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分 類 號 密 級： XXXX 學 院 畢 業(yè) 論 文 題 目：減速箱輸出軸設計及 機械加工工藝設計 姓 名 學 號 系 別 機電系 專 業(yè) 機電一體化技術 指 導 教 師 論文提交日期 2011 年10 月 減速箱輸出軸設計及機械加工工藝設計 摘 要 在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。 本課題研究求對減速器輸出軸類零件進行合理的工藝設計，包括零件每一道工序的選用設備、切削刀具、切削用量、定位方式等，并要求繪出工序圖。設計帶式運輸機單級斜齒圓柱齒輪減速器的輸出軸。主要完成內(nèi)容：1、軸的設計 2、軸的繪制 3、零件的分析；4、確定生產(chǎn)類型 5、確定毛坯的生產(chǎn)方法；6、工藝規(guī)程設計。 零件的工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關系到零件最終能否達到質量要求；夾具大的設計也是不可缺少的一部分，它關系到能否提高其加工效率的問題。因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關重要的環(huán)節(jié)。這次畢業(yè)設計，我設計的課題是一級減速器箱體加工工藝及夾具設計。該箱體零件結構較復雜，體積較大。為了提高生產(chǎn)效率和降低勞動強度，我設計了一款鉆床夾具。本次設計說明書分為四個部分: 第一部分主要介紹減速器輸出軸的設計，根據(jù)設計任務書上的條件進行設計，按照教材上的公式計算軸的各段的相關尺寸，設計出來繪制相應的圖紙。 第二部分分為機械加工工藝規(guī)程的慨述，其中有工藝的組成，工藝規(guī)程的內(nèi)容和作用，機械制造工藝規(guī)程的類型及格式，工藝規(guī)程的原理和步驟的介紹。同時對定位基準的選擇，工藝路線中表面加工方法的選擇、加工方法的劃分、加工順序的安排起到詳細的介紹。 第三部分分為機床夾具的設計，講解機床夾具的慨述，機床夾具的組成分類。工件定位的原理，定位方法和定位元件對定位誤差的計算，對夾緊裝置的組成和夾緊力的三要素作了分析。 第四部分主要介紹對零件加工的全過程，我這次設計主要選的是鑄件對毛坯的確定；加工中的時效性處理；工藝路線的編制和工序卡片的編寫（有卡片工藝、工序全過程）在加工完后的檢驗。在加工中夾具的設計和計算，對機械簡明手冊的翻閱對國標對準。在加工完后繪制出了完美的零件圖（A0號）。在經(jīng)濟時效下保證了加工滿足的要求。 關鍵詞：工序，工位，工步，加工余量，定位方案，夾緊力，輸出軸，切削，機械制造 冀中職業(yè)學院畢業(yè)論文 目???? 錄 摘要…………………………………………………………………………………II 一．軸的設計計算 …………………………………………………………………2 二．生產(chǎn)綱領的計算與生產(chǎn)類型的確定 …………………………………………6 1.生產(chǎn)類型的確定 ……………………………………………………………6 2.生產(chǎn)綱領的計算 ……………………………………………………………6 三．減速箱輸出軸的工藝性分析 …………………………………………………7 1.軸的工作原理 ………………………………………………………………7 2.零件圖樣分析 ………………………………………………………………7 3.零件的工藝分析 ……………………………………………………………8 4 減速箱輸出軸的表面粗糙度、形狀和位置精度要求 ……………………8 5 審查零件的結構工藝性 ……………………………………………………9 四 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖………………………………………9 1．毛坯的選擇…………………………………………………………………9 2確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量………………………………………9 五 選擇減速箱輸出軸的加工方法，制定工藝路線………………………………11 1．定為基準的選擇……………………………………………………………11 2．零件表面加工方法的確定…………………………………………………12 3.加工階段的劃分 ……………………………………………………………13 4.工序的集中與分散 …………………………………………………………13 5.加工順序的安排 ……………………………………………………………14 6.減速箱輸出軸工藝路線的確定 ……………………………………………14 六 機床設備的選用…………………………………………………………………15 1．機床設備的選用……………………………………………………………16 2．工藝裝備的選用……………………………………………………………16 七 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算………………………………16 八、確定工序的切削用量……………………………………………………………20 總結 …………………………………………………………………………………22 參考文獻…………………………………………………………………………… 23 致謝 …………………………………………………………………………………24 一、 軸的設計計算 1.1設計任務： 設計帶式運輸機單級斜齒圓柱齒輪減速器的輸出軸。已知輸出軸傳遞的功率P=10KW，從動齒輪的轉速N2=200r/min。從動輪的設計參數(shù)為：齒數(shù)z=40，模數(shù)Mn=5mm，螺旋角β=9°22′，齒輪寬度為b=100mm，工作是單向運轉，采用角接觸球軸承，軸端裝聯(lián)軸器。 設計內(nèi)容： 1、軸的設計 2、軸的繪制 3、零件的分析；4、確定生產(chǎn)類型 5、確定毛坯的生產(chǎn)方法；6、工藝規(guī)程設計； 設計要求： 1、零件圖一張(dwg格式) 2、機械加工工藝過程卡片1張 3、畢業(yè)論文一份 1.2從動軸設計 1.2.1選擇軸的材料 確定許用應力 選軸的材料為45號鋼，調(diào)質處理。查《機械設計》表10-1得： [σ]=60MPa 1.2.2、按扭轉強度初步計算軸端直徑 單級齒輪減速器的低速軸為轉軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結構要求考慮，輸出端軸徑應最小。查《機械設計》表10-3可得，45鋼取C=118—107，因傳動的壓軸力會對軸產(chǎn)生較大的彎矩，所以C取大值，C=118。則軸端直徑： 定與外齒輪相配的軸段開有一個鍵槽，故將增大5%，得=42.5mm再根據(jù)《機械設計手冊》查得標準值取軸端為=45mm 1.2.3、軸的結構設計 （1）聯(lián)軸器的選擇 可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，查《機械設計課程設計》表13-7可得聯(lián)軸器的型號為HL4聯(lián)軸器：45x112 GB5014-1995 （2）確定軸上零件的位置與固定方式 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位。 （3）確定各段軸的直徑 將估算軸d=45mm作為外伸端直徑與聯(lián)軸器相配， 考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為=52mm 齒輪和左端軸承從左側裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸承處應大于，取=55mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑應大于，取=60mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑除滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號確定.考慮右端軸承軸肩定位應大于小于軸環(huán)直徑，右端軸承型號與左端軸承相同,取=55mm。 (4)選擇軸承型號. 由《機械設計課程設計》P117表12-5初選角接觸球軸承,代號為7211AC,查手冊可得:軸承寬度B=21安裝尺d=55,故軸環(huán)直徑=68mm，=64mm。 (5）確定軸各段直徑和長度 Ⅰ段：=45mm 長度取=105mm II段: 取=50mm 初步考慮選用7211AC角接觸球軸承，其安裝內(nèi)徑為55mm, 寬度為21mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應有一定距離。取套筒長為18mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定距離而定，為此，取該段長為58mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長： =（2+58）=60mm III段直徑=55mm =-+=21 - 4+20=37mm Ⅳ段直徑=60mm長度比齒寬略小，即=96mm Ⅴ段直徑=66mm.. 長度=10mm Ⅵ段直徑=64mm 長度12mm Ⅶ段直徑=55mm 長度18mm 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距如下圖 (6)按彎矩復合強度計算 ① 求分度圓直徑： ② 求轉矩： ③求圓周力： ④求徑向力 4、齒輪上作用力的計算 軸承支反力：支點A處 垂直面內(nèi)支反力： 水平面內(nèi)支反力： 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為 L=10.5+96+8+6=120.5 截面C在水平面上彎矩為： (4)繪制合彎矩圖計算彎矩20355299584 彎矩： (5)繪制扭矩圖 轉矩： (6)繪制當量彎矩圖 轉矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取α=0.2，截面C處的當量彎矩： (7)校核危險截面C的強度 ∴該軸強度足夠。 二．生產(chǎn)綱領的計算與生產(chǎn)類型的確定 機械加工的工藝規(guī)程的詳細程度與生產(chǎn)類型有關，不同的生產(chǎn)類型由產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領來區(qū)別。 1.生產(chǎn)類型的確定 （1）零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。機械制造的生產(chǎn)類型一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)，成批生產(chǎn)分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、和小批生產(chǎn)。產(chǎn)量越大生產(chǎn)專業(yè)化程度越高。按重型機械、中型機械、和輕型機械的年生產(chǎn)量列出了不同的生產(chǎn)類型的規(guī)范如表1 表1 各種生產(chǎn)類型的規(guī)范 生產(chǎn)類型 零件的年生產(chǎn)綱領/件/年 重型機械 中型機械 輕型機械 單件生產(chǎn) ≤5 ≤20 ≤100 小批生產(chǎn) 5～100 20～200 100～500 中批生產(chǎn) 100～300 200～500 500～5000 大批生產(chǎn) 300～1000 500～5000 5000～50000 大量生產(chǎn) ＞1000 ＞5000 ＞50000 (2)生產(chǎn)類型的劃分要考慮生產(chǎn)綱領還得考慮產(chǎn)品本身的大小及其結構的復雜性。 2.生產(chǎn)綱領的計算 （1）生產(chǎn)綱領是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。生產(chǎn)綱領的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝規(guī)程起著很重要的作用，它決定了各工序所需的專業(yè)化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。 （2）零件的生產(chǎn)綱領的計算方式 N=Qn(1+α%)(1+β%) 結合生產(chǎn)實際：零件的備品率α%和零件的平均廢品率β%分別取4%和6%，假設產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q要求為200件/年，每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件/臺。所以綜合以上數(shù)據(jù)代入上式中得： N=221件 （3）減速箱輸出軸的體積估計為： 零件的質量估計為m=2.2kg 零件的質量為所以查表1可得其屬于輕型零件，生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)。 三．減速箱輸出軸的工藝性分析 1.軸的工作原理：軸套上的兩個齒輪一端置于減速箱內(nèi)，一端置于輸出終端，作用是輸出轉矩，傳遞動力，所以材料具有較高的抗彎強度、扭轉強度。 2.零件圖樣分析 （1）該零件軸段的安排是呈階梯型，中間粗兩端細，符合強度外形原則，便于安裝和拆卸。其加工精度要求較高，要有較高的形位公差，表面粗糙度最高達到了0.8μm。零件的中心軸是設計基準和工藝基準。 （2）φmm對公共軸線的圓跳動為0.012mm。 （3）?48mm的左端面對公共軸線的圓跳動度為0.012mm。 （4）?35mm對公共軸線的的圓跳動度為0.012mm。 （5）φmm×35mm鍵槽對基準D平行度為0.08mm。 （6）φmm×50mm鍵槽對基準C的平行度為0，06mm （7）零件的材料為45鋼。 （8）熱處理 （9）φmm為軸承配合，所以軸表面的精度，配合要求較高，Ra為0.8μm。 （10）各軸肩處過度圓角R=1。 （11）軸端加工出45°倒角，是為了便與裝配。 3.零件的工藝分析 （1）零件的毛坯材料為45，是典型的軸用材料，綜合機械性能良好。該材料是優(yōu)質碳素鋼，經(jīng)調(diào)制處理之后具有良好的力學性能和切削加工性能。經(jīng)淬火加高溫回火后具有良好的綜合力學性能，具有較高的強度、較好的韌性和塑性。 （2）該軸式階梯軸，其結構復雜程度一般，其有三個過渡臺階，一個錐度臺階。根據(jù)表面粗糙度要求和生產(chǎn)類型，表面加工根圍粗加工和精加工。加工時應把精加工和粗加工分開，這樣經(jīng)多次加工以后逐漸減少了零件的變形誤差。 （3）此零件的毛坯為模鍛件，外形不需要加工。 （4）該軸的加工以車削為主，車削時應保證外圓的同軸度。 （5）在精車前安排了熱處理工藝，以提高軸的疲勞強度和保證零件的內(nèi)應力減少，穩(wěn)定尺寸、減少零件變形。并能保證工件變形之后能在半精車時糾正。 （6）同一軸心線上各軸 孔的同軸度誤差會導致軸承裝置時歪斜，影響軸的同軸度和軸承的使用壽命。所以在車削磨削過程中，要保證其同軸度。 4減速箱輸出軸的表面粗糙度、形狀和位置精度要求與表面粗糙度要求見表2。 表2 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等級 表面粗糙度Ra（μm） 形位公差 主軸左軸面 φ IT7 0.8 ↗ 0.012 A-B 主軸左軸面 ?48 12.5 主軸左軸面 φ IT6 1.6 左端錐面 12.5 ?35軸面 φ IT7 0.8 ↗ 0.012 A-B ?35軸面 φ IT6 3.2 ↗ 0.012 A-B 主軸右軸面 φ IT5 1.6 主軸右端內(nèi)螺孔 M6×2-10 12P9 35 1.6 ≡ 0.08 D 8P6 56 1.6 ≡ 0.06 C 5 審查零件的結構工藝性 （1）結構力求簡單、對稱，橫截面尺寸不應該有突然地變化。 （2）應有合理的模面和圓角半徑 （3）45鋼具有良好的鍛性 6 由于?48的左端面的粗糙度為1.6μm，要求較高，需要磨削工藝。為了磨削加工方便，不損壞φ 軸面粗糙度，應在該處加退刀槽2×0.5mm。一方面在加工軸面時退刀需要。另一方面在磨削加工時能給刀具足夠的進退空間。 四 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖 1．毛坯的選擇 因為減速箱輸出軸在工作過程中要承受沖擊載荷、扭轉力矩。且載荷比較大。為增強它的抗扭強度和沖擊韌度，毛坯應選用優(yōu)質低碳鋼。應為生產(chǎn)類型屬于小批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率宜采用模鍛方法制造毛坯。 2確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量 （1） 公差等級 根據(jù)零件圖個部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級為8-12級，加工余量等級為普通級，故取IT=12級。 （2） 鍛件的質量估算與形狀復雜系數(shù)S的確定。 鍛件的質量為mf=2.2kg 形狀系數(shù)S等于mf/mn其中mf為鍛件的質量，mn為相應的鍛件外廓包容體質量，S=2.2/2.8=0.786 根據(jù)S值查相關文獻可知鍛件的形狀復雜系數(shù)為S1級，既簡單級。 （3） 零件表面粗糙度 根據(jù)零件圖可知該軸各加工表面的粗糙度至少為0.8μm。 （4） 毛坯加工余量的確定 根據(jù)上面估算的鍛件的質量、形狀復雜系數(shù)與零件的長度，查表可得單邊余量的范圍為1.7～2.2mm。由于零件為階梯軸，可以把臺階相差不大的軸的毛坯合成為同一節(jié)。 ① 對軸左端φ的外圓表面粗糙度0.8μm的要求，對其加工方案為粗車——半精車——磨削。 查工藝手冊得：磨削的加工余量為0.4,半精車的加工余量為1.5，粗車的加工余量為4.5，總得加工余量為6.4，所以去總的加工余量為6，將粗車的加工余量修正為4.1 。 精車后工序的基本尺寸為35mm，其它各工序的基本尺寸為： 磨削：35+0.4=35.4 半精車：35.4+1.5=36.9 粗車：36.9+4.1=41 確定各工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：精車后為IT7，Ra為0.8μm。半精車后為IT8,Ra為3.2μm，粗車后為IT11,Ra為16μm。 ② 對于?48和?40的外圓端面，為了提高加工效率，可以作為同一臺階。?40的外圓表面粗糙度為1.6μm，確定其加工方案為：粗車——半精車——精車。 由工藝手冊查得：精車的加工余量為1.1，半精車的加工余量為1.5，粗車的加工余量為4.5，所以總加工余量為7.1，取加工余量為10，修正粗車余量為7.4 。 精車后工序的基本尺寸為40，其他各工序的基本尺寸為: 精車：40+1.1=41.1 半精車：41.1+1.5=42.6 粗車：42.6+7.4=50 確定各工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度：精車后為IT7，Ra0.8μm，半精車后為IT8，Ra3.2μm ，粗車后為IT11，Ra16μm。③對?48的外圓端面，加工方案為粗車。粗車的加工余量為2.0.其工序尺寸為 粗車：48+2.0=50 ③ ?35和 ?30的毛坯加工余量的確定：由于臺階相差較小，在確定毛坯時可處于同一臺階面，以?35為對象，其外圓的表面粗糙度為Ra0.8μm ,確定其加工法案為：粗車——半精車——磨削。 精車后的尺寸為35，其它各工序的基本尺寸為： 磨削：35+0.4=35.4 半精車：35.4+1.5=36.9 粗車：36.9+4.1=41 確定各工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：磨削后為IT7，Ra為0.8μm。半精車后為IT8,Ra為3.2μm，粗車后為IT11,Ra為16μm。 所以?30的總加工余量為41-30=11 ⑤對軸端面加工余量的確定： 根據(jù)軸的尺寸長度與零件直徑，查工藝手冊得端面的加工余量為2 。 五 選擇減速箱輸出軸的加工方法，制定工藝路線 1．定為基準的選擇：正確的選擇定位基準是設計工藝過程中的一項重要的內(nèi)容，也是保證加工精度的關鍵，定為基準分為精基準和粗基準，以下為定位基準的選擇。 （1）粗基準的選擇 粗基準的選擇應能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定為基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定為基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應選該表面為粗基準，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。 （2）精基準的選擇 根據(jù)減速箱輸出軸的技術要求和裝配要求，應選擇軸右端面φ和端面φ為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工?？杀苊饣鶞兽D化誤差，也遵循基準統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設計基準。選用中心軸線為定為基準，可保證表面最后的加工位置精度，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合。由于兩軸面的精加工工序要求余量小且均勻，可利用其自身作為基準。 2．零件表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖表各表面得加工要求，以及材料性質等各因素該軸為階梯軸，以車削加工為主，由于?48的左端面的粗糙度Ra為0.8μm，采用磨削加工。 減速箱輸出軸的各表面具體的加工方法如表3 表3 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra（μm） 加工方法 φ外圓面 IT6 0.8 粗車——半精車——磨削 ?48外圓面 IT12 12.5 粗車 φ外圓面 IT7 1.6 粗車——半精車——精車 錐面 3.2 粗車——半精車 φ外圓表面 IT6 0.8 粗車——半精車——磨削 φ IT6 3.2 粗車——半精車 φ IT6 1.6 粗車——半精車——精車 左端面 IT12 12.5 粗車 右端面 IT12 12.5 粗車 螺紋孔 IT12 12.5 鉆 12P9鍵 IT7 1.6 粗銑——半精銑 8P6鍵 IT7 1.6 粗銑——半精銑 3.加工階段的劃分 ①劃分的原因：保證加工質量合理，劃分加工階段能合理地使用機床設備，便與熱處理工序的安排，便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，保護精加工過后的表面。 ②階段的劃分：減速箱輸出軸的加工質量要求較高，其中表面粗糙度要求最高為Ra 0.8μm，另外幾處圓跳動也有較高的位置精度要求。精加工方案的確定，可將加工階段分為粗加工，半精加工和精加工等幾個階段。粗加工階段主要是為了切除各加工表面上的大部分余量，提高生產(chǎn)量。將右端?30mm，左端?35mm的精基準的粗加工完成。是后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其它表面的精度要求，粗車左右端面。在半精加工階段，是為各主要表面的精加工做準備，完成φ、φ、φ、φ軸表面的加工。在精加工階段，對φ以及中段φ兩處進行加工。使其達到規(guī)定的質量要求。車削加工完成后則對?48左端面，12P9、8P6鍵槽進行銑削。 4.工序的集中與分散 該軸的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，零件的結構復雜程度一般，但有較高的技術要求，可選用工序集中原則安排軸的加工工序。采用通用機床和部分高生產(chǎn)率專用設備，配用專用夾具，與部分劃線法達到精度，以減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，提高生產(chǎn)效率。采用工序集中原則，有利于保證各加工面之間的位置精度要求，節(jié)省安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)，使生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)組織工作得到簡化，工作裝夾次數(shù)減少，輔助時間縮短。 5.加工順序的安排 （1）機械加工工序 ①按先基準平面后其他的原則：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準面，所以應先安排為后續(xù)工序準備好定為基準。先加工精基準面，轉中心孔及車表面的外圓。 ②按先粗后精的原則：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工。 ③按先主后次的原則:先加工主要表面，如車外圓各個表面，端面等。后加工次要表面，如銑鍵槽等。 ④先外后內(nèi)，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的。 ⑤次要表面的加工安排：鍵槽等次要表面的加工通常安排在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。 ⑥對于軸左端?35mm和中間?35mm加工質量要求較高的表面，安排在后面，并在前幾道工序中注意形位公差，在加工過程中不斷調(diào)整、保證其形位公差。 ⑦先面后孔原則：先加工端面，再銑鍵槽，鉆螺孔。 （2）熱處理工序的安排 在切削加工前宜安排正火處理，豈能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應力，改善其切削性能。在粗加工后進行調(diào)質處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精車之后磨削加工之前。其能提高材料強度、表面硬度和耐磨性。在精加工之前安排表面淬火，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形，提高表面耐磨性。 （3）輔助工序的安排 在粗加工和熱處理后，安排校直工序。在半精車加工之后安排去毛刺和中間檢驗工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該軸的工序安排順序為：基準加工——主要表面粗加工——熱處理——主要表面半精加工——主要表面的精加工（磨削）——攻螺紋、銑鍵槽——去毛刺、淬火回火等。 6.減速箱輸出軸工藝路線的確定 根據(jù)以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表4 表4 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 01 粗車左右端面及45°倒角 CA6140 45°刀 游標卡尺 02 鉆中心孔 CA6140 麻花鉆 卡尺 03 粗車外圓 CA6140 60°刀 游標卡尺 04 調(diào)質處理 05 半精車外圓 CA6140 60°刀 游標卡尺、尺規(guī) 06 校正 游標卡尺 07 精車外圓 CA6140 60°刀 游標卡尺 08 功右端螺紋 鉆床Z515 鉆頭 游標卡尺 09 磨削 M1412 砂輪 游標卡尺 10 粗銑鍵槽 銑床X083 銑刀 游標卡尺 11 半精銑鍵槽 銑床X083 銑刀 游標卡尺 12 去毛刺 手錘 13 最終熱處理和清洗 14 最終熱處理 卡尺 塞規(guī) 六 機床設備的選用 1．機床設備的選用 在本方案中，減速箱輸出軸的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，可以選用較高效率的專用機床和通用機床。根據(jù)該軸尺寸的大小要求，選用臥式銑床CA6140，外圓磨M1412，臺式鉆床鉆床Z515。 2．工藝裝備的選用 在小批量生產(chǎn)的條件下，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游標卡尺、卡尺、塞規(guī)等。另外還要用到夾具。 七 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算 （1）軸左端φ外圓表面。其加工路線為粗車——半精車——磨削。由工序03、05、09組成，據(jù)之前查到的加工余量得磨削余量為0.4 。半精車為1.5 。經(jīng)修正后的粗車余量為4.1 。確定總加工余量為6 。 計算各工序尺寸： 磨削前：35+0.4=35.4 半精車之前：35.4+1.5=36.9 粗車前：36.9+4.1=41 按照加工方法能達到的經(jīng)濟精度給各工序尺寸確定公差,查工藝手冊可知每道工序的經(jīng)濟精度所對應的值為： 取磨削的經(jīng)濟精度公差等級為IT6，其公差值為T1=0.016mm。 取半精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8，其公差值為T2=0.039mm。 取粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT11，其公差值為T3=0.16mm。 其數(shù)據(jù)如下表 表5 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度（mm） 表面粗糙度Ra(μm) 工序基本尺寸(mm) 尺寸、公差(mm) 磨削 0.4 IT6 0.8 35 φ 半精車 1.5 IT8 3.2 35.4 ?35.40-0.039 粗車 4.1 IT11 12.5 36.9 ?36.90-0.16 鍛造 ±2 41 ?41±2 現(xiàn)用計算法對磨削徑向的工序量進行分析：查表得Z1=0.4mm。則半精車基本尺寸為A2=35+0.4=35.4mm，半精加工工序的經(jīng)濟加工精度等級為IT8級。可確認其公差值0.039mm，故取A1=（35.4±0.02）mm。 工序最大余量Z1max=35.42-35.008=0.412mm 工序最小余量Z1min=(35.4-0.02)-(35+0.025)=0.365mm (2)對軸左端?48外圓表面，加工工藝路線為粗車，盡由工序03組成。查表可得粗車余量為2.0mm。取粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT11，查表可確認其公差值為0.16mm。將上面數(shù)據(jù)填入下表 表6 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度（mm） 表面粗糙度Ra(μm) 工序基本尺寸(mm) 尺寸、公差(mm) 粗車 2 IT11 12.5 48 ?48 鍛造 ±2 50 ?50±2 （3）對軸左端φ外圓表面加工工藝路線為：粗車——半精車——精車。由工序03、05、07組成，查表可得個工序余量：精車余量為1.1mm,半精車余量為1.5mm，修正后的粗車余量為3.4mm?？偧庸び嗔繛?mm。 計算各項工序尺寸：精車后達到圖紙上的尺寸φ，其表面粗糙度為Ra1.6μm。 精車前尺寸：40+1.1=41.1mm 半精車前尺寸：41.1+1.5=42.6mm 粗車前尺寸：42.6+3.4=46mm 按照各工序所得到的經(jīng)濟精度所對應的值 精車的經(jīng)濟精度公差等級IT7，其公差值T1=0.025mm。 半精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8，其公差值T2=0.039mm。 粗車的經(jīng)濟精度公差等級為IT11，其公差值T3=0.16mm。 將上面的數(shù)據(jù)填入下表： 表7 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度（mm） 表面粗糙度Ra(μm) 工序基本尺寸(mm) 尺寸、公差(mm) 精車 1.1 IT7 1.6 40 φ 半精車 1.5 IT8 3.2 41.1 ?41.10-0.039 粗車 7.4 IT11 12.5 42.6 ?42.60-0.16 鍛造 ±2 50 ?50±2 用計算發(fā)對精車徑向的工序量Z2進行分析： 查表Z2=1.1mm，則半精車的基本尺寸為A2=40+1.1=41.1mm。半精加工工序的經(jīng)濟加工精度等級達到IT8級。確定公差值為0.039mm,所以A1=（41.1+0.02）mm。 工序最大余量Z2max=(41.1+0.02)-(40+0.034)=1.106mm 工序最小余量Z2min=（41.1-0.02）-（40+0.05）=1.07mm. （4）對軸錐度面的加工工序為：粗車——半精車。由工序03、05組成，表面粗糙度Ra3.2μm 。 （5）對軸中端φmm外圓表面，加工工藝路線為：粗車——半精車——磨削。由工序03、05、09組成。查工藝手冊得各加工余量：磨削余量為0.4 。半精車為1.5 。經(jīng)修正后的粗車余量為4.1 。確定總加工余量為6 。 磨削前：35+0.4=35.4 半精車之前：35.4+1.5=36.9 粗車前：36.9+4.1=41 取磨削的經(jīng)濟精度等級為IT6，公差值為T1=0.016mm。 取半精車的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T2=0.039mm。 取粗車的經(jīng)濟精度等級為IT11，公差值為T1=0.16mm。 將以上數(shù)據(jù)填入表格 表8 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度（mm） 表面粗糙度Ra(μm) 工序基本尺寸(mm) 尺寸、公差(mm) 磨削 0.4 IT6 0.8 35 φ 半精車 1.5 IT8 3.2 35.4 ?35.40-0.039 粗車 4.1 IT11 12.5 36.9 ?36.90-0.16 鍛造 ±2 41 ?41±2 （6）對軸右端φ外圓面，精車之后的尺寸精度為φ表面粗糙度Ra3.2μm。確定工藝路線：粗車——半精車。 查工藝手冊可知半精車的加工余量為1.5mm，且總加工余量為6mm，則粗車余量為4.5mm。 取半精車的經(jīng)濟精度公差等級為IT8，其公差值為T1=0.039mm。 粗車的經(jīng)濟精度公差等級為IT11，其公差值為T2=0.16mm。 將以上數(shù)據(jù)填入表格 表8 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度（mm） 表面粗糙度Ra(μm) 工序基本尺寸(mm) 尺寸、公差(mm) 半精車 1.5 IT8 3.2 35 φ 粗車 4.5 IT11 12.5 36.5 ?36.50-0.16 鍛造 ±2 41 ?41±2 （7）對軸右端φ外圓表面：其加工路線為粗車——半精車——精車。由03、05、07組成，查表各工序的加工余量：精車加工余量為1.1mm。半精車為1.5mm?？偧庸び嗔繛?1mm。那粗車的加工余量為11-2.6=8.4mm。按照所能達到的經(jīng)濟精度查得每道工序所對應的公差值為： 取磨削的經(jīng)濟精度等級為IT6，公差值為T1=0.025mm。 取半精車的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T2=0.039mm。 取粗車的經(jīng)濟精度等級為IT11，公差值為T1=0.16mm。 計算各工序尺寸 精車：30+1.1=31.1mm 半精車：31.1+1.5=32.6 粗車：32.6+8.4=41 將以上數(shù)據(jù)填入下表 表10 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度（mm） 表面粗糙度Ra(μm) 工序基本尺寸(mm) 尺寸、公差(mm) 精車 1.1 IT7 1．6 30 φ 半精車 1.5 IT8 3.2 31.1 ?31.10-0.039 粗車 8.4 IT11 12.5 32.6 ?32.60-0.16 毛坯 ±2 41 ?41±2 八、確定工序的切削用量 確定切削用量的原則：首先應選去盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。 1、工序01，粗車軸的左右端面 該工序為兩個工步，工步1是以左邊定位。粗車右端面；工步2是以右邊定位，粗車左端面。由于這兩個工步是在一臺機床上經(jīng)一次走刀加工完成的，故其選用的切削用量相同。 ① 背吃刀量的確定： 根據(jù)加工余量，工步1和工步2的北吃刀量都為2.5mm ② 進給量的確定： 本設計采用的是硬質合金車刀，工件材料是45鋼，查表取進給量f＝0.86mm/r ③ 切削速度的計算： 硬質合金車刀切削45鋼時，取切削速度V為60m/min，根據(jù)公式n=1000Vc/d，可得車床轉速n=1000×60/×35r/min，查表CA6140的主軸轉速范偉為10~1400，1400~1580（r/min），符合要求。 2、工序03粗車及工序05半精車 ① 該工序為工步1粗車和工步2半精車，則進給量依次為 ap1=z=1.7mm， ap2=z=0.8mm ②查表得 粗車 f1=0.86mm/r ③半精車，取Vc為90m/min，則n=819r/min (n=1000Vc/d) 粗車，取Vc為60m/min，則n=546r/min 3、工序05、工序07的過渡面部分 粗車——半精車尺寸為φ48的軸肩兩端面 粗車尺寸為φ40軸段與φ35軸段的過渡端面 其切削用量與上述結論類似，不再計算 4、其余工序 ①粗車加工時，取f=0.81mm/r Vc=60m/min n=546 r/min ②半精車加工時，取f=0.51mm/r Vc=90m/min n=819 r/min ③精加工時，取f=0.2mm/r Vc=120m/min n=955 r/min 皆符合要求。 5、磨削加工軸段φ兩端 查表取磨削深度進給量為0.032mm 工件的運動速度為15m/min 背吃刀量等于磨削余量0.3mm 6、工序10、11粗銑及半銑鍵槽 對12P9鍵槽 粗銑：每一行程ap1 =0.3mm Vc=22mm/min fm=350 m/min 半精銑：每一行程ap2=0.2mm Vc=25mm/min fm=395 mm/min 對8P6鍵槽、粗銑，每一行程ap1=0.3mm Vc=21mm/min fm=370 mm/min 半精銑每一行程ap2=0.2mm Vc=24mm/min fm=420 mm/min （查表5—16《機械制造技術基礎課程設計指導教程》，刀具為高速鋼鍵槽銑刀） 7、工序8，粗鉆直徑為6的兩螺紋孔 本工序采用的是莫民錐柄花鉆 查表得：鉆頭直徑為6mm進給量f=0.13mm/r，切削速度Vc=20m/min。 總 結 在工藝部分中，我們涉及到要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機車及機床的進給量，切削深度，主軸轉速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務時間。其中，工序機床的進給量，主軸轉速和切削速度需要計算并查手冊確定。 通過對減速器輸出軸的機械加工工藝過程的設計,編制零件的機械教你個工藝規(guī)程,是一項實踐性很強的工作,需要熟練掌握工藝規(guī)程制定的原則,內(nèi)容和步驟.在設計的過程中體會到: 首先要做好工藝編制前的前期準備工作;要熟悉零件的結構特點,技術要求,所用材料,生產(chǎn)批量,該零件的作用和具體的生產(chǎn)條件,這些方面直接決定了零件的加工工藝規(guī)程. 其次工藝路線的擬定是關鍵,在擬定工藝路線時,要在綜合分析零件加工個表面基礎上,首先分析確定零件各個表面的定位基準,加工方法,加工順序和加工階段的劃分,然后再提出初步的加工工藝方案,并進行分析比較,最終確定一個合理的工藝方案.這其中,定位基準的選擇是基礎,要學會對粗,精基準選擇的條件進行判斷和綜合分析,對加工工序順序的安排要始終考慮先加工基準面在加工其他表面,先加工平面在加工孔,先加工主要表面后加工次要表面,先安排粗加工工序后安排精加工工序的原則,來擬定工藝路線.相對來說工藝路線的擬定是關鍵,也是難點. 再次在加工路線初步確定后,后續(xù)步驟雖然相對簡單,但是尺寸鏈的計算相對麻煩.主要是要了解和掌握封閉環(huán)的概念,并能判斷尺寸鏈中的封閉環(huán). 這次設計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的綜合素質大有用處。為我們以后的工作打下了堅實的基礎。從第一條線的畫出，到每一個標準的查取，讓我們體會到了機械設計的一般過程。 　　機械設計是機械工業(yè)的基礎,是一門綜合性相當強的技術課程，它融《機械原理》、《機械設計》、《理論力學》、《材料力學》、《互換性與技術測量》、《工程材料》、《機械設計（機械設計基礎）課程設計》等于一體。 這次的設計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設計思想、訓練綜合運用機械設計和有關先修課程的理論,結合生產(chǎn)實際反應和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關機械設計方面的知識等方面有重要的作用。本次設計得到了指導老師的細心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導和幫助。 設計中還存在不少錯誤和缺點，比如說箱體結構龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設備。同時我們還需要繼續(xù)努力學習和掌握有關機械設計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設計習慣和思維從而提高設計實踐操作能力。 參考資料 1. 《機械設計基礎》 陳立德 主編 高等教育出版社 2000年 2. 《機械設計課程設計》 陳立德 主編 高等教育出版社 2000年 3. 《機械設計與制造工藝簡明手冊》 許毓潮 主編 中國電力出版社 4. 《互換性與測量技術基礎》 陳于萍 主編 機械工業(yè)出版社 5. 《金屬工藝學》 頂?shù)氯?主編 機械工業(yè)出版社 6. 《機械制造工程》 鄖建國 主編 機械工業(yè)出版社 7. 《公差與配合手冊》 任嘉卉 主編 上海工業(yè)出版社 2000年 8. 《機械加工工藝手冊》 李 洪 主編 北京出版社 1990年 9. 《機械零部件手冊》 余夢生 主編 機械工業(yè)出版社 1996年 10. 《機械制造工藝學》 李 云 主編 機械工業(yè)出版社 1995年 11. 《機械制造技術》 李 華 主編 機械工業(yè)出版社 1997年 12. 《機械制造工程學》 龐懷玉 主編 機械工業(yè)出版社 1998年 13. 《機床夾具設計》 徐發(fā)仁 主編 重慶大學出版社 1996年 14. 《數(shù)控機床加工工藝》 華茂華 主編. 機械工業(yè)出版社 2002年 15. 《數(shù)控加工及程序編制基礎》 吳玉華 主編 機械工業(yè)出版社 1998年 致 謝 在這次畢業(yè)設計中得到了很多老師和同學的熱心幫助，在這里我要一一向他們表示感謝。首先我要感謝我們的指導老師教授。從畢業(yè)設計開始到期末答辯，老師一直嚴格要求我們，為我們安排了理合的作息時間，避免了由于作息時間無序而出現(xiàn)的懶散現(xiàn)象的發(fā)生。為了能使我們按時勝利的完成畢業(yè)設計任務，鄧老師多次帶領我們小組的同學實地參觀數(shù)控車床和數(shù)控磨床，加深了我們對數(shù)控機床的理性認識。有的同學設計的課題可查閱的相關資料較少，老師親就親自通過不同途徑為這些同學找到相關的資料，保證了這些同學的進度。正是在老師有效的指導下，使得我們小組每個同學的進度都達到了學院的要求。在學院組織的幾次中期檢查中，我們組的同學沒有一個因為進度跟不上而遭到檢查老師的批評。我很欣賞老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，敬佩他的為人；感謝他對我們的耐心指導。我相信這三個月來他對我的教誨一定會使我終身受益。 衷心的感謝我的導師老師。本次的畢業(yè)設計是在老師的悉心指導下完成的，從論文的選題、設計計劃的制定、設計路線的選擇和設計的完成。各方面都離不了開郭老師熱情耐心的幫助和教導。在學習的三年中，老師認真的工作態(tài)度，誠信寬厚的為人處世態(tài)度，都給我留下了難以磨滅的印象，也為我經(jīng)后的工作樹立了優(yōu)秀的榜樣。 近三年來的學習，不僅使我的知識結構上了一個新臺階，更重要的是，各方面的素質得到了提升。而這一切，都要歸功于所有老師的深切教誨與熱情鼓勵。值此論文完成之際，我首先要向我尊敬的導師老師表達深深的敬意和無以言表的感謝。 ?最后深深的感謝呵護我成長的父母。每當我遇到困難的時候，父母總是第一個給我鼓勵的人?；仡?0多年來走過的路，每一個腳印都浸滿著他們無私的關愛和諄諄教誨，10年的在外求學之路，寄托著父母對我的殷切期望。他們在精神上和物質上的無私支持，堅定了我追求人生理想的信念。父母的愛是天下最無私的最寬厚的愛。大恩無以言報，惟有以永無止境的奮斗，期待將來輝煌的事業(yè)讓父母為之驕傲。我亦相信自己能達到目標。? ?????? 最后，向所有關心我的親人、師長和朋友們表示深深的謝意。 27 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 減速箱輸出軸 零件名稱 減速箱輸出軸 共3頁 第1頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 粗車外圓端面 45#鋼 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛件 Φ70mm×345mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 53s 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速r/min 切削速度m/min 進給量 mm/r 背吃刀量mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 1 粗車左端面見平 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.1s 2 粗車另一端面保證工件總長338mm 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.1s 3 鉆中心孔。 鑄鐵車刀 210 0.33 0.08 1 55s 4.2s 4 粗車Ф45段到Ф46.6 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 5 粗車Ф50段到Ф51.8 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 6 粗車Ф55段到Ф56.6 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 7 鉆中心孔 鑄鐵車刀 210 0.33 0.08 1 55s 4.2s 8 粗車Ф55段到Ф56.6 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 9 粗車Ф64段到Ф65.6 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 設計 （日期） 審核 （日期） 標準化（日期） 會簽 （日期） 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 減速箱輸出軸 零件名稱 減速箱輸出軸 共3頁 第2頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 粗車外圓端面 45#鋼 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛件 Φ70mm×345mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CA6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 53s 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速r/min 切削速度m/min 進給量 mm/r 背吃刀量mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 10 粗車Ф66段到Ф67.5 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.1s 11 精車Ф45段到尺寸公差 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 12 精車Ф50段到尺寸公差 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 13 精車Ф55段到尺寸公差 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 14 精車Ф60段到尺寸公差 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 15 精車Ф64段到尺寸公差 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 16 精車Ф66段到尺寸公差 硬質合金刀片YT5 500 135.6 0.48 4.5 1 65s 6.3s 標記 處數(shù) 更改 文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 設計 （日期） 審核 （日期） 標準化（日期） 會簽 （日期）