1、目     錄一機械制造課程設計的目的二減速箱輸出軸的工藝性分析1.軸的工作原理2.零件圖樣分析3.零件的工藝分析4 減速箱輸出軸的表面粗糙度、形狀和位置精度要求5 審查零件的結構工藝性三生產綱領的計算與生產類型的確定1.生產類型的確定2.生產綱領的計算四 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設計毛坯圖1毛坯的選擇2確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量五 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2零件表面加工方法的確定3.加工階段的劃分4.工序的集中與分散5.加工順序的安排6.減速箱輸出軸工藝路線的確定六 機床設備的選用1機床設備的選用2工藝裝備的選用七

2、 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算八、確定工序的切削用量九 課程設計體會十 參考文獻一機械制造課程設計的目的1.加強對課堂知識的理解。通過課程設計可以使我們更熟悉書本知識，能更加熟練地運用書本知識。2.培養工程意識。通過課程設計，綜合生產實際，貼近就業崗位，培養學生分析和解決機械制造工程的實際問題，培養工程意識，做到學以致用。3.訓練基本技能。通過課程設計使學生掌握工藝規程和工藝裝備設備設計的方法和步驟，初步具備設計工藝規程和工藝裝備的能力，進一步培養學生識圖、繪圖、計算和編寫技術文件的基本技能。4.培養質量意識。技術設計是根據產品質量要求而進行的，應在保證質量的前提下，充分考慮生產率

3、和經濟性。通過課程設計，可強化質量意識，使學生學會協調技術性和經濟性的矛盾。5.培養規范意識。通過課程設計，使學生養成遵守國家標準的習慣，學會使用與設計有關的手冊、圖冊、標準和規范。二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，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）mm對公共軸線的圓跳動為0.012mm

4、。（3）ø48mm的左端面對公共軸線的圓跳動度為0.012mm。（4）ø35mm對公共軸線的的圓跳動度為0.012mm。（5）mm×35mm鍵槽對基準D平行度為0.08mm。（6）mm×26mm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224（9）mm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。該材料是優質碳素鋼，經調制處理之后

5、具有良好的力學性能和切削加工性能。經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。根據表面粗糙度要求和生產類型，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應力減少，穩定尺寸、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

6、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IT70.80.012A-B主軸左軸面ø4812.5主軸左軸面IT61.6左端錐面12.5錐度5：16ø35軸面IT70.80.012A-Bø35軸面 IT63.20.012A-B主軸右軸面IT51.6主軸右端內螺孔M6×2-1012P9351.60.08D8P6261.60.06C5 審查零件的結構工藝性（1）結構

7、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剛具有良好的鍛性6 由于ø48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 軸面粗糙度，應在該處加褪刀槽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。三生產綱領的計算與生產類型的確定機械加工的工藝規程的詳細程度與生產類型有關，不同的生產類型由產品的生產綱領來區別。1.生產類型的確定（1）零件的生產類型是指企業生產專業化程度的分類，它對工藝規程的制定具有決定性的影響。機械制造的生產類型一般分為大量生產、成批

8、生產和單件生產，成批生產分為大批生產、中批生產、和小批生產。產量越大生產專業化程度越高。按重型機械、中型機械、和輕型機械的年生產量列出了不同的生產類型的規范如表1表1 各種生產類型的規范生產類型零件的年生產綱領/件/年重型機械中型機械輕型機械單件生產520100小批生產51020200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產1000500050000(2)生產類型的劃分要考慮生產綱領還得考慮產品本身的大小及其結構的復雜性。2.生產綱領的計算（1）生產綱領是產品的年生產量。生產綱領的大小對生產組織和零件加工工藝規程起

9、著很重要的作用，它決定了各工序所需的專業化和自動化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。（2）零件的生產綱領的計算方式N=Qm(1+%)(1+b%)結合生產實際：零件的備品率%和零件的平均廢品率b%分別取4%和6%，產品的年產量Q要求為200件/年，每臺產品中該零件的數量為1件/臺。所以綜合以上數據代入上式中得：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，生產類型為小批量生產。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

10、坯應選用優質低碳鋼。應為生產類型屬于小批量生產，為了提高生產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S的確定。鍛件的質量為mf=2.2kg形狀系數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S值查相關文獻可知鍛件的形狀復雜系數為S1級，既簡單級。（3） 零件表面粗糙度根據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

11、上面估算的鍛件的質量、形狀復雜系數與零件的長度，查表可得單邊余量的范圍為1.72.2mm。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。 對軸左端的外圓表面粗糙度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濟精度和表面粗糙度：由工藝手冊查得：

12、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。 對于ø48和ø40的外圓端面，為了提高加工效率，可以作為同一臺階。ø40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

13、.4=50確定各工序的加工經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。對ø48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 ø35和 ø30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ø35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=3

14、6.9粗車：36.9+4.1=41確定各工序的加工經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ø30的總加工余量為41-30=11對軸端面加工余量的確定：根據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

15、之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續工序提供精基準。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 根據減速箱輸出軸的技術要求和裝配要求，應選擇軸右端面和端面為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工。可避免基準轉化誤差，也遵循基準統一原則。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，實現了設

16、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ø48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）加工方法外圓面IT60.8粗車半精車磨削ø48外圓面IT1212.5粗車外圓面IT71.6粗車半精車精車錐面3.2粗車半精車外圓表面IT60.8粗車半精車磨削IT63.2粗車半精車IT61.6粗車半精車精車左端面IT121

17、2.5粗車右端面IT1212.5粗車螺紋孔IT1212.5鉆12P9鍵IT71.6粗銑半精銑8P6鍵IT71.6粗銑半精銑3.加工階段的劃分 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，便于及時發現毛坯的缺陷，保護精加工過后的表面。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，提高生產量。將右端ø30mm，左端ø35mm的精基準

18、的粗加工完成。是后續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、軸表面的加工。在精加工階段，對以及中段兩處進行加工。使其達到規定的質量要求。車削加工完成后則對ø48左端面，12P9、8P6鍵槽進行銑削。4.工序的集中與分散 該軸的生產類型為小批量生產，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，以減少工序數目，縮短工藝路線，提高生產效率。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，節省安裝工

19、件的時間，減少工件的搬動次數，使生產計劃、生產組織工作得到簡化，工作裝夾次數減少，輔助時間縮短。5.加工順序的安排（1）機械加工工序 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。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。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。先外后內，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的。次要表面的加工安排：鍵槽等次要

20、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。對于軸左端ø35mm和中間ø35mm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整、保證其形位公差。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，消除毛坯的內應力，改善其切削性能。在粗加工后進行調質處理，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

21、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CA614045°刀游標卡尺02鉆中心孔CA6140麻花鉆卡尺03粗車外圓CA614060°刀游標卡尺04調質處理05半精車外圓CA614060°刀游標卡尺、尺規06校正游標卡尺0

22、7精車外圓CA614060°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類型為小批量生產，可以選用較高效率的專用機床和通用機床。根據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、塞規等。另外還要用到夾具。七 工序加工余量的確

23、定，工序尺寸及公差的計算（1）軸左端外圓表面。其加工路線為粗車半精車磨削。由工序03、05、09組成，據之前查到的加工余量得磨削余量為0.4 。半精車為1.5 。經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濟精度所對應的值為： 取磨削的經濟精度公差等級為IT6，其公差值為T1=0.016mm。 取半精車的經濟精度公差等級IT8，其公差值為T2=0.039mm。 取粗車的經濟精度公差等級IT

24、11，其公差值為T3=0.16mm。 其數據如下表表5工序名稱工序余量（mm）加工經濟精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)磨削0.4IT60.835半精車1.5IT83.235.4ø35.40-0.039粗車4.1IT1112.536.9ø36.90-0.16鍛造 ±241ø41±2 現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，半精加工工序的經濟加工精度等級為IT8級。可確認其公差值0.039mm，故取A1=（35.4±

25、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ø48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。取粗車的經濟精度公差等級IT11，查表可確認其公差值為0.16mm。將上面數據填入下表表6工序名稱工序余量（mm）加工經濟精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)粗車2IT1112.548ø48鍛造±250Ø50±2（3）對軸左端外圓表面加工

26、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。總加工余量為6mm。計算各項工序尺寸：精車后達到圖紙上的尺寸，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濟精度所對應的值精車的經濟精度公差等級IT7，其公差值T1=0.025mm。半精車的經濟精度公差等級IT8，其公差值T2=0.039mm。粗車的經濟精度公差等級為IT11，其公差值T3=0.16mm。將上面

27、的數據填入下表：表7工序名稱工序余量（mm）加工經濟精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車1.1IT71.640半精車1.5IT83.241.1Ø41.10-0.039粗車7.4IT1112.542.6Ø42.60-0.16鍛造±250ø50±2用計算發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

28、.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mm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取磨削的經濟精度等級為IT6，公差值為T1=0.016mm。取

29、半精車的經濟精度等級為IT8，公差值為T2=0.039mm。取粗車的經濟精度等級為IT11，公差值為T1=0.16mm。將以上數據填入表格表8工序名稱工序余量（mm）加工經濟精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)磨削0.4IT60.835半精車1.5IT83.235.4ø35.40-0.039粗車4.1IT1112.536.9ø36.90-0.16鍛造±241ø41±2（6）對軸右端外圓面，精車之后的尺寸精度為表面粗糙度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

30、為1.5mm，且總加工余量為6mm，則粗車余量為4.5mm。取半精車的經濟精度公差等級為IT8，其公差值為T1=0.039mm。粗車的經濟精度公差等級為IT11，其公差值為T2=0.16mm。將以上數據填入表格表8工序名稱工序余量（mm）加工經濟精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)半精車1.5IT83.235粗車4.5IT1112.536.5ø36.50-0.16鍛造±241ø41±2（7）對軸右端外圓表面：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

31、精車為1.5mm。總加工余量為11mm。那粗車的加工余量為11-2.6=8.4mm。按照所能達到的經濟精度查得每道工序所對應的公差值為：取磨削的經濟精度等級為IT6，公差值為T1=0.025mm。取半精車的經濟精度等級為IT8，公差值為T2=0.039mm。取粗車的經濟精度等級為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將以上數據填入下表表10工序名稱工序余量（mm）加工經濟精度（mm）表面粗糙度Ra(µm)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精車1.1IT71630半精車1.5IT83.231.1ø31.10-0.039粗車8.4IT1112.532.6ø32.60-0.16毛坯±241Ø41±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，