1.零件分析1、零件的作用阶梯轴是机械加工中的典型零件之一，它主要用来支撑传动零件和传递转矩。

由零件图1.1可知，其材料为45钢，属于中碳钢，它具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。

图1.1 阶梯轴2、零件的工艺分析该阶梯轴虽然形状、结构简单，但是加工精度要求较高。

这主要是为了提高阶梯轴在工作中承受冲击载荷能力，同时为增强其耐磨性，阶梯轴表面需要高频淬火处理，是表面硬度达到48~55HRC。

在加工过程中，阶梯轴主要工作表面精度IT7，很容易满足，根据表面粗糙度确定其加工工艺——粗车、半精车、精车的加工方法；对加工表面为IT4、IT5，其加工精度要求较高，同时根据表面粗糙度确定其加工工艺——粗车、半精车、精车、粗磨、粗精磨、精磨、研磨的加工方法。

该零件主要工作表面φ43、φ45、φ38的外圆表面粗糙度分别为0.2Ra， 1.6Ra，0.4Ra，在设计工艺规程时应重点予以保证。

3、确定零件的生产类型依旧设计题目可知：产品的年产量为30000件/年，结合生产实际，备品率α和废品率β分别取3%和0.5%，零件的年产量为：01(1)(1)300001.5N Nαβ=⨯⨯+⨯+=⨯⨯⨯（1+3%）（1+5%）=31054件2.确定毛坯类型材料同样可以通过锻造，铸造得到，但是考虑到加工的经济度，型材是最优选择。

由于阶梯轴在工作过程中要求受冲击载荷，为增强其强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选择型材，棒料562000mmφ⨯，截断成56256mmφ⨯。

3.工艺规程设计1、由零件的生产类型的详尽分析，根据表7.4[3]，该生产类型为轻型机械，大批量生产。

所以在生产过程中应尽量选择专用夹具，专用刀具以节省加工时间和加工成本。

在安排工序时，应将粗精加工分开，先完成表面粗加工，再完成表面的半精加工和精加工，而主要表面的精加工则放在最后进行。

2、拟定工艺路线1）拟定加工方案方案一：采用普通机床，分散的加工方法加工阶梯轴。

方案二：采用数控机床，分散的加工方法加工阶梯轴。

2）方案比较，确定加工方案由于该生产为大批量生产，在加工时应注重加工的效率和经济性，所以综合分析后取最优结果，选取方案一。

3、表面加工方法的确定根据零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.34[1]车床加工经济精度，确定阶梯轴各表面加工方法，如表3.1所示：4、加工阶段划分1）表面加工质量要求较高对于0.0180.01238φ++的表面，尺寸精度为IT4，表面粗糙度为Ra0.2；0.0130.00245φ++的表面，尺寸精度为IT5，表面粗糙度为Ra0.4，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工，精加工，粗磨，精磨，研磨等几个阶段。

2）其余表面对于其他表面，其加工精度相对较低，在机械加工过程中很容易保证，所以可将加工阶段划分成粗加工，半精加工，精加工等几个阶段。

5、初拟阶梯轴机械加工工序安排，见表3.2。

6、热处理工序因为阶梯轴的原材料为型材，它的加工性能很好，所以加工后进行的热处理只要保证阶梯轴的工作性能即可。

粗加工后，L 12，L 23，L 34，L 56应安排调制处理，使其获得均匀细致的回火索氏组织，提高综合力学性能。

同时，索氏体组织经加工后，表面粗糙度值较小。

7、确定工艺路线在粗加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟定阶梯轴的机械加工工艺路线，见表3.3。

8、切削用量的计算1）工序05——粗铣阶梯轴两端面（1）该工序以外圆面定位，先铣右端面，然后以外圆和右端面定位，再铣左端面，则他们所选用的切削速度Vc和进给速度f相差不大，可以选用相同参数。

背吃刀量背吃刀量a p1取为z1，z1等于左端面的毛坯总余量等于毛坯总长度减去阶梯轴的总长度差值的一半。

a p1=1mm。

进给量X51型立式铣床功率为4.5kw，查表5.8[1]高速钢套式面铣刀粗进给量，按机床、工件、夹具系统刚度为中心等条件选取，该工序的每齿进给量f z 取为0.08mm/z 。

（2）铣削速度本工序采用高速钢镶齿铣刀，d w =80mm 、z=10,查表 5.8[1]高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度V c =44.9m/min 。

1000100044.9178.65/min 80c s v n rd ππ⨯⨯===⨯ 由于工序采用X51型立式铣床，查表3.6[1]，取转速n w =160r/min,故实际铣削速度8016040.2/min 10001000wc dn v m ππ⨯⨯===当n w =160r/min 时，工作台每分钟进给量f m 应为0.0810160128/min m z w f f zn mm ==⨯⨯=2) 工序10——粗车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56查表5.2[1]，硬质合金刀常用切削速度 背吃刀量：a p =2.5~3mm ，取a p =2.5mm; 进 给 量：f=0.35~0.65mm/r ，取f=0.4mm/r; 切削速度：v c =60~80，取v c =70m/min; 实际主轴转速：d w12=45mm ，12121000100070495/min 45c s w v n rd ππ⨯===⨯； d w23= d w56=50mm ，23231000100070445/min 50c s w v n rd ππ⨯===⨯； d w34=52mm ，34341000100070428/min 52c s w v n r d ππ⨯===⨯； d w45=62mm ，45451000100070359.4/min 62c s w v n rd ππ⨯===⨯；取中间值，查表3.2[1]卧式车床主轴的转速，n s =477r/min ； 3) 工序25——L 12上铣键槽由图得键槽深5mm ，查表4.22[1]直柄键槽铣刀（GB/T 1112.1—1997），键槽铣刀参数：D=12mm ，L=65mm ，l=22mm ，d=12mm 4) 工序30——精车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56背吃刀量：a p =0.3~2mm ，取a p =0.3mm; 对于轴45，a p =0.5mm ； 进 给 量：f=0.1~0.3mm/r ，取f=0.2mm/r; 切削速度：v c =75~90，取v c =85m/min; 实际主轴转速：d w12=39mm ，12121000100085694/min 39c s w v n rd ππ⨯===⨯ d w23= d w56=44mm ，23231000100085615/min 44c s w v n rd ππ⨯===⨯； d w34=46mm ，34341000100085588/min 46c s w v n r d ππ⨯===⨯； d w45=56mm ，45451000100085483/min 56c s w v n rd ππ⨯===⨯； 取中间值，查表3.2[1]卧式车床主轴的转速，n s =607r/min ； 5）工序35——粗磨L 12,L 34，磨削进给量a p =0.02mm ；6）工序40——精磨L 12，L 34，磨削进给量a p =0.01mm ；L34 L12 7）工序45——研磨L 12，磨削进给量a p =0.001mm ；L12 9、时间定额的计算 1） 基本时间计算 （1）粗铣端面查表5.41[1]铣削基本时间计算 121j Z Zl l l L t i i fM fM ++== ； 11min j t = 查表5.37[1]车外圆和镗孔基本时间计算 12j L l l l Lt i i fn fn+++== （2）粗车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 5621223344556 2.845min j j j j j j t t t t t t =++++=;（3）精车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 5631223344556 3.454min j j j j j j t t t t t t =++++=（4）铣键槽124600.512121min 65j Z Z l l l L t i i fM fM +++⨯++==== （5）磨削时间 53min j t = 2）辅助时间的计算辅助时间与基本时间t j 之间的关系 (0.15~0.2)f j t t =，取0.15f j t t =，则各工序的辅助时间为：粗铣端面：110.150.1510.15min f j t t ==⨯=；粗车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56：220.150.15 2.8450.427min f j t t ==⨯=； 精车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56：330.150.15 3.4540.518min f j t t ==⨯=； 铣键槽：440.150.1510.15min f j t t ==⨯=； 磨削时间：550.150.1530.45min f j t t ==⨯=； 3）其他时间的计算：除了作业的时间以外，每道工序的单间时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。

由于阶梯轴的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件上的准备和终结时间甚微，可以忽略不计，布置工作的时间t b 为作业时间的2%~7%,休息与生理需要时间t x 是作业时间的2%~4%，均取为3%，则各工序的其他时间（t b +t x ）可按关系式（3%+3%）×（t f +t j ）计算，它们分别是：粗铣端面：11116%()6%(10.15)0.069min b x j f t t t t +=⨯+=⨯+= 粗车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56：22226%()6%(2.8450.427)0.196min b x j f t t t t +=⨯+=⨯+=；精车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56：33336%()6%(3.4540.518)0.244min b x j f t t t t +=⨯+=⨯+=；铣键槽：44446%()6%(10.15)0.069min b x j f t t t t +=⨯+=⨯+=； 磨削时间：55556%()6%(30.45)0.207min b x j f t t t t +=⨯+=⨯+=； 5）各单件时间dj t 的计算粗铣端面：110.150.069 1.219min 73d t s =++== 粗车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56：2 2.8450.4270.196 3.468min 208d t s =++==;精车外圆L 12,L 23,L 34,L 45,L 56：3 3.4540.5180.244 4.216min 252.96d t s =++==;铣键槽：410.150.069 1.219min 73d t s =++==; 磨削时间：330.450.207 3.657min 220d t s =++==; 4. 硬质合金可转位车刀的设计 1、刀片结构的确定 1）选择刀片夹固结构考虑到加工在C620—1普通车床上进行，且属于连续切削，参照表2.1[2]典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。