生在学完机械制造工艺学课程的

3、一个综合性和实践性很强 的教学环节，通过课程设计，能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的 实践知识进行工艺及结构设计的基本训练， 掌握机械制造过程中的加工方法、 加 工装备等基本知识，提高学生分析和解决实际工程问题的能力， 为后续课程的学 习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。 本次机械制造工艺学课程设计不仅仅能帮助我们利用已学的知识进行设计， 还 培养了我们自己分析，独立思考的能力。这次综合性的训练，我在以下几方面得 到锻炼： （1）、运用机械制造工艺学课程中的基本原理以及在生产实习中学到的实践知 识，正确地解决 一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸 确

4、定等问题，保证零件的加工质量。 （1）提高结构设计能力。通过设计零件的训练，获得根据被加工零件的加工 要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的零件的能力。 （2）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出 处，能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望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，从中锻炼自己发现问题，分析问题和解决问题的能力，为今后 参加工作打下良好的基础。 由于个人水平亟待提高，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教，本 人将表示真诚的感谢! 第一章零件的工艺分析 6 第二章生产纲领的计算与生产类型的确定 10 第三章确定毛坯、绘

5、制毛坯图 11 第四章拟定轴的工艺路线 12 第五章选择加工设备及工艺装备 16 第六章加工工序设计 17 第九章设计小结26 第十章致谢27 第一章 零件的工艺分析 一、轴的用途： 轴是组成机器的主要零件之一。 一切作回转运动的传动零件 （如齿轮、蜗杆 登），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此轴的主要作用是支承 回转零件及传递运动和动力。 按照轴的承受载荷不同， 轴可分为转轴、 心轴和传 动轴三类。 工作中既承受弯矩又承受扭矩的轴成为转轴， 只承受弯矩的轴称为心 轴，只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。 该轴主要采用 40Cr 钢能承受一定的载荷与冲击。 此轴为台阶类零件， 尺

6、寸 精度，形位精度要求均较高。16, 18, 17为主要配合面，精度均要求较 高，需通过磨削得到。轴线直线度为 0.01，两键槽有同轴度要求。在加工过 程中须严格控制。 二、技术要求： 轴通常是由支承轴颈支承在机器的机架或箱体上，实现运动传递和动力传递 的功能。支承轴颈表面的精度及其与轴上传动件配合表面的位置精度对轴的工作 状态和精度有直接的影响。其技术要求包括以下内容： 尺寸精度 轴段1，2，4，5为主要配合面，尺寸精度要求较高。 其中主要加工面有外圆 柱面两段V7_0.0055, V8；007，轴颈18, 16, 尺寸为5Oo.o1的两个键槽以及各退刀 槽。 2. 形状精度 该轴公共轴线的

7、直线度公差为0.01 0其圆度及圆柱度无特殊要求，但应 控制在尺寸公差范围内。 3. 位置精度 零件对位置精度要求较低，无特别要求。故可按一般规定普通精度轴的 配合轴径对支承轴径的径向圆跳动取为 0.010.03mmo 4. 表面粗糙度 具有配合要求的各轴颈表面粗糙度为 1.6卩m轴肩侧面表面粗糙度为3.2卩m 键槽底面粗糙度要求较低，为 3.2卩m侧面为3.2卩m其余为12.5卩m. 5. 热处理：锻造后应对毛坯安排正火处理，为消除内应力粗加工之后安排退 火处理，为改善材料的力学物理性质半精加工之后，精加工之前安排调质处理 （850 C油淬加520C持续2小时回火）。 0,加 :四 粗车各退

8、刀槽 50 热处理 调质 60 半精车 以轴段3外圆为基准 依次半精车轴段1、2外圆； 半精车槽深0.5的2个；调 头再以轴段3外圆为基准 半精车轴段4、5外圆；半 精车槽深0.5. 70 精车 用调整法找正以顶尖 中心线为基准精车轴段1； 精车轴段2;调头精车轴段 4;精车轴段5； 80 车端面 车端面保持长82；倒 角1X45调头车另一端面保 持全长80；倒角1X45度， 车槽深0.3 90 粗铣键槽 铣两个宽为5的键槽 100 半精铣键槽 半精铣两个键槽 110 热处理 表面淬火 120 粗磨 粗磨轴段1 ； 调头粗磨轴段4 130 精磨 精磨轴段4; 调头精磨轴段1 140 检验 表三

9、 第五章选择加工设备及工艺装备 一、机床设备的选用 零件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，选用卧式车床CA6140外圆磨床M1412铣床X083o 二、工艺装备的选用 1）刀具选择 因为该传动轴为阶梯轴，所以选用90度角外圆车刀（车台阶）材料为YT15 45刀（倒角）和切槽刀（切槽） 2）量具选择 因为该轴最大长度为85,所以选用量程0-100，精度0.05游标卡尺。各 工序具体所用工艺设备见下表 工序号 机床设备 刀具 量具 10 游标卡尺 20 30 CA6140 90刀 游标卡尺 40 CA6140 90刀 游标卡尺 50 60 C

10、A6140 90刀 游标卡尺 70 CA6140 90刀 游标卡尺 80 CA6140 90刀 游标卡尺 90 铣床X083 铣刀 游标卡尺 100 铣床X083 铣刀 游标卡尺 110 120 M1412 砂轮 130 M1412 砂轮 140 游标卡尺 表四 第六章加工工序设计 一、确定工序尺寸 (1)对轴段3外圆表面，加工工艺路线仅为粗车，由工序40组成。可得粗 车余量为4mm取粗车的经济精度公差等级IT11，查表可确认其公差值为 0.13mm将上面数据填入下表 工序 名称 工序 余量(mr) 加工 经济精度 (mm 表面 粗糙度 Ra(卩 m) 工序 基本尺寸 (mm) 尺 寸、公差

11、(mm) 锻造 IT12 24 如2 厶什_0.04 粗车 4 IT11 12.5 22 22耸3 表五 (2) 对轴段2外圆表面加工工艺路线为：粗车一一半精车一一精车。由 工序40、60、70组成，查表可得工序余量：精车余量为0.3mm,半精车余量为1.5mm 修正后的粗车余量为6.2mm总加工余量为8mm 005 计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸18亠001，其表面粗糙度为 Ra1.6 卩 m 精车前尺寸：18+0.3=18.3mm 半精车前尺寸：18.3+1.5=19.8mm 粗车前尺寸：19.8+6.2=26mm 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IT

12、8，其公差值T1=0.027mm 半精车的经济精度公差等级IT9，其公差值T2=0.043mm 粗车的经济精度公差等级为IT11，其公差值T3=0.11mm 将上面的数据填入下表： 名称 工序 工序 余量(mrh 加工 经济精度 (mr)i 表面 工序 基本尺寸 (mm) 尺寸、 公差(mm) 粗 Ra( 糙度 卩m) 精车 0.3 IT8 1.6 18 16七.21 1_0.007 车 半精 1.5 IT9 3.2 18.3 16 3_q.043 粗车 6.2 IT11 12.5 19.8 17.8爲 锻造 IT12 26 24 旳12 厶气_0.04 表六 用计算法对精车径向的工序量 Z2

13、进行分析： 查表Z2=0.3mm则半精车的基本尺寸为 A2=18+0.3=18.3mm 半精加工工 序的经济加工精度等级达到IT9级。确定公差值为0.043mm所以 A1=( 18.3 0.02)mm (3) 轴段1、4外圆面。其加工路线为粗车一一半精车一一精车一一粗磨 精磨。由工序40、60、70、120、130组成，据查到的加工余量得精磨余量 为0.1，粗磨为0.25，精车为0.25，半精车为2.2，经修正后的粗车余量为6.2 确定总加工余量为9。 计算各工序尺寸: 精磨前：17+0.仁17.1 粗磨前：17.1+0.25=17.35 精车前：17.35+0.25=17.6 半精车之前：1

14、7.6+2.2=19.8 粗车前：19.8+6.2=26 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: 取精磨的经济精度公差等级为 IT6， 其公差值为 T1=0.011mm 取粗磨的经济精度公差等级为 IT7， 其公差值为 T1= 0.018mm 取精磨的经济精度公差等级为 IT8， 其公差值为 T1=0.027mm 取半精车的经济精度公差等级 IT9， 其公差值为 T2=0.043mm 取粗车的经济精度公差等级IT11，其公差值为T3=0.11mm 其数据如下表 工序名称 工序 余量(mm 加工 经济精度 (mm 表面 粗糙度 Ra(

15、卩 m) 工序 基本尺寸 (mm) 尺 寸、公差 (mm) 精 磨 0.1 IT6 1.6 17 150. 005 粗 磨 0.25 IT7 1.6 17.1 15.1；0 8 精 车 0.25 IT8 3.2 17.3 5 15.35： .027 半 精车 2.2 IT9 6.4 17.6 15.60.0 43 粗 车 6.2 IT11 12.5 19.8 17.8二 1 锻 造 IT12 26 24机 表七 现用计算法对精磨径向的工序量进行分析：查表得 Z1=0.1mm则粗磨基 本尺寸为A2=17+0.1=17.1mn，粗磨加工工序的经济加工精度等级为 IT7级。可 确认其公差值0.018

16、mm 故取A1=（ 17.1 0.02）mm （4）对轴段5外圆表面，加工工艺路线为：粗车一一半精车一一精车。 由工序40、60、70组成。查工艺手册得各加工余量：精车余量为0.3，半精车 为1.5，经修正后的粗车余量为8.2。确定总加工余量为10。 精车前：16+0.3=16.3 半精车之前：16.3+1.5=17.8 粗车前：17.8+8.2=26 取精车的经济精度等级为IT8，公差值为T1=0.027mm 取半精车的经济精度等级为IT9，公差值为T2=0.043mm 取粗车的经济精度等级为IT11，公差值为T仁0.11mm 将以上数据填入表格 工序 名称 工序 余量（mm 加工 经济精度

17、 （mr）i 表面 粗糙度 Ra（卩 m） 工序 基本尺寸 （mm） 尺 寸、公差 （mm） 精车 0.3 IT6 1.6 16 半精 车 1.5 IT8 3.2 16.3 14.3；.027 粗车 8.2 IT11 12.5 17.8 15 8.043 锻造 IT12 26 24.12 厶什-0.04 表八 (5) 对于键槽，可确定工艺路线：粗铣一一半精铣。 查工艺手册可知半精铣的加工余量为1.5mm且总加工余量为6mm则粗 铣余量为4.5mm 取半精铣的经济精度公差等级为IT7,其公差值为T1=0.039mm 粗铣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

18、格 工序 名称 工序 余量(mm 加工 经济精度 (mr)i 表面 粗糙度 Ra(卩 m) 工序 基本尺寸 (mm) 尺 寸、公差 (mm) 半精 铣 1.5 IT7 3.2 5 50 u_0.01 粗铣 4.5 IT11 12.5 6.5 6.5_0.075 锻造 IT12 11 4 4 -0.09 11_0.04 表九 综合以上可得加工余量表为: 加工表面 序名称 工 工 序余量 工序尺寸 精 度等级 轴段 粗 4 22 IT1 3 车 1 轴段 半 0.1 17 IT6 1、4 精磨 (+0.0055, 外圆 -0.0055 ) 面 粗 0.2 17.1 (0, IT7 磨 5 -0.0

19、18) 精 车 0.2 5 17.35( 0, -0.027 ) IT8 半 精车 2.2 17.6 (0, -0.043 ) IT9 粗 车 6.2 17.8 (0, -0.11 ) IT1 1 轴段 2外圆面 精 车 0.3 18 (+0.021 ,-0.007 ) IT8 半 精车 1.5 18.3 (0, -0.043 ) IT9 粗 车 6.2 19.8 (0, -0.11 ) IT1 1 轴段 5外圆面 精 车 0.3 16 IT8 半 精车 1.5 16.3(0, 0.043) IT9 粗 车 8.2 17.8(0, 0.011) IT1 1 键槽 半 精铣 1.5 5( 0,0

20、.01 ) IT7 粗 铣 4.5 6.5( 0 , -0.075 ) IT1 1 表十 二、确定工序的切削用量 确定切削用量的原则：首先应选取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30，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的背吃刀量都为0.5mm 进给量的确定： 本设计采用的是硬质合金车刀

21、，工件材料是40Cr,查表取进给量 f = 0.5mm/r 切削速度的计算： 硬质合金车刀切削40Cr时，取切削速度V为50m/min，根据公式 n TOOOv/F，可得车床转速 n=1000X50/(二 x24)r/min=663r/min，查表 CA6140 的主轴转速范围为101400, 14001580 ( r/min )，符合要求。 2) 工序40粗车及工序60半精车 该工序为工步1粗车和工步2半精车，则背吃刀量依次为 ap1=z=6.2mmap2=z=2.2mm 查表得 粗车 f1=0.81mm/r，取 Vc 为 60m/min，贝U n=796r/min 半精车，取 f2=0.4

22、mm/r， Vc 为 90m/min，贝U n=1194r/min (n=1000Vc/ 二 d) 3) 工序40、工序60的过渡面部分 粗车半精车尺寸为 20的轴肩两端面 粗车轴段2与轴段1的过渡端面 其切削用量与上述结论类似，不再计算 4) 工序90、100粗铣及半精铣键槽 粗铣 取 f=2mm/r Vc=60m/min n=118 r/min 半精铣取 f=0.8mm/r Vc=74m/min n=200 r/min 5) 工序120、130粗磨、精磨加工轴段1、4外圆面 查表取粗磨、精磨深度进给量为分别为0.032mm 0.008mm 工件的运动速度为15m/mi n，18m/mi n

23、 背吃刀量等于磨削余量 0.25mm及0.1mm 6）其余工序 粗车加工时，取f=0.81mm/r Vc=60m/min 半精车加工时，取f=0.51mm/r Vc=90m/min 精加工时，取 f=0.2mm/r Vc=120m/min 皆符合要求。 第九章 设计小结 通过此次课程设计 ,让我受益非浅 , 不仅培养了我们发现问题、分析问题、解 决问题的逻辑思维能力 , 更重要的是学会了熟悉运用机械制造工艺学中的基本理 论实际知识解决零件在加工中的定位， 夹紧， 以及工艺路线安排， 工艺尺寸确定 等问题保证加工质量。通过这次轴的设计 , 让我们从机械基础到公差配合、从机 械制图、计算机绘图到机

24、床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理， 又有了更高层次的理解和发现。 在设计中 , 老师的细心指导 ,让我们了解了自己在学习过程中的缺陷 , 使 我们进一步熟悉及应用机械制造中的理论研究 , 培养了我们一丝不苟、严谨认真 的工作作风和良好习惯 !课程设计是我们所学知识的总结及运用 , 同时也让我们 进一步熟悉了计算机的操作 ,让我们为毕业后工作有了信心。 在此, 感谢老师的认 真指导! 同时，在设计的过程中，我们也遇到了很多问题，其中就有不少就是因 为自己的知识储备是很有限的， 因此，我也更加感受到了自己的不足并决心努力 克服改正。 第十章 致谢 在课程设计过程中，感谢老师的指导，以

25、及沟通交流的各位学长，由于你 们的指导和点拨，让我在这次设计中少走许多弯路。 同时，感谢同组同学的相互帮组和团结一致的工作，正因为我们齐心协力的 努力、相互支持、相互鼓励，这次课程设计才顺利的按时完成 此外，感谢室友在画图方面的帮组和指导 谢谢你们！ 图样分 技术要求 1 aooa - 8 1 吝 I 1 葆1 I、 正火 190207HBS-. 崔余涉 未汪倒角1X45* 3、 材料 QT600-3 表2-12缸套机械加工工艺过程卡 工字号 工序名称 工序内容 工艺装备 1 铸造 铸造尺寸（P 315X（p 265X515 2 ，热处理 人工时效处理 3 粗车 夹工件一端外圆，车内径至尺寸（p 270=1mm,车外圆至尺寸p CA6140 310曰mm,车踹面见平即可 4 粗车 倒头装夹工件外圆，车另一端內径尺寸至p 27021 mm接刀，车外 CA61