重庆机电职业技术学院
课程设计说明书
设计名称： 机械制造工艺与机床夹具课程设计
题 目：设计“轴件”零件的机械加工工艺
规程（生产纲领：5000件）
学生姓名 专 业： 汽车制造与装配技术 班 级： 学 号： 指导教师： 日 期： 2017 年 4 月 23 日
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课程设计任务书
汽车制造与装配技术 专 业
年级
班
一、设计题目
设计下图所示“轴件”零件的机械加工工艺规程（生产纲领：10000件）。材料：45，整体调质处理：241～269HBW。
二、主要内容
1.绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求，对零件进行结构分析和工艺分析。
2.确定毛坯的种类及制造方法。
3.拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备，确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差，计算各工序的切削用量和工时定额。
4.填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片。撰写设计说明书。
三、具体要求
产品零件图 1张 产品毛坯图 1张 机械加工工艺过程卡片 1份 机械加工工序卡片 1套 课程设计说明书 1份
四、进度安排
第一阶段：绘制零件图，工艺卡片（2天）
第二阶段：查阅资料，工艺方案比较，确定加工路线（2天） 第三阶段：确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额（3天）
第四阶段：整理说明书，填写工艺卡片（3天）
五、成绩评定
指导教师 签名 日期 年 月 日 系主任 审核 日期 年 月 日
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序言
机械制造工艺学课程设计是在我们完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在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的训练。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，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力同，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于能所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
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目 录
第1版序言…………………………………………
一、传动轴的工艺性分析………………………………
1.零件的结构特点及应用…………………………..2.零件的工艺分析…………………………………
二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图…………. 1.选择毛坯………………………………………… 三． 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线…………
1.定位基准的选择………………………………….2.零件表面加工方法的选择………………………..四．制定工艺路线………………………………………… 五.热处理工序安排……………………………………….六．机床设备的选用……………………………………… 1.选择机床…………………………………………..2.选用工艺设备…………………………………….七．课程设计心得体会…………………………………….八．参考文献………………………………………………..
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一、传动轴的工艺性分析
1.零件的结构特点及应用
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机器中主要用于支承齿轮，带轮，凸轮以及连杆等传动件，以及传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴，锥度分轴，空心轴，曲轴，凸轮轴，偏心轴，各种丝杆等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面，圆锥面，内孔和螺纹及相应的端面所组成。轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
图示传动轴零件属于台阶轴零件，各外圆的直径相差不大，由圆柱面，螺纹，退刀槽，越程槽，键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上的零件的轴向位置，各槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
2.零件的工艺分析
传动轴毛坯材料为45钢。该材料属于优质碳素钢，经热处理后具有良好的综合力学性能，即有较高的强度和较高的塑性，韧性，一般用来制作机床主轴，机床齿轮和其它受力不大的轴类零件。主要技术要求如下：
根据工作性能与条件，该轴图样规定了主要的尺寸，位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。
二、选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图
1.选择毛坯
45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能，调质后表面硬度可达241-269HBS。轴类毛坯，常用圆棒料和锻件，根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织表面均匀分布，获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度；锻造后的毛坯，能改善金属内部组织，提高其抗拉，抗弯等机械性能。同时，因锻件的形状和尺寸与零件相近，可以节约材料，减少切削加工的劳动量，降低生产成本。在选择锻件的制造方法时，并非是制造精度高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到
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零件制造总成本最低的目的。当生产批量较小，毛坯精度要求较低时，锻件一般采用自由锻造法生产。
根据传动轴的制造材料（45钢），毛坯类型可采用型材和锻件，现选用锻件；毛坯采用自由锻造法。
三． 选择传动轴的加工方法，制定工艺路线
1.定位基准的选择
合理选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面（R0.8）及轴肩面（R0.8）对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端面中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。
（1）传动轴零件的精基准
传动轴零件的加工，以两端的中心孔作为定位精基准。因为轴的设计基准是中心线，这样既符合基准重合原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度地完成多个外圆及端面的加工，易于保证各轴颈间的同轴度以及端面的垂直度。
（2） 传动轴零件的粗基准
轴类零件的粗加工，可选择外圆表面作为定位粗基准，以此定位加工两端面和中心孔，为后续工序准备精基准。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面，钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端面中心孔，而应该以毛坯外圆作为粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准。用三爪自定心卡盘装夹，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两孔中心同轴。 2.零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆，端面，槽，螺纹面等，材料为45钢。根据传动轴零件上各加工表面的尺寸精度和表面的粗糙度确定各加工方法，其加工方法选择如下
轴类零件外圆加工方法
对于中小型铸铁和锻件，可以直接进行粗车，经过粗车后工件的精度可达到IT11-IT13，表面粗糙度Ra值可50微米至100微米，粗车可切除毛坯的大部分
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余量。对经过粗车的工件，采用半精车可达到IT8-IT19级精度，表面粗糙度Ra值可3.2微米至6.3微米。对于中等精度的加工表面，半精车可作为终加工工序，也可作为磨削或精加工的预加工工序。精车可作为最终加工工序或光整工序的预加工，精车后工件表面可达IT7-IT8级精度，表面粗糙度Ra值可0.8微米至1.6微米。
（1） 键槽加工方法
键槽是轴类零件上常见的机构，其中以普通平键应用最广泛，通常在普通立式铣床上用铣刀加工，我们不妨直接放到加工中心加工。 （2） 主要表面的加工方法
传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面(Ra0.8)的公差等级（ＩＴ6）较高，表面粗糙度值Ｒａ（０．８微米）较小，故车削后还需磨削。故主要外圆表面加工方案可为：粗车－半精车－磨削。 四．制定工艺路线 （1）划分加工阶段
传动轴主要表面的加工可划分为粗加工，半精加工，精加工三个阶段。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车（粗车外圆，钻中心孔等），半精车（半精车各处外圆，台阶和次要表面等），粗，精磨（粗，精磨各处外圆），各阶段划分大致以热处理为界。 （2）安排加工顺序
遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——钻中心及车表面的外圆。 1.遵循“粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 2.遵循“先主后次”先加工主要表面——车外圆各个表面，后加工次要表面——铣键槽和加工各个小槽。
3.遵循“先面后孔”原则，先加工左右端面，再加工各个台阶面。 （3）初步拟定工艺路线
定位基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位基准面的精度和减少圆柱面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加
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工。在半精加工Φ15mm，Φ22mm，Φ30mm，Φ17mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽，倒角和螺纹；两个键槽应该在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可以保证铣键槽时有精确的定位基准，又可避免在磨削后铣键槽时破坏已精工的外圆表面。 五.热处理工序安排
（1） 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
（2） 调制一般安排在粗车之后，半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 （3） 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。
（4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。
传动轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火，调质和表面淬火用得较多。该轴要求调制处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：
下料——车两端面，钻中心孔——粗车——调制——半精车——车槽，倒角，车螺纹——划键槽加工线——铣键槽——精车——修研中心孔——磨削——检验。
六．机床设备的选用
1.选择机床
根据传动轴的工艺特性，根据不同工艺选车床。工序3，4，7是粗车和半精车，成批生产不需要很高的生产率，故选用普通车床就可以，此选用CA6140。铣床选用X51。该零件磨削精度不高，选用一般的磨床即可，选用M131W。
2.选用工艺设备
（1）选择夹具
该零件的加工工艺不需要专用夹具。工艺装备采用通用夹具（三爪卡盘及顶尖）。
（2）选择刀具
粗车，半精车采用YT5，精车用YT15类车刀，铣刀采用直径为6mm的立式铣刀，切槽选用高速钢。
(3) 选择量具
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车削及键槽采用测量范围为0-300mm，规格为300×0.05的双面游标卡尺，磨削采用测量范围为25-50mm，读数值为0.01mm的外径千分尺。
七、课程设计心得体会
课程设计心得体会
在本次的机械课程设计中，我学到了很多，经过查阅很多资料，学会脚踏提升了我的自学能力和动手能力。
首先，在课程设计中，要谨慎，仔细，认真的对待每一个小的细节，一个小细节很可能导致总体的错误。在做每一件事时都要认真、细腻、不得半点马虎，这样会造成一些的错误。
其次，在课程设计时，要多查找资料，多看书，通过多方比对来确定设计中的参数，多借一些相关书籍来参考，但不是越多越好。在这设计过程中，体现自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会学以致用，突出自己劳动自己劳动成果喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节。
这次设计将我以前学过的公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。
最后，在整个过程中也发现自己的不足，而导致理论和实践还不能结合，这也让我在以后的工作和生活中确定自己的目标和方向。
八．确定工序的切削用量
1.工序3，4——粗车
背尺刀量的确定 由于采用硬质YT5车刀，Φ40轴段取背吃刀量ap1=1.85mm，左端Φ35轴段ap2=4.85mm，左端Φ30轴段ap3=2.3mm，右端Φ30轴段ap4=2.35mm，右端Φ25轴段ap5=4.85mm，M20轴段ap6=2.5mm。
进给量的确定 取f=1mm/r。
进给速度的确定 取v=65m/min。Φ40轴段n=1000*65/3.14*47=690r/min，取710r/min，得切削实际速度v=710*3.14*47/1000=104.7m/min。左端Φ35轴段同Φ40轴段。 左端Φ30轴段，n=1000*65/3.14*37=559.4r/min， 取500r/min，
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得切削实际速度v=500*3.14*37/1000=58.1m/min。右端Φ30轴段 ，Φ25轴段同左端Φ30轴段。右端Φ20轴段n=1000*65/3.14*27=767r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*27/1000=67.8m/min。 1.工序7——半精车
背吃刀量的确定 各轴段的背吃到量ap=1mm。
进给量的确定 取f=0.5mm/r。
进给速度的确定 取v=90m/min。Φ40轴段n=1000*90/3.14*43.3=662r/min，取n=630r/min，得实际切削速度v=630*3.14*43.3/1000=85.7m/min。左端Φ35轴段n=1000*90/3.14*37.3=768r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*37.3/1000=93.4m/min
。
左
端
Φ
30
轴
段
，n=1000*90/3.14*32.4=885r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*32.4/1000=81.4m/min
。
右
端
Φ
30
轴
段
，n=1000*90/3.14*32.3=887r/min，取n=800r/min，得实际切削速度v=800*3.14*32.4/1000=81.4m/min
。
右
端
Φ
25
轴
段
，n=1000*90/3.14*27.3=1050r/min，取n=1000r/min，得实际切削速度v=1000*3.14*27.3/1000=85.7m/min
。
右
端
Φ
20
轴
段
，n=1000*90/3.14*22=1303r/min，取n=1250r/min，得实际切削速度v=1250*3.14*22/1000=86.4m/min。 2.工序10——精车
a) b) c) 背吃刀量的确定 Φ40轴段的背吃到量ap=0.65mm。 进给量的确定 取f=0.1mm/r。 进给速度的确定 取
v=130m/min，则
40
轴端n=1000*130/3.14*41.3=1002r/min，取n=1000r/min，得实际切削速度v=1000*3.14*41.3/1000=130m/min。
提高劳动生产率的方法 1.缩短单件时间定额
（1） 缩短基本时间
提高切削用量，减少切削行程，合并工步，多件加工都可以缩短基本时间。
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（2） 缩减辅助时间
直接缩减辅助时间，实现辅助动作的机械化和自动化可减少辅助时间。间接缩减辅助时间，使辅助时间与基本时间部分或全部重合，从而减少辅助时间。
2.采用先进工艺方法
（1） 对特硬，特脆，特韧材料及复杂型面采用特种加工来提高生产率。
（2） 在毛坯制造中广泛采用冷挤压，热挤压，粉末冶金，失蜡铸造，压力铸造，精锻和爆炸成型等新工艺，能提高毛坯精度，实现少，无切削加工，节约原材料，经济效果十分显著。
（3） 改进加工方法
3.进行高效及自动化加工
自动化是提高劳动生产率的一个极为重要的方向
