轴工艺说明书

杭州职业技术学院

工艺设计

课 题：动力轴零件加工工艺设计说明书

课程：机械制造技术 指导老师：蔡海涛

组长：乐逢吉

副组长：徐友华，蒋新尧

组员：何发明，李荣军，曹友余，叶长江，王斌，刘永兴，

汤兴伟，吴崇杰，陈张保，许杰

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目 录 设计任务书 序言

一、零件图分析

㈠零件的作用

㈡零件的材料及其力学性能 ㈢零件的结构工艺分析 二、毛坯分析

㈠毛坯的选择 ㈡毛坯图的设计 三、工艺路线拟定 ㈠定位基准的选择 ㈡加工方法的确定 四、加工顺序的安排 ㈠工序的安排 ㈡工序划分的确定 ㈢热处理工序的安排 ㈣拟定加工工艺路线 ㈤加工路线的确定 ㈥加工设备的选择 ㈦刀具的选择

㈠加工余量，工序尺寸，及其公差的确定 ㈡确定切削用量及功率的校核*9-6 辅助工序

一 机械加工工艺过程卡 二 机械加工工序卡 九、 走刀路线图 十、 设计心得 十一、参考文献

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机械制造工艺设计任务书

设计题目 设计动力轴的普通车床加工工艺规程 设计内容及要求：

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（国标）：工艺过程卡（P134，图卡）；工序卡（P136，图卡合一）；检验卡（图卡合一）。 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。 3.参考书目：《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》、《金属机械加工工艺人员手册》。

班级 机设0611 设计者 指导教师 2008-10 序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。

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，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请彭老师给予指教。

一、零件图分析 ㈠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。

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.

㈢零件的结构工艺分析㈡

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，两端三角螺纹，键槽，倒角。 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Ra1.6两端螺纹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12，为较典型的细长轴。

二、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，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

m。它是零件上主要的基准，

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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。 （一）、 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，所以综上所叙选择锻件中的模锻。所以按照零件特点，可选棒料。根据标准，比较接近并能满足加工要求，可选28mm，245mm。 （二）、 毛坯图的设计

毛坯（锻件）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>,见图2. 三、工艺路线拟定 （1）定位基准的选择

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φ28外圆柱面作为粗基准来加工。25外圆零件上主要的基准，两端螺纹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。 （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：

加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法

φ25外圆柱面 Ra1.6 IT7 粗车-半精车-磨削 φ20外圆柱面 Ra1.6 IT7 粗车-半精车-磨削 键槽 Ra3.2 IT12 粗铣 Ra1.6 IT9 精铣 左右端面 Ra6.3 自由公差 粗车 φ25圆柱左右两台阶面 Ra1.6 IT7 粗车-半精车-磨削 螺纹

倒角 Ra6.3 退刀槽

四、加工顺序的安排

(1)工序的安排

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

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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。 ① 粗加工阶段：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φ20、φ28、M20外圆柱表面。

② 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φ20、φ28、M20外圆柱面等。

③ 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。 2、先粗后精

即要先安排粗加工工序，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。

（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，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 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。 （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。

（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，可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：

05、 下料 切φ30棒料，长245mm 10、 普车 粗车断面见光,打B型中心孔

粗、精车右端面 钻中心孔

粗φ粗车φ25外圆，留直径方向余量1.0

粗车M24外径及其台阶面，留直径方向余量1.0 调头加工，粗车断面，长度达图，打B型中心孔 粗车φ20外径及其台阶面，留直径方向余量1.0

20、 热处理 调制HRC2B--32

25、 普车 半精车φ25外圆，留磨削余量：直径方向0.4。倒角达图

切退刀槽4x1.15

半精车M24外径及其台阶，车M24螺纹，倒角达图

半精车φ20外径及其台阶，%%c25断面处留磨余量0.4。车φ20台阶，

留磨余量：直径方向0.4。倒角达图

30、 磨 修研中心孔，磨φ25外圆、φ20外圆及其台阶面

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35 铣 铣键槽 40、 钳工 去毛刺及锐边 45、 检验 成品检验 50、 表面处理 发兰 （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 具体加工路线见走到路线图。 （6）、加工设备的选择

①、工序10、24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0.125-5mm，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

《绿》P159工序35采用X51，铣床的参数如下：

型号X51,主轴孔锥度7:24,主轴孔径25mm。主轴转速65～1800r/min。工作台面积(长×宽)1000×250。工作台最大行程:纵向(手动/机动)620mm,横向手动190mm、机动170mm，升降手动370mm、机动350mm。工作台进给量:纵向35～980mm/min、横向25～765mm/min、升降12～380mm/min。工作台快速移动速度:纵向2900mm/min、横向2300mm/min、升降1150mm/min。工作台T型槽数:槽数3、宽度14、槽距50。主电机功率7.5KW。

磨床《工》P561

型号MM135，磨削工件直径2～5 mm，磨削工件最大长度250 mm，工件最大重量4Kg，中心高×中心距为90×250.工作台纵向最大移动量270 mm，工作台最大回转角度：顺时针7°，逆时针3°。分度盘每刻度砂轮进给量0.002 mm。砂轮最大外径×宽度250×25.砂轮架电动机功率0.3KW。加工精度：圆度0.003 mm，圆柱度0.006 mm。表面粗糙度Ra0.4 （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。

1)、端面：端面车刀T01

2)、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(P758《工》)，刀具型号为PTGNR2020-16 3）、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

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4）、切槽刀， 刀具号T04 P765《工》

5）、螺纹 T05 6）、磨削 砂轮 7）、粗铣键槽 刀具号为T05，精铣键槽 刀具号为T05， 综上可做一刀具表如下：

加工表面 刀具号 刀具名称 刀具参数 刀片型号 刀具型号

车端面 T01

粗车外圆柱面 T02 可转位车刀 90° r=1 TNMM160408ER PTGNR2020-16

半精车外圆柱面 T03 可转位车刀 75° r=1 同上 同上

切槽刀， T04765《工》 螺纹车刀 T05

磨削 砂轮

精铣键槽 T06 铣刀 Φ6

五、工艺设计

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： 1） 外圆柱面φ25

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 粗车 1 IT12 φ25 6.3 半精车 0.4 IT10 φ56 3.2 磨削

毛坯 12.1 φ70 2）

外圆柱面φ20

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 磨削

半精车 1.1 IT10 φ56 3.2 粗车 1 IT12 φ25 6.3 毛坯 12.1 φ28 3） 外圆柱面M24

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精车 1.0 IT6 φ60 1.6 半精车 1.1 IT10 φ61 3.2 粗车 10 IT12 φ62.9 6.3 毛坯 12.1 φ28

4 外圆柱面φ65

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 半精车 1.1 IT10 φ66

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精车 1.0 IT6 φ65 1.6 3.2

粗车 5 IT12 φ67.9 6.3 毛坯 7.5 φ28 4）M24螺纹

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 粗车 5 IT12 φ77.9 6.3 毛坯 7.5 φ28 5）退刀槽

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 粗车 IT12 φ77.9 6.3 毛坯 7.5 φ28

6） 加工键槽

工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度 精铣 IT9 φ16 1.6 粗铣 IT12 φ12 3.2 毛坯 7.5 φ28

2、确定切削用量及功率的校核 Ⅰ 加工外圆柱面φ28

粗车：查《金属机械加工工艺人员手册》P1006取f=0.3mm/r ap=1mm 由CA6140主轴转速范围取n=600r/min 故实际切削速度：

Vc=n d/1000=28×3.14×600/1000=52.75m/min

校核功率：Pc=Kc×ap×Vcf/60000=2305×1×0.3×52.75/60000=4.8Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=52.75m/min，n=600r/min，f=0.3mm/r

Ⅱ 加工外圆柱面φ20及M24类似加工外圆柱面φ28

半精车：《金属机械加工工艺人员手册》P1006取ap=0.8mm f=0.1mm/r 则 n=1000Vc/ d =800r/min

n=800 r/min 功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.8×0.1×320/60000=0.98Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=320m/min，n=800r/min f=0.1mm/r

Vc= 110m/min，n=450r/min f=0.45mm/r

精车：查《机械加工工艺设计手册》表9-16知： f=0.13～0.18mm/r 取f=0.15mm/r 再查外圆切削数据表知：Vc>1.67m/s 取Vc=120 m/min 则n=1000Vc/ d =1000×120/76.1×3.14=502.2 r/min圆整得n=500 r/min故实际切削速度： Vc=n d/1000=500×3.14×76.1/1000=119.48m/min ap=0.55mm校核功率Pc=Kc×ap×Vc×f /60000=2305×0.55×119.48×0.15/60000=0.39 Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=119.48m/min，n=500r/min f=0.15mm/r

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Vc= 23.1m/min，n=409r/min， f=0.2mm/r

Ⅲ 加工端面

粗车：查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得： f=0.66mm/r Vc=108m/min n=1000Vc/πd=190r/min 由CA6140说明书取n=200r/min 故实际切削速度Vc=n d/1000=110.5m/min 取ap=2mm 校核功率： Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×2×0.66×110.5/60000=5.6Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc×η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=110.5m/min，n=200r/min，f=0.66mm/r.

精车：查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》得：f=0.41mm/r ap=0.5mm Vc=120m/min n=1000Vc/πd=217.1r/min 功率 Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×0.5×0.41×120/60000=0.94Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc×η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=120 m/min，n=217.1r/min，f=0.41mm/r. Ⅳ、磨 φ25外圆φ20外圆

铣键槽

粗铣：fz=0.12mm/r ap=5mm Vc=90m/min n=1000Vc/πd=955.4r/min Vf=n×fz=114.6mm/r功率Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×5×0.12×90/60000=2.07Kw 由于机床说明书查得Pc=4.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc×η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc= m/min，n=945r/min，纵向Vf=105mm/r,横向Vf=100 mm/r

精铣： fz=0.10mm/r ap=2mm Vc=150m/min n=1000Vc/πd=1194.2r/min Vf=n×fz=119.4mm/r功率Pm=Kc×ap×f×Vc/60000=2305×2×0.10×150/60000=1.15Kw 由于机床说明书查得Pc=4.5 Kw，效率为η=0.8，机床功率Pc×η＞Pm，所以机床功率足够，实际取值为Vc=153.8m/min，n=1225r/min 纵向Vf=125mm/r,横向Vf=130mm/r.

六、机械加工工艺过程卡 见各单独工艺过程卡 十、设计心得

本次的《机械制造工艺》课程设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。这次的设计我基本上是满意的，因为这是我和本组同学共同完成的这次设计。在此之前我总是莫名其妙感到茫然，不知道从何下手。或者是产生了干脆抄袭别人的想法，但是这一次彭老师制定的这个计划，每个星期都要询问我们的进度，这样子我感觉从一定程度上避免了同学不自己动脑的坏习惯，虽然杜绝不掉，但是我相信经过这次的课程设计后会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和老师分给他们的任务。而不再愿意抄袭别人的，至少我不会了。通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间，所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹，会节省很大一部分的时间的。所以我建议同学们以后一定要在这方面下工夫。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候，一定要细心不能马虎一点，因为这些图都比较烦琐，所以必须一步一步来，不可贪图方便。 本次的课程设计，老师要求得很严格，但是老师为了辅导我们不懂的问题不厌其烦的把我们不懂的问题讲了一遍又一遍，真的很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。我们一定不会辜负老师的期望，一定会努力的学好每一门知识，不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。

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在最后仍然要再次谢谢老师对我们辛勤的辅导，我们一定不会辜负您的期望，请您放心。 老师您辛苦了！谢谢您！ 十一、参考文献 1、《金属机械加工工艺人员手册》 赵如福编 上海科技出版社 2、《机械制造工艺简明手册》 李益民主编 哈尔滨工业出版社 3、《机械制造技术课程设计》 吴雄彪主编 浙江大学出版社 4、《机械制造技术》 王道宏主编 浙江大学出版社 5、《机械设计手册（上册）》 化学工业出版社

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