输出轴零件加工工艺及工艺装备设计-机械制造与自动化专业论文.pdf

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1、 摘 要 毕业设计是所有工科类学生都必须要完成的。通过这一次设计可初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成这次设计的主要内容。这次毕业设计主要介绍了固定座的加工方法包括机械工艺设计和夹具设计。全方位的运用所学知识，如机械制图，金属材料及热处理，机床的选用，切削数据的查询，夹具的选用与设计等一些专业知识，还包括了计算机辅助技术如AUTO CAD，pro/e，等一些现代信息条件下机械方面的辅助工具，甚至还包括了一些非专业方面的只是运用，如 WORD 文档的处理，一些资料在网上下载等多方面的只是与技能。此次设计的主要内容还是工艺部分，包括工艺分析，毛坯确定，工艺路线的拟定，切削参数的确定。夹

2、具设计包括夹具装配图和零件图，以及夹具设计的说明。通过此次设计进一步培养了学生机械设计的能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件、简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺等方面的要求。确定合理的设计方案。关键词：固定座 工艺学 切削参数 计算机辅助技术 装配图 零件图 夹具 方案 i.X 目 录 绪绪 言言.1 第一章第一章 设计任务概述设计任务概述.3 1.1 设计的主要内容.3 1.2 设计的指导思想.3 1.3 设计的目的与要求.4 第二章第二章 零件的结构分析零件的结构分析.5 2.1 零件的功能.5 2.2 零件的工艺性分析.5 2.3 零件的技术条件分析.6 2.3

3、.1 尺寸精度等级及表面粗糙度.6 2.3.2 零件的技术要求.7 2.3.3 零件材料及热处理分析.7 2.4 生产类型、生产纲领及工艺特征.7 第三章第三章 毛坯的确定毛坯的确定.11 3.1 确定毛坯类型与制造方法.11 3.2 毛坯形状尺寸.11 3.3 毛坯图.12 第四章第四章 工艺路线的拟定工艺路线的拟定.13 4.1 定位基准的选择.13 4.2 加工方法的确定.14 4.3 加工顺序的安排.15 4.4 热处理工序、辅助工序的安排.16 4.5 加工工序的划分与确定.17 4.6 拟定工艺路线.18 4.7 填写机械加工工艺过程卡（见附表）.21 第五章第五章 零件加工工序设

4、计零件加工工序设计.22 XI 5.1 各工序的工序尺寸及其公差.22 5.2 10 号工序设计.23 5.3 20 号工序设计.23 5.4 30 号工序设计.23 5.4.1 加工设备的选择.23 5.4.2 工艺装备的选择.26 5.4.3 工步顺序的确定.27 5.4.4 加工余量的确定.27 5.4.5 切削参数的确定.28 5.5 40 号工序设计.31 5.5.1 加工设备的选择.31 5.5.2 工艺装备的选择.31 5.5.3 工步顺序的确定.32 5.5.4 加工余量的确定.32 5.5.5 切削参数的确定.33 5.6 50 号工序设计.34 5.6.1 加工设备的选择.

5、34 5.6.2 工艺装备的选择.34 5.6.3 工步顺序的确定.35 5.6.4 加工余量的确定.35 5.6.5 切削参数的确定.36 5.7 60 号工序设计.38 5.7.1 加工设备的选择.38 5.7.2 工艺装备的选择.38 5.7.3 工步顺序及加工余量的确定.39 5.7.4 切削用量的选择与确定.40 5.8 70 号工序设计.41 i.XII 5.8.1 加工设备的选择.41 5.8.2 工艺装备的选择.42 5.8.3 工步顺序及加工余量的确定.43 5.8.4 切削用量的选择与确定.43 5.9 80 号工序设计.45 5.9.1 加工设备的选择.45 5.9.2

6、工艺装备的选择.46 5.9.3 工步顺序的确定.47 5.9.4 加工余量的确定.47 5.9.5 切削参数的确定.47 5.10 90 号工序设计.50 5.10.1 加工设备的选择.50 5.10.2 工艺装备的选择.52 5.10.3 工步顺序及加工余量的确定.52 5.10.4 切削用量的选择与确定.52 5.11 10 号工序设计.54 5.12 11 号工序设计.54 5.13 12 号工序设计.54 第六章第六章 固定座沉头孔钻床夹具设计固定座沉头孔钻床夹具设计.55 6.1 机床夹具设计概述.55 6.1.1 机床夹具的分类和组成.55 6.1.2 专用夹具的作用.56 6.

7、2 铣床夹具设计.56 6.2.1 工艺分析.58 6.2.2 定位方案确定.58 6.2.3 夹紧方案的确定.61 6.2.4 夹具体.62 XIII 6.2.5 安装（装夹）.64 6.2.6 精度分析.65 总总 结结.68 参考文献参考文献.70 附附 录录.71 1 绪 言 随着社会的发展、科技的进步，机械行业对专业人才的需求在不断变化，特别是随着数控技术的应用和先进设备的增加，对既有扎实专业理论基础，又会动手的职业技术人才需求越来越多。所以为了深化课程学习，我以极高的热情对待这次课程设计。通过课程设计这一实践环节，使我更好地理解和掌握本课程的基本理论和方法，进一步提高查阅技术资料、

8、绘制零件图等能力,按照一个简单机械系统的功能要求，综合运用所学知识，并对其中某些机构进行分析和设计。”“以设计为主线，分析为设计服务，立足点是机械系统的方案设计”是机械制造工艺与装备设计的新体系。毕业设计使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总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学三年中占有重要的地位。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，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。设计目的：机械原理课程是培养学生具有机械理论能力的技术基础课。毕业设计则是机

9、械设计课程的实践性教学环节，同时也是我学习机械专业来第一次全面的自主进行机械设计能力的训练。在这个为期九周的过程里，我们有过紧张，有过茫然，有过喜悦，感受到了学习的艰辛，也收获到了学有所获的喜悦，回顾一下，我觉得进行机械原理毕业设计的目的有如下几点(1)通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械原理课程和其他先修课程的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。（2）学习设计机械产品的一般方法，掌握机械设计的一般规律。（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构，正确计算零件的工作能力，ii.2 确定尺寸及掌握机械零件，再进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装

10、置或简单机械的设计过程和方法。（4）学习进行机械基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册等。通过本次毕业设计，应该得到下述各方面的锻炼：能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。我们应该能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实

11、践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，能熟练运用有关手册、图表等技术资料，进一步巩固识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础 由于能力有限，设计尚有许多的不足之处，恳请各位老师给予指导。3 第一章 设计任务概述 1.1 设计的主要内容 机械加工毕业设计是在学院机械制造工艺学（含机床夹具设计）和所有专业课之后进行的，是对所学课程的一次深入的综合性复习，也是理论联系实际的训练。毕业设计的任务是根据所给定的零件图，以零件图为设计依据对零件进行工艺分析，绘制出零件图，依据零件图确定加工余量，设计并绘制出毛坯

12、图。通过对零件的整体把握设计出相应的工艺方案，以达到高产、优质、低耗的要求，依照所设计的工艺路线，填写相应的工艺文件（工艺过程卡、工序卡）选择合适的机床、刀具、量具和切削用量，编写出零件的加工顺序，并对加工顺序进行相应的调整、检查、修改，以利于工件的顺利加工，从而编写出一套内容精简、说服力强的设计说明。要求我们能综合运用机械制造工艺学中基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂零件的工艺程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定加工方案。同时也是熟悉和运用有关手册、图表等 技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后

13、从事的工作打下良好基础。1.2 设计的指导思想 1）保证零件加工质量 2）适合一般现场条件，能显著提高生产效率 3）降低生产成本，适应性强 4）工艺合理，工艺资料齐全，说服力强 5）结合零件的结构特点，选择相应的工艺装夹设备，提高精度和生产效率。ii.4 1.3 设计的目的与要求 机械制造工艺学是各类机械工程专业的一门核心专业课，通过此次设计，使学生初步具有分析和解决工艺等制造技术问题的能力及自学工艺理论和新工艺、新技术的能力。具体有以下三点要求：1）掌握机械制造工艺学的基本理论，注重建立基本概念和理论的具体应用，学会工艺分析和实验研究方法。2）具有制定中等复杂零件的机械加工工艺规程、一般产品

14、的装配工艺规程和主管产品工艺的初步能力。3）树立制造系统的观点，了解现代制造技术的新成就、发展方向和一些重要的现代制造技术，以扩大视野、开阔思路、提高工艺等制造技术水平的能力。此次毕业设计只涉及工艺理论中的基本内容，不管工艺发展到何种程度，都和这些基本理论有着密切的关系。因此，要掌握最基本的内容，为今后通过工作实践和继续学习，不断增加工艺知识和提高分析、解决工艺等制造技术问题的能力打好基础。第三章 毛坯的确定 5 第二章 零件的结构分析 2.1 零件的功能 零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件 2.2 零件的工艺性分析 所

15、谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造的可行性和经济性。从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有55、60、65、75、176 的外圆柱面，50、80、104 的内圆柱表面，10 个 20 的通孔，2 个 8 的斜孔。图中所给的尺寸精度高，大部分是 IT6 级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80 内圆柱表面为 Ra3.2um,55 外圆柱面、大端端面为 Ra1.6um,60、75外圆柱面为 Ra0.8um，其余为 Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在ii.6 55 的左端面、80 内孔圆柱面对 75、60 外圆轴线的跳动量为 0.04m

16、m,25孔的轴线对 80 内孔轴线的位置度为 0.05mm,键槽对 55 外圆轴线的对称度为 0.08mm；热处理方面需要调质处理，到 200HBW，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。2.3 零件的技术条件分析 2.3.1 尺寸精度等级及表面粗糙度 表 2-1 尺寸精度等级及表面粗糙度 序号 加工表面 加工精度 表面粗糙度 设计基准 1 55 外圆柱表面 IT6 Ra1.6 左端面 2 60 外圆柱面 IT6 Ra0.8 左端面 3 60 外圆柱面 IT6 Ra1.6 左端面 4

17、 75 外圆柱面 IT6 Ra0.8 基准 B 5 50 内圆柱面 自由公差 Ra6.3 左端面 6 80 孔 IT7 Ra3.2 基准 A 和 B 7 80 孔 自由公差 Ra6.3 左端面 8 20 通孔 IT7 Ra3.2 左右端面 9 8 斜孔 IT7 Ra3.2 右端面 第三章 毛坯的确定 7 10 左端面 自由公差 Ra6.3 基准 A 11 右端面 IT6 Ra1.6 左端面 12 键槽 IT9 Ra3.2 基准 C 13 倒角 自由公差 Ra6.3 左端面 2.3.2 零件的技术要求（1）机械加工后去除锐角、毛刺（2）未注倒角 145（3）调质处理 217255HBS 2.3.

18、3 零件材料及热处理分析 零件材料为 45 钢，45 钢为优质碳素结构钢，硬质不高，易切削加工，调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些交变负荷下工作的连杆、螺栓齿轮及轴类等，但表面硬度较低，不耐磨，可用调质加上表面淬火提高零件表面硬度。调质是淬火后高温回火，其目的是得到回火索氏体，使工件具体良好的综合机械性能。2.4 生产类型、生产纲领及工艺特征 1、生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度成为生产纲领。零件的生产纲领还包括一定的次品和废品率。生产类型的划分主要由生产纲领决定，不同生产类型采用的制造工艺，工装设备、技术措施及经济效果不同。此零件是

19、大批量生产，其表面质量要求不高，因此在普通车床、铣床和钻床上加工即可满足要求。2、生产类型：企业生产专业化程度。一般分为大量生产、成批生产、ii.8 单件生产三种类型。（1）单件生产：产品品种很多，同一产品的产量少，而且很少重复生产（2）大量生产：产品的产量很大，大多数工作地按照一定的节拍进行某种零件的某道工序的重复加工。（3）成批生产：一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品都有一定的数量，工作地加工数量周期性地重复。按批量的多少，成批生产又可分为小批、中批、大批生产三种。生产类型的具体划分，可根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数，参照表 2-2 确定 表 2-2 生产

20、类型和生产纲领等的关系 生产类型生产类型 生产纲领生产纲领/（台（台/年、或件年、或件/年）年）工作地每月担负的工序数工作地每月担负的工序数 小型机械或小型机械或 轻型零件轻型零件 中型机械或中型机械或 中型零件中型零件 重型机械或重型机械或 重型零件重型零件 工序数工序数/月月 单件生产单件生产 100 10 5 不作规定 小批生产小批生产 10000 10150 5100 2040 中批生产中批生产 5005000 150500 100300 1020 大批生产大批生产 500050000 5005000 3001000 110 大量生产大量生产 50000 5000 1000 1 第三章

21、 毛坯的确定 9 3、工艺特征：生产类型不同，零件和产品的制造工艺、所用设备及工艺装备对工人的技术要求、采用的技术措施和达到的技术经济效果也会不同。各种生产的工艺特征归纳在表 2-3 中，在制订零件机械加工工艺规程时，先确定生产类型，再参考表 2-3 确定该生产类型下的工艺特征，以使所制订的工艺规程正确合理。大批量生产基于产品或零件的互换性，标准化和系列化的应用，刚性生产线大大提高了生产效率，降低了生产成本，其特点是产品结构稳定、自动化程度高。表 2-3 各种生产类型的工艺特征 工艺特征工艺特征 生产类型生产类型 单件小批单件小批 中批中批 大批大量大批大量 零 件 的互换零 件 的互换性性

22、用修配法，钳工修配，缺乏互换性 大部分具有互换性，装配精度要求高时，灵活应用分组装配法和调整法，同时还保留某些修配法 具有广泛的互换性。少数装备精度较高处，采用分组装配和调整法 毛 坯 的制造毛 坯 的制造方法与方法与 加工余量加工余量 木模手工造型或自由锻造。毛坯精度低，加工余量大 部分采用金属模制造或模锻。毛坯精度和加工余量中等 广泛采用金属模机器造型、模锻或其他高效方法。毛坯精度高，加工余量小 机 床 设备及机 床 设备及其公布形式其公布形式 通用机床。按机床类别采用集群式布置 部分通用机床和高效机床。按工件类别分工段排类设备 广泛采用专用高效夹具及自动机床。按流水线和自动线排列设备 工

23、艺装备工艺装备 大 多 数 采 用 通 用 夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。靠划线和试切法达到精广泛采用专用夹具，部分靠找正装夹达到精度要求。较多采用专用刀具和广泛采用专用高效夹具、复合刀具、专用量具和自动检验装置。考调整法达到精度ii.10 度要求 量具 要求 对 工 人的技对 工 人的技术要求术要求 需技术水平较高的工人 需一定技术水平的工人 对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低 工艺文件工艺文件 有工艺过程卡，关键工序要有工序卡 有工艺过程卡，关键零件要有工序卡 有工艺过程卡和工序卡，关键工序要调整卡和检验卡 成本成本 较高较高 中等中等 较低较低 第三章 毛坯的确定

24、 11 第三章 毛坯的确定 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影响，因此，合理选择毛坯在生产相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。3.1 确定毛坯类型与制造方法 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，毛坯的种类包括：铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。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

25、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。材料为 45 钢，锻造时应安排人工调质处理 200HBS。3.2 毛坯形状尺寸 工件如果余量留得过大，不但浪费材料，而且增加机械加工劳动量和生产工时。使生产成本增高，余量留得过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机械加工时也常因余量留得过小而迫使用画线找正等方法，不仅增加了生产工时，而且还有能造成废品，因此，必须合理的选择加工余量。机械加工余量的确定：此零件采用模锻，锻件的公差级为普通级，锻件的重量大约在 1020Kg 左右。根据机械加工工艺手册 第二版查表 3.1-37 查出锻件的极限偏差为，上偏差+2.7、下偏差-

26、1.3。查表 3.1-51 模锻件外表面加工余量，查出锻件单边加工余量为 2.02.5mm。查表 3.1-52 锻件内孔直径的机械加工余量，查出单边余量为 4mm。由该零件图可知，零件的最大外圆尺寸为 176 且粗糙度为 Ra3.2，所以须设置粗车和半精车两道工序，双边加工余量为 3mm，75 的外圆粗糙度为 Ra0.8需设置粗车半精车和精车三道工序，双边加工余量为 5mm，65 的外圆粗糙度为 Ra0.8 设置三道工序，双面加工余量 2.5，60 的外圆粗糙度为 Ra0.8，设置三道工序，双面加工余量为 10mm，55 的外圆粗糙度为 Ra0.8，设置三道加工工序，双面加工余量为 15mm。

27、ii.12 3.3 毛坯图 图 3-1 毛坯图 第三章 毛坯的确定 13 第四章 工艺路线的拟定 4.1 定位基准的选择 制定机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件表面的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工顺序都有很大的影响。用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。用未加工的毛坯表面作定位基准，这种基准称为粗基准；用加工过的表面作定位基准，则称为精加工基准。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准，1.精基准的选择原则 基准重合原则 基准统一原则 自为基准原则 互为基准原则 保

28、证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则 综上所述：精基准的选择加工输出轴，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。选定 A 面面积较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单，可靠，操作方便，使用夹具即可。利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。2.粗基准的选择原则 为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工表面为粗基准；ii.14 合理分配各加工表面的余量；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向，通常只允许使用一次；选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口、分型面毛刺等缺陷，以保证定位基准、夹紧可靠；轴向

29、定位基准为端面 径向定位基准为中心线 综上所述：考虑到以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作粗基准：1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2 保证定位准确、夹紧可靠。4.2 加工方法的确定 在市场经济的前提下，一切都是为能够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，提高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人工的经验来确定。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。同样在该零件加工方法的选择中，我们根据工件的具体情况和现有的加工设备，确定方案

30、如下（一般我们按加工顺序来阐述加工方案）：表 4-1 加工方案的确定 序号序号 加工表面加工表面 加工精度加工精度 表面粗糙度表面粗糙度 加工方案加工方案 加工基准加工基准 1 1 55 外圆柱表面 IT6 Ra1.6 粗车-半精车-精车 左端面 2 2 60 外圆柱面 IT6 Ra0.8 粗车-半精车-精车 左端面 第三章 毛坯的确定 15 3 3 60 外圆柱面 IT6 Ra1.6 粗车-半精车-精车 左端面 4 4 75 外圆柱面 IT6 Ra0.8 粗车-半精车-精车 基准 B 5 5 50 内圆柱面 自由公差 Ra6.3 粗铣 左端面 6 6 80 孔 IT7 Ra3.2 钻孔-车孔

31、-铰孔 基准 A 和 B 7 7 80 孔 80 孔 Ra6.3 钻孔-车孔 左端面 8 8 20 通孔 IT7 Ra3.2 钻孔-铰孔 左右端面 9 9 8 斜孔 IT7 Ra3.2 钻孔 右端面 1010 左端面 自由公差 Ra6.3 粗车 基准 A 1111 右端面 IT6 Ra1.6 粗车-精车 左端面 1212 键槽 IT9 Ra3.2 粗铣-精铣 基准 C 1313 倒角 自由公差 Ra6.3 左端面 4.3 加工顺序的安排 1）基面先行 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准

32、确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。2）先主后次 主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。ii.16 3）先面后孔 对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于 CA6140 车床输出轴来讲先加工 75 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。4）先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车

33、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，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。4.4 热处理工序、辅助工序的安排 热处理，可以提高材料的力学性能改善金属的切削性能及消除内应力，而热处理工序的安排，常根据零件的技术要求和材料的性质，合理的安排，热处理工序安排得是否恰当，对保证零件的精度、保证零件加工的顺利进行、保证零件机械性能有着重要影响。常用的热处理工序有：退火、正火、调质、时效、淬火、回火、渗碳、碳氮共渗等。按热处理的目的，可分为预备热处理、消除残余应力热处理、最终热处理。预备热处理是为了

34、改善材料的切削性能，消除毛坯制造时的残余应力，改善组织；最终热处理是提高零件的强度、表面硬度和耐磨性，常安排在精加工工序之前。调质处理是为了提高工件的综合力学性能。表面氧化处理是为了保证和提高涂层的防护性能，增强涂层对物体的附着力，创造合适的表面粗糙度，增强涂层对底衬的配套性和相容性。根据零件要求本零件 CA6140 车床输出轴材料为 45 钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在 840温度中保持 30 分钟释放应力。辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒菱角，清洗，涂漆，除锈，退磁，检验等。根据本工件的实际情况，辅助工序为去毛刺

35、和检验。第三章 毛坯的确定 17 4.5 加工工序的划分与确定 工序集中与工序分散，是拟订工艺路线时确定工序数目的两种不同的原则，它和设备类型的选择有密切关系。(1)工序集中与工序分散的概念 工序集中是指将工件的加工把集中在少数几道工序内完成，每道工序加工内容较多，使总工序数减少，这样就减少了机床数量，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每到工序的内容很少，最少时间段每到工序只包括一个简单工步。(2)工序集中和工序分散的特点 1、工序集中的特点：1）采用高效专用设备及工艺装备，成产率高。2）工艺装夹次数减少，易于保证表面间位置

36、精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。3）工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。4）应采用结构复杂的专用设备及工艺装备，是投资大，调整和维修复杂，生产装备工作量大，转换新产品比较费时。2、工序分散的特点:1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产装备工作量少，又易于平衡工序时间，易于适应产品更换。2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。3）设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。ii.18 3、工序集中与分散的选用 工序集中与分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。该工件在车

37、左端面和内孔、内槽采用工序集中原则，能有效减少工艺装夹次数，容易保证表面间位置精度。在铣削外圆平面、钻孔时均采用工序集中原则，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，简化生产计划和组织工作。4.6 拟定工艺路线 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：表 4-2 加工工艺路线一 序号序号 工序内容工序内容 工步内容工步内容 1010 锻造 锻造毛胚 2020 热处理 正火（消除内应力）3030 铣削 铣两端面,并打中心孔 4040 车削 粗车外轮廓 5050 热处理 调质 220240HBS 6060 钳工 修研两端中心孔 7070 钻削 大端

38、面钻 50mm 孔 8080 钻削 大端面打中心孔 第三章 毛坯的确定 19 9090 镗削 粗镗 80mm、104mm 的孔 100100 车削 精车 A、B、C 各台阶面，倒角 145 110110 镗削 精镗 80mm 孔，孔口倒角 145 120120 扩孔 钻扩铰 10-20mm 孔，孔口倒角 145 130130 钻削 钻 2-8mm 孔 140140 钳工 划键槽加工线 150150 铣削 铣键槽 160160 钳工 钳去毛刺 170170 去毛刺 去除全部毛刺 180180 终检 按零件图样要求全面检查 表 4-3 加工工艺路线二 序号序号 工序内容工序内容 工步内容工步内容

39、1010 锻造 锻造毛坯各边留 35mm 加工余量 2020 车 粗车圆柱面 176 及大端面 3030 精车 176 外圆柱面及倒角 4040 粗车圆柱面 55、60、65 和 75 和及台阶面和小端面 ii.20 5050 半精车圆柱面 55、60、65 和 75 和及台阶面 6060 精车圆柱面 55、60、65、75 和及台阶面，倒角 7070 粗镗内孔 50、80、104 8080 精镗内孔 50、80、104 及切内倒角 9090 钻 打中心孔 100100 钻孔 10 18 110110 扩孔 10 19.8 120120 铰孔 10 20 130130 钻斜孔 2 8 1401

40、40 铣 粗铣键槽 15.410 150150 精键槽 1610 160160 钳 去除全部毛刺 170170 检验 按零件图样要求全面检查 工艺路线方案的分析与比较 方案一：主要是按工序集中原则组织工序，虽然有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，节省装夹时间，但对工人技术水平要求高，且需要用到专用夹具，不利于降低生产成本，故不适合批量生产。方案二：主要是按工序分散原则组织工序，可使每个工序使用的设备和夹具第三章 毛坯的确定 21 比较简单，即可通用夹具，调整，对刀也比较容易，对操作人员的技术水平要求较低，同时有利于保证工件的加工精度，适用于大批量生产 综合上述两种方案采用方案二更为合理。4

41、.7 填写机械加工工艺过程卡（见附表）ii.22 第五章 零件加工工序设计 5.1 各工序的工序尺寸及其公差 表 5-1 各工序的工序尺寸及其公差 序号序号 加工表面加工表面 工序名称工序名称 公差等级公差等级 基本尺寸基本尺寸 工序尺寸公差工序尺寸公差 1 1 55 的外圆 粗车 12 57.9 57.9+0.22 0 半精车 10 56 56+0.054 0 磨车 6 55 55+0.035 0 2 2 60 的外圆 粗车 12 62.9 62.9+0.22 0 半精车 10 61 61+0.054 0 磨车 6 60 60+0.035 0 3 3 65 的外圆 粗车 12 67.9 67

42、.9+0.22 0 半精车 10 66 66+0.054 0 磨车 6 65 65+0.035 0 75 的外圆 粗车 12 77.9 77.9+0.22 0 半精车 10 76 76+0.054 0 磨车 6 75 75+0.035 0 6 6 加工通孔 20 铰 12 20 20+0.22 0 扩 9 19.8 19.8+0.054 0 第五章 零件加工工序设计 23 钻 7 18 18+0.035 0 7 7 外圆柱面 176 毛坯 179 1790-0.14 粗车 12 176 176+0-0.054 8 8 加工键槽 粗铣 12 12 12+0.22 0 9 9 精铣 9 16 16

43、+0.22 0 半精铣 8 128.5 128.5+0.031 5.2 10 号工序设计 设计内容：模锻毛坯 5.3 20 号工序设计 设计内容：热处理，正火处理 5.4 30 号工序设计 设计内容：车 55 的外圆，车 60 的外圆，车 65 的内孔，车 75 的外圆，倒 145角。5.4.1 加工设备的选择 因为本工序只需车削且加工精度不高，为节约生产成本，所以选择 CA6140卧式车床，该卧式车床参数如下：表 5-2 CA6140 卧式车床参数 ii.24 主轴主轴 最大通过直径（mm）40 孔锥度 莫氏 6 号 正转转速级数 24 正转转速范围（r/min）101400 反转转速级数

44、12 反转转速范围（r/min）141580 进给量进给量 纵向级数 64 纵向范围（min/r）0.081.59 横向级数 64 横向范围（min/r）0.040.79 溜板行溜板行程程 横向（mm）320 纵向（mm）650、900、1400、1900 刀刀架架 最大行程（mm）140 最大回转角 90 刀 杆 支承 面 至中 心高 距 离（mm）26 刀杆截面 BH（mm）2525 尾座尾座 顶尖套最大移动量（mm）150 横向最大移动量（mm）10 第五章 零件加工工序设计 25 顶尖套莫氏锥度号 5 电动机电动机功率功率 主电动机（kW）7.5 总功率（kW）7.84 表 5-3 C

45、A6140 卧式车床主轴转速及进给量 主轴转速主轴转速/（r/minr/min）进给量进给量/(mm/r)/(mm/r)转转 10、12.5、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、320、400、450、500、560、710、900、1120、1400 纵向 0.028、0.032、0.036、0.039、0.043、0.046、0.050、0.054、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20、0.24、0.28、0.30、0.33、0.36、0.41、0.46、0.48、0.51、0.56、0.61、0.66、0.71、

46、0.81、0.91、0.96、1.02、1.09、1.15、1.22、1.29、1.47、1.59、1.71、1.87、2.05、2.28、2.57、2.93、3.16、3.42 转转 14、22、36、56、90、141、226、362、565、633、1018、1580 横向 0.014、0.016、0.018、0.019、0.021、0.023、0.025、0.027、0.04、0.05、0.06、0.08、0.09、0.10、0.12、0.14、0.15、0.17、0.20、0.23、0.25、0.28、0.30、0.33、0.35、0.40、0.43、0.45、0.50、0.56、0

47、.61、0.73、0.86、0.94、ii.26 1.08、1.28、1.46、1.58 5.4.2 工艺装备的选择 1）夹具：三转卡盘 2）刀具：45外圆车刀外圆车刀 刀具参数：=15，=8，s=0，r=45，r=45 刀具材料：YT5 的硬质合金 刀杆尺寸：1625 刀尖圆弧半径：0.8 90外圆车刀外圆车刀 刀具参数：=10，=8，s=0，r=90，r=3 刀具材料：YT5 的硬质合金 刀杆尺寸：1625 刀尖圆弧半径：0.8 90内孔车刀内孔车刀 刀具参数：=10，=8，s=0，r=90，r=45 第五章 零件加工工序设计 27 刀具材料：YT5 的硬质合金 刀杆尺寸：1625 刀尖圆

48、弧半径：0.8 2）量具：游标卡尺 0150 规格（0.02）内径百分表 61000 规格（0.01）5.4.3 工步顺序的确定 1）车 55 的外圆 2）车 60 的外圆 3）车 65 的内孔 4）车 75 的内孔 5.4.4 加工余量的确定 查机械加工工艺手册第 2 版表 3.2-2 查得半精车外圆基本尺寸120180时，直径余量为 1.8；5080=1.5mm；80120=1.5mm 查机械加工工艺手册 第 2 版表 3.2-21，查得半精车端面最大直径在30120、零件长度在5080 时，单边长度是 1.0mm 查机械加工工艺手册第 2 版表 3.2-3 查得粗磨外圆零件 80120

49、时，直径余量为 0.25mm 查机械加工工艺手册第 2 版表 3.2-11 查得粗磨内孔零件80120 时直径余量为 0.5mm ii.28 5.4.5 切削参数的确定 表 5-4 各种加工方法的加工余量 序号序号 工步内容工步内容 加工余量（加工余量（mmmm）基本尺寸基本尺寸 工序尺寸偏差工序尺寸偏差 1 1 粗车 55 的外圆 2.5 57.5 57.5+-0.11 2 2 粗车 60 的外圆 2.5 62.5 62.50-0.25 3 3 粗车 65 的外圆 2.5 67.5 67.5+0.19 0 4 4 粗车 75 的外圆 2.5 77.5 77.5+0.22 0 1.粗车粗车 5

50、5的外圆的外圆 1）查金属速切速算手册表 7-34 确定切削深度 ap=2.5mm 2）进给量 f 查 金属切削原理与刀具 表 4-8，刀杆尺寸为 1625mm，ap3mm，工件直径为 55，进给量,f=0.60.9mm/r,对照机床参数表 f 取 0.71mm/r。3)当 f=0.71mm/r、ap=2.5mm，查车工实用手册P323,查得切削速度 c=7090m/min，c取 75m/min 由此可算出：n=dc1000 （5-1）=14414.3901000=341.22r/min 按机床选取 n=320r/min 所以实际切削速度为c=1000dn （5-2）第五章 零件加工工序设计