机械制造工艺学

课程设计

题    目  减速器传动轴加工工艺                  

学    校  贵  州 大 学                        　  

专    业  机械设计制造及其自动化                       　  

学生姓名  刘  伟                       　   

学    号  1020020179   年级  20##级      

指导教师  陈老师        职称  副教授　      

20##年 10 月 17 日

摘要：随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。本设计通过对数控加工的工艺特点、加工零件工艺性等进行分析，选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计说明书以数控车床车削轴类零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。

关键词：精度 工艺路线 尺寸链换算  减速器  传动轴

                 

                                                           

目 录

前言.................................................. 4

1. 生产纲领及类型..................................... 5

2.零件的分析.......................................... 5

2.1零件结构工艺性分析.............................. 5

3.毛坯的选择.......................................... 6

3.1毛坯的选择...................................... 6

3.3毛坯形状及尺寸的确定............................ 6

4.定位基准的选择...................................... 6

5.零件表面加工方法的选择............................... 7

6.工艺路线的拟定...................................... 9

7.工序余量和尺寸的确定................................ 9

8.设备选择........................................... 11

9.刀具选择........................................... 11

10.量具选择.......................................... 12

11.课程设计总结...................................... 12

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

前言

机械制造工艺学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！ 其主要目的是： 1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化 所学的知识。 2. 培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序， 规范和方法。 3.培养学生正确的使用技术知识，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和技巧。 4. 培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员 学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
 本次设计中，由于生产经验和专业知识有限，设计中一定存在较多的缺点和错误，恳请老师批评指正。

1.生产纲领及类型

由课程设计的给定题目可知该零件为中批生产。

2.零件的分析

2.1零件结构工艺性分析

由实训题目可知，该轴是减速器的一个传动轴。传动轴与机构中的其他零件通过间隙配合相结合，具有传递力矩，转矩和扭矩等作用。从零件图上看，该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，结构呈阶梯状，属于阶梯轴，形状对称，尺寸精度，形位精度要求均较高。其主要加工的面有20mm、32mm、40mm、35mm和25mm的外圆柱面，及1个键槽。

2.2零件技术要求分析

从该传动轴零件图可知，两支承轴径分别为20±0.07mm和25±0.07mm、配合轴颈350-0.017是零件的3个重要表面。该零件的主要技术要求为：

   （1） 两支轴承径分别为20±0.07mm和25±0.07mm，表面粗糙度Ra0.8um。

   （2）配合轴颈350-0.017 mm,表面粗糙度Ra0.8um，且与支承轴径的同轴度公差为0.02mm。

   （3）键槽8±0.018mm.表面粗糙度Ra1.6um,键槽深度为310-0.2mm。

   （4）键槽对20mm和25mm的外圆轴线的对称度为0.03mm。

   （5）零件需要调质处理到28HRC~32HRC，保持均匀。

3.毛坯的选择

3.1毛坯的选择

轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产。模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。

故综合考虑，选用冷轧圆钢作为毛坯。

3.3毛坯形状及尺寸的确定

分析零件图可知，轴为阶梯轴，没有斜度，传动轴的外圆直径相差不大，故选用棒料。从生产类型来看为中批生产，因此综合考虑选用45mm的，长度为160mm的冷轧圆钢作为毛坯。

4.定位基准的选择

（1）粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，应选择次要加工表面为粗基准。又考虑到台阶轴的工艺特点，所以选择外圆端面为粗基准面。

（2）精基准的选择：按照基准重合原则及加工要求，故选择两中心孔作为统一的精基准。

5.零件表面加工方法的选择

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
   （1）粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准。此零件即加工20mm、32mm、40mm、35mm和25mm的外圆柱面。
   （2）半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备。此零件即加工20mm、32mm、40mm、35mm和25mm的外圆柱面、孔等。
   （3）精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

基面先行原则
    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φ20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。

先粗后精
    即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车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。

先面后孔

对该零件应该先加工圆柱表面，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，所以对于传动轴来讲先加工φ35外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。

工序划分的确定
    工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述，考虑到工件是中批量生产的情况，则采用工序分散。

另外根据零件图可以看出，由于两支承轴颈和轴颈配合的精度要求较高，最终加工方法为磨削。磨外圆前要进行粗车半精车，并完成其他次要表面的加工。键槽的加工，虽然精度要求不高，但表面粗糙度要求较高，要粗、精铣来达到要求。辅助工序安排去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。   

6.工艺路线的拟定

根据以上分析，该零件的加工路线为：下料→车一端面、中心孔，调头车另一端面、中心孔→粗车外圆、车槽和倒角→调质→俢研中心孔→半精车各外圆→铣键槽→粗、精、磨3个主要表面外圆。

7.工序余量和尺寸的确定

由《机械加工工艺人员手册》课查得：

（1）调制后半精车余量2.5mm~3mm,本例取3mm.

（2）半精车后20±0.07mm、25±0.07mm、35⁰_-0.017 mm 3段外圆留磨削余量0.4mm,半精车公差取-0.15~0。根据倒推法，可得半精车工序该3尺寸的相应工序尺寸分别为20.4⁰_-0.15mm、25.4⁰_-0.15mm、35.4⁰_-0.15mm. 粗磨后留余量0.1mm,若粗磨公差取-0.1~0，则相应粗磨工序尺寸分别为：20.1⁰_-0.10mm、25.1⁰_-0.10mm和35.1⁰_-0.10mm。精磨工序尺寸即为设计尺寸，20±0.07mm、25±0.07mm和35⁰_-0.017 mm。

（3）在35⁰_-0.017 mm外圆半精车后铣键槽的深度尺寸的确定，因后续还需要磨削，31⁰_-0.2mm的保证涉及多尺寸同时保证必须经过工艺尺寸链计算才能确定。具体计算如下：

     根据加工过程建立尺寸链如图所示：

   

    判断组成环的性质    

　　 尺寸31⁰_-0.2mm  是磨削加工后最后得到的，故为封闭环；R17⁰_-0.085mm和A为增环，R17.7⁰_-0.075mm为减环。

     由尺寸链计算

   由式（3.3）得     A=17+31-17.7=30.3 （mm)

   由式（3.6）得     ES(A)=0+0-(-0.075)=0.075(mm)

   由式（3.7）得     EI(A)=0-0.2+0.0085=-0.1915(mm)

故                    A=30.3 ^+0.075_{- 0.1915}   

   按照“入体原则”标注为A=30.375⁰_-0.2665mm.

 综合以上各项可得传动轴的工艺过程如表1所示。

表1    传动轴加工工艺过程

8.设备选择

该零件最大尺寸为40mm，160mm。CA6140加工范围为0~400mm，满足加工精度要求，因此选择CA6140。

9.刀具选择

因为该传动轴为阶梯轴，所以选用90度角偏头外圆车刀，材料为YT15。

10.量具选择

因为该轴最大长度为160mm，所以选用量程0~300mm，精度0.05mm的游标卡尺。

11.课程设计总结

     在这次课程设计中，使我对传动轴承设计的流程有了更深刻的了解，同时也巩固了我们在大学两年半下来所学的机械设计课程，这就起到了理论与实践的结合。机械制造工艺学的设计主要是先对零件结构的工艺性进行分析，再根据其确定出合适的工艺性路线。在这一过程中，正确找出工艺路线自关重要，因此这离不开机械制造工艺学和机械设计基础等课程的学习。

    在设计中，我首先对传动轴的结构作了分析，再参照给定的参数值，作出尺寸链图。这两个图的确定，是尺寸链换算的基础。其次是确定传动轴的主要参数，通过一系列的计算，得出传动轴主要结构的尺寸。通过这次轴的设计,让我们从机械基础到公差配合、从机械制图、计算机绘图到机床设备应用，把机械制造过程中的各种知识综合整理，又有了更高层次的理解和发现。

    本次的课程设计让我受益匪浅，让我深刻地体会到了学有所用这句话。同时，在设计中也遇到了许多困难，经过同学们的互相帮助，以及老师课堂上不厌其烦的精心指导，使我顺利地完成了本次设计，在此表示忠心感谢。

12.参考文献

   【1】顾崇衍 等编著。机械制造工艺学。陕西：科技技术出版社，1981。

   【2】倪森寿 主编。机械制造工艺与装备。化学工业出版社，2001。

   【3】张进生 主编。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 主编。工程材料及热成型工艺。高等教育出版社，2003。

   【5】机械制造工艺及设备设计手册编写组 编。机械制造工艺及设备设计手册。机械工业出版社，1989。

 

第二篇：机械制造工艺学课程设计指导书[1]

机械设计制造与自动化专业

指导书

20xx年12月

《机械制造工艺学》课程设计

《机械制造工艺学》课程设计指导书

一、 课程设计的目的

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和有关专业课程中进行的一个实践性教学环节。它一方面要求学生在设计中能初步学会综合运用过去所学过的全部课程知识，另外也为以后搞好毕业设计做一次综合训练。通过课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼：

1．熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论，在保证零件加工质量的前提下。正确地解决零件加工中的工艺过程的合理设计、工艺装备的选用及设计等有关问题，最后形成一定格式的机械加工工艺规程文件。

2．提高结构设计能力。学生通过亲手设计工艺装备的训练，应当掌握如何根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理、能保证加工质量的工艺装备来。

3．学会使用手册及有关资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处，做到：了解资料、能找到资料和能熟练运用资料。

二、 设计要求

机械制造工艺学课程设计题目一律定为：设计××零件的机械加工工艺规程及工艺装备。给出一些结构比较简单的零件图纸，要求学生编制零件加工工艺规程，对工件进行加工和加工后的零件检测。生产纲领为中批或大批生产。

设计的要求包括如下几个部分：

1．零件图 1张

2．毛坯图 1张

3．机械加工工艺规程卡片 1套

4．工艺装备结构设计 1套

5．课程设计说明书 1份

课程设计题目由指导教师选定；也可由学生初选，指导教师同意后发给学生。按教学计划规定，机械制造工艺学课程设计总学时数为2~3周，其进度及时间分配如下：

１

1．熟悉零件，画零件图： 约占 8%

2．选择加工方法、确定工艺路线、填写工艺文件： 约占 25%

3．工艺装备设计： 约占 45%

4．编写课程设计说明书： 约占 14%

5．准备及参加答辩： 约占 8%

三、 设计内容与步骤

1．对零件进行工艺分析，画零件图

学生在得到设计题目之后，应首先对零件进行工艺分析。

2．选择毛坯的制造形式

毛坯的选择应该以生产批量的大小，非加工表面的技术要求以及零件的复杂程度、技术要求等几方面进行综合考虑。在通常情况下，应主要以生产性质来决定。正确的选择毛坯制造方式，可以使得整个工艺过程经济合理，故应慎重进行，并要加以满足。

3．制订零件的机械加工工艺路线

1）制定工艺路线；

2）选择定位基准，进行必要的工艺尺寸计算；

3）选择机床及工、夹、量、刃具；

4）加工余量及工序间尺寸与公差的确定；

5）切削用量的确定；

6）编写零件的机械加工工艺文件。

4．进行工艺装备的结构设计

1）确定设计方案，画结构原理图；

2）选择定位元件，计算定位误差；

3）计算所需的夹紧力，设计夹紧机构；

4）画装配图；

5）拆画零件图。

5．编写设计说明书

学生在完成上述全部工作内容后，应将前述全部工作按先后顺序编写成设计说明书一份。要求字迹工整，语言简练，文字通顺。说明书用A4纸书写，四周留有边框，并制订成册。

２

四、 设计成绩的考核

课程设计的全部图纸及说明书应有设计者和指导教师的签字。未经指导教师签字的设计，不能参加答辩。

由教研室教师组成答辩小组，设计者本人应首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩。每个学生的答辩总时间一般不超过30分钟。

课程设计成绩根据平时的工作情况，工艺分析深入程度，工艺装备设计水平，图纸的质量，独立工作能力以及答辩情况综合衡量，由答辩小组讨论评定。

答辩成绩定为五级：优秀，良好，中等，及格和不及格。 附录：

1．参考资料

2．机械制造工艺学课程设计成绩评定标准

3．机械制造工艺学课程设计任务书

4．机械制造工艺学课程设计说明书封面

5. 机械制造工艺学课程设计工艺文件格式

20xx年12月

３

附录1：参考资料：

参考资料分两部分：

（1）有关的教科书：机械制图、公差、机械工程材料、机械制造基础、机械制造工艺学等。

（2）有关手册：

这部分资料需要到图书馆去借，有以下几种，

1）《实用机械加工工艺手册》陈宏钧主编 机械工业出版社出版

2）《机械加工工艺设计手册》张耀宸主编 航空工业出版社出版

3）《机械加工工艺手册》李洪主编 北京出版社出版

4）《机械加工工艺手册》孟少农主编 机械工业出版社出版

5）《机械加工工艺师手册》杨叔子主编 机械工业出版社出版

5）《金属切削机床夹具设计手册》上海柴油机厂工艺所编

机械工业出版社出版

6）《机床夹具设计手册》燕山大学等编 机械工业出版社出版

7）《机床夹具设计》林文焕等编 国防工业出版社出版

４

附录2：机械制造工艺学课程设计成绩评定标准

课程设计的全部图纸及说明书应有设计者和指导教师的签字。未经指导教师签字的设计，不能参加答辩。

由教师组成答辩小组，设计者本人应首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩。每个学生的答辩总时间一般不超过30分钟。

课程设计成绩根据平时的工作情况，工艺分析深入程度，图纸的质量，独立工作能力以及答辩情况综合衡量，由答辩小组讨论评定。

答辩成绩分为五级：优秀，良好，中等，及格和不及格。其标准如下：

优秀：

1、按时完成规定的课程设计任务；

2、图面质量好，符合机械制图国家标准的规定；

3、尺寸、公差、配合、表面粗糙度标注合理、齐全；

4、工艺规程论证充分、可行性好；

5、定位方案正确；

6、设计说明书内容充分，设计计算正确，书写工整；

7、答辩中表达能力强，回答问题正确，思路清晰，对关键问题理

解正确。

良好：

1、按时完成规定的课程设计任务；

2、图面质量较好，符合机械制图国家标准的规定；

3、尺寸、公差、配合、表面粗糙度标注比较合理、齐全；

4、工艺规程论证比较充分、可行性较好；

5、定位方案较正确；

6、设计说明书内容较充分，设计计算较正确，书写工整；

7、答辩中表达能力较强，回答问题较正确，思路较清晰，对关键

问题理解较正确。

中等：

1、按时完成规定的课程设计任务；

５

2、图面质量一般，符合机械制图国家标准的规定；

3、尺寸、公差、配合、表面粗糙度标注基本合理、齐全；

4、工艺规程论证一般、基本可行；

5、定位方案较正确；

6、设计说明书内容一般，设计计算基本正确；

7、答辩中回答问题基本正确。

及格：

1、按时完成规定的课程设计任务；

2、图面质量一般，基本符合机械制图国家标准的规定；

3、主要尺寸、公差、配合、表面粗糙度标注基本合理；

4、工艺规程论证基本达到要求、基本可行；

5、定位方案基本正确；

6、设计说明书内容一般，达到基本要求；

7、答辩中主要问题回答基本正确。

不及格：

1、未按时完成规定的课程设计任务；

2、虽按时完成规定的课程设计任务，但有下列情况之一者；

1）图面质量差，不符合机械制图国家标准的规定。

2）尺寸、公差、配合、表面粗糙度标注不合理、不齐全。

3）工艺规程未论证或论证简单、不合理。

4）定位方案、定位误差分析计算有原则性错误，夹具设计有原

则性错误。

5）设计说明书内容空泛、书写凌乱。

6）答辩中主要问题回答错误、思路不清晰。

６

附录3：《机械制造工艺学》课程设计任务书

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计“××××”零件的机械加工工艺规程（年

产量为中批或大批）

内容： 1.零件图 1张

2.毛坯图 1张

3.机械加工工艺规程 1套

4.课程设计说明书 1份

班 级

学 生

指 导 教 师

教研室主任

年 月 日

７

附录4：《机械制造工艺学》课程设计说明书封面

机 械 制 造 工 艺 学

课程设计说明书

设计题目：设计“××××”零件的机械机工规程（年

产量为中批或大批）

学 生

指导教师

年 月 日

８

附录5：《机械制造工艺学》课程设计工艺文件格式