减速器输出轴机械加工工艺设计

1、课程设计说明书设计题目：减速箱输出轴机械加工工艺规程设计班级 设计者 学号 指导教师机械制造工艺学课程设计任务书题目： 减速箱输出轴机械加工工艺规程设计生产纲领：20000 件生产类型：大批量生产内容：1.产品零件图1张2.产品毛坯图1张3.夹具图1张4.零件装配图1张5.机械加工工艺过程卡片1套6.机械加工工序卡片1套7课程设计说明书1份机械加工工艺规程设计图 1、2 分别为输出轴的零件图。已知零件的材料为 45号刚，年产量 4000 件 / 年。试为该输出轴零件编制工艺规程。图 1-1 输出轴零件图第一节 减速器输出轴的工艺分析及生产类型的确定1. 减速器输出轴的用途和工作原理此轴用于输出

2、转矩、传递动力。轴安装在单列圆锥磙子轴承上，轴承盖凸缘挡住轴承外圈，因此 轴得到轴向定位。齿轮和半联轴器用轴肩、轴套和挡圈轴向定位，用 平键作周向定位，以传递运动和转距。该轴套上两个齿轮，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。全部技术要求列于表1-1中加工表面尺寸及偏差公差及精度等表面粗糙度形位公差A-1-0,025 d 351-D.0030.017, 70.8QJ012A-BL4 35i-D.OOS0.017, 712.5无B48无12.5无G48无1.6QJ012A-BH48无3.2无C*40+ 0.0340.016, 61.6无D4 35i-D.OOS0.017

3、, 70.8QJ012A-BEA -O.OK* 35 n n-0.240.16, 113.2无JA -O.0K-0.240.16, 112.3无F* 站 o mi e 3'0+ 0.0220.013, 61.6无KL ,n+ 0 £)41e 30+ O.OZ80.013, 612.5无键槽12P9 侧12P90.0361.6D OS D 键槽无无3.2无12P9 底 键槽8P6侧面8P60.0431.6OLDb j C键槽8P6底面无无3.2无此外，为了保证轴的耐磨性和硬度，要求热处理T224。表1-13.审查减速器输出轴的工艺性分析零件图可知，传动轴的所有表面都要求切屑加工

4、， 并在轴向 方向上产生台阶表面，并且粗糙程度都不同，这样有利于主轴高速 旋转时的各表面的应力条件，主要工作表面虽然加工精度要求相对较 高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加 工出来。所以该零件的工艺性好。(1) 45号钢具有良好的可锻性。(2) 结构力求简单、对称、横截面尺寸不应有突然变化。(3) 为了装卸轴承和齿轮方便、去除毛刺，轴两端应该有倒角。(4) 为了减少应力集中，各轴肩过渡处应有合理的圆角。(5) 轴上有两个键槽，可用铣刀加工，而且效率高。一 确定输出轴的生产类型依设计题目知： 2000 件/ 年，结合生产实际，备品率和废品率分别 为 3%和 0.5%。代入

5、公式 1-1 得2000*(1+30.5%)=2070件/ 年由查 1-3 表可知，输出轴属轻型零件；由表 1-4 知，该输出轴的生产 类型为大批生产第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图1. 毛胚的选择由于该输出轴在工作过程中要承受扭转和冲击载荷， 为增强 轴的抗扭强度和冲击韧性，获得纤维组织，钢材选用 45 钢。轴 的轮廓尺寸不大，且生产类型属于中批生产，为得到合适的生 产效率采用锻造制造毛坯，减速箱输出轴是阶梯轴，并且各阶 直径相差不大，用模锻方法制造毛坯。一、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量（1）、公差等级 由轴的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。（2）、锻件质量的估算与形状复杂

6、系数 S 的确定。已知机械加工后轴的重量为 2.2, 由此可初步估计机械加工前锻 件毛坯的重量为 2. 8 。形状复杂系数其中为相应的锻件外廓包容体质量，则： 根据 S 的值查表，可知锻件的形状复杂系数为 S1 级（简单）。（ 0.63<S<=1）（3）、锻件的材质系数由于该轴的材料为4 5钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。（4）、锻件分模线形状根据该轴的的形位特点， 此轴选择零件高度方向的对称平面为分 模面，属平直分模线。（5）、零件的表面粗糙度依据零件图可知，该轴各加工表面的粗糙度均大于0.8卩m。根据上述毛胚加工余量分析， 可画出零件毛胚图

7、。 1. 定位基准的 选择 粗基准的选择一般采用轴的外圆表面作为粗基准， 这样可以使得定位、 装夹和 加工变得很方便， 而且这也符合基准统一原则。 以它为粗基准定位加 工顶尖孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时余量均匀， 避免后续加工精度受到“误差复映”的影响。提高工件加工时工艺系 统的刚度， 可采用外圆表面和一端中心轴共同作为定位基准， 这样可 以使定位基准与设计基准重合并获得较高的定位基准。 精基准的选择零件上的很多表面都以两端面作为基准进行加工， 可避免基准转 换误差，也遵循基准统一原则，因此以轴的两端面为精基准；两端面 的中心轴线是设计基准， 选用中心轴线为定位基准， 可保证表

8、面最后 加工位置精度，符合基准重合原则。2. 零件表面加工方法的选择轴的各个表面具体的加工方法，如表 4 所示 .加工表面尺寸精度等级表面粗糙度（）加工方法35 0.025外圆表面a60.8粗车一半精车一磨削48外圆表面B1112.5粗车40 0.054外圆表面C71.6粗车一半精车一精车35 0.025外圆表面D60.8粗车一半精车一磨削35 0.28外圆表面E63.2粗车一半精车30 0.041外圆表面F71.6粗车一半精车一精车轴端面L、K1112.5粗车轴肩端面G81.6粗车一半精车一精车轴肩端面H93.2粗车一半精车轴圆锥面93.2粗车一半精车12P9 键71.6粗铣一精铣8P6键7

9、1.6粗铣一精铣表4 轴零件各表面加工方案3. 加工阶段的划分该轴为多阶梯轴，为了使毛胚生产率高，将毛胚大大的简化了，但是这使得毛胚机械加工余量较大， 需要切除大量金属，产生大量的 切削热，而且引起残余应力重新分布而变形，因此,安排工序时，应将 加工过程分为以下阶段： 粗加工阶段粗加工阶段主要是去除各加工表面的余量， 并作出精基准。 它包 括粗车外圆、钻中心孔。1 粗车两端面 , 钻中心孔为精基面作好准备 , 使后续工序定位精 准, 从而保证其他加工表面的形状和位置要求。2 分别粗车阶梯轴外圆，将零件加工出35,48,40,30的 轴外圆使此时坯件的形状接近工件的最终形状和尺寸 , 只留下适当

10、的 加工余量。3 加工出2X M6深10的内螺纹孔。 半精加工阶段半精加工阶段的任务是减小粗加工留下的误差, 使加工面达到一 定得精度,为精加工做好准备。它包括主轴各处外圆、台肩的半精车 和修研中心孔等。 精加工阶段精加工阶段的任务是确保达到图纸规定的精度要求和表面粗糙 度要求。它包括对表面粗糙度要求较高的外圆面 A、B 磨削加工,对 外圆面C F和轴肩端面G的精车加工。然后粗铣、半精铣键槽。4. 工序的合理组合该轴的生产类型为中批生产, 零件的结构复杂程度一般, 但有较高的 技术质量要求, 可选用分段加工工序。 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

11、序数量, 缩短工艺路线。5. 加工顺序的安排该轴要求热处理1. 为改善工件材料的切削性能，在切削加工前应进行调质热处理。2. 粗车之后，由于此轴粗车余量较大，为了消除粗车后工件的内应力, 应安排退火。3. 为了增加轴的耐磨性和表面硬度，精车之后对整个轴进行淬火。 辅助工序在半精加工之后，安排去毛刺；精加工后，安排去毛刺，清洗和终检工序 机械加工工序1. 按“先基准面后其他”的原则，首先加工精基准面，钻中心孔及车 表面的外圆。2. 遵循“先面后孔”的原则，先加工端面，再加工铣键槽，钻螺孔3. 按“先主后次”的顺序，先加工主要表面：车外圆各个表面，后加 工次要表面：铣键槽。4. 按“先粗后精”的顺

12、序，先加工精度要求较高的各主要表面，后安 排精加工。6. 零件的工艺路线的确定跟据上面加工工艺过程的分析，确定工艺路线，如表5：工序号工序名称工序内容车床设备刀具量具1锻造模锻锻造45号钢毛坯2热处理调质处理2403粗车粗车轴端面K、L614090度刀游标卡尺4钳修研两端中心孔钳工台麻花钻游标卡尺5粗车粗车外圆；粗车35段614060度刀游标卡尺6粗车粗车外圆；粗车48段614060度刀游标卡尺7粗车粗车外圆；粗车40段614060度刀游标卡尺8粗车粗车外圆；粗车30段614060度刀游标卡尺9粗车粗车外圆；粗车轴肩、圆锥面614060度刀游标卡尺10调质处理热处理设备11半精车半精车轴外圆表

13、面A614060度刀游标卡尺止规12半精车半精车轴外圆表面C614060度刀游标卡尺止规13半精车半精车轴外圆表面D614060度刀游标卡尺止规14半精车半精车轴外圆表面E614060度刀游标卡尺止规15半精车半精车轴外圆表面F614060度刀游标卡尺止规16半精车半精车轴肩端面G H、J和锥面614060度刀游标卡尺止规17精车精车外圆表面B614060度刀游标卡尺止规18精车精车外圆表面C614060度刀游标卡尺止规19精车精车外圆表面F614060度刀游标卡尺止规20精车精车，轴肩端面G614060度刀游标卡尺止规21精车精车45°倒角两个614045度刀游标卡尺止规22钻孔钻

14、光孔台式钻床 Z512© 5钻 头23攻螺纹攻右端两内螺纹孔 M6深10，相对小中心线对称距离为18台式钻床 Z512麻花钻螺杆丝游标卡尺锥24粗磨磨外圆A C D和F万能外圆磨床M1412砂轮千分尺25精磨磨外圆A C D和F万能外圆磨床M1412砂轮千分尺26铣平口虎钳装夹工件，铣出两个键槽将键槽底面铣至满足表面粗糙度1.6铣床X61W键槽铣刀游标卡尺27钳去毛刺钳工台平锂游标卡尺卡规28热处理淬火29清洗清洗零件表面清洗机30终检终检零件尺寸游标卡尺卡规，塞规五.工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算 由于零件为阶梯轴，我们可以把台阶相差不多的阶梯轴的毛坯合成同 一节。根据具

15、体尺寸可将 B和C合成同一节，将D、E合成一节 外圆表面A的毛胚加工余量的确定。其粗糙度0.8 m的要求，对 其加工的方案：粗车一半精车一一粗磨一一精磨。由工艺手册查得：粗磨余量为 0.3 ;精磨余量为0.1 ;半精车余 量为1.5 ;粗车余量为5.5，可得加工总余量为7.4，取总加工余量 为7,并将粗车余量修正为5.1。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：磨削后的60.8卩m半精车后为8, 3.2卩m;粗车后为11, 16.如表6:工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差精磨0.160. 835* 3S1-0 025moos粗磨0.335.1半精车1.5

16、83.235+0.4=35.435.4 0.039粗车5.1111635.4+1.5=36.936.900.16锻造士 236.9+5.1=4242 2C毛胚加工余量的确定1. 外圆表面D的粗糙度1.6丛m,公差16卩m确定其加工方案：粗 车一半精车一粗磨一一精磨。由工艺手册查得：粗磨余量为0.3 ;精磨余量为0.1 ;半精 车余量为1.5 ;粗车余量为 5.1，由此可知总的加工余量为 7.0。 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（粗 磨、精磨）后为71 1 m;半精车后的为8, 3.2卩m;粗车后为11, 16 m.如表7：工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基

17、本尺寸尺寸、公差精磨0.161.64040 0.02粗磨0.340.1半精车1.583.240+0.4=40.440.4° 0.039粗车5.1111640.4+1.5=41.941.9 0.16锻造士 241.9+5.1=4747 22. 毛胚外圆表面B.毛胚尺寸为55,加工余量为2。表面粗糙度为12.5 少m确定加工方案：粗车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：粗车后为11, 12.5卩m如表8:工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差粗车71112.5484800.16锻造士 248+7=5555 2 外圆表面C、E、F毛坯加工余量的确定。

18、1. 以C的表面粗糙度要求与为对象，它与 A完全一样，同表4, 得到毛坯尺寸为42.2和D在同一节上，则毛胚尺寸同为 42。其外圆表面粗糙度3.2卩m, 确定其加工方案：粗车一半精车。由工艺手册查得：半精车余量为1.5 ;粗车余量为4.5，总余量为6。 调节总余量为7,则粗车余量调为5.5。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：半精车后的为8, 3.2卩m;粗车后为11, 16卩m.如表9:工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差半精车1.583.23535 °.°80.24粗车.5.5111635+1.5=36.536 5°u

19、 0.16锻造士 236.5+5.5=4242 23 毛胚尺寸为37,总余量为7。其外圆表面粗糙度为1.6卩m确 定加工方案：粗车一半精车一粗磨精磨。由工艺手册查得：精磨余量0.1 ,粗磨余量为0.3，半精车余量为1.5 , 粗车余量为4.5，将粗车修正为5.1，总余量为7。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（粗 磨、精磨）后为6, 1.6卩m;半精车后的为8, 3.2卩m;粗车后为11, 16卩m.如表10:工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差精磨0.161.63030器粗磨0.330.1半精车1.583.230.1+0.3=30.430.4

20、0.039粗车5.1111630.4+1.5=31.931.900.16锻造士 231.9+5.1=3737 2 轴肩端面g毛胚加工余量的确定。表面粗糙度要求1.6卩m确定其加工方案：粗车一半精车一精车。由工艺手册查得：精车余量为1.6，半精车余量为1.3，粗车余量为4.1，总余量为7。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8,1.6卩m;半精车后的为9, 3.2卩m;粗车后为11, 16卩m如表11:工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差精车1.681.67701 0.039半精车1.393.27+1.6=8.68.6 0.062粗车4.1111

21、68.6+1.3=9.99.900.16锻造士 29.9+4.1 = 1414 2 轴肩端面J毛胚加工余量的确定。表面粗糙度要求2.3卩m确定其加工方案：粗车一半精车由工艺手册查得：半精车余量为1.3，粗车余量为5.7，总余量为7。 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：半精车 后的为8, 2.3卩m;粗车后为11, 16 1 m 如表12：工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差半精车1.383.25555 0.039粗车5.7111655-1.3=53.753.7 0.16锻造士 253.7-5.7=4848 2 轴肩端面H的毛胚加工余量的确定。其表面粗

22、糙度为3.2 i m确 定加工方案：粗车一半精车由工艺手册查得：半精车余量为1.0 ,粗车余量为0.8，总余量为1.8。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：半精车后的为8，3.2卩m;粗车后为11, 16卩m如表13:工序名称工序余量加工经济精度表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差半精车1.383.217517500.039粗车5.71116175-1.3=173.7173九16锻造士 2173.7-5.7=168168 2轴端面L、K毛胚加工余量的确定。其表面粗糙度为 12.5 am粗 车既可达到要求，粗车余量为7。所以轴毛胚总长度为200+7*2=214。表14:工序工序余加

23、工经济精表面粗糙度工序基本尺寸尺寸、公差名称量度粗车71112.520020000.16锻造士 4200+7*2=214214 4七.选择加工设备和工艺设备由于该轴生产类型为中批生产，设备以通用机床为主，生产方式为通 用机床加辅助夹具为主。1. 选择加工设备根据该轴的尺寸大小要求，选用卧式 6140,万能外圆磨M1432台式 钻床Z512,铣床6132。（详见表5）2. 选择工艺设备工艺装备主要包括刀具、 夹具和量具。 在表 5 和工艺卡卡片上有简要 说明。八 . 确定工序的切削用量 在刀具耐用度一定的情况些， 为了提高生产率， 选择切削用量的基本 原则是：首先应选尽可能大的背吃刀量 ; 其次

24、要在机床动力和刚度允 许的条件下， 同时又满足已加工表面粗糙度要求的情况下， 选取尽可 能大的进给量 ; 最后根据车床的功率情况选定切削速度。1. 背吃刀量的确定粗加工时， 背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。 由于粗 加工时是以提高生产率为主要目标， 所以在留出半精加工、 进加工余 量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般ap 可达 8-10 。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，而此时的背 吃刀量应依次递减，即ap1 >ap2 >ap3 外圆面 A、B、C、D、E、F 的车削 , 查工艺手册可知：1. 粗车ap为各个外圆表面粗车加工余量的二分之一2. 半精车 ap=0.753. 精车 ap=0.25 轴端面 K、L 和轴肩端面 G、H、J 的车削，查工艺手册可知：1. 粗车 ap=0.8 2. 半精车 ap =0.5 3.精车 ap =0.12. 进给速度的确定 外圆面 A、B、C、D、E、F 的车削 , 查工艺手册可知：1. 粗车 f =1 2. 半精车 f =0.45 3. 精车 f =0.1 轴端面K、L和轴肩