机械制造工艺学课程设计论文

洛阳理工学院

课程设计说明书

课程名称机械制造工艺学

设计课题轴的机械加工工艺规程设计专业机械设计制造及其自动化班级B110234

姓名苏亚坤

学号 B11023423

课程设计任务书

机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名苏亚坤班级 B110234 学号 B11023423 课程名称：机械制造工艺学

设计题目：轴的机械加工工艺规程设计

设计内容：

1．产品零件图1张

2．毛坯图1张

3．机械加工工艺过程综合卡片1份

4．机械加工工艺工序卡片1份

5．课程设计说明书1份

设计要求：

大批生产

设计（论文）开始日期年月日

设计（论文）完成日期年月日

指导老师

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名苏亚坤班级 B110234 学号 B11023423 课程名称：机械制造工艺学

设计题目：轴的机械加工工艺规程设计

课程设计篇幅：

图纸共 2 张

说明书共 19 页指导老师评语：

年月日指导老师

目录

第一章序言 (1)

1.1 课题 (1)

1.2、设计要求 (2)

第二章有关零件的分析 (3)

2.1、零件工艺分析 (3)

2.2、零件的结构特点 (3)

2.3、确定零件毛胚 (4)

第三章基准的选择 (5)

3.1、有关基准的选择说明 (5)

3.1.1、粗基准的选用原则 (5)

3.1.2、精基准的选用原则 (5)

3.2、确定零件的定位基准 (5)

第四章轴类零件的材料、毛坯及热处理 (6)

4.1、轴类零件的材料 (6)

4.2、轴类毛坯 (6)

4.3、轴类零件的热处理 (6)

第五章制定加工工艺路线 (7)

5.1主轴加工工艺过程分析 (7)

5.2、工艺路线的拟定 (7)

5.3、加工余量的确定 (8)

第六章心得体会 (15)

第七章参考文献 (16)

第一章序言

1.1 课题

机械制造工艺课程设计是我们完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！

从后面安装的手动定位销轴由于其同心精度要求很高，加工时必须注意其精度。

零件材料： 45钢

技术要求：

1、φ22gs6、φ25f7 、φ30gs6相互之间的跳动不大于0.08。

3、2xφ8销孔在装配时作。

生产批量：中等批量

零件数据：（见零件图）

图1 从后面安装的手动定位销轴

1.2、设计要求

要求编制一个车床主轴零件的机械加工工艺规程，按照老师的设计，并编写设计说明书。具体内容如下：

1、选择毛胚的制造方法，指定毛胚的技术要求。

2、拟定车床主轴的机械加工工艺过程。

3、合理选择各工序的定位定位基准。

4、确定各工序所用的加工设备。

5、确定刀具材料、类型和规定量具的种类。

6、确定一个加工表面的工序余量和总余量。

7、计算一个工件的单件工时。

第二章 有关零件的分析

2.1、零件工艺分析

图1所示轴属于纯粹的阶梯轴类零件，由圆柱面、砂轮越程槽、端面和倒角组成，该轴共有两组加工表面：

1、四段外圆表面和砂轮越程槽；

2、两端面和倒角。

由零件图可以看出这两组加工表面没有任何位置度的相互要求，但是表面粗糙度的要求还是比较高的，需要用磨削才能达到要求，所以考虑用粗车-半精车-粗磨-精磨这个加工路线。其中，左端轴段的配合关系为6722js H φ，轴表面达到6级精度，显然车是不能完成的，而且，与轴套相连的轴段表面粗糙度R a 0.8，所

以考虑最后加工方法为磨削。

25φ轴段与法兰的内孔配合关系为6725k H φ的过渡配合，表面粗糙度要求最高R a 0.4，这就必须得经过磨削了。右端25φ的轴颈与左

端有同样的精度要求。中间6730js H φ的过渡配合为轴与推杆杠杆之间的配合。最后也需要磨削加工。两端面的粗糙度R a 3.2，车削即可达到这样的表面粗糙度的要求，而且这两个面与其他的面也没有配合关系，不需要加工的太精确。

2.2、零件的结构特点

图1所示零件是从后面安装的手动定位销轴，它属于台阶型轴类零件，由圆柱面、轴肩、退刀槽和销孔等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置；销孔用于固定，以保证各零件相互配合。

从图1所示的从后面安装的手动定位销轴的两孔是装配基准，故对装配的两段轴颈的加工提出了很高的要求。主轴的支撑轴颈、配合轴颈、锥孔、前端圆锥面及端面是轴的主要加工表面。其中配合端颈本身的尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面粗糙度尤为重要。

2.3、确定零件毛胚

考虑到零件的经济性和综合性能要求，零件材料为45钢。综合考虑尺寸具体如下图

图2毛坯图

第三章基准的选择

3.1、有关基准的选择说明

3.1.1、粗基准的选用原则

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之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。

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。

3.1.2、精基准的选用原则

1、基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，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个表面，以保证各表面的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。

3、互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。

4、自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的定位基准。

3.2、确定零件的定位基准

主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。为了保证φ22gs6、φ25f7 、φ30gs6相互之间的跳动不大于0.08。，宜按互为基准的原则选择基准面。

第四章轴类零件的材料、毛坯及热

处理

4.1、轴类零件的材料

常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。

4.2、轴类毛坯

常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。

4.3、轴类零件的热处理

锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理均，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。调质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。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。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。

第五章制定加工工艺路线

5.1主轴加工工艺过程分析

车φ25端面及粗车、半精车外圆、钻中心孔、倒角1×45°→车φ22端面、钻中心孔→粗车的各段外圆、倒角φ22端1×45°→半精车各段外圆、车砂轮越程槽→精车φ30端面→粗磨各段、精磨φ25f7及φ30段50mm段外圆→φ8锥孔加工（装配时加工）。

5.2、工艺路线的拟定

为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须判定合理的工艺路线。

工艺路线

5.3、加工余量的确定

工艺路线拟定以后，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，每个工序加工应保证的尺寸，工序尺寸允许的变动范围就是工序尺寸的公差。工序尺寸的确定与加工余量有着密切的关系。

零件图上的尺寸和公差就是最终的加工工序尺寸和公差。将此尺寸加上加工余量就是上一工序的工序尺寸。

1、)0065

.0(622±js φ外圆表面。 其尺寸精度为IT6级，表面粗糙度为8.0R a 毛坯为铸件。工艺路线为粗车-半精车-粗磨-精磨。

由《工艺手册》查得，精磨余量0.1mm ，粗磨余量为0.3mm ，半精车余量为1.1mm ，粗车余量为3.5mm 。由《机械制造工艺学》公式（4-1）可得加工总余量为：

m m

Z Z Z Z Z 135

.111.13.01.04

3210=+++=+++=

计算各加工工序基本尺寸。精磨之后工序基本尺寸为mm 22φ；其他各工序工序基本尺寸依次为：

粗磨 22mm+0.1mm=22.1mm 半精车 22.1mm+0.3mm=22.4mm 粗车 22.4mm+1.1mm=23.5mm

毛坯 23.5mm+11.5mm=33mm

确定各工序的加工经济度和表面粗糙度。由《机械制造工艺学》表4-7查得：精磨后选定为IT6，m R a μ8.0；粗磨后为IT8；m R a μ25.1；半精车后选定为IT11，

m R a μ5；粗车之后选定为IT13，m R a μ16。

根据上述加工经济度公差表，将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序基本尺寸上。查《工艺手册》可得铸造毛坯公差为2±mm 。

为清楚起见，把上述计算和查表结果汇总于表2-1中， 表2-1 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定

2、两

625k φ)

(015.0002

.0++外圆表面。

其尺寸精度为IT6级，表面粗糙度为4.0R a 毛坯为铸件。工艺路线为粗车-半精车-粗磨-精磨。

由《工艺手册》查得，精磨余量0.1mm ，粗磨余量为0.3mm ，半精车余量为1.1mm ，粗车余量为4.5mm 。由《机械制造工艺学》公式（4-1）可得加工总余量为：

m m

Z Z Z Z Z 65

.41.13.01.04

3210=+++=+++=

计算各加工工序基本尺寸。精磨之后工序基本尺寸为mm 22φ；其他各工序工序基本尺寸依次为：

粗磨 25mm+0.1mm=25.1mm 半精车 25.1mm+0.3mm=25.4mm 粗车 25.4mm+1.1mm=26.5mm 毛坯 26.5mm+6.5mm=33mm

确定各工序的加工经济度和表面粗糙度。由《机械制造工艺学》表4-7查得：精磨后选定为IT6，m R a μ4.0；粗磨后为IT8；m R a μ25.1；半精车后选定为IT11，

m R a μ5；粗车之后选定为IT13，m R a μ16。

根据上述加工经济度公差表，将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序基本尺寸上。查《工艺手册》可得铸造毛坯公差为2±mm 。为清楚起见，把上述计算和查表结果汇总于表2-2中，

表2-2 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定

3、()0065

.0630±js φ外圆表面。 其尺寸精度为IT6级，表面粗糙度为8.0R a 毛坯为铸件。工艺路线为粗车-半精车-粗磨-精磨。

由《工艺手册》查得，精磨余量0.1mm ，粗磨余量为0.3mm ，半精车余量为1.1mm ，粗车余量为4.5mm 。把粗车余量修正为3.5mm 。由《机械制造工艺学》公式（4-1）可得加工总余量为：

m m

Z Z Z Z Z 55

.31.13.01.04

3210=+++=+++=

计算各加工工序基本尺寸。精磨之后工序基本尺寸为mm 30φ；其他各工序工序基本尺寸依次为：

粗磨 30mm+0.1mm=30.1mm 半精车 30.1mm+0.3mm=30.4mm 粗车 30.4mm+1.1mm=31.5mm 毛坯 31.5mm+3.5mm=35mm

确定各工序的加工经济度和表面粗糙度。由《机械制造工艺学》表4-7查得：精磨后选定为IT6，m R a μ8.0；粗磨后为IT8；m R a μ25.1；半精车后选定为IT11，

m R a μ5；粗车之后选定为IT13，m R a μ16。

根据上述加工经济度公差表，将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序基本尺寸上。查《工艺手册》可得铸造毛坯公差为2±mm 。

为清楚起见，把上述计算和查表结果汇总于表2-3中， 表2-3 工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定

4、外圆表面沿轴线长度方向上的加工余量及公差

其长度方向的尺寸为259mm 没有精度要求，但两端面表面粗糙度要求为

m R a μ2.3，工艺路线为粗车-半精车-精车，由《工艺手册》查得，半精车加工余

量为1.5mm ，粗车余量为4.5mm 。由《机械制造工艺学》公式（4-1）可得加工总余量为：265 mm2.5 确定切削用量

粗车、半精车端面及钻中心孔。选用端面车刀，粗车背吃刀量为mm a p 3=，半精车背吃刀量为mm a p 1=。查《切削手册》表1.4，粗车进给量取f=0.5r mm ，半精车进给量取f=0.1r mm ，刀具寿命T=60min 。机床选用卧式车床C 620-1。

切削速度)

min (m k f

a p T C v v y v

x v

m

v c =

其中：242=C v ，15.0=x v ，35.0=y v ，94.0=k v 。

所以

min 06.8594.01360242

35

.015.02.0m v c =???=

粗车30φ、25φ、22φ段外圆，保证各轴段的长度。选90°车刀。对30φ外圆表面，单边余量Z=1.75mm ，可一次切除。根据《切削手册》1.4，选用f=0.5r mm 。

切削速度

=

=

k f

a p T C v v y v

x v

m

v c min

5.11794.05

.075.160242

35

.015.02

.0m =???

对25φ外圆表面单边余量Z=2.5mm ，可一次切除。根据《切削手册》1.4，选用f=0.5r mm 。

切削速度

=

=

k f

a p T C v v y v

x v

m

v c min

4.11194.05

.05.260242

35

.015.02

.0m =???

对22φ外圆表面单边余量Z=2.01mm ，可一次切除。根据《切削手册》1.4，选用f=0.5r mm 。

切削速度

=

=

k f

a p T C v v y v

x v

m

v c min

1.12294.05

.005.260242

35

.015.02

.0m =???

半精车30φ、25φ、22φ外圆，留磨削余量。这三段外圆表面，单边余量均为Z=0.55mm ，一次切除。根据《切削手册》1.4，选用f=0.2r mm 。

切削速度

=

=

k f

a p T C v v y v

x v

m

v c min

20594.02

.055.060242

35

.015.02

.0m =???

粗磨，两顶尖定位，粗磨各段外圆表面达到R a 0.8。并 且保证外圆0065.022±φ和0065.030±φ。

对30φ、22φ外圆表面，单边余量Z=0.15mm 。根据《工艺手册》砂轮转速

min 15001r n =，s m v s 5.27=，轴向进给量r mm B f a 205.0==，工件速度

min 22m v w =，径向进给量015.0=f r 。

精磨，两顶尖定位，精磨25φ两轴段外圆表面达到表面粗

糙度R a 0.4。并保证25015

.0002.0φ++。

对25φ外圆表面单边余量Z=0.05mm 。根据《工艺手册》砂轮转速

min 15001r n =，s m v s 5.27=，轴向进给量r mm B f a 1025.0==，工件速度

min 25m v w =，径向进给量0075.0=f r 。

第六章心得体会

时光飞逝，大学期间最后的机械制造工艺课程设计已经接近尾声。回首这段时间的设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！

在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、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。

在机械制造工艺课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。

在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。

在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。

在这次械制造工艺课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。特别感谢康老师对我的谆谆教导!

第七章参考文献

1.顾崇衍等．机械制造工艺学．陕西：科技技术出版社，1981．

2.倪森寿．机械制造工艺与装备．化学工业出版社，2001．

3.张进生．机械制造工艺与夹具设计指导．机械工业出版社，1994．

4.姜敏凤．工程材料及热成型工艺．高等教育出版社，2003．

5.王先奎．机械制造工艺学．机械工业出版社，200

6.

6.孟少农.机械加工工艺手册上．机械工业出版社，1998.3

7.孟少农.机械加工工艺手册下．机械工业出版社，1998.3