轴的设计说明书

1、需要工艺卡片可以联系我：qq1747634299 bachelor dissertation论文题目：机械制造技术基础学科专业：作者姓名： 导师姓名：完成时间：2010年7月5日目录序言2第一章 零件的分析.31.1零件的作1.2零件的工艺分析4第二章 工艺规程设计52.1确定毛坯的制造形式52.2基面的选择52.3制定工艺路线62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5选择加工设备102.6确定切削用量及基本时间（机动时间）14参考文献23序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完大学的全部基础课、技术基础课以及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

2、入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过课程设计要求做到以下几点：1、 能熟练运用“机械制造工艺学”、“夹具设计”、“数控机床“、”数控编程“等课程的基本理论。正确解决实际生产中比较复杂的毛坯选择，确定加工中的定位与夹紧、工艺路线、尺寸标注、机床操作和工艺装备选择等问题。掌握正确编制零件机械加工工艺规程的原则、方法、步骤。2、 能够运用规定夹紧符号，正确绘制工序图，并能正确标注工序尺寸、尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。3、 通过夹具设计的训练，能根据工件的具体加工要求，正确选择定位元件与夹紧元件，能正确进行定位误差和夹紧误差的计算，合理

3、布置夹紧力的作用点和作用方向。根据国家制图标准，设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的工件。4、 掌握零件的数控加工工艺编制原则、方法和步骤，并完成零件加工数控程序。5、 学会准确使用有关工具手册、标准和图表资料。6、 通过编写设计说明书，进一步提高撰写技术总结和文件的能力。 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，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。第一章 零件的分析1.1 零件的作用 题目所给定的零件是二级圆柱齿轮减速器的传动阶梯轴(

4、见阶梯轴零件图)，该轴是二级齿轮减速器的重要零件之一，主要用来支承旋转的机械零件，在此机构中既承受弯矩，又传递转矩和运动。其零件图如下所示：1.2 零件的工艺分析 由于条件不同，轴类零件的技术要求不完全相同。结合本零件的介绍其技术要求如下：1、 尺寸精度（按零件图从左到右）外伸端为63mm，其尺寸公差等级为it6it7级；为使联轴器能轴向定位，在轴的外伸端做一轴肩，其直径为70mm，其尺寸公差等级可按it14级；75mm处为配合滚动轴承，其尺寸公差等级为it7级，公差带取m6；78mm处没有配合其他零件，尺寸公差按it14级；轴环处基本尺寸为84mm，其尺寸公差可按it14级；配合齿轮处基本尺

5、寸为78mm，尺寸公差为it8级，公差带取r6；最右端为配合轴承处，基本尺寸为75mm，同理尺寸公差取it7级，公差带取m6 。2、 位置精度（按零件图从左到右）配合轴颈对支承轴颈一般有径向圆跳动或同轴度要求，装配定位用的轴肩对支承轴颈一般有端面圆跳动或垂直度要求。径向圆跳动和端面圆跳动公差通常为0.010.03mm，高精度轴为0.0010.005mm。该轴径向和端面圆跳动均为0.015mm，其对称度均为0.02mm,其圆柱度为0.005um。3、 表面粗糙度的要求（按零件图从左到右）轴颈的表面粗糙度值ra应与尺寸公差等级想适应，由尺寸精度可确定粗糙度值。外伸端轴段ra值取1.6um；轴肩段r

6、a值取1.6um；第一段配合轴承配合处ra值取0.8um；42mm处ra值取12.5um；轴环处ra值取12.5um；最右端轴承配合处ra值同理取0.8um。第二章 工艺规程设计21 确定毛坯的制造形式 通过对零件图所示数据及实际加工中条件的要求，需要对零件图进行分析，并制定详细的工艺规程的路线，根据工艺路线进行设计加工，要加工上图所示的零件，在图纸上所放映的实际加工出的零件所需要达到的尺寸，而我们要加工出此零件就需要制定我们所选用的毛坯尺寸。首先要设定毛坯的种类。根据图示所给信息及零件的特点：（1） 本工件的材料为45#（45钢），宜选用锻件毛坯。（2） 本工件加工余量大、加工精度低、生产效

7、率不高，且结构简单，宜选用锻件毛坯。（3） 由于本工件是中批量生产，宜选用锻件毛坯。（4） 由实际加工工艺水平及经济性决定毛坯的形状和尺寸尽量与工件存储相接近。 综上所述：我们确定选用毛坯的种类为：自由锻件。22 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（1） 粗基准的选择 选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量；二要考虑怎样保证不加工面与加工面

8、间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面有足够的余量，应选择加工余量最小的面为粗基准(这就是粗基准选择原则里的余量足够原则)，现选78mm外圆柱面和端面作为基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。（2） 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门进行计算，此处不再重复。23 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证

9、。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的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。工艺路线方案： 工序1 下料及正火热处理，车左端面（以零件图布置来分为左、右端面），并以左端面78mm外圆为粗基准，选用c620-1卧式车床并加专用夹具。 工序2 依次粗车 外圆84轴段，外圆63mm轴段，外圆70mm轴段，外圆75mm轴段，外圆78mm轴段，外圆84mm轴段。 工序3 掉头车右端面（以零件图布置来分为左、右端面），并以右端面78mm外圆为粗基准选用c6210-卧式车床并加专用夹具。 工序4 依次粗车,半精车,精车外圆

10、75mm轴段，外圆78mm轴段。 工序5 再掉头，依次半精车外圆84，78，75，70，63轴段，再精车外圆外圆63mm轴段，外圆75mm轴段。 工序6 还是以左端面78mm外圆面为基准面，铣外圆63mm轴段键槽。 工序7 以右端面78mm外圆面为基准面铣外圆78mm轴段键槽。 工序8 倒角1.5x，接着倒圆角r1.5 工序9 钳工去毛刺。 工序10 终检。 24机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 1、“阶梯轴”零件材料为45号钢，硬度为170217hbs，毛坯重量约为14.38kg，生产类型为中批生产，采用在锻锤上合模模锻毛坯。钢质模锻件的机械加工余量按jb38585确定，确定时根据估算

11、的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）中表2.22.5可查得除孔以外个内外表面的加工余量。表中余量值为单面余量 （1）锻件质量 根据零件成品质量为14.38kg，估算为25kg。 （2）加工精度 零件的各表面一般加工精度为 （3）锻件形状复杂系数s s= 假设锻件的最大直径为86mm，长为383mm =17463.94g=174.64kg =25kg 故s=0.143 查工艺手册可定形状复杂系数为，属于复杂级别。2、 根据上述原始资料及加工工艺，分别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：（1）外圆表面78mm（零件图上84mm左端

12、）1）其加工长度为78mm，与其联接的非加工外圆表面直径为84mm，为简化模锻毛坯的外形，现直接可取其外圆直径为81mm，78mm表面为自由尺寸公差，只要求粗加工，此时直径余量2z=3mm已经能满足加工要求。 2）查工艺手册表2.2-14，其中锻件重量为14.38kg，锻件形状复杂系数为，锻件材质系数为，锻件轮廓尺寸（长度方向）在3080mm，故其长度方向偏差为mm。 长度方向的余量查工艺手册表2.02.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取2.0mm。（2）外圆表面75mm（零件图上84mm左端）1）其加工长度为40mm，与其联接的加工外圆表面直径为78mm（锻件上取81mm），为简化模锻

13、毛坯的外形，现直接可取其外圆直径为78mm，表面粗糙度值为0.8um，此时直径余量2z=3mm已经能满足加工要求。长度方向的余量查工艺手册表2.02.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取2.0mm。（3）外圆表面78mm（零件图上84mm右端）1）其加工长度为52mm，与其联接的加工外圆表面直径为84mm（锻件上取86mm），为简化模锻毛坯的外形，现直接可取其外圆直径为80mm，表面粗糙度值为1.6um，此时直径余量2z=2mm已经能满足加工要求。 2）查工艺手册表2.2-14，其中锻件重量为14.38kg，锻件形状复杂系数为，锻件材质系数为，锻件轮廓尺寸（长度方向）在3080mm，故其长

14、度方向偏差为mm。长度方向的余量查工艺手册表2.02.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取2.0mm。（4）外圆表面75mm（零件图上84mm右端）1）其加工长度为40mm，与其联接的加工外圆表面直径为78mm（锻件上取80mm），为简化模锻毛坯的外形，现直接可取其外圆直径为78mm，表面粗糙度值为1.6um，此时直径余量2z=3mm已经能满足加工要求。 2）查工艺手册表2.2-14，其中锻件重量为14.38kg，锻件形状复杂系数为，锻件材质系数为，锻件轮廓尺寸（长度方向）在80120mm，故其长度方向偏差为mm。长度方向的余量查工艺手册表2.02.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取

15、2.0mm。（5）外圆表面70mm（零件图上84mm右端）1）其加工长度为54mm，与其联接的非加工外圆表面直径为75mm，为简化模锻毛坯的外形，现直接可取其外圆直径为72mm，表面粗糙度值为3.2um，此时直径余量2z=2mm已经能满足加工要求。 2）查工艺手册表2.2-14，其中锻件重量为14.38kg，锻件形状复杂系数为，锻件材质系数为，锻件轮廓尺寸（长度方向）在120180mm，故其长度方向偏差为mm。长度方向的余量查工艺手册表2.02.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取2.0mm。（6）外圆表面63mm（零件图上84mm右端）1）其加工长度为105mm，与其联接的加工外圆表面直

16、径为70mm（锻件上取72mm），为简化模锻毛坯的外形，现直接可取其外圆直径为66mm，表面粗糙度值为0.8um，此时直径余量2z=3mm已经能满足加工要求。 2）查工艺手册表2.2-14，其中锻件重量为14.38kg，锻件形状复杂系数为，锻件材质系数为，锻件轮廓尺寸（长度方向）在180315mm，故其长度方向偏差为mm。长度方向的余量查工艺手册表2.02.5，其余量值规定为2.02.5mm，现取2.0mm。3、设计毛坯图，其毛坯示意图如下所示：25 选择加工设备 选择机床（1） 工序1、2、4、5、都是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足。本零

17、件外廓尺寸不大，精度要求相对不是很高，选用最常用的c6210-1卧式车床即可。（2） 工序7、8都是铣削加工，是为了成形键槽所采用。各工序的步骤不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式铣床。考虑本零件属于成批生产，所选用机床使用范围较广为宜，故选常用的x62型能满足加工要求。选择夹具 在设计选择夹具时，应该注意提高劳动生产率。本零件除铣键槽工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可，车削工序用三爪自定心卡盘，对于铣削键槽应首先着眼于机动夹紧而不用手动夹紧，因为這是提高劳动生产率的重要选择，故铣削键槽时采用气动夹紧方式。选择刀具（1） 在车床上加工的工序一般都用硬质合金车刀。加工钢质零件

18、采用yt类硬质合金，粗加工用yt5，半精加工用yt15,。为了提高生产率及经济性，可选用可转化位车刀（gb5343.1-85，gb5343.2-85）。（2） 铣刀按工艺手册3.1-40选错齿三面刃铣刀（gb1128-85），零件要求铣切深度为9mm，按表3.1-28铣刀的直径为90-110mm，因此所选铣刀：半精铣工序铣刀直径d=100mm，宽l=25mm，孔径d=22mm，齿数z=20；粗铣由于留有双面余量3mm（表2.3-22），槽深加工到9mm，该标准铣刀无此宽度需特殊订制，铣刀规格为d=100mm，l=23mm，d=22mm，z=20选择量具 本零件属于成批生产，一般均采用通用量具。

19、选择量具的方法有两种：一是按计算器具的不确定值选择，二是按计算器具的测量方法极限误差选择，选择时采用其中一种方法即可。1、 选择各外圆加工面的量具（1） 工序4 , 5中半精车外圆达到图纸要求，现按计算器具的不确定度选择该表面加工时所用的量具。该尺寸公差为t=0.14mm，按工艺手册中表5.1-1，计算量具不确定度允许值=0.009mm，根据表5.1-2分度值0.02mm的游标卡尺，其不确定度数值u=0.02mm，u，不能选用。必须u，故应选分度值0.01mm的外径千分尺（u=0.006mm）。从表5.2-10中选择范围为50100mm，分度值为0.01mm的外径千分尺（gb1216-85）即

20、可满足要求。（2）按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具如下表所列：工 序加 工 面 尺 寸 量 具 粗车工序 84mm 分度值为0.02测量范围0150游标卡尺 (gb1214-85) 78mm 75mm 70mm 63mm 78mm 75mm半精车工序 78mm分度值0.02测量范围0150游标卡尺 75mm 70mm 63mm 78mm 75mm78mm 40mm（零件图左侧） 精 车 78，75（零件图左侧） 分度值0.01外径百分尺，测量半径50100 工 序75，63（零件图右侧） 分度值0.01外径百分尺，测量半径501002、 选择加工槽所用夹具槽径粗铣、半精铣两次加工。槽宽

21、及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为it14；半精铣时，槽宽为it13，槽深it14。均可选用分度值为0.02mm，测量范围为0150mm的游标卡尺（gb1214-85）进行测量。2.6确定切削用量及基本时间（机动时间） 一、工序1切削用量及基本时间确定 1、本工序为粗车。已知加工材料为45钢，=670mpa，锻件，有外皮，机床为c6210-1型，卧式车床，工件夹在三爪自定心卡盘中。 确定粗车外圆84的切削用量 所选刀具为yt5，硬质合金可转位车刀，根据切削手册第一部分表1.1，由于c6210-1车床的中心高位200mm（表1.30），故选刀杆尺寸bh=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根

22、据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带菱型车刀面，前角= ，后角= ，主偏角= ，副偏角= ，刃倾角= ，刀尖圆弧半径=0.8mm。（1） 确定切削深度由于粗加工单边余量仅为0.5mm，可在一次走刀内确定，故 = =0.5mm（2） 确定进给量f 根据表1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为2040mm时 f=0.30.5mm/r按c6210-1机床的进给量（表4.2-9），选择f=0.40mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，c6210-1机床进给机构的进给力=3530n。根据表1.21，当钢料的强度=570670mpa

23、，2mm ，f0.75mm/r，=，v=65mm/r（预计）时，进给力f=760n。的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为：=7601.17=889.2n由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的f=0.40mm/r可用。（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取1mm，可转位车刀耐用度t=30min。（4） 确定切削速度v切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用yt15硬质合金车刀加工=600700mpa钢料，3mm，f0.75mm/r，切削速度v=109m/mi

24、n。切削速度修正系数为=0.8，=0.65，=0.81，=1.15，= =1.0（均见表1.28），故v=1090.80.650.811.15m/min=52.8m/min n=r/min=200.17r/min 按c620-1机床的转速（表4.2-8），选择n=230r/min，则实际切削速度v=57.1m/min。（5） 校验机床功率由表1.24，当=580970mpa，hbs=166277，2.0mm，f0.75mm/r，v57m/min时，=1.7kw。切削功率的修正系数=1.17, =1.0, =1.13, =0.8, =0.65(表1.28)，故实际切削时的功率为 =0.72kw根

25、据表1.30，当n=230r/min时，机床主轴允许功率=5.9kw。，故所选的切削用量可在c6210-1机床上进行。最后确定的切削用量为：=1mm，f=0.40mm/r，n=230r/mm，v=57.1m/min。（6） 计算基本工时由于本工序仅为车削外圆，估计工时为3s。二、78mm外圆的加工余量计算（零件图右侧）注：为简化设计过程的说明以下只有设计得出的结果,方法同上。最后确定的切削用量为：=1mm，f=0.40mm/r，n=230r/min，v=52.1m/min。其基本工时约为=4s。三、75mm轴段的加工余量计算（零件图右侧） 该段轴采用粗车，精车加工，并精磨。 1、粗车所选刀具为

26、yt5，硬质合金可转位车刀，根据切削手册第一部分表1.1，由于c6210-1车床的中心高位200mm（表1.30），故选刀杆尺寸bh=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带菱型车刀面，前角= ，后角= ，主偏角= ，副偏角= ，刃倾角= ，刀尖圆弧半径=0.8mm。（1） 确定切削速度由于粗加工单边余量仅为0.5mm，可在一次走刀内确定，故 = =0.5mm（2） 确定进给量f 根据表1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为6080mm时 f=0.40.7mm/r按c6210-1机床的进给量（表4.2-9），选择f=0.55m

27、m/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，c6210-1机床进给机构的进给力=3530n。根据表1.21，当钢料的强度=570670mpa，2mm ，f0.75mm/r，=，v=65mm/r（预计）时，进给力f=760n。的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为：=7601.17=889.2n由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的f=0.40mm/r可用。（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取1mm，可转位车刀耐用度t=30min。（4） 确定切削速度v切削速度v可根据公式

28、计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用yt15硬质合金车刀加工=600700mpa钢料，3mm，f0.75mm/r，切削速度v=109m/min。切削速度修正系数为=0.8，=0.65，=0.81，=1.15，= =1.0（均见表1.28），故v=1090.80.650.811.15m/min=52.8m/mm n= r/min=215.4r/min 按c620-1机床的转速（表4.2-8），选择n=230r/mm，则实际切削速度v= =52.1m/min。（5） 校验机床功率由表1.24，当=580970mpa，hbs=166277，2.0mm，f0.75m

29、m/r，v57m/min时，=1.7kw。切削功率的修正系数=1.17, =1.0, =1.13, =0.8, =0.65(表1.28)，故实际切削时的功率为 =0.72kw根据表1.30，当n=305r/min时，机床主轴允许功率=5.9kw。，故所选的切削用量可在c6210-1机床上进行。最后确定的切削用量为：=1mm，f=0.55mm/r，n=230r/mm，v=52.1m/min。（6） 计算基本工时= =7s 2、半精车所选刀具为yt5，硬质合金可转位车刀，根据切削手册第一部分表1.1，由于c6210-1车床的中心高位200mm（表1.30），故选刀杆尺寸bh=16mm25mm，刀片

30、厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带菱型车刀面，前角= ，后角= ，主偏角= ，副偏角= ，刃倾角= ，刀尖圆弧半径=0.8mm。（1） 确定切削速度由于粗加工单边余量仅为0.5mm，可在一次走刀内确定，故 = =0.5mm（2） 确定进给量f 半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。根据切削手册表1.6，当表面粗糙度为3.2um，=1.0mm，v50m/min（预计）时，f=0.30.35mm/r。 根据c6210-1车床说明书，选择f=0.3 mm/r。按c6210-1机床的进给量（表4.2-9），选择f=0.55mm/r（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9

31、，车刀后刀面最大磨损量取0.4mm，可转位车刀耐用度t=60min。（4） 确定切削速度v切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用yt15硬质合金车刀加工=630700mpa钢料，1.4mm，f0.38mm/r，切削速度的修正系数均为1，故 =156m/min。 n= r/min=1080r/min 按c620-1机床的转速（表4.2-8），选择n=970r/mm，则实际切削速度v= =140m/min。（5） 校验机床功率由表1.24，当=580970mpa，hbs=166277，2.0mm，f0.30mm/r，v162m/min时，=2.

32、4kw。根据c6210-1车床说明书，当n=970r/min时主轴允许功率为5.5kw。由于，故选择的切削用量可用。最后确定的切削用量为：=0.5mm，f=0.3mm/r，n=970r/min，v=140m/min。 （6） 计算基本工时= =8s。四、70mm轴段的加工余量计算注：为简化设计过程的说明以下只有设计得出的结果。最后确定的切削用量为：=1mm，f=0.55mm/r，n=230r/min，v=50.3m/min。其基本工时约为=5s。五、63mm轴段的加工余量计算（零件图左侧）注：为简化设计过程的说明以下只有设计得出的结果。1、 粗车 最后确定的切削用量为：=0.5mm，f=0.4mm/r，n=230r/min，v=48.3m/min。其基本工时约为=29s。2、 半精车 最后确定的切削用量为：=0.5mm，f=0.16m