机械加工工艺规程设计

如图1-1

图1-1 加工零件图

Figure 1-1 processing Parts

要求编制一个典型的中等复杂程度的机器零件的机械加工工艺规程，按教师指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。

具体内容如下：

1．选择毛坯的制造方法，制定毛坯技术要求。

2．拟定零件的机械加工工艺过程。

3．合理选择各工序的定位基准。

4．正确确定各工序的夹压位置和夹紧力的方向和作用点。

5．确定各工序所用的加工设备。

6．确定刀具材料，类型及规定量具种类。

7．确定一个加工表面的工序余量和总余量。

8．选定一个工序的切削用量。

9．确定工序尺寸，正确拟订工序技术要求。

10．确定工序使用的冷却润滑液。

11．计算一个工序的单件工时。

12．填写工艺文件。

13．编写设计说明书。

根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：

⑴ 尺寸精度  轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。

⑵ 几何形状精度  主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

⑶ 相互位置精度  包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

⑷ 表面粗糙度  轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。

⑸ 其他  热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。

题目所给零件是一个轴齿轮，一端加工出一个φ52.5、齿数为19、模数是2.5的齿轮。另一端是一个连接的短轴径有一个键槽和另外一个零件进行配合。在齿轮的一端加工一个φ28长度为17的孔，另一端也要加工φ32长为44精度要求比较高的孔，在孔的一侧还要加工一个油槽。具体形状如图2-12.

图2-1 加工零件

Figure 2-1 machining parts

1.轴的内圆与外圆的圆跳度不大于0.03.

2.毛坯要经过调质热处理，提高力学性能

3.齿部表面要进行淬火处理，硬度为 HRC45-48

此零件的技术要求不高，用车床、插床、镗床就可以加工出。精度要求一般是7级或8级，而且表面粗糙度也要求不太高，是一个较好加工的零件。

1.生产类型

大批量生产

2.工艺安排的基本倾向

工序分散原则

3.设备选择

通用设备+专用工装

4.工艺手段

常规工艺

从轴的受力分析可知，它受扭转一弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质结构钢的45号钢，坯料用热轧圆钢。为了改善组织、提高力学性能，坯料要经过正火热处理。

热轧钢是从炼钢厂直接出来的，所以尺寸是固定的。轴的精度要求不高，精车就可以达到要求。在车外圆采用粗车→半精车→精车的加工工艺。

由以上工序加工余量分析，毛坯的尺寸选在φ56左右即可。毛坯图如图4-1

图4-1 毛坯图

Figure 4-1 rough map

1．保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则   当有些不加工表面与加工表面间有相互位置要求时，一般选择不加工表面为粗基准。

2．保证各加工表面的加工余量合理分配的原则  应选择重要加工表面为粗基准，

3．粗基准不重复使用的原则  粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差。因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。

1．基准重合原则  尽可能使设计基准与定位基准重合，以减少定位误差。

2．基准统一原则  尽可能使用同一定位基准加工各表面，以保证各表面间的位置精度。如轴类零件常用两端{dj1}孔作为统一的定位基准。

3．互为基准原则  当两个加工表面间相互位置精度要求很高（包括本身尺寸与形状精度要求）时，可运用互为基准反复加工的原则。

4．自为基准原则  当要求加工余量小而均匀（如精加工或光整加工）时，可选择加工表面本身作为定位基准，即自为基准原则。

此轴齿轮毛坯是选用的热轧圆钢在一开始粗加工的时候，是选用车床车外圆的。选用三爪卡盘进行夹紧定位的，粗车是选用圆钢的外圆作为基准的。

在选用精基准时，采用互为基准进行两端的外圆进行加工，在钻孔时采用基准统一原则，加工孔时的工艺路线采用钻→扩→铰的加工路线还有镗油槽时采用齿轮端进行定位，在加工齿轮时可采用轴心和键槽定位。

本零件的加工表面有外圆、端面、孔、齿轮等，材料为45钢，以公差等级和粗糙度选择加工工艺。

粗车→半精车→精车

1.因为毛坯选用的是热轧钢，φ56mm的外圆未标注公差尺寸，根据GB 1800—79规定其公差等级为IT14，φ44的外圆表面粗糙度为Ra3.2μm，需要粗车、半精车

2. φ40mm的外圆面  未标注公差等级，根据GB 1800—79规定其公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra2.5μm，需粗车、半精车

3. 齿轮的外圆面   公差等级为8级，表面粗糙度为Ra3.2μm，需粗车、半精车、精车

钻孔→扩孔→铰孔

1. φ28mm的孔  未标注公差等级，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra12.5μm，需要先钻孔再扩孔，钻孔为通孔。

2. φ32mm的孔  公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra12.5μm，因为已经钻出通孔，加工方法故可以采取先扩孔然后再进行铰孔即可达到要求。

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用{wn}性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

（1）先基准后其他   工件的精基准表面应先进行加工，以便为后续工序加工提供精基准。当基准不统一时，应作基准转换，并按逐步提高精度的原则安排基准面加工。

（2）先主后次   即先加工主要表面（如装配表面、工作表面等），后加工次要表面（如键槽、紧固用的光孔或螺孔等）。次要表面加工量较少，通常安排在主要表面半精加工与精加工（或光整加工）之间。

（3）先粗后精   即粗加工→半精加工→精加工或光整加工。

（4）先面后孔   对于箱体、支架和连杆等工件，应先加工平面后加工孔，使安装方便、定位可靠，以平面定位加工孔，易保证平面与孔的精度及位置精度，并改善刀具初始工作条件。

1.工艺路线方案一

工序一  粗车、半精车端面

工序二  粗车外圆至φ53.2mm，长度大约为65mm。半精车外圆至φ52.7mm。精车外圆至52.5mmh8

工序三  粗车外圆至φ46，长度为49mm。粗车外圆φ44mm，在半精车和精车外圆φ44mmh7。

工序四  粗车外圆φ40mm，再半精车和精车外圆φ40mm。

工序五  倒角 1×45°切断

工序六 换头夹紧、 粗车、半精车端面使齿轮宽为12mm。

工序七  钻孔φ28mm

工序八  换头夹紧，进行扩孔，然后再进行铰孔φ32mmh7，深度为44mm

工序九 镗油槽

工序十  检测零件是否符合标准、铣键槽，

工序十一   齿轮加工

工序十二 对齿部淬火处理、检测

2.工艺路线方案二

工序一  粗车、半精车端面

工序二  粗车外圆至φ53.2，长度为65mm。半精车外圆至φ52.7。精车外圆至52.5h8

工序三  粗车外圆φ44mm，在半精车和精车外圆φ44h7mm。

工序四 粗车外圆至φ46，长度为49mm。然后粗车外圆φ40mm，再半精车和精车外圆φ40mm。

工序五  钻孔φ28mm，

工序六  倒角 1×45°切断，换头夹

工序七  齿轮径的宽度至12mm并倒角

工序八  扩孔、铰孔φ32h7mm，深度为44mm

工序九  铣键槽

工序十  加工齿轮

工序十一热处理齿轮齿部，

工序十二 对零件进行检测

工艺路线拟订以后，应确定每道工序的加工余量、工序尺寸及其公差。工序尺寸是工件加工过程中，各个工序应保证的加工尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是工序尺寸公差。工序尺寸的确定与工序的加工余量有密切关系。

零件图上的尺寸和公差就是最终工序的尺寸和公差。可以用“倒推”的办法，将此尺寸加上此工序的余量，就是上一工序的工序尺寸。

从零件图可知，{zd0}直径为φ52.5，其公差为IT8，由于坯料是热轧圆钢，其直径便不能随意定一个尺寸，必须根据型材规格表选取合适的直径（见表9-1）。为此选用坯料直径φ56，总的加工余量为56-52.5=3.5mm

表9-1  常用型材（圆钢）规格表

Table 9-1 common profile (bar) Specifications

考虑到粗、精加工分阶段进行，在粗车时应切去大部分余量，故取粗车的加工余量为2.8，那么精车的加工余量为总的加工余量减去粗车的加工余量，即3.5－2.8＝0.7。

φ40部位的尺寸属未标公差的尺寸，其公差等级可取IT14，精车加工余量亦可以取0.7，那么粗车的加工余量=56－40－0.7=15.3mm。各外圆表面的工序间余量，工序尺寸及公差如表9－2所示。

表8-2  轴齿轮的加工尺寸（单位/mm）

Table 8-2 axis gear processing size (in / mm)

序一 以φ56外圆为粗基准，粗车φ52.5孔的端面

1.加工条件

 工件材料：热轧钢（45）

 加工要求：粗车端面D

 机床：CA6140卧式车床

切削用量包括背吃刀量a_p、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a_p、f，再确定v。工序Ⅱ的切削用量及其基本时间确定

本工序为粗车外圆Φ52.5h8表面。已知加工材料为45钢，σb=670Mpa，热轧圆钢，机床为CA6140型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。

确定粗车外圆Φ52.5h8的切削用量，所选刀具可选为YT5硬质合金可转位车刀。查相关资料可得，由于CA6140车床的中心高度为200mm，故选刀杠尺寸 ，刀片厚度选4.8mm，选择车刀的几何形状为卷屑槽倒菱形前刀面，前角 ，后角 ，主偏角 ，副偏角 ，刃倾角 ，刀尖圆弧半径 。

①    确定背吃刀量a_p，粗车双边余量为2.8mm，显然a_p为单边余量， 。

②    确定进给量，在粗车钢料刀杠尺寸为 ， ，工件直径为100～600mm时，f=0.8～1.4mm/r,按CA6140车床的进给量，选择f=0.94mm/r.

确定的进给量需满足机床进给机构强度的要求，故需要进行校验。根据表5-55（《机械制造设计基础课程设计指南》崇凯，以下间称《机械制造设计基础课程设计指南》），CA6140车床进给机构允许的进给力Fmax=3530N。根据表5-123（《机械制造设计基础课程设计指南》），当刚料σ=570～670Mpa, , , , (预计)时，进给力F=950N。

Ff的修正系数为 ， ， ，表2-12（《机械制造设计基础课程设计指南》），故实际进给力为 ，所选进给量f=0.71mm/r可用。

③    选择车刀磨钝标准及耐用度  根据表5-119，车刀后刀面{zd0}磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。

④    确定切削速度v  根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工σ_b=710～790Mpa钢料、 、 时，切削速度 。

切削速度的修正系数为 （表2-9《机械制造设计基础课程设计指南》），故

按CA6140车床的转速（表5-56《机械制造设计基础课程设计指南》），选择n=100r/min=2r/s,则实际切削速度v=71.6r/min.

⑤    校验机床功率  由5-125，当σ_b=580～970Mpa、HBS=166～277、 ， 、v=71.6r/min.时，P_c=2.9KW.

切削修正系数 (表2-9《机械制造设计基础课程设计指南》)，故实际切削时的功率为Pc=0.72KW.

根据表5-59（《机械制造设计基础课程设计指南》），当n=100r/min时，机床主轴允许功率P_E=5.9KW。 ，故所选切削用量可在CA6140车床上进行。

                   {zh1}确定的切削用量为

                       ，f=0.71mm/r，n=100r/min，v=71.6r/min

表12-1列出了轴齿轮零件分别用技术测定法和经验估工法估算得出的时间定额。其中技术测定法所列数据普遍偏紧，适用于生产稳定，工具设备齐全，生产管理较完善，劳动效率较高的情况。经验估工法中，由操作工估计的数据普遍偏松，这是由于他们较多地从单件生产的角度考虑，过于稳妥。由生产计划部门的估工人员估算的数据常在上述两者之间，因各厂的具体情况不同而异。因此，如何制订出真正合理的，能够调动各方面的积极性和确保生产发展的时间定额，决不是一个容易的问题，特别是初学者更应充分考虑各种有关因素，认真分析后才作决定。

粗车外圆Φ52.5h8mm的基本时间：

式中，  

则                    

     经过一周的课程设计，我终于把轴齿轮的加工工艺设计好,我们现在还没有毕业也只能搞搞理论的东西，经过这次课程设计我还是学到了不少东西，毕竟在大学中的课程设计是比较少的，我们要抓住每次的机会，争取多学点东西，不要毕业以后还忙着学大学中已经学过的知识。这样的话你在市场上就不会有竞争力的！

1. 王先逵编著.《机械制造工艺学第二版》.机械工业出版社.2007

2. 崇凯  编著.《机械制造技术基础机械制造设计基础课程设计指南指南》.化学工业出版社.2007

3. 李晓沛编著.《简明公差标注应用手册》.上海科技技术出版社.2005

4. 田野  编著.《互换性与测量技术》.化学工业出版社.2006

5. 杨黎明编著.《机械零部件选用与设计》.国防工业出版社.2007

6. 李益民编著.《机械制造工艺设计简明手册》.机械工业出版社1998

7. 徐学林编著.《互换性与测量技术基础》.湖南大学出版社.2007

8. 于骏一编著.《机械制造技术基础》. 机械工业出版社.2004

目    录

摘要.................................................................... 1

关键字.................................................................. 1

 序言.................................................................... 1

1、设计任务书........................................................... 1

1.1、课题............................................................... 1

1.2、设计要求........................................................... 1

2、有关零件的分析....................................................... 2

2.1、零件的结构特点..................................................... 2

2.2、技术要求........................................................... 3

2.3、加工工艺性......................................................... 3

3、有关设计条件的说明................................................... 3

4、毛坯的确定........................................................... 4

4.1、毛坯材料和形状的确定............................................... 4

5、有关基准的选择说明................................................... 5

5.1、粗基准的选用原则................................................... 5

5.2、精基准的选择原则................................................... 5

5.3、零件的基准选择..................................................... 5

6、重点工序的说明....................................................... 5

6.1、外圆加工工序：..................................................... 5

7、不同方案比较......................................................... 6

7.1、安排加工顺序....................................................... 6

8、加工余量的确定....................................................... 7

9、切削用量的选择....................................................... 9

9.1、切削用量.......................................................... 10

10、时间定额的确定..................................................... 11

1.粗车外圆Φ52.5h8mm的基本时间：...................................... 11

11、总结............................................................... 12

12、参考文献........................................................... 12