动力轴零件加工工艺设计说明书参考资料(MBS上传)

1、动力轴零件加工工艺设计说明书课程设计：机械加工工艺第二次作业班级组别：机设 1311第五组指导老师：蔡海涛小组成员：王水明、高扬州李云龙、郎斌鑫编制：李云龙2012年 3月 4日动力轴零件加工工艺设计说明书摘 要：本设计的零件为单极减速轴零件，选用 45 号钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺。通过对零件的分析，此工件外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。关键词 ：零件工艺 , 轴类零件，尺寸精度。第2页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书目录1 机械制造工艺设计任务书 . . 5

2、1.1设计题目 ： 设计动力轴的机械加工加工工艺规程 .51.2设计已知条件 .51.3设计要求 .51.4限制条件 .52、计算生产纲领，确定生产类型 . . 63、零件分析 . .73.1零件的作用 .73.2零件的材料及其力学性能 .73.3零件的结构工艺分析 .74、毛坯的分析 . . 84.1毛坯的选择 .84.2毛坯图的设计 .85、工艺路线拟定 . . 95.1定位基准的选择 .95.2加工方法的确定 .96、加工顺序的安排 . . 116.1工序的安排 .116.1.1 加工阶段的划分 . . 116.1.2 先粗后精 . . 116.2工序划分的确定 .116.3热处理工序的

3、安排 .126.4拟定加工工艺路线 .126.5加工路线的确定 .136.6加工设备的选择 .136.7刀具的选择 .147.1加工余量，工序尺寸，及其公差的确定 .167.2工时定额的计算与说明 .165、拉伸 5：画一个 20的圆，长度为 66mm。如图：图 85动力轴拉伸 5. . 217、倒角 1：在 20的圆上倒角，为 C1。 . .229. 设计小结 . . 2410、参考文献 . . 25附件 . . 25第3页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书附图一：零件图附图二：机械加工工艺过程卡及加工工序卡附图三：零件检验卡第4页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书1 机械制造工艺设计任

4、务书1.1 设计题目： 设计动力轴的机械加工加工工艺规程1.2 设计已知条件生产纲领： 5000 件/年，备品率 1.5%，废品率 1.5%；材料： 45 钢，毛坯为棒料（热轧或冷轧，单根棒料长度2M 、3M 、 4M ，均自选）；未注形位公差，按K级（GB/T 1184-2008）；未注尺寸公差，按IT12 （GB/T1800.2-2009）。1.3 设计要求1、编制动力轴零件加工工艺设计说明书（超过 3000 字），其中附件：零件图纸（ 1 张）；工艺过程卡（ 1 张）；工序卡和检验卡（共9 张）。2、每组提交 1 份电子文稿， 1 份书面文稿，其中图、卡有小组每个成员的签字，以备答辩。3

5、、参考书目：机械制造技术、机械制造技术课程设计 、机械制造工艺设计简明手册、机械设计手册（第一分册） 、金属机械加工工艺人员手册 。1.4 限制条件45 碳钢热轧棒料， 单根长度 3 米，结构尺寸限制条件：项目D1D2D3L1L2第 2 组20k6M24×1.525g64065第5页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书2、计算生产纲领，确定生产类型零件生产纲领可按下式计算。N=Qn(1+ )(1+ )式中： N-零件的生产纲领（件 / 台） ；Q-产品的年产量（台 / 件）；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；每个厂零件的备品率和平均废品

6、率都不一样，本次作业设定Q=5152件，零件的备品率和平均废品率就选1.5 N=Qn(1+ )(1+ )=5000X1(1+0.015)(1+0.015)=5152（个）生产纲领和生产类型的关系表1 1零件的年生产纲领（件 / 年）生产类型重型零件（30kg 以上） 中型零件（ 4-30kg ）轻型零件（4kg 以下）单件生产<5<10<100小批生产5-10010-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产>1000>5000>50000经查表生产类型是大批生

7、产第6页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书3、零件分析3.1 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。3.2 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.3.3 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

8、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，一端三角螺纹，键槽，倒角与倒圆。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： IT7 粗糙度要求 Ra1.6 m 。它是零件上主要的基准，螺纹端与轴端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。第7页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书4、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

9、，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。4.1 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、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。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择

10、棒料。按照零件特点，可选棒料。根据标准，比较接近并能满足加工要求，可选 28mm，246mm。4.2 毛坯图的设计毛坯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 <或查表得到 >第8页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书5、工艺路线拟定5.1 定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，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，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（ 1）粗基准的选择底面 A 是零件的主要设计基准， 也比较适合作零

11、件上众多表面加工的定位基准。（ 2）精基准的选择根据基准重合和互为基准原则， 选用设计基准作为精基准 , 当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。设定底面为静基准。工件在加工第一道或最初几道工序时，一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 28外圆柱面作为粗基准来加工。 25外圆零件上主要的基准，螺纹端与轴端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

12、。5.2 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，译稿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：第9页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书加工表面表面粗糙度公差/精度加工方法加工尺寸等级 25 外圆柱Ra0.8IT6粗车 -半精车 -磨28-27-面

13、削25.6-25 20 外圆柱Ra0.8IT6粗车 -半精车 -磨 28- 21.8-面削20.6-20M20 螺纹Ra6.3IT12粗车 -半精车 28- 21.8-20.6-20左右端Ra6.3IT12粗车 -半精车面键槽侧面 Ra3.2 底面N9粗铣6.3倒角Ra3.2IT6粗车 -半精车退刀槽Ra3.2IT6粗车去毛刺Ra6.3IT12锉第10页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书6、加工顺序的安排6.1 工序的安排6.1.1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

14、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。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、 20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好准备，如 M20、 25、 20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。6.1.2 先粗后精即要

15、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。6.2 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

16、作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。第11页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书综上所述：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。6.3 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，由于留有较大余量，所以不需要预备热消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。粗车之后半精车之前，按规范在 840温度中保持 30 分钟释放应力。6.4 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

17、初步确定加工工艺路线：下料 粗车 热处理 半精车 磨削 铣削 钳工 终检 表面处理。具体方案如下：工序号工序名称工序内容10下料切 28 棒料，长 246mm20粗车粗车端面见光，打 B 型中心孔粗车夹住一端，粗车 25 外圆，长度170，留半精车及磨削余量直径方向 2，至 27粗车粗车 20外径，长度达图，留直径方向余量 1.8，至 21.8 ，并车其台阶面，台阶面留余量 0.8粗车调头加工，粗车断面，打B 型中心孔 , 粗车 25 外圆长度达图粗车粗车 20外圆，长度达图，留半精车及磨削余量 1.8，至 21.830热处理调质 230260HB40半精车半精车20外圆、台阶面及25外圆，留

18、磨余量，分别为0.6 20.6、 25.6，倒角达图半精车切退刀槽 4x1.2半精车掉头加工，半精车 M20外圆，至 20.0，在长度为 36 的地方切螺纹退刀槽 4x1.2半精车车 M20螺纹，倒角达图第12页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书50铣画线 ;键槽位置，铣键槽60 磨研磨中心孔，磨 20 外圆， 25 外圆， 20 外圆，及台阶面，长度达图70钳去毛刺及锐边倒钝80检验成品检验90 表面处理 发兰6.5 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

19、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6.6 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，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

20、.125-5mm，径节螺纹 160-4D.P，横拖板行程 239mm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 2350× 1020×1250mm、工序 60采用 X5020AXQ5020A ，铣床的参数如下：型号 X5020AXQ5020A ；工作台面尺寸：宽（ mm）200 250，长（ mm） 900；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

21、进给速度范围：纵向（ mm/min ）：12800；横向（ mm/min ）： 8 565；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；主轴轴向移第13页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书动距离（ mm）： ；主轴端面至工作台面距离（mm）：40 400；主轴轴线至垂直导轨距离（ mm）： 280；立铣头最大回转角：正负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

22、；、工序 50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） ：（ 160 250）× 20× 75；砂轮主轴转速（ r/min）：2667、3340；工作台最大移动量（ mm）：300；400；工作台移动速度（mm/

23、min ）200 6000（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。6.7 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

24、类零件时摩擦严重 ,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： 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、切槽刀，刀具号 T04、螺纹T05、磨削砂轮、粗铣键槽 刀具号为 T06，精铣键槽 刀具号为 T06，综

25、上可做一刀具表如下：加工表刀具号刀具名刀具参刀片型号刀具型号第14页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书面称数车端面T01粗 车 外T0290° 偏 90°TNMM160408ERPTGNR2020-16圆柱面刀r=1半 精 车T0390° 偏 75°TNMM160408ERPTGNR2020-16外 圆 柱刀r=1面切槽刀T044mm切槽刀螺 纹 车T05螺 纹 车刀刀磨削砂轮粗铣T06铣刀7.6第15页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书7、工艺设计7.1 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

26、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 / 精度等级加工方法加工尺寸 25 外圆柱面Ra0.8IT6粗车 -半精车 -磨削 28- 27- 25.6-25 20 外圆柱面Ra0.8IT6粗车 -半精车 -磨削28-21.8-20.6-20左右端面Ra6.3IT12粗车 -半精车键槽侧面 Ra3.2 底面IT12粗铣6.3倒角Ra3.2IT6粗车 -半精车退刀槽Ra3.2IT6粗车去毛刺Ra6.3IT12锉7.2 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

27、 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 , 打B型中心孔需要 0.016h/ 件，总共 80h；粗车 25外圆，留直径方向余量 1.0 需要 0.25h/ 件，总共 1250h；粗车 M20外径及其台阶面，留直径方向余量 1.0 需要 0.02h/ 件，总共 100h；粗车总的工时为： 80+1250+100=1430h半精车：半精车 25外圆，留磨削余量：直径方向 0.6 。倒角达图： 0.0253h/ 件；切退刀槽 4.5x1.2. 需要 066h/ 件，总共 330h；半精车 M20外径及其台

28、阶， 车 M20螺纹，倒角达图第16页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书需要 0.014h/ 件，总共 70h；半精车 20外圆、台阶面及 25外圆，留磨余量 0.6 。倒角达图需要 0.042h/ 件，总共 210h半精车总的工时为： 330+70+210=610h钳工：去毛刺及锐边需要 0.017 h/ 件，总共 83.3h钳工总的工时为： 83.3h表面处理：发兰需要 1h/ 件，总共 1666.7h6.2 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

29、价格为：3.14×30× 30/4 × 2000× 7.85/1000000 × 644×3=21429.84 元下料： 5×827.926=4139.63 元粗车： 10×867.9435=8679.435 元半精车： 10×658.529=6585.29 元钳工： 10×170.02=1700.2 元表面处理： 0.5×5152=2576元磨： 30× 850.08=25502.4 元第17页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书热处理： 5× 5152=2576

30、4元总价格： 96376.795 元每件价格： 96376.795/5000=19.276 元第18页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书8、三维造型设计过程1,、拉伸 1：画一个 20 的圆，长度为 32mm。如图：图 81 动力轴拉伸 1图 81 动力轴拉伸2、拉伸 2：画一个 17.6 的圆，长度为 4mm。如图：图 8 2 动力轴拉伸 2图 82 动力轴拉伸 2第19页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书3、拉伸 3：画一个 25的圆，长度为 132mm。如图：图 83动力轴拉伸 3图83动力轴拉伸 34、拉伸 4：画一个 17.6 的圆，长度为 4mm。如图：图 84 动力轴拉伸 4图 84 动力轴拉伸 4第20页共24页动力轴零件加工工艺设计说明书5、拉伸 5：画一个 20 的圆，长度为 66mm。如图：图 85 动力轴拉伸 5图85动力轴拉伸 56 、拉伸 6：在 25的圆上做一个平面， 在平面上画出宽 8mm长40mm的键槽，去除材料，深 4