机械制造基本工艺学专业课程设计项目说明指导书.doc

课程设计说明书

课程名称： 机械制造技术课程设计
设计题目： 轴加工工艺规程设计
专 业： 机械设计制造和自动化 班级：
学生姓名: 学 号:
起迄日期: 年 12月 24 日 ~ 年12月 29日
指导老师: 李忠群

湖南工业大学科技学院教务部 制

目录

1、轴工艺分析及生产类型确实定 4
1.1、轴用途 4
1.2、轴技术要求： 4
1.3、审查轴工艺性 5
1.4、确定轴生产类型 5
2、确定毛胚、绘制毛胚简图 6
2.1选择毛胚 6
2.2确定毛胚尺寸公差和机械加工余量 6
2.2.1公差等级 6
2.2.2轴铸造毛坯尺寸工差及加工余量 6
3、确定轴承座工艺路线 7
3.1、定位基准选择 7
3.1.1．粗基准选择 7
3.1.2．精基准选择 7
3.1.3.工艺路线确实定...........................................................8
3.2．表面加工方法确实定 9
3.3、加工阶段划分 10
3.4、工序集中和分散 10
3.5、工序次序安排 10
3.5.1机械加工工序 10
3.5.2．热处理工序 10
3.5.3．辅助工序 11
3.6、确定工艺路线 12
4、加工余量、工序尺寸和工差确实定 12
5、切削用量、时间定额计算 13
5.1、切削用量计算 13
5.2、时间定额计算 14
5.2.1．基础时间tj计算 14
5.2.2．辅助时间ta计算 14
5.2.3. 其它时间计算 14
5.2.4．单件时间tdj计算 15
6.夹具设计 15
6.1夹具结构组成 15
6.2夹具结构原理 15
6.3零件加工定位误差分析 16
7. 体会和展望 16
参考文件 17

1、 轴工艺分析及生产类型确实定
1.1、轴用途
1轴作用
轴类零件是机械传动中一个常见零件。轴在机械传动中其关键作用，一是传输转矩；二是工作过程中常常承受载荷；三是支撑传动零部件。
2轴工艺分析
经过分析该零件，其布局合理，较方便加工，我们经过径向夹紧可确保其加工要求，尺寸合理，能够完整表示物体大小和形状，符合要求。

1.2、轴技术要求
该轴各项技术要求以下表所表示：
加工表面
尺寸及偏差
（mm）
公差/mm及精度
表面粗糙度(um)
形位公差
(mm)
轴端处
Φ31.2（+0.02
-0.02 ）
IT6
3.2

0.01
A

轴端处
Φ31.2（+0.02
-0.02 ）
IT6
3.2

0.02
A

Φ55外圆柱面
Φ55（0
-0.03 ）
IT7
6.4
/○/
0.005

槽壁
8（+0.035
-0.025 ）
IT9
3.2

0.1
A

槽壁
8（+0.035
-0.025 ）
IT9
3.2
//
0.025
A

160x2槽
160x2
IT9
3.2
无
200x2槽
200x2
IT9
3.2
无
Φ28内孔
Φ28
IT7
3.2
无
60°Φ36
锥孔圆锥面
Φ36
IT9
2.3
无
60°Φ34
锥孔圆锥面
Φ34
IT9
2.3
无
Φ30内孔
圆柱面
Φ30（+0.02
0 ）
IT7
1.6
无
Φ6孔圆柱面
Φ6
IT7
3.2
无

1.3、审查轴工艺性
该轴结构较简单，形状较为简单，属通常轴类零件。关键加工表面有Φ55外圆柱面；两个槽；和φ34，φ30和φ31.2内孔经过专用夹具和钻套能够确保其加工工艺要求。该零件除关键加工表面外，其它表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工和磨削加工，经过铣削、钻床粗加工就能够达成加工要求。由此可见，该零件加工工艺性很好。
1.4、确定轴生产类型
已知此轴零件生产纲领为5000件/年，零件质量不足100Kg，查殷国富，徐雷，胡晓兵.机床夹具设计手册（软件版）.北京：化学工业出版社，，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序合适集中；加工设备以通用设备为主， 采取专用工装。

2、确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
零件材料为45钢，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸机械砂型铸件毛坯。选择铸件尺寸公差等级为CT10。这对提升生产率，确保产品质量有帮助。另外为消除残余应力还应安排人工时效。
2.2确定毛胚尺寸公差和机械加工余量
由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚尺寸公差及机械加工余量。
2.2.1公差等级
由轴承座功用和技术要求，确定该零件公差等级为CT=10。
2.2.2轴铸造毛坯尺寸工差及加工余量
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
Φ55外圆柱面
4
4
55.±2
Φ36内圆锥面
3
2.8
36±1.4
Φ34内圆锥面
3
2.8
34±1.4
Φ28内孔
圆柱面
2
2.0
28±1.0
Φ30内孔
圆柱面
3
3
30±1.5
Φ31.2内圆锥面
3
3
31.3±1.5

3、确定轴承座工艺路线
3.1、定位基准选择
3.1.1．粗基准选择
根据粗基准选择标准为确保不加工表面和加工表面位置要求，应选择不加工表面为粗基准。依据零件图所表示，故应选轴外圆端面为粗基准，以此加工轴内圆柱面和其它表面。

3.1.2．精基准选择
考虑要确保零件加工精度和装夹正确方便，依据“基准重合”标准和“基准统一”标准，以粗加工后外圆柱面为关键定位精基准，即以轴外圆柱面为精基准。

3.1.3工艺路线确实定
毛坯为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件内应力及改善机械加工性能，在毛坯车间铣削去浇冒口，达成毛坯技术要求，然后送到机械加工车间来加工。
依据零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，和加工方法所能达成经济精度，在生产纲领已确定情况下,能够考虑采取万能性机床配以专用工卡具,并尽可能使工序集中来提升生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。选择零件加工方法及工艺路线方案以下：

工序号
工序内容
设备
1
粗车直径为φ55外圆柱面；
粗镗φ36、φ31.2、φ34、内圆锥面。
C620-1卧式车床
T6113卧式镗床
2
半精车直径为φ55外圆柱面；
半精镗φ36、φ31、φ34、内圆锥面；倒圆角。
C620-1卧式车床
T6113卧式镗床
3
在φ55外圆柱面上铣键槽。
X61卧式万能铣床
5
粗磨直径为φ55外圆柱面；
粗镗φ28、φ30内圆柱面。
M4080卧式磨床
T6113卧式镗床
6
半精镗φ28内圆柱面；
精镗φ30内圆柱面。
T6113卧式镗床
7
在离轴右端面25处φ55外圆柱面上钻φ6圆柱孔
Z5140立式钻床
8
去毛刺,检验。
钳工台

依据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。见附表
3.2 、表面加工方法确实定

依据轴承座零件图上各加工表面尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面加工方法，以下表所表示：

加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
轴端处
IT6
3.2
粗车-半精车
Φ55外圆柱面
IT7
6.4
粗车-半精车
槽壁
IT9
6.3
粗铣
160x2槽
IT9
3.2
粗铣-半精铣
200x2槽
IT9
3.2
粗铣-半精铣
Φ28内孔
IT7
3.2
粗镗-半精镗
60°Φ36
锥孔圆锥面
IT9
2.3
粗镗-半精镗
60°Φ34
锥孔圆锥面
IT9
2.3
粗镗-半精镗
Φ30内孔
圆柱面
IT7
1.6
粗镗-精镗
Φ6孔圆柱面
IT7
3.2
钻

3.3、加工阶段划分
该轴除Φ30内孔表面加工质量要求高以外，其它表面加工质量要求通常，所以可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序全部可采取精基准定位加工，确保其它表面精度要求；然后粗铣轴内圆锥面。在半精加工阶段，完成轴内圆柱面精铣加工和φ28孔镗-半精镗加工及φ31.2、φ34、φ36孔加工。
3.4、工序集中和分散
选择工序集中标准安排轴加工工序。该轴生产类型为中批生产，能够采取万能型机床配以专用工、夹具，以提升生产率；而且利用工序集中标准使工件装夹次数少，不仅可缩短辅助时间，而且因为在一次装夹中加工了很多表面，有利于确保各加工表面相对位置精度要求。
3.5、工序次序安排
3.5.1机械加工工序
（1）遵照“先基准后其它”标准，首先加工精基准——轴外圆柱面和右端面。
（2）遵照“先粗后精”标准，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵照“先面后孔”标准，先加工轴右端面，再加工φ36孔。
3.5.2．热处理工序
铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生铸造应力，提升材料综协力学性能。该轴在工作过程中不承受冲击载荷，也没有多种应力，故采取退火处理即可满足零件加工要求。
3.5.3．辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
总而言之，该轴工序安排次序为：热处理——基准加工——粗加工——精加工。
3.6、确定工艺路线
在综合考虑上述工序次序安排标准基础上，下表列出了轴工艺路线：
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
1
退火

2
粗车
粗车Φ55外圆柱面
C620-1卧式车床

外圆车刀、游标卡尺
3
粗镗
粗镗Φ36内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
4
粗镗

粗镗Φ34内圆锥面

T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
5
粗镗

粗镗Φ31.2内圆锥面

T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
6
半精车
半精车Φ55外圆柱面
C620-1卧式车床

外圆车刀、游标卡尺
7
半精镗
半精镗Φ36内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
8
半精镗

半精镗Φ34内圆锥面

T6113卧式镗床

镗刀、游标卡尺
9
半精镗

半精镗Φ31.2内圆锥面

T6113卧式镗床

镗刀、游标卡尺
10
铣

在φ55外圆柱面上铣160x2键槽

X61卧式万能铣床

端铣刀、游标卡尺
11
铣

在φ55外圆柱面上铣200x2键槽

X61卧式万能铣床

端铣刀、游标卡尺
12
粗磨

粗磨直径为φ55外圆柱面

M4080卧式磨床

砂轮、游标卡尺
13
粗镗

粗镗φ28内圆柱面

T6113卧式镗床

高速钢镗刀、游标卡尺
14
粗镗

粗镗φ30内圆柱面

T6113卧式镗床

高速钢镗刀、游标卡尺
15
半精镗

半精镗φ28内圆柱面

T6113卧式镗床

高速钢镗刀、游标卡尺
16
精镗

精镗φ30内圆柱面

T6113卧式镗床

高速钢镗刀、游标卡尺
17
钻

钻Φ6孔

Z5140立式钻床

麻花钻、铰、卡尺、塞规
18
去毛刺

去毛刺

钳工台
游标卡尺
19
检验
检验

塞规、卡尺、百分表等
4、加工余量、工序尺寸和工差确实定
在这只确定镗φ30孔加工余量、工序尺寸和公差。
由相关表可查得镗孔余量T镗 =3mm。再查相关表可依次确定各工序尺寸加工精度等级为，镗：IT7。依据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步公差值分别为，镗：0.15mm。
总而言之，该工序各工步工序尺寸及公差分别为，镗：φ30+0.15mm。

5、切削用量、时间定额计算
在这只计算粗镗-半精镗φ28孔此工序切削用量和时间定额。
5.1、切削用量计算
粗镗Ф28孔
该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔；
由文件《切削用量简明手册》,镗孔进给量f=0.3mm/r，由文件《切削用量简明手册》求得镗孔时切削速度v=30m/min；
由此算出转速为：
按镗床实际转速取n=350r/min，则实际切削速度为：
半精镗Ф28孔
该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔；
由文件《切削用量简明手册》,镗孔进给量f=0.2mm/r，由文件《切削用量简明手册》求得镗孔时切削速度v=30m/min；
由此算出转速为：
按镗床实际转速取n=350r/min，则实际切削速度为：
5.2、时间定额计算
5.2.1．基础时间tj计算
粗镗孔工步：
依据文件，镗孔基础时间可由公式 tj =L/fn=(160+4+2)/fn 求得。式中切削工时：
l=160mm; l2=2mm; l1=ap/2*cotkr+(1~2)=4/2*cot54+1.1mm=4mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序基础时间5.53s。
半精镗孔工步：
依据表文件，镗孔基础时间可由公式 tj =L/fn=(160+3+2)/fn 求得。式中切削工时：
l=160mm; l2=2mm; l1=ap/2*cotkr+(1~2)=2.6/2*cot54+1.2mm=3mm; f=0.2mm/r;n=100mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序基础时间10.3s。
5.2.2．辅助时间ta计算
依据第五章第二节所述，辅助时间ta和基础时间tj之间关系为ta=(0.15~0.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序辅助时间分别为：
粗镗孔工步辅助时间为：ta=0.15x5.53s=0.83s;
半精镗孔工步辅助时间为：ta=0.15x10.3s=1.55s;
5.2.3. 其它时间计算
除了作业时间（基础时间和辅助时间之和）以外，每道工序单件时间还包含部署工作时间、休息和生理需要时间和准备和终止时间。因为轴生产类型为中批生产，分摊到每个工件上准备和终止时间甚微，可忽略不计；部署工作时间tb是作业时间2%~7%，休息和生理需要时间tx是作业时间2%~4%，这里均取3%，则各工序其它时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：
粗镗孔工步其它时间为：tb+tx =6%x(5.53s+0.83s)=0.38s;
半精镗孔工步其它时间为：tb+tx =6%x(10.3s+1.55s)=0.711s。
5.2.4．单件时间tdj计算
这里各工序单件时间分别为：
镗孔工步tdj钻=5.53s+0.83s+10.3s+1.55s+0.38s +0.71s =19.30s;
所以，此工序单件时间tdj=tdj钻=19.301s;将上述零件工艺规程设计结果，填入工艺文件。

6. 夹具设计
为了提升零件加工零件效率，确保加工质量，降低劳动强度，现对φ55圆柱面上键槽铣削设计专用夹具。
6.1夹具结构组成
该专用夹具结构关键由以下几部分组成：
第一部分是底板
第二部分是2个V形块、4个V形块定位销和4个紧固V形块螺栓。
第三部分是2个底板向定位键和紧固螺钉。
第四部分是2个U形压板和紧固螺栓。
第五部分是2个辅助支撑。
第六部分是对刀块和其上销和紧固螺钉。
6.2夹具工作原理
铣槽铣削夹具设计指导思想是，在一般立式铣床上对轴类外圆柱面上键槽加工是利用一对V形块和定位键定位、U形压板压板经过螺栓夹紧工件，这么就能确保工件形位精度，也就是说确保了轴铣削加工质量。
其原理是：定位键经过螺钉拧紧固定在地板上；利用对刀块来控制铣刀走一直调整道具走向；V形块先经过销和地板定位，再经过螺钉拧紧固定在地板上； U形板经过螺栓拧紧来压紧零件和辅助支撑使其固定在地板上；利用底板导向定位键和铣床本身T型槽“精密”配合，再经过两端开口槽用螺栓和铣床拧紧固定。
6.3零件加工定位误差分析
因为该轴用螺栓紧固，在整个加工过程中均处于锁紧状态；所以零件和V形块之间不存在定位误差，因为V形块利用圆柱销经过过盈配合定位在底板上面；并分别用2个螺栓紧固在底板上，在整个加工过程中均处于锁紧状态；所以V形块和底板之间误差满足要求。

7. 体会和展望

经过这段时间学习，我对机械制造技术感悟程度有了很大提升，对于以前不会部分问题也经过看书，查资料和和同学交流弄明白了部分。在这次设计中，我们树立了正确设计思想，掌握了设计通常规律，同时也知道了部分机床基础参数，而且查阅了部分书籍，使自己知识面得到了拓宽。经过这次设计，在计算，绘图等过程中认为全部是对自己一次锻炼。在具体做过程中，让我更深入明白了作为一个设计人员要有清楚头脑和整体布局，要有严谨态度和不厌其烦细心，要有精益求精、追求完美一个精神。即使有时候会很毛躁，也可能很忙，不过我认为设计一定要坚持下去。
在设计中我也体会到了集体力量，我们不可能什么东西全部要去问老师，而且老师也不一定全部知道，所以平时学习讨论就很关键了 还有平时分工合作，就更显得一组合作精神和组长凝聚力了。
在这次机械制造设计中，因为准备不是很充足，经验也不是很够。在有部分地方肯定存在着错误，请老师多多谅解。

关键参考文件
[1] 陈家芳、曹志鸿、唐益萍.金属切削加工手册.第3版.上海：上海科学技术出版社，
[2] 殷国富，徐雷，胡晓兵.机床夹具设计手册（软件版）.北京：化学工业出版社，
[3] 王先逵，陈红. 机械制造工艺学.第一版.北京：北京大学出版社，
[4] 艾兴，肖诗刚.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，1994