机械制造工艺学
课程设计
姓 名：
学 号：
班 级： 机械
指导教师：
完成日期： 2013年X月X日
机电工程学院课程设计 务书
题 目
阶梯轴工艺设计
设计容基求
设计轴类零件工艺图
二 设计务
根零件图零件进行工艺分析编制工艺文件
三设计工作量
根零件图零件进行工艺分析计算零件生产纲领确定生产类型确定毛坯种类制造方法确定毛坯尺寸公差拟定加工路线确实工序加工余量计算工序尺寸公差选择工序机床设备刀具量具等工艺装备确定工序切削量编制工艺文件
设计起止时间
2013年7 月 1 日 2013 年 7 月 12日
学生签名
年 月 日
指导教师签名
年 月 日
目 录
零件工艺分析 1
11轴途： 1
12技术求： 1
二设计轴工艺性 4
21结构工艺 4
22加工工艺 4
三生产纲领计算生产类型确定 5
31生产类型确定 5
32生产纲领计算 6
四确定毛坯绘制毛坯图 6
41选择毛坯 6
42确定毛坯尺寸公差 6
五拟定轴工艺路线 7
51定位基准选择 7
52零件表面加工方法选择 8
53工艺序安排 8
六加工阶段划分 9
七确定工艺路线 10
八选择加工设备工艺装备 11
81机床设备选 11
82工艺装备选 11
九加工工序设计 12
91确定工序尺寸 12
92确定工序切削量 17
十 参考资料 18
十心体会 18
零件工艺分析
11轴途：
该轴采40Cr钢承受定载荷击轴台阶类零件尺寸精度形位精度求均较高Φ17φ19φ18配合面精度均求较高需通磨削轴线直线度φ001两键槽轴度求加工程中须严格控制
12技术求：
轴通常支承轴颈支承机器机架箱体实现运动传递动力传递功支承轴颈表面精度轴传动件配合表面位置精度轴工作状态精度直接影响技术求包括容：
121尺寸精度
轴段1245配合面尺寸精度求较高
122 形状精度
该轴公轴线直线度公差圆度圆柱度特殊求应控制尺寸公差范围
123位置精度
零件位置精度求较低特求般规定普通精度轴配合轴径支承轴径径圆跳动取001~003mm
124表面粗糙度
具配合求轴颈表面粗糙度16µm轴肩侧面表面粗糙度32µm键槽底面粗糙度求较低32µm侧面32µm余125µm
125 热处理锻造应毛坯安排正火处理消应力粗加工安排退火处理改善材料力学物理性质半精加工精加工前安排调质处理(850℃油淬加520℃持续2时回火)
零件图
轴表面粗糙度形状位置精度求表面粗糙度求见表
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差精度等级
表面粗糙度Ra（µm）
形位公差
轴段1
IT6
16
轴线直线度
轴段2
IT8
16
轴线直线度
轴段2端面
32
轴段3
24
未注
125
轴线直线度
轴段3端面
32
轴段4
IT6
16
轴线直线度
轴段4端面
32
轴段5
17
未注
16
轴线直线度
键槽2
IT7
32
键槽5
IT7
32
表
二设计轴工艺性
21结构工艺
轴类零件长度直径回转体类零件机器中零件功支承传动件（齿轮带轮离合器等）传递扭矩次设计中轴阶梯轴表面元素圆柱面键槽该轴轴段2齿轮配合通键传递扭矩轴段1 轴段4滚动轴承配合轴段5连接半联轴器扭矩输出（零件图见图示）
22加工工艺
（1）该轴采合金结构钢40Cr中等精度转速较高调质处理具良综合力学性具较高强度较韧性塑性
（2）该轴阶梯轴结构复杂程度中等渡台阶根表面粗糙度求生产类型表面加工分粗加工半精加工精加工加工时应精加工半精加工粗加工分开样次加工逐渐减少零件变形误差
（3）零件毛坯采锻锻造安排正火处理
（4）该轴加工车削车削时应保证外圆轴度
（5）精车前安排热处理工艺提高轴疲劳强度保证零件应力减少稳定尺寸减少零件变形保证工件变形半精车时纠正
（6）轴心线轴孔轴度误差会导致轴承装置时歪斜影响轴轴度轴承寿命两端面钻中心孔进行固定装夹效防止径圆跳动保证轴度
三生产纲领计算生产类型确定
机械加工工艺规程详细程度生产类型关生产类型产品生产纲领区
31生产类型确定
（1）零件生产类型指企业生产专业化程度分类工艺规程制定具决定性影响机械制造生产类型般分量生产成批生产单件生产成批生产分批生产中批生产批生产产量越生产专业化程度越高重型机械中型机械轻型机械年生产量列出生产类型规范表1
表1 种生产类型规范
生产类型
零件年生产纲领件年
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
≤5
≤20
≤100
批生产
5～100
20～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
量生产
＞1000
＞5000
＞50000
32生产纲领计算
（1）生产纲领产品年生产量生产纲领生产组织零件加工工艺规程起着重作决定工序需专业化动化程度选工艺方法工艺装备
（2）零件生产纲领计算方式
NQn(1+α+β)
结合生产实际：零件备品率α零件均废品率β分取46假定产品年产量Q求200件年台产品中该零件数量1件台综合数代入式中：
N220件
（3） 零件尺寸知属轻型零件生产类型批量生产
四确定毛坯绘制毛坯图
41选择毛坯
零件材料40Cr钢求强度较高工件形状较简单毛坯精度低加工余量生产类型单件批量生产综考虑采锻件锻造方法锻毛坯尺寸精度求IT12
42确定毛坯尺寸公差
1毛坯尺寸
工艺员手册查锻件单边余量厚度方152mm取2mm水方2027mm取25mm锻件质量1kg长度120mm取偏差+017mm偏差008mm锻件厚度尺寸40mm取偏差+012mm偏差004mmBH<1取起偏角5度锻件毛坯长度尺寸直径尺寸
2毛坯公差等级
根零件图部分加工精度求锻件尺寸公差等级812级加工余量等级普通级取IT12级
3零件表面粗糙度
根零件图知该轴加工表面粗糙度少125µm
综锻件毛坯图示
五拟定轴工艺路线
51定位基准选择
正确选择定位基准设计工艺程中项重容保证加工精度关键定位基准分精基准粗基准定位基准选择
粗基准选择
（1） 粗基准选择
应保证加工面非加工面间位置精度合理分配加工面余量续工序提供精基准便定位装夹加工选轴外圆表面定位基准外圆表面顶尖孔作定位基准外圆表面定位时基准面加工工作装夹较方便般卡盘装夹保证重表面粗加工余量均匀应选该表面粗基准保证工件加工面加工表面间位置精度粗基准选择原选择次加工表面粗基准考虑阶梯轴工艺特点选择φ24外圆端面粗基准
（2）精基准选择
根轴技术求轴中心线设计基准测量基准基准重合原加工求应选轴心线端面精基准面定位体现基准统原
52零件表面加工方法选择
零件加工面外圆端面键槽等材料40Cr参考关资料加工方法选择
2417外圆面：未注公差尺寸表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车
外圆面：公差等级IT8表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车
外圆面：公差等级IT6表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车粗磨精磨
端面：零件端面回转体端面尺寸精度求高表面粗糙度Ra32µm需进行粗车半精车
键槽：槽宽公差等级IT7槽深公差等级未注表面粗糙度Ra32µm需采三面刃铣刀粗铣半精铣
53工艺序安排
531机械加工工序
（1）遵循先基准面原：机械加工工艺安排总先加工定位基准面应先安排续工序准备定基准先加工精基准面钻中心孔车表面外圆
（2）遵循先粗精原：先安排粗加工工序安排精加工工序先安排精度求较高表面安排精加工
（3）遵循先次原先加工表面车外圆表面端面等加工次表面铣键槽等
（4）遵循外先原：先加工外圆外圆定位加工孔加工阶梯外圆时先加工直径较加工直径外圆
（5）次表面加工：键槽等次表面加工通常安排外圆精车粗磨精磨外圆前
（6）轴右端中间轴段加工质量求较高表面安排面前道工序中注意形位公差加工程中断调整保证形位公差
（7）先面孔原：先加工端面铣键槽
532热处理工序安排
切削加工前宜安排正火处理提高改善轴硬度消毛坯应力改善切削性粗加工进行调质处理提高轴综合性终热处理安排半精车磨削加工前提高材料强度表面硬度耐磨性精加工前安排表面淬火样纠正淬火引起局部变形提高表面耐磨性
533辅助工序安排
粗加工热处理安排校直工序半精车加工安排毛刺中间检验工序精加工安排毛刺清洗终检工序
综述该轴工序安排序：
料——锻造——预备热处理
加工工序车端面——粗车——调质——半精车——精车——车端面——铣键槽——淬火——磨外圆——精磨——检验
六加工阶段划分
该轴精度求较高加工阶段划分粗加工半精加工精加工阶段
1粗加工阶段粗车外圆高生产效率毛坯余量
2半精加工阶段外圆进行半精车铣键槽等减粗加工中留误差加工面达定精度精加工做准备
3精加工阶段2417外圆面表面粗糙度求Ra16µm进行精车达求外圆面公差等级IT6表面粗糙度求Ra16µm安排粗磨精磨
七确定工艺路线
根加工工艺程分析确定零件工艺路线表三
工序号
工序名称
工序容
1
锻
毛坯锻造加工
2
热处理
正火
3
车端面
车断头端面保证端面尺寸钻中心孔调头车端面钻中心孔
4
粗车
粗车轴段3外圆端面基准面次粗车轴段12外圆调头轴段3右端面基准粗车轴段45粗车退刀槽
5
热处理
调质
6
半精车
轴段3外圆基准次半精车轴段12外圆半精车槽深052调头轴段3外圆基准半精车轴段45外圆半精车槽深05
7
精车
调整法找正顶尖中心线基准精车轴段1精车轴段2调头精车轴段4精车轴段5
8
车端面
车端面保持长82倒角1X45调头车端面保持全长80倒角1X45度车槽深03
9
粗铣键槽
铣两宽5键槽
10
半精铣键槽
半精铣两键槽
11
热处理
表面淬火
12
粗磨
粗磨轴段1
调头粗磨轴段4
13
精磨
精磨轴段4
调头精磨轴段1
14
检验
表三
八选择加工设备工艺装备
81机床设备选
零件轴生产类型批量生产选较高效率专机床通机床根该轴尺寸求选卧式车床CA6140外圆磨床M1412铣床X083
82工艺装备选
1）刀具选择
该传动轴阶梯轴选90度角外圆车刀（车台阶）材料YT15
45°刀（倒角）切槽刀（切槽）
2）量具选择
该轴长度86选量程0100精度005游标卡尺工序具体工艺设备见表
工序号
机床设备
刀具
量具
10
游标卡尺
20
30
CA6140
90°刀
游标卡尺
40
CA6140
90°刀
游标卡尺
50
60
CA6140
90°刀
游标卡尺
70
CA6140
90°刀
游标卡尺
80
CA6140
90°刀
游标卡尺
90
铣床X083
铣刀
游标卡尺
100
铣床X083
铣刀
游标卡尺
110
120
M1412
砂轮
130
M1412
砂轮
140
游标卡尺
表四
九加工工序设计
91确定工序尺寸
(1)轴段3外圆表面加工工艺路线仅粗车工序40组成粗车余量4mm 取粗车济精度公差等级IT11查表确认公差值013mm面数填入表
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
锻造
IT12
26
粗车
4
IT11
125
24
表五
（2）轴段2外圆表面加工工艺路线：粗车——半精车——精车工序406070组成查表工序余量：精车余量03mm半精车余量15mm修正粗车余量62mm总加工余量8mm
计算项工序尺寸：精车达图纸尺寸表面粗糙度Ra16µm
精车前尺寸：18+03183mm
半精车前尺寸：183+15198mm
粗车前尺寸：198+6226mm
工序济精度应值
精车济精度公差等级IT8公差值T10027mm
半精车济精度公差等级IT9公差值T20043mm
粗车济精度公差等级IT11公差值T3011mm
面数填入表：
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
精车
03
IT8
16
19
半精车
15
IT9
32
183
粗车
62
IT11
125
198
锻造
IT12
26
表六
计算法精车径工序量Z2进行分析：查表Z203mm半精车基尺寸A218+03183mm半精加工工序济加工精度等级达IT9级确定公差值0043mmA1（183±002）mm
（3）轴段14外圆面加工路线粗车——半精车——精车——粗磨——精磨工序406070120130组成查加工余量精磨余量01粗磨025精车025半精车22 修正粗车余量62 确定总加工余量9 计算工序尺寸：
精磨前：17+01171
粗磨前：171+0251735
精车前：1735+025176
半精车前：176+22198
粗车前：198+6226
加工方法达济精度工序尺寸确定公差查工艺手册知 道工序济精度应值：
取精磨济精度公差等级IT6公差值T10011mm
取粗磨济精度公差等级IT7公差值T10018mm
取精磨济精度公差等级IT8公差值T10027mm
取半精车济精度公差等级IT9公差值T20043mm
取粗车济精度公差等级IT11公差值T3011mm
数表
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
精磨
01
IT6
16
17
粗磨
025
IT7
16
171
精车
025
IT8
32
1735
半精车
22
IT9
64
176
粗车
62
IT11
125
198
锻造
IT12
26
表七
现计算法精磨径工序量进行分析：查表Z101mm粗磨基尺寸A217+01171mm粗磨加工工序济加工精度等级IT7级确认公差值0018mm取A1（171±002）mm
（4）轴段5外圆表面加工工艺路线：粗车——半精车——精车工序406070组成查工艺手册加工余量：精车余量03 半精车15 修正粗车余量82确定总加工余量10
精车前：16+03163
半精车前：163+15178
粗车前：178+8226
取精车济精度等级IT8公差值T10027mm
取半精车济精度等级IT9公差值T20043mm
取粗车济精度等级IT11公差值T1011mm
数填入表格
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
精车
03
IT6
16
16
1
半精车
15
IT8
32
163
粗车
82
IT11
125
178
锻造
IT12
26
表八
（5）键槽确定工艺路线：粗铣——半精铣
查工艺手册知半精铣加工余量15mm总加工余量6mm粗铣余量45mm取半精铣济精度公差等级IT7公差值T10039mm
粗铣济精度公差等级IT11公差值T2016mm数填入表格
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
半精铣
15
IT7
32
5
粗铣
45
IT11
125
65
锻造
IT12
11
表九
综合加工余量表：
加工表面
工序名称
工序余量
工序尺寸
精度等级
轴段3
粗车
4
Φ22
IT11
轴段14
外圆面
半精磨
01
Φ17（+0005500055）
IT6
粗磨
025
Φ171（00018）
IT7
精车
025
Φ1735（00027）
IT8
半精车
22
Φ176（00043）
IT9
粗车
62
Φ178（0011）
IT11
轴段2外圆面
精车
03
Φ19（+00210007）
IT8
半精车
15
Φ192（00043）
IT9
粗车
62
Φ198（0011）
IT11
轴段5外圆面
精车
03
Φ17
IT8
半精车
15
Φ172(00043)
IT9
粗车
82
Φ178(00011)
IT11
键槽
半精铣
15
6（0001）
IT7
粗铣
45
65（00075）
IT11
表十
92确定工序切削量
确定切削量原：首先应选取背吃刀量次机床动力刚度允许条件满足加工表面粗糙度情况选取进量根公式确定佳切削速度
1）工序30粗车轴左右端面
该工序两工步工步1左边定位粗车右端面工步2右边定位粗车左端面两工步台机床次走刀加工完成选切削量相
背吃刀量确定：
根加工余量工步1工步2背吃刀量05mm
② 进量确定：
设计采硬质合金车刀工件材料40Cr查表取进量f＝05mmr
③ 切削速度计算：
硬质合金车刀切削40Cr时取切削速度V50mmin根公式车床转速n1000×50（×24）rmin663rmin查表CA6140轴转速范围10~14001400~1580（rmin）符合求
2）工序40粗车工序60半精车
① 该工序工步1粗车工步2半精车背吃刀量次
ap1z62mm ap2z22mm
②查表 粗车 f1081mmr取Vc60mminn796rmin
③半精车取f204mmrVc90mminn1194rmin (n1000Vcd)
3）工序40工序60渡面部分
粗车——半精车尺寸φ20轴肩两端面
粗车轴段2轴段1渡端面
切削量述结类似计算
4）工序90100粗铣半精铣键槽
粗铣 取f2mmr Vc60mmin n118 rmin
半精铣取f08mmr Vc74mmin n200 rmin
5）工序120130粗磨精磨加工轴段14外圆面
查表取粗磨精磨深度进量分0032mm0008mm
工件运动速度15mmin18mmin
背吃刀量等磨削余量025mm01mm
6）余工序
①粗车加工时取f081mmr Vc60mmin
②半精车加工时取f051mmr Vc90mmin
③精加工时取f02mmr Vc120mmin
皆符合求
十 参考资料
1王先逵机械制造工艺学［Ｍ］北京：机械工业出版社2010
2陈锡渠金属切削原理工具［Ｍ］北京：北京学出版社2010
3葛金印机械制造技术基础基常识［Ｍ］北京：高等教育出版社2008
4马永杰热处理工艺方法600种［Ｍ］北京：化学工业出版社2010
5邓文英金属工艺学［Ｍ］北京：高等教育出版社2008
6徐学林互换性测量技术基础［Ｍ］长沙：湖南学出版社2009
十心体会
通次课程设计受益非浅仅培养发现问题分析问题解决问题逻辑思维力更重学会熟悉运机械制造工艺学中基理实际知识解决零件加工中定位夹紧工艺路线安排工艺尺寸确定等问题保证加工质量通次轴设计机械基础公差配合机械制图计算机绘图机床设备应机械制造程中种知识综合整理更高层次理解发现
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机械制造工艺学
课程设计
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班 级： 机械
指导教师：
完成日期： 2013年X月X日
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题 目
阶梯轴工艺设计
设计容基求
设计轴类零件工艺图
二 设计务
根零件图零件进行工艺分析编制工艺文件
三设计工作量
根零件图零件进行工艺分析计算零件生产纲领确定生产类型确定毛坯种类制造方法确定毛坯尺寸公差拟定加工路线确实工序加工余量计算工序尺寸公差选择工序机床设备刀具量具等工艺装备确定工序切削量编制工艺文件
设计起止时间
2013年7 月 1 日 2013 年 7 月 12日
学生签名
年 月 日
指导教师签名
年 月 日
目 录
零件工艺分析 1
11轴途： 1
12技术求： 1
二设计轴工艺性 4
21结构工艺 4
22加工工艺 4
三生产纲领计算生产类型确定 5
31生产类型确定 5
32生产纲领计算 6
四确定毛坯绘制毛坯图 6
41选择毛坯 6
42确定毛坯尺寸公差 6
五拟定轴工艺路线 7
51定位基准选择 7
52零件表面加工方法选择 8
53工艺序安排 8
六加工阶段划分 9
七确定工艺路线 10
八选择加工设备工艺装备 11
81机床设备选 11
82工艺装备选 11
九加工工序设计 12
91确定工序尺寸 12
92确定工序切削量 17
十 参考资料 18
十心体会 18
零件工艺分析
11轴途：
该轴采40Cr钢承受定载荷击轴台阶类零件尺寸精度形位精度求均较高Φ17φ19φ18配合面精度均求较高需通磨削轴线直线度φ001两键槽轴度求加工程中须严格控制
12技术求：
轴通常支承轴颈支承机器机架箱体实现运动传递动力传递功支承轴颈表面精度轴传动件配合表面位置精度轴工作状态精度直接影响技术求包括容：
121尺寸精度
轴段1245配合面尺寸精度求较高
122 形状精度
该轴公轴线直线度公差圆度圆柱度特殊求应控制尺寸公差范围
123位置精度
零件位置精度求较低特求般规定普通精度轴配合轴径支承轴径径圆跳动取001~003mm
124表面粗糙度
具配合求轴颈表面粗糙度16µm轴肩侧面表面粗糙度32µm键槽底面粗糙度求较低32µm侧面32µm余125µm
125 热处理锻造应毛坯安排正火处理消应力粗加工安排退火处理改善材料力学物理性质半精加工精加工前安排调质处理(850℃油淬加520℃持续2时回火)
零件图
轴表面粗糙度形状位置精度求表面粗糙度求见表
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差精度等级
表面粗糙度Ra（µm）
形位公差
轴段1
IT6
16
轴线直线度
轴段2
IT8
16
轴线直线度
轴段2端面
32
轴段3
24
未注
125
轴线直线度
轴段3端面
32
轴段4
IT6
16
轴线直线度
轴段4端面
32
轴段5
17
未注
16
轴线直线度
键槽2
IT7
32
键槽5
IT7
32
表
二设计轴工艺性
21结构工艺
轴类零件长度直径回转体类零件机器中零件功支承传动件（齿轮带轮离合器等）传递扭矩次设计中轴阶梯轴表面元素圆柱面键槽该轴轴段2齿轮配合通键传递扭矩轴段1 轴段4滚动轴承配合轴段5连接半联轴器扭矩输出（零件图见图示）
22加工工艺
（1）该轴采合金结构钢40Cr中等精度转速较高调质处理具良综合力学性具较高强度较韧性塑性
（2）该轴阶梯轴结构复杂程度中等渡台阶根表面粗糙度求生产类型表面加工分粗加工半精加工精加工加工时应精加工半精加工粗加工分开样次加工逐渐减少零件变形误差
（3）零件毛坯采锻锻造安排正火处理
（4）该轴加工车削车削时应保证外圆轴度
（5）精车前安排热处理工艺提高轴疲劳强度保证零件应力减少稳定尺寸减少零件变形保证工件变形半精车时纠正
（6）轴心线轴孔轴度误差会导致轴承装置时歪斜影响轴轴度轴承寿命两端面钻中心孔进行固定装夹效防止径圆跳动保证轴度
三生产纲领计算生产类型确定
机械加工工艺规程详细程度生产类型关生产类型产品生产纲领区
31生产类型确定
（1）零件生产类型指企业生产专业化程度分类工艺规程制定具决定性影响机械制造生产类型般分量生产成批生产单件生产成批生产分批生产中批生产批生产产量越生产专业化程度越高重型机械中型机械轻型机械年生产量列出生产类型规范表1
表1 种生产类型规范
生产类型
零件年生产纲领件年
重型机械
中型机械
轻型机械
单件生产
≤5
≤20
≤100
批生产
5～100
20～200
100～500
中批生产
100～300
200～500
500～5000
批生产
300～1000
500～5000
5000～50000
量生产
＞1000
＞5000
＞50000
32生产纲领计算
（1）生产纲领产品年生产量生产纲领生产组织零件加工工艺规程起着重作决定工序需专业化动化程度选工艺方法工艺装备
（2）零件生产纲领计算方式
NQn(1+α+β)
结合生产实际：零件备品率α零件均废品率β分取46假定产品年产量Q求200件年台产品中该零件数量1件台综合数代入式中：
N220件
（3） 零件尺寸知属轻型零件生产类型批量生产
四确定毛坯绘制毛坯图
41选择毛坯
零件材料40Cr钢求强度较高工件形状较简单毛坯精度低加工余量生产类型单件批量生产综考虑采锻件锻造方法锻毛坯尺寸精度求IT12
42确定毛坯尺寸公差
1毛坯尺寸
工艺员手册查锻件单边余量厚度方152mm取2mm水方2027mm取25mm锻件质量1kg长度120mm取偏差+017mm偏差008mm锻件厚度尺寸40mm取偏差+012mm偏差004mmBH<1取起偏角5度锻件毛坯长度尺寸直径尺寸
2毛坯公差等级
根零件图部分加工精度求锻件尺寸公差等级812级加工余量等级普通级取IT12级
3零件表面粗糙度
根零件图知该轴加工表面粗糙度少125µm
综锻件毛坯图示
五拟定轴工艺路线
51定位基准选择
正确选择定位基准设计工艺程中项重容保证加工精度关键定位基准分精基准粗基准定位基准选择
粗基准选择
（1） 粗基准选择
应保证加工面非加工面间位置精度合理分配加工面余量续工序提供精基准便定位装夹加工选轴外圆表面定位基准外圆表面顶尖孔作定位基准外圆表面定位时基准面加工工作装夹较方便般卡盘装夹保证重表面粗加工余量均匀应选该表面粗基准保证工件加工面加工表面间位置精度粗基准选择原选择次加工表面粗基准考虑阶梯轴工艺特点选择φ24外圆端面粗基准
（2）精基准选择
根轴技术求轴中心线设计基准测量基准基准重合原加工求应选轴心线端面精基准面定位体现基准统原
52零件表面加工方法选择
零件加工面外圆端面键槽等材料40Cr参考关资料加工方法选择
2417外圆面：未注公差尺寸表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车
外圆面：公差等级IT8表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车
外圆面：公差等级IT6表面粗糙度Ra16µm需进行粗车半精车精车粗磨精磨
端面：零件端面回转体端面尺寸精度求高表面粗糙度Ra32µm需进行粗车半精车
键槽：槽宽公差等级IT7槽深公差等级未注表面粗糙度Ra32µm需采三面刃铣刀粗铣半精铣
53工艺序安排
531机械加工工序
（1）遵循先基准面原：机械加工工艺安排总先加工定位基准面应先安排续工序准备定基准先加工精基准面钻中心孔车表面外圆
（2）遵循先粗精原：先安排粗加工工序安排精加工工序先安排精度求较高表面安排精加工
（3）遵循先次原先加工表面车外圆表面端面等加工次表面铣键槽等
（4）遵循外先原：先加工外圆外圆定位加工孔加工阶梯外圆时先加工直径较加工直径外圆
（5）次表面加工：键槽等次表面加工通常安排外圆精车粗磨精磨外圆前
（6）轴右端中间轴段加工质量求较高表面安排面前道工序中注意形位公差加工程中断调整保证形位公差
（7）先面孔原：先加工端面铣键槽
532热处理工序安排
切削加工前宜安排正火处理提高改善轴硬度消毛坯应力改善切削性粗加工进行调质处理提高轴综合性终热处理安排半精车磨削加工前提高材料强度表面硬度耐磨性精加工前安排表面淬火样纠正淬火引起局部变形提高表面耐磨性
533辅助工序安排
粗加工热处理安排校直工序半精车加工安排毛刺中间检验工序精加工安排毛刺清洗终检工序
综述该轴工序安排序：
料——锻造——预备热处理
加工工序车端面——粗车——调质——半精车——精车——车端面——铣键槽——淬火——磨外圆——精磨——检验
六加工阶段划分
该轴精度求较高加工阶段划分粗加工半精加工精加工阶段
1粗加工阶段粗车外圆高生产效率毛坯余量
2半精加工阶段外圆进行半精车铣键槽等减粗加工中留误差加工面达定精度精加工做准备
3精加工阶段2417外圆面表面粗糙度求Ra16µm进行精车达求外圆面公差等级IT6表面粗糙度求Ra16µm安排粗磨精磨
七确定工艺路线
根加工工艺程分析确定零件工艺路线表三
工序号
工序名称
工序容
1
锻
毛坯锻造加工
2
热处理
正火
3
车端面
车断头端面保证端面尺寸钻中心孔调头车端面钻中心孔
4
粗车
粗车轴段3外圆端面基准面次粗车轴段12外圆调头轴段3右端面基准粗车轴段45粗车退刀槽
5
热处理
调质
6
半精车
轴段3外圆基准次半精车轴段12外圆半精车槽深052调头轴段3外圆基准半精车轴段45外圆半精车槽深05
7
精车
调整法找正顶尖中心线基准精车轴段1精车轴段2调头精车轴段4精车轴段5
8
车端面
车端面保持长82倒角1X45调头车端面保持全长80倒角1X45度车槽深03
9
粗铣键槽
铣两宽5键槽
10
半精铣键槽
半精铣两键槽
11
热处理
表面淬火
12
粗磨
粗磨轴段1
调头粗磨轴段4
13
精磨
精磨轴段4
调头精磨轴段1
14
检验
表三
八选择加工设备工艺装备
81机床设备选
零件轴生产类型批量生产选较高效率专机床通机床根该轴尺寸求选卧式车床CA6140外圆磨床M1412铣床X083
82工艺装备选
1）刀具选择
该传动轴阶梯轴选90度角外圆车刀（车台阶）材料YT15
45°刀（倒角）切槽刀（切槽）
2）量具选择
该轴长度86选量程0100精度005游标卡尺工序具体工艺设备见表
工序号
机床设备
刀具
量具
10
游标卡尺
20
30
CA6140
90°刀
游标卡尺
40
CA6140
90°刀
游标卡尺
50
60
CA6140
90°刀
游标卡尺
70
CA6140
90°刀
游标卡尺
80
CA6140
90°刀
游标卡尺
90
铣床X083
铣刀
游标卡尺
100
铣床X083
铣刀
游标卡尺
110
120
M1412
砂轮
130
M1412
砂轮
140
游标卡尺
表四
九加工工序设计
91确定工序尺寸
(1)轴段3外圆表面加工工艺路线仅粗车工序40组成粗车余量4mm 取粗车济精度公差等级IT11查表确认公差值013mm面数填入表
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
锻造
IT12
26
粗车
4
IT11
125
24
表五
（2）轴段2外圆表面加工工艺路线：粗车——半精车——精车工序406070组成查表工序余量：精车余量03mm半精车余量15mm修正粗车余量62mm总加工余量8mm
计算项工序尺寸：精车达图纸尺寸表面粗糙度Ra16µm
精车前尺寸：18+03183mm
半精车前尺寸：183+15198mm
粗车前尺寸：198+6226mm
工序济精度应值
精车济精度公差等级IT8公差值T10027mm
半精车济精度公差等级IT9公差值T20043mm
粗车济精度公差等级IT11公差值T3011mm
面数填入表：
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
精车
03
IT8
16
19
半精车
15
IT9
32
183
粗车
62
IT11
125
198
锻造
IT12
26
表六
计算法精车径工序量Z2进行分析：查表Z203mm半精车基尺寸A218+03183mm半精加工工序济加工精度等级达IT9级确定公差值0043mmA1（183±002）mm
（3）轴段14外圆面加工路线粗车——半精车——精车——粗磨——精磨工序406070120130组成查加工余量精磨余量01粗磨025精车025半精车22 修正粗车余量62 确定总加工余量9 计算工序尺寸：
精磨前：17+01171
粗磨前：171+0251735
精车前：1735+025176
半精车前：176+22198
粗车前：198+6226
加工方法达济精度工序尺寸确定公差查工艺手册知 道工序济精度应值：
取精磨济精度公差等级IT6公差值T10011mm
取粗磨济精度公差等级IT7公差值T10018mm
取精磨济精度公差等级IT8公差值T10027mm
取半精车济精度公差等级IT9公差值T20043mm
取粗车济精度公差等级IT11公差值T3011mm
数表
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
精磨
01
IT6
16
17
粗磨
025
IT7
16
171
精车
025
IT8
32
1735
半精车
22
IT9
64
176
粗车
62
IT11
125
198
锻造
IT12
26
表七
现计算法精磨径工序量进行分析：查表Z101mm粗磨基尺寸A217+01171mm粗磨加工工序济加工精度等级IT7级确认公差值0018mm取A1（171±002）mm
（4）轴段5外圆表面加工工艺路线：粗车——半精车——精车工序406070组成查工艺手册加工余量：精车余量03 半精车15 修正粗车余量82确定总加工余量10
精车前：16+03163
半精车前：163+15178
粗车前：178+8226
取精车济精度等级IT8公差值T10027mm
取半精车济精度等级IT9公差值T20043mm
取粗车济精度等级IT11公差值T1011mm
数填入表格
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
精车
03
IT6
16
16
1
半精车
15
IT8
32
163
粗车
82
IT11
125
178
锻造
IT12
26
表八
（5）键槽确定工艺路线：粗铣——半精铣
查工艺手册知半精铣加工余量15mm总加工余量6mm粗铣余量45mm取半精铣济精度公差等级IT7公差值T10039mm
粗铣济精度公差等级IT11公差值T2016mm数填入表格
工序名称
工序余量（mm）
加工济精度（mm）
表面粗糙度Ra(µm)
工序基尺寸(mm)
尺寸公差(mm)
半精铣
15
IT7
32
5
粗铣
45
IT11
125
65
锻造
IT12
11
表九
综合加工余量表：
加工表面
工序名称
工序余量
工序尺寸
精度等级
轴段3
粗车
4
Φ22
IT11
轴段14
外圆面
半精磨
01
Φ17（+0005500055）
IT6
粗磨
025
Φ171（00018）
IT7
精车
025
Φ1735（00027）
IT8
半精车
22
Φ176（00043）
IT9
粗车
62
Φ178（0011）
IT11
轴段2外圆面
精车
03
Φ19（+00210007）
IT8
半精车
15
Φ192（00043）
IT9
粗车
62
Φ198（0011）
IT11
轴段5外圆面
精车
03
Φ17
IT8
半精车
15
Φ172(00043)
IT9
粗车
82
Φ178(00011)
IT11
键槽
半精铣
15
6（0001）
IT7
粗铣
45
65（00075）
IT11
表十
92确定工序切削量
确定切削量原：首先应选取背吃刀量次机床动力刚度允许条件满足加工表面粗糙度情况选取进量根公式确定佳切削速度
1）工序30粗车轴左右端面
该工序两工步工步1左边定位粗车右端面工步2右边定位粗车左端面两工步台机床次走刀加工完成选切削量相
背吃刀量确定：
根加工余量工步1工步2背吃刀量05mm
② 进量确定：
设计采硬质合金车刀工件材料40Cr查表取进量f＝05mmr
③ 切削速度计算：
硬质合金车刀切削40Cr时取切削速度V50mmin根公式车床转速n1000×50（×24）rmin663rmin查表CA6140轴转速范围10~14001400~1580（rmin）符合求
2）工序40粗车工序60半精车
① 该工序工步1粗车工步2半精车背吃刀量次
ap1z62mm ap2z22mm
②查表 粗车 f1081mmr取Vc60mminn796rmin
③半精车取f204mmrVc90mminn1194rmin (n1000Vcd)
3）工序40工序60渡面部分
粗车——半精车尺寸φ20轴肩两端面
粗车轴段2轴段1渡端面
切削量述结类似计算
4）工序90100粗铣半精铣键槽
粗铣 取f2mmr Vc60mmin n118 rmin
半精铣取f08mmr Vc74mmin n200 rmin
5）工序120130粗磨精磨加工轴段14外圆面
查表取粗磨精磨深度进量分0032mm0008mm
工件运动速度15mmin18mmin
背吃刀量等磨削余量025mm01mm
6）余工序
①粗车加工时取f081mmr Vc60mmin
②半精车加工时取f051mmr Vc90mmin
③精加工时取f02mmr Vc120mmin
皆符合求
十 参考资料
1王先逵机械制造工艺学［Ｍ］北京：机械工业出版社2010
2陈锡渠金属切削原理工具［Ｍ］北京：北京学出版社2010
3葛金印机械制造技术基础基常识［Ｍ］北京：高等教育出版社2008
4马永杰热处理工艺方法600种［Ｍ］北京：化学工业出版社2010
5邓文英金属工艺学［Ｍ］北京：高等教育出版社2008
6徐学林互换性测量技术基础［Ｍ］长沙：湖南学出版社2009
十心体会
通次课程设计受益非浅仅培养发现问题分析问题解决问题逻辑思维力更重学会熟悉运机械制造工艺学中基理实际知识解决零件加工中定位夹紧工艺路线安排工艺尺寸确定等问题保证加工质量通次轴设计机械基础公差配合机械制图计算机绘图机床设备应机械制造程中种知识综合整理更高层次理解发现
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