输出轴课程设计(1组)(1)

荆楚理工学院

课程设计成果

学院： 机械工程学院 班 级： 模具一班

学生姓名： 第一组全体成员 学 号： 20113030201（30～34） 设计地点（单位）： A1教学楼

设计题目： 输出轴零件机械加工工艺规程设计 完成日期： 2013 年 06 月 26 日

指导教师评语： __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

成绩（五级记分制）： 教师签名： 田锐

荆楚理工学院课程设计任务书

设计题目： 输出轴 零件的机械加工工艺规程及工序的设计计算 学生姓名 课程名称 地 点 设计内容及要求 余进元，刘丹，宋升楷，严业辉，周诗操 机械制造基础 教学楼 专业11级模具一班 班级 起止2013年6月10号―2013年6月28日 时间 进度要求 参考资料 其它 说明 完成 输出轴 机械加工工艺规程设计（零件图见附图），内容及要求如下： ①手绘一张零件图； ②选择热处理方法； ③选择毛坯制造方法和工艺参数，绘制详细的毛坯图一张（A4）； ④拟定零件的机加工工艺路线，选择加工设备、刀具、夹具、量具，进行详细的机加工工序设计（工序余量。尺寸、工序公差、切削用量、工时定额），工时要求只选个别工步计算即可； ⑤完成工艺过程卡一张（A4）； ⑥完成所有机加工工序的工序卡（A4）； ⑦完成设计说明书编写（格式见课程设计管理规定），并装订成册，装订顺序为：封面、任务书、目录、正文、卡片图纸。 ⑧同组学生设计参数一致率不能超过30%。 算中间周六、周日共18天。 准备资料、读图、绘图 2天 毛坯制造工艺设计 1天 加工路线拟定 2天 加工装备选择 1天 工序设计及计算 4天 工艺卡、工序卡、工序图填画 3天 说明书编写 2天 电子稿排版 2天 整理装订 1天 机械制造工艺手册 机械制造技术 互换性与技术测量 机床手册 机械制造课程设计指导书 等方面书籍或手册资料 1．本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，教研室审批后交学院院备案，一份由负责教师留用。2．若填写内容较多可另纸附后。3．一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。 教研室主任： 贾伟杰 指导教师： 田锐

2013年 6月 8日

目录

1 输出轴的工艺分析及生产类型的确定 ....................................................................................... 1

1.1输出轴的用途 ..................................................................................................................... 1 1.2输出轴的技术要求 ............................................................................................................. 1 1.3输出轴的结构工艺分析 ..................................................................................................... 1 2 确定毛坯、绘制毛坯图 ............................................................................................................... 2 3 输出轴工艺路线 ........................................................................................................................... 2

3.1定位基准的选择 ................................................................................................................. 2 3.2各表面加工方案的确定 ..................................................................................................... 2 3.3加工阶段的划分 ................................................................................................................. 3 3.4工序的集中与分散 ............................................................................................................. 3 3.5工序顺序的安排 ................................................................................................................. 3

3.5.1热处理工序 .............................................................................................................. 3 3.5.2辅助工序 .................................................................................................................. 3 3.6确定工艺路线 ..................................................................................................................... 4 4确定加工余量、工序尺寸及表面粗糙度 .................................................................................... 4

4.1机械加工余量及工序尺寸 ................................................................................................. 5 5 确定切削用量及时间定额 ........................................................................................................... 5

5.1确定切削用量 .................................................................................................................... 6 5.2时间定额的计算 ............................................................................................................... 10

5.2.1基本时间tm的计算 .............................................................................................. 10 5.2.2 辅助时间tf时间的计算 ..................................................................................... 15

5.2.3其他时间计算 ........................................................................................................ 15 6 总结........................................................................................................................................... 28 参考文献......................................................................................................................................... 28

1 输出轴的工艺分析及生产类型的确定

1.1输出轴的用途

输出轴的零件是某车床的轴。其主要作用一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑支撑传动零部件。

1.2输出轴的技术要求

输出轴属于典型的轴类零件，轴与齿轮又要有配合要求，因此加工精度要求较高。又因在工作中需要冲击载荷为增强耐磨性，其表面要求调质处理零件材料为45#表面硬度是

+0.05

28~32HRC。要求轴的同轴度为0.02mm。轴孔?54.40轴采用键槽定位，键槽的宽度尺寸

0

为?18—0.043综上所述该输出轴零件的各项技术要求制定较合理符合该零件输出轴的功用。

表1—1输出轴零件技术要求表

加工表面 尺寸及偏差/mm 公差等级 表面粗糙度形位公差/mm

Ra/mm 轴的最左端 轴的右端 ?60+0.024 0.011 轴左段的?60 轴左边?70 轴右边?70 轴?88 轴?80 左键槽 ?88 ?80+0.021 +0.002 IT11 IT6 IT9 IT9 12.5 1.6 12.5 12.5 ◎ 0.02 A ?70 IT11 12.5 ?60+0.024 0.011 ?70 IT11 12.5 IT5 1.6 ◎ 0.O2 A IT5 1.6 ◎ 0.02 A ?54.40+0.05 IT8 12.5 ◎ 0.02 A 18—0.043 18—0.043 00

右键槽 1.3输出轴的结构工艺分析

从零件图上?看，该零件是典型的零件结构比较简单，其主要加工有两个端面、

+0.05、

?54.40?60+0.024 0.011、?70、?88、?80的外圆柱表面以及两个键槽，图中所给尺寸精度较高，大部分IT6粗糙度表现在?60的外圆表面?70外圆柱表面为Ra12.5um要求不高严格表现在?54.4的外圆柱面?80外圆柱圆柱面?60外圆柱面的同轴度为0.02mm。热处理方面需要调质处理到28~32HRC，保持均匀，通过分析该零件其布局合理，方便加工。

1

2

确定毛坯、绘制毛坯图

2.1选择毛坯

轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均匀分布可获得较高的抗拉，抗弯级抗扭强度，而模锻多运用于大批量生产，此零件为中小批量生产，选择棒料。

2.2绘制毛坯图

图1 毛坯图

3

输出轴工艺路线

3.1定位基准的选择

在粗加工时为了提高零件的刚度 ，可采轴的外圆表面作为定位基准即轴左段?70的台阶外圆表面，考虑到?54.4、?60、轴线对轴右边?80、?60的同轴度要求。又由于基准重合的原则，而且根据技术要求，保留中心孔，所以在半精加工和精加工采用中心孔定位基准，所以选择轴的两端作为精基准。

3.2各表面加工方案的确定

根据输出轴零件图上加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求查【1】表1—9和表1—11确定各表面加工方案如表3—1

2

表3—1输出轴零件各表面加工方案

加工表面 输出轴左端面 输出轴右端面 输出轴?54.4 轴左边?60 轴左端?70 轴段?88 轴段?80 轴右段?70 轴右段?60

经济表面粗糙度精度 Ra/mm IT11 IT11 IT8 IT5 IT11 IT11 IT6 IT11 IT5 12.5 12.5 1.6 1.6 12.5 12.5 1.6 12.5 1.6 12.5 加工方案 粗车 粗车 粗车—半精车—精车 粗车 粗车 粗车—半精车—精车 粗车 粗铣—半精铣 备注 表1—9 表1—9 表1—9 表1—9 表1—9 表1—9 表1—9 表1—11 粗车—半精车—精车—粗磨—精磨 表1—9 粗车—半精车—精车—粗磨—精磨 表1—9 两个键槽宽度18 IT9 3.3加工阶段的划分

在选定输出轴的各表面加工方法后，需要进一步确定加工方法在工艺路线中的顺序及位置。这涉及加工阶段划分方面的问题，对于精度较高的零件，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个阶段是对整个加工过程而言，不能拘泥于某一表面的加工。该输出轴的质量较高，可将加工段划分成粗加工、半精加工、和精加工三个阶段。

在粗加工阶段，其任务是切除毛坯上大部分余量，去端面以及外圆表面大部分余量。并为后续工序提供精基准，在其精加工阶段，其任务就是保证各主要表面达到规定尺寸精度。留一定精加工余量，为主要表面精加工做好准备，还有轴的外表面的磨削。

3.4工序的集中与分散

工序的集中与分散是确定工序内容多与少的依据，它直接影响整个工艺路线的工序数目及设备、工装的选用等。工序集中使总工序减少，这样就减少啦安装的次数可以减少装夹时间、减少夹具的数目，提高生产率有利于保证各加工表面之间的额相互位置度要求并可以缩短辅助时间。

3.5工序顺序的安排

3.5.1热处理工序

热处理是提高材料的力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。热处理主要分为预备热处理，最终热处理和内应力处理、调制处理消除内应力。

3.5.2辅助工序

辅助工序一般包括去毛刺、倒角、清洗、除锈、退磁、检验等。综上所述该输出轴的安排顺序为：基准加工—主要表面粗加工及一些余量大表面粗加工—主要表面加工和次要表面加工—热处理—主要表面精就爱个期间穿插一些辅助工序。

3

3.6确定工艺路线

表3—2输出轴工艺路线及设备、工装选用 工序号 1 工序名称 车端面打中心孔 机床设备 CA6140 刀具 450端面车刀 750偏头外圆车刀 750偏头外圆车刀 750偏头外圆车刀 750偏头外圆车刀 900偏头外圆车刀 900偏头外圆车刀 键槽铣刀 刚玉砂轮 量具 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 游标卡尺、千分尺 塞规、百分表卡尺 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4

粗车三个台阶 调头车另一端四个台阶 半精车?54.4、?60的两个台阶 调头半精车?60、?80的台阶 热处理调质 修两端中心孔 精车?60、?80 精车?54.4、?60 划两个键槽加工线 铣两个键槽 磨?60两段 清洗 检验 CA6140 CA6140 CA6140 CA6140 CA6140 CA6140 CA6140 钳工台 X62 M1432 清洗机 确定加工余量、工序尺寸及表面粗糙度

4

4.1机械加工余量及工序尺寸

（以上均由查表得出）

工 余量/mm 序号 工序尺寸/mm 表面粗糙度Ra/mm 12.5 +0.0191 2 车端面 粗车?80的台阶直径余量为4mm 粗车?70的台阶至零件图示尺寸 粗车?60的台阶直径余量为4mm 380 ?840?70 ?640?88 ?70 ?640+0.019+0.019 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 3 粗车?88的台阶至零件图示尺寸 粗车?70的台阶至零件图示尺寸 粗车?60的台阶直径余量为4mm 粗车?54.4的台阶直径余量4mm 半精车?54.4的台阶直径余量为1mm 半精车?60的台阶直径余量为1mm 半精车?60的台阶直径余量为1mm 半精车?80的台阶直径余量为1mm 精车?60的台阶直径余量为0.1mm 精车?80的台阶至零件图示尺寸 精车?54.4至零件图示尺寸 精车?60的台阶直径余量为0.1mm 12.5 12.5 6.3 6.3 6.3 6.3 3.2 1.6 1.6 3.2 12.5 12.5 1.6 1.6 ?58.40?55.40?610?610?810+0.019+0.0744 5 8 +0.074+0.074+0.074 ?60.10+0.03?80+0.021 +0.002 9 ?54.40+0.05+0.03 ?60.10 11 粗铣键槽的余量为0.9mm、1.0mm 半精铣键槽至零件图示尺寸 12 粗磨?60两段轴的直径余量0.02mm 精磨?60两段轴至零件图示尺寸

48.40-0.35 74 0-0.35 47.50 -0.2 730 -0.2 ?60.02+0.024 0.011 ?60.+0.024 0.011

5 确定切削用量及时间定额

5

查【1】表5-1 、5-2 、4-3,确定ap、f、v。用公式错误！未找到引用源。计算出

n之后查【1】表4-2，确定实际主轴转速n，算出实际切削速度v（看是否为合格切削速度）。

5.1确定切削用量

工序1——平端面，钻中心孔

工步1：平右端面

ap1=2.5mm、f=0.81mm/r、n=400r/min

工步2：调头平端面

ap2=2.5mm、f=0.81mm/r、n=400r/min

工序2——粗车?60开头的三个台阶（?60, ?70, ?80） 工步1：粗车外圆到?80，从右端面到145mm

ap1=1mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=217.13r/min 取n=200r/min v=55.26m/min

工步3：粗车?70台阶到?76，从右端面到55mm ap3=4mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=251.42r/min 取n=250r/min v=59.66m/min 工步4：粗车?70台阶到图样尺寸

ap4=3mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=272r/min 取n=250r/min v=54.95m/min

工步5：粗车?60台阶到?64，从右端到35 mm处 ap5=3mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=298.56r/min 取n=320r/min v=64.31m/min

工序3——调头粗车各处四个台阶

工步1：粗车?88台阶到图样尺寸，从右端到235 mm ap1=1mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=217r/min

取n=200r/min v=55.26m/min

6

工步2：粗车图样?70台阶到?78，从最右端到237 mm ap2=5mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=244.98r/min

取n=250r/min v=61.23m/min

工步3：粗车?70台阶到?70达图样尺寸，从右端到237 mm ap3=4mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=272.98r/min 取n=250r/min v=54.95m/min

工步4：粗车?60台阶到?64，从右端面到162 mm处

工步5：ap4=3mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=298.57r/min 取n=320r/min v=64.31m/min

粗车?54.4台阶到?58.4，从右端85 mm处

ap5=2.8mm、f=0.86mm/r、vc=60m/min、n=327.19r/min

取n=320r/min v=55.68m/min

工序4——-半精加工?54.4 和?60两端轴，倒角。

工步1：从右端面到85mm处，半精车?54.4台阶

ap

=1.5mm f=0.51mm v=70mm/min n=40204r/min

1c取n=400r/min v=76.62m/min 工步2：加工?60那段轴

ap2=1.5mm f=0.51mm v

c=70m/s n=65.46r/min

取n=400r/min v=76.62m/min

工序5——调头半精加工，加工各一端?80、?60两段轴。

工步1：半精加工?60那段轴 ap=1.5mm f=0.51mm v 取n=400r/min v=76.62r/min 工步2：半精加工?80的那段轴

7

c=70m/s n=365.46r/min

共 张 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 设备型号 输出轴 小批量 2 粗车 车床 CA6140 材料牌号 45 机械加工工序卡片 毛坯种类 棒料 同时加工件数 （日期） （日期） （日期） 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 编制 工序工时 冷却液 指导 审核 2.5 2 3 4 5 2.5 1 粗车外圆到Φ88 粗车图样Φ80台阶到Φ84 粗车图样Φ70台阶到Φ76 粗车Φ76台阶大图样规定尺寸 粗车Φ70台阶到Φ64 145 133 55 55 35 1 1 1 1 1 200 200 250 250 320 0.92 0.86 0.88 0.86 0.99 0.86 0.92 0.86 1.07 0.86

背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 18

共 张 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 零件编号 生产类型 工序编号 工序名称 设备名称 设备型号 输出轴 小批量 3 材料牌号 45 机械加工工序卡片 毛坯种类 棒料 （日期） （日期） （日期） 毛坯重量 夹具编号 掉头粗车 车床 CA6140 夹具名称 工序工时 冷却液 1 2 4 3 3 1 2 3 4 5 粗车图样Φ88台阶，达图样规定尺寸 粗车图样Φ70台阶 粗车Φ78台阶，达图样规定尺寸 粗车图样Φ60台阶到Φ64 粗车图样Φ54.4台阶到Φ58.4 235 237 237 162 85 1 1 1 1 1 200 0.92 250 1.02 250 0.92 320 1.07 320 0.98

背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 切削速度(m/s) 19

同时加工件数 共 张 （日期） （日期） （日期） 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 输出轴 材料牌号 机械加工工序卡片 零件编号 毛坯种类 编制 指导 审核 生产类型 小批量 毛坯重量 工序编号 4 夹具编号 工序名称 半精车 夹具名称 设备名称 车床 工序工时 设备型号 CA6140 冷却液 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 2.8 3 4 5 1 1 2 半精车图样Φ54.4台阶到Φ55.4 半精车图样Φ60台阶到Φ61 85 77 1 400 1 400

进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 20

45 棒料 审核 （日期） 指导 （日期） 编制 （日期） 同时加工件数 共 张 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 输出轴 材料牌号 机械加工工序卡片 零件编号 毛坯种类 生产类型 小批量 毛坯重量 工序编号 5 夹具编号 工序名称 掉头半精车 夹具名称 设备名称 车床 工序工时 设备型号 CA6140 冷却液 1.16 1.28 0.51 1.5 0.51 1.5 1 2 半精车Φ64台阶到Φ61 半精车Φ84台阶到Φ81 35 1 400 78 1 400

切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 21

45 棒料 审核 （日期） 指导 （日期） 编制 （日期） 同时加工件数 共 张 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 输出轴 材料牌号 机械加工工序卡片 零件编号 毛坯种类 生产类型 小批量 毛坯重量 工序编号 8 夹具编号 工序名称 精车 夹具名称 设备名称 工步号 工步内容 车床 工序工时 设备型号 CA6140 冷却液 1.28 1.06 0.51 1.5 0.51 1.5 1 2 3 4 精车Φ61台阶，到Φ60.4 精车Φ60.4台阶到Φ60.1 精车Φ81台阶到Φ80.4 精车Φ80.4台阶到图样规定尺寸 35 1 450 35 1 450 78 1 320 78 1 320

切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 22

45 棒料 审核 （日期） 指导 （日期） 编制 （日期） 同时加工件数 共 张 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 输出轴 材料牌号 机械加工工序卡片 零件编号 毛坯种类 生产类型 小批量 毛坯重量 工序编号 9 夹具编号 工序名称 掉头精车 夹具名称 设备名称 车床 工序工时 设备型号 CA6140 冷却液 1,42 1.42 1.35 1.34 0.15 0.15 0.15 0.15 0.3 0.2 0.15 0.3 1 2 3 4 精车Φ55.4台阶到Φ54.8 精车Φ54.8台阶达图样规定尺寸 精车Φ61台阶到Φ60.4 精车Φ60.4到Φ60.1 85 1 450 85 1 450 77 1 450 77 1 450

切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 主轴转速(r/min) 23

45 棒料 审核 （日期） 指导 （日期） 编制 （日期） 同时加工件数 共 张 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 输出轴 机械加工工序卡片 零件编号 生产类型 中小批量 工序编号 11 工序名称 粗铣 设备名称 设备型号 X62 1.29 1.28 1.42 1.42 0.15 0.15 0.15 0.2 0.3 0.2 0.15 0.3 1 2 3 4 5 6 一次粗铣左边键槽 一次粗铣右边键槽 二次粗铣左边键槽 二次粗铣右边键槽 半精铣左边键槽 半精铣右边键槽 73 1 73 1 67 1 67 1 73 1 67 1

切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 24

材料牌号 共 张 （日期） （日期） （日期） 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 工序工时 冷却液 审核 指导 平口钳 编制 毛坯外形尺寸 45# 同时加工件数 第 张 荆楚理工学院机械工程学院 零件名称 输出轴 机械加工工序卡片 零件编号 生产类型 工序编号 12 工序名称 磨削 设备名称 设备型号 M1432A 375 375 375 375 475 475 0.445 0.445 0.353 0.353 0.41 0.41 0.41 0.41 0.353 0.41 0.353 0.41 3 3 3 3 0.9 1 2.37 2.17 2.37 2.17 1.65 1.5 1 2 粗磨左边?60外圆 精磨左边?60外圆 112 2 112 2

主轴转速(r/min) 切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 工步号 工步内容 走刀长度（mm） 走刀次数 25

材料牌号 毛坯种类 毛坯重量 夹具编号 夹具名称 工序工时 冷却液 审核 指导 （日期） （日期） 顶尖 编制 （日期） 输出轴零件图

毛坯外形尺寸 共 张 45# 同时加工件数 第 张 1400 2000 40 15 40 20 0.05 0.02 0.174 0.138

主轴转速(r/min) 切削速度(m/s) 进给量(mm/r) 背吃刀量(mm) 工时定额（min） 26

其余：1.61.61.61.6-。机械工程学院11级模具一班标记处数分区更改文件号签名年月日设计年月日标准化签名阶段标记重量比例输出轴审核工艺批准:2共 张 第 张

技术要求：未注圆角1。2.调质处理28-32保留中心孔。4.材料45.

27

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cww7.html