桑塔納轎車手動(dòng)變速器輸出軸加工工藝分析與夾具設(shè)計(jì)

1、桑塔納轎車手動(dòng)變速器輸出軸加工工藝分析與夾具設(shè)計(jì)摘要現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)正發(fā)生著深刻的結(jié)構(gòu)性變化， 工藝工裝設(shè)計(jì)與改良已經(jīng)成為相關(guān)企 業(yè)生存和發(fā)展的必要條件。動(dòng)力裝置行業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)且富有活力的行業(yè)， 近十幾年取得 了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在市場經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這一行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其動(dòng)力裝置 的質(zhì)量、性能產(chǎn)生了新的要求。輸出軸作為動(dòng)力裝置的主要零件，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良 直接影響著其質(zhì)量與性能。本文首先對輸出軸進(jìn)行工藝分析并確定生產(chǎn)類型，其次確定毛坯種類以及繪制毛胚圖，然后通過對定位基準(zhǔn)，零件加工表面方法的選擇等方面進(jìn)行了工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，并確定了工藝路線，最后對第XW道工序銑鍵槽進(jìn)行了專用夾具設(shè)計(jì)

2、。關(guān)鍵詞：輸出軸；工藝分析；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)Processing technology analysis and special fixture designto output shaft of Santana manual transmissionABSTRACTThe modern machine-finishing profession is having the profound constitutive change, the craft work clothes design and the Improvement has become the correlation ent

3、erprise survival and the development essential condition. The power unit profession takes a tradition but the rich vigor professi on, in the rece nt several years has obta ined the developme nt which progresses by leaps and bounds. In the new economical time, this profession has presented the recent

4、 development tendency, from this to its power unit quality; the performance has had the new cha nge. The output shaft took the power unit the major parts, the craft work clothes desig n and the improveme nt directly is affecti ng its quality and the performa nce.This article first introduced the out

5、put shaft function and the craft analysis, next the definite semi fini shed materials size, the n has carried on the tech no logical process desig n, fin ally has carried on the jig desig n to the 12th work ing procedure.Key words : output shaft; in dustrial an alysis ; process desig n; fixture desi

6、g n目錄1序言 12變速器輸出軸的制造技術(shù)分析 32.1零件的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定 32.1.1 零件的作用 3零件的工藝分析： 32.1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 42.2選擇毛坯種類并繪制毛坯圖 52.2.1 選擇毛坯種類 5確定毛坯尺寸及機(jī)械加工余量 6繪制毛坯圖 73工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 83.1選擇加工方法與擬定工藝路線 83.1.1 定位基準(zhǔn)選擇 8零件表面加工方法的選擇 9工序的集中與分散 103.1.5 工序順序的安排 10確定工藝路線 113.2加工工序設(shè)計(jì) 193.2.1 工序川 55粗車外圓端面 19工序W 176車外圓及端面，粗車各內(nèi)孔、倒角，鉆中心孔 213.2.3 工

7、序切 鉆8- 18通孔與倒角 273.2.4 工序 鉆2- 8斜孔 283.2.5 工序劉擴(kuò)、鉸8- 20通孔 29工序WX銑鍵槽 314夾具設(shè)計(jì) 344.1明確設(shè)計(jì)要求、收集設(shè)計(jì)資料 344.2確定夾具結(jié)構(gòu)方案 354.2.1 確定定位方式，選擇定位元件 35422確定導(dǎo)向裝置 35423確定工件夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu) 35確定夾具總體結(jié)構(gòu)和尺寸 375結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 42致謝 43附件 441序言制造業(yè)的歷史可追溯到數(shù)百萬年前的舊石器時(shí)代。猿進(jìn)化成人的一個(gè)重要標(biāo)志就是工 具的制造。可見，工具的制造對人類的影響是巨大的。從某種程度上說，工具先進(jìn)水平?jīng)Q 定著生產(chǎn)力的高低。社會(huì)的發(fā)展與變革，

8、其實(shí)是伴隨著勞動(dòng)工具的發(fā)展與變革。制造業(yè)是 任何一個(gè)發(fā)達(dá)國家的基礎(chǔ)工業(yè)，是一個(gè)國家綜合國力的重要體現(xiàn)。材料加工在機(jī)械制造業(yè)中占有一席重要地位，是制造業(yè)里各行業(yè)的基礎(chǔ)。在今天計(jì)算 機(jī)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的年代，它仍然在國民經(jīng)濟(jì)中起著主導(dǎo)作用。材料加工所包含 的范圍很廣，主要有金屬塑性成形、液態(tài)金屬成形、金屬的表面處理、粉末冶金成形、焊 接、激光快速成形等，而且不斷有新的工藝出現(xiàn)。材料加工是一門涉及材料、化學(xué)和物理、 機(jī)械、電子、力學(xué)、信息等許多學(xué)科交叉的學(xué)科。在制造業(yè)中，夾具工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，得到了各個(gè)國家的高度重視。在今天以知識(shí) 為動(dòng)力的全球化經(jīng)濟(jì)浪潮中，由于激烈的市場競爭，夾具工業(yè)的深度

9、、廣度和內(nèi)涵都發(fā)生 著巨大的變化，各種新的夾具設(shè)計(jì)、制造加工方法不斷出現(xiàn)，推動(dòng)著我們的社會(huì)不斷地向 前發(fā)展。夾具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。夾具工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和 市場的競爭力。隨著我國加入“ WTO ”步伐的日益加快?！叭胧馈睂ξ覈鴬A具工業(yè)產(chǎn)生 深遠(yuǎn)而重大的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢日益明顯。同時(shí)世界許多知名公司不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào) 整，國內(nèi)市場的國際性也進(jìn)一步顯現(xiàn)，該行業(yè)將經(jīng)受更大的沖擊，競爭也會(huì)更加劇烈。在 如此嚴(yán)峻的行業(yè)背景下，中國的技術(shù)人員經(jīng)過不斷的改革和創(chuàng)新，使得我國的模具水平有 了較大的提高，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命的夾具又上了新高度。夾具是每個(gè)機(jī)制制造方面目前

10、普遍用的，可以大批量生產(chǎn)，節(jié)省人力物資，效率相對 較高，操作方便，結(jié)構(gòu)合理，成本低廉，適合廣大人群所承受的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義：畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生從學(xué)習(xí)向工作過度的綜合鍛煉，也是一次提高和再學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。畢業(yè) 設(shè)計(jì)從準(zhǔn)備到設(shè)計(jì)結(jié)束幾乎要花去一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，最后要形成一整套的文檔資料。畢業(yè) 設(shè)計(jì)也是對學(xué)生最后的綜合考核，因此，扎實(shí)認(rèn)真高質(zhì)量的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，具有重要 意義！1. 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，進(jìn)一步提高我們獨(dú)立調(diào)研能力以及專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)。并通過文獻(xiàn)查閱、現(xiàn)場收集資料等工作。鍛煉解決夾具工程技術(shù)的問題的能力。2. 能鞏固深化擴(kuò)充我們的專業(yè)知識(shí)，并通過畢業(yè)設(shè)計(jì)中對涉及到的問題的分析研 究，提出我

11、們自己的見解和觀點(diǎn)。3. 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，樹立良好的工作思想和細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作態(tài)度，為一個(gè) 未來的工程師奠定基礎(chǔ)！這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（輸出 軸）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。首先認(rèn)真分析已測定的輸出軸零件圖紙，明確相關(guān)技術(shù)要求和加工質(zhì)量要求，在讀懂 圖紙的基礎(chǔ)上，利用 AUTOCAD繪制該輸出軸的三維

12、模型；然后根據(jù)圖紙上相關(guān)要求等 確定該零件的生產(chǎn)類型，經(jīng)分析本次設(shè)計(jì)的零件屬大批量生產(chǎn)。其次，對零件進(jìn)行工藝分 析，確定毛坯類型和制造方法，輸出軸的材料為 45鋼。擬采用以鍛造的形式進(jìn)行毛坯的 制造，然后設(shè)計(jì)出工藝路線方案，分析該方案的優(yōu)劣并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件和相關(guān)要求確定 最終方案，完成機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要地經(jīng)濟(jì)分析。最后，對第道加工工序進(jìn)行 專用夾具的設(shè)計(jì)，完成夾具裝配圖及主要零件圖，對夾具進(jìn)行精度校核并對其設(shè)計(jì)質(zhì)量進(jìn) 行評估。2變速器輸出軸的制造技術(shù)分析2.1零件的工藝性分析及生產(chǎn)類型的確定零件的作用下圖2.1所示為動(dòng)力輸出裝置中的主要零件輸出軸。 80mm孔與動(dòng)力源配合起定心作用。

13、用10- 20mm銷將動(dòng)力傳至該軸。再由 55mm處通過鍵將動(dòng)力輸出。該軸在工作中需 要承受一定的沖擊載荷和較大的扭矩。因此，該軸應(yīng)具有足夠的耐磨性和抗扭強(qiáng)度。A,B是兩段支撐軸頸。rO圖2.1輸出軸零件圖零件的工藝分析:通過對氣門搖臂軸支座零件的測量，繪制出零件圖，并明確了該零件尺寸公差及形位 公差等技術(shù)要求。然后經(jīng)過對零件圖的詳細(xì)審閱，大致掌握了該零件的基本工藝狀況。主要工藝狀況如下:零件的材料為45號(hào)鋼，45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工。調(diào)質(zhì)處理 后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù) 荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較

14、低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火 提高零件表面硬度。根據(jù)對零件圖的分析，該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位 置要求如下：1. 55外圓表面，粗糙度為1.6，圓跳動(dòng)0.04mm,及其外圓表面上的鍵槽的加工；2. 60和 75外圓表面，其兩者的中心連線為 55外圓和 80孔圓跳動(dòng)的基準(zhǔn)線，因 此應(yīng)盡可能的先加工出來，其表面粗糙度均為 1.6;3. 65外圓表面，粗糙度為1.6;4. 80的孔，其表面粗糙度為3.2，以及與其具有位置度要求 0.50mm的8- 20的通 孔，其均勻分布，表面粗糙度為3.2;5. 50和 104的孔、 176外圓表面及30的圓錐面，它們的尺寸公差和表面粗糙度 要求都

15、不高，通過粗加工或半精加工就可達(dá)到要求。通過上面零件的分析可知，該零件并沒有復(fù)雜的加工曲面，屬于較為簡單的零件，所 以根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。確定零件的生產(chǎn)類型零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類, 一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，在實(shí)際生產(chǎn)中一般分為單件小批生 產(chǎn)、中批生產(chǎn)、大批大量生產(chǎn)。不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特征，它對工藝規(guī)程 的制訂具有決定性的影響。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和 廢品在內(nèi)的某產(chǎn)

16、品年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N可按下式計(jì)算：N = Qm1 a% 1b%式中N-零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)Q-產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)、輛/年）m-每臺(tái)（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)、輛）a%-備品率，一般取2%-4%b%-廢品率，一般取 0.3%-0.7%根據(jù)上式就可以計(jì)算求得出零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過查表，就能確定該零件的生產(chǎn) 類型。根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求，Q=10000臺(tái)，m=1件/臺(tái)，分別取備品率和廢品率3%和0.5%, 將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算公式得出 N=10351件/年，零件質(zhì)量為6kg左右，根據(jù)機(jī)械制 造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 表1-3,表1-4可知該零件為輕型零件，本設(shè)計(jì)零件變速 器輸出軸的生產(chǎn)類

17、型為輕型大批量生產(chǎn)。2.2選擇毛坯種類并繪制毛坯圖選擇毛坯種類機(jī)械加工中毛坯的種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組合 件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機(jī)械加 工勞動(dòng)量，降低機(jī)械加工成本，但往往會(huì)增加毛坯的制造成本。選擇毛坯的制造方法一般 應(yīng)當(dāng)考慮一下幾個(gè)因素。（1）材料的工藝性能材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等 脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，而只能用 鑄造。低碳鋼的鑄造性能差，很少用于鑄造；但由于可鍛性能，可焊接性能好，低碳鋼廣 泛用于制造鍛件、型材、沖

18、壓件等。（2）毛坯的尺寸、形狀和精度要求毛坯的尺寸大小和形狀復(fù)雜程度也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的階梯軸宜 采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、特種 鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自 由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。（3）零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。生 產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領(lǐng)小 時(shí)，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。根據(jù)上述內(nèi)容的幾個(gè)方面來分析本零件，零件

19、材料為 45號(hào)鋼，首先分析45號(hào)鋼材料 的性能，45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的 綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、 螺栓、齒輪及軸類等；其次，觀察零件圖知，本設(shè)計(jì)零件為軸類零件（毛坯一般為棒料和 鍛件），各直徑尺寸相差較大，且該軸在工作過程中要承受沖擊載荷和扭矩，是變速器主 要的動(dòng)力輸出元件，故為增強(qiáng)其強(qiáng)度、剛度和沖擊韌性，毛坯選擇鍛件；再者，前面已經(jīng) 確定零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。因此，本零件的毛坯種類以模鍛方法獲得。222確定毛坯尺寸及機(jī)械加工余量= 10/50 =0.2根據(jù)零件圖估算鍛件的重量 m=i

20、o kg,包容體重量mn=50 kg,鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)(2-2)較復(fù)雜，屬于S3級(jí)。零件材料為45號(hào)鋼，C質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%，屬于mi級(jí)表2.1毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量表（mm需加工表面基本尺寸鍛件尺寸公差機(jī)械加工總余量鍛件尺寸55外圓552.85*61.9060外圓602.85*65965外圓652.85*70.975外圓752.85*80.9176外圓1762.85*181.250內(nèi)孔502.84*46.780內(nèi)孔802.8575=7104內(nèi)孔1043.25.2*98.818總長24445249鳥查閱機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊7得鍛件機(jī)械加工余量及尺寸公差（由于大部分表面加工都需經(jīng)過粗加

21、工和半精加工,因此余量將要放大，這里為了機(jī)械加工過程的方便,將外圓表面的總加工余量統(tǒng)一為一個(gè)值，毛坯尺寸及機(jī)械加工余量如表1所示223繪制毛坯圖IJV.-岬J5圖2.1輸出軸毛坯圖3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1選擇加工方法與擬定工藝路線定位基準(zhǔn)選擇擬定工藝路線的第一步是先擇定位基準(zhǔn)。為使所選的定位基準(zhǔn)能保證整個(gè)機(jī)械加工工 藝過程順利進(jìn)行，通?？紤]如何選擇精基準(zhǔn)來加工各個(gè)表面，然后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把 作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來。在軸類零件加工中，為保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能 使其與裝配基準(zhǔn)重合并使各工序的基準(zhǔn)統(tǒng)一，而且還要考慮在一次安裝中盡可能加工出較 多的面。軸類零件加工時(shí)

22、，精基準(zhǔn)的選擇通常有兩種：首先方案是采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。這樣，可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能在一次安裝中加 工出各段外圓表面及其端面，可以很好的保證各外圓表面的同軸度以及外圓與端面的垂直 度，加工效率高并且所用夾具結(jié)構(gòu)簡單。所以對于實(shí)心軸（鍛件或棒料毛坯），在粗加工之前，應(yīng)先打頂尖也，以后的工序都用頂尖孔定位。對于空心軸，由于中心的孔鉆出后， 頂尖孔消失，可采用下面的方法：1）在中心通孔的直徑較小時(shí)，可直接在孔口倒出寬度不大于 2mm的60錐面，用倒 角錐面代替中心孔。2）在不宜采用倒角錐面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，可采用帶有中心孔的錐堵或帶錐堵的拉桿心軸。錐堵與工件的配合面應(yīng)根據(jù)工件的的形狀做成相應(yīng)的錐形，

23、如果軸的一端是圓柱孔，則錐堵的錐度取1： 500。通常情況下，錐堵裝好后不應(yīng)拆卸或更換，如必須拆卸，重裝后 必須按重要外圓進(jìn)行找正和修磨中心孔。如果軸的長徑比較大，而剛性差，通常還需要增加中間支承來提高系統(tǒng)的剛性，常用 的輔助支承是中心架或跟刀架。精基準(zhǔn)選擇的另一方案是采用支承軸徑定位，因?yàn)橹С休S徑既是裝配基準(zhǔn)，也是各個(gè) 表面相互位置的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，這樣定位符合基準(zhǔn)重合的原則，不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差，容易保證關(guān)鍵表面間的位置精度。根據(jù)上述定位基準(zhǔn)的選擇原則，分析本零件，先選取頂尖孔作為定位精基準(zhǔn)。當(dāng)零件 外圓加工完畢以后，可以以外圓為精基準(zhǔn)加工內(nèi)孔，由于前面的工序使用中心孔精加工出 來的輸出軸外圓

24、同軸度非常高，并且表面粗糙度等各項(xiàng)性能指標(biāo)都很高，故使用加工后的 外圓作為精基準(zhǔn)而加工出來的孔和外圓的同軸度也非常高。本零件選擇兩中心孔和 75作為精基準(zhǔn)，選擇 55和 176作為粗基準(zhǔn)來加工兩中心孔。零件表面加工方法的選擇根據(jù)本零件圖上所標(biāo)注的各加工表面的技術(shù)要求，查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊 表1.4-7,表1.4-8，通過對各加工表面所對應(yīng)的各個(gè)加工方案的比較，最后確定本零件各加工表面的加工方法如下表3.1:表3.1變速器輸出軸各加工表面方案需加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗糙度Ra/m加工方案55外圓IT71.6響粗車t半精車t精車60外圓IT61.6響粗車T半精車T精車65外圓IT61.6衍

25、粗車T半精車T精車75外圓IT61.6嶺粗車T半精車T精車176外圓12.5 衍1粗車50內(nèi)孔12.5 衍粗車80內(nèi)孔IT73.2吩粗車T半精車T精車104內(nèi)孔12.5 Am粗車20通孔IT73.2衍鉆T擴(kuò)T鉸8通孔12.5 衍1鉆鍵槽IT93.2衍粗銃T精銃加工階段的劃分本零件變速器輸出軸加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分為粗加工、半精加工、精加 工三個(gè)階段。 粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件 成品，因此，主要目標(biāo)是提高生產(chǎn)率，去除內(nèi)孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為 后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，如加工 176、 55、 60、 65、 75外圓柱表面。 半精

26、加工階段：其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量，為主要表面的精加 工做好準(zhǔn)備，如 55、 60、 65、 75外圓柱面， 80、 20孔等。 精加工階段：其任務(wù)就是保證尺寸、形狀和位置精度達(dá)到或基本達(dá)到(精密件) 圖樣規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求。工序的集中與分散本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件變速器輸出軸的生產(chǎn)類型為大 批量生產(chǎn)，可以采用各種機(jī)床配以專用工具、夾具、以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原 則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面， 有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。工序順序的安排1機(jī)械加工順序(1) 遵循“先基準(zhǔn)后

27、其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即在前面加工階段先加工輸出 軸的左、右端面， 55和 176外圓表面，鉆中心孔。(2) 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。(3) 遵循“先主后次”原則，如先加工外圓表面，再加工鍵槽。(4) 遵循“先面后孔”原則，先加工 75外圓表面，做為定位基準(zhǔn)再加工其余各孔。 2 熱處理工序毛坯鍛造成型后，應(yīng)當(dāng)對毛坯進(jìn)行正火處理以去除內(nèi)應(yīng)力，然后再進(jìn)行機(jī)械加工。在 粗加工之后、精加工之前，安排調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)硬度為HBS200,獲得良好的綜合機(jī)械性能。3 輔助工序在對本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、終檢工序。確定工藝路線在綜合考慮上述工序的順

28、序安排原則基礎(chǔ)上，擬定該變速器輸出軸零件的工藝路線如下：工序I:鍛造毛坯；工序U:正火；工序川：粗、精車右端面，鉆中心孔；工序W:粗車 176外圓；工序V:粗、精車左端面，鉆中心孔；工序粗車左端各外圓表面及錐面；工序皿調(diào)質(zhì)；工序毗：修研中心孔；工序區(qū)：半精車各外圓表面;工序X:粗車右端50內(nèi)孔、 80內(nèi)孔、 104內(nèi)孔，倒角;工序幻：半精車、精車 80內(nèi)孔；工序劉:精車各外圓表面工序；XM:鉆、擴(kuò)、鉸8- 20通孔；工序XW:鉆2- 8斜孔：工序XV:銑鍵槽；工序XW:終檢。二:工序I:鍛造毛坯；工序U:正火；工序車 55端面，鉆中心孔；工序W:粗車 176外圓及端面，粗車各內(nèi)孔、倒角，鉆中心

29、孔;工序V:粗車小端各外圓表面及錐面；工序鉆8- 20通孔，倒角；工序 :鉆2- 8斜孔；工序毗：調(diào)質(zhì)；工序區(qū)：修研中心孔；工序X:半精車小端各外圓表面，倒角；工序幻：半精車、精車 80內(nèi)孔；工序劉：擴(kuò)、鉸8- 20通孔；工序XM:精車小端各外圓表面；工序XW:銑鍵槽；工序XV:終檢。比較方案一和方案二，主要區(qū)別在于孔加工順序的安排，是否在外圓加工完后再加工。 分析零件可知，該軸上外圓表面精度較高，而孔除 80和 8- 20外，其他各孔精度都較低,若在外圓加工完后再以外圓表面定位夾緊來加工孔，可能會(huì)損壞已加工表面。故應(yīng)盡可能 按排在外圓表面加工完之前加工。綜上分析，采用加工方案二。加工設(shè)備及工

30、藝裝備選擇機(jī)床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作，它不但直接影響工件的加工 質(zhì)量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。1.機(jī)床的選擇原則：機(jī)床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)；機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)；機(jī)床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適應(yīng)；機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)；還應(yīng)與現(xiàn)有的設(shè)備條件相適應(yīng)。2夾具的選擇：本零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，所用的夾具應(yīng)為專用夾具。3刀具的選擇：刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求 的精度以及表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。在選擇時(shí)應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可采用復(fù)合刀具和其他

31、專用刀具。4.量具的選擇：量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所檢驗(yàn)的精度來選擇。在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用量 具，在大批量生產(chǎn)中則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊所選擇的加工工藝裝備如下表3.2所示：表3.2變速器輸出軸加工工藝裝備選用工序號(hào)機(jī)床設(shè)備刀具量具工序I鍛免填游標(biāo)卡尺工序n 正火工序川車CA6140車刀，中心鉆游標(biāo)卡尺工序w 車CA6140車刀，中心鉆游標(biāo)卡尺工序V車CK6140A車刀游標(biāo)卡尺工序w鉆Z525麻花鉆游標(biāo)卡尺工序四鉆Z525麻花鉆游標(biāo)卡尺工序忸調(diào)質(zhì)工序區(qū)修研工序X車CK6140A車刀外徑千分尺工序幻車CA6140車刀塞規(guī)工序劉擴(kuò)、鉸Z525擴(kuò)孔刀，

32、鉸刀塞規(guī)工序XM 車CK6140A車刀外徑千分尺工序XW 銃X51銃刀游標(biāo)卡尺工序XV 終檢工序間余量和工序尺寸的確定查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表2-28,表2-35,并綜合對毛坯尺寸以及已經(jīng)確定的機(jī)械加工工藝路線的分析，確定各工序間加工余量如表3.3。工序尺寸及其公差的確定如下：工序尺寸是工件在加工過程中各工序應(yīng)保證的加工尺寸。因此，正確地確定工序尺寸及其公差是制訂工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作。工序尺寸的計(jì)算要根據(jù)零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸、 已確定的各工序的加工余量及定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系來進(jìn)行。確定工序尺寸一般的方法是， 由加工表面的最后一道工序開始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)注。

33、當(dāng) 無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)定 位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合或工序尺寸尚需從繼續(xù)加工的表面標(biāo)注時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺 寸鏈解算。表3.3機(jī)械加工工序間加工余量表工序號(hào)r rH. 口、 工步號(hào)工序內(nèi)容工序余量工序川1車小端面2mm2鉆中心孔工序W1車$ 176端面2.5mm2車$ 176外圓表面5mm3工序W粗車$ 104內(nèi)孔5.2mm4粗車$ 80內(nèi)孔2.5mm5粗車$ 50內(nèi)孔4mm6倒角7鉆中心孔工序V1車176左端面1.25mm2粗車各外圓表面及錐面2.5mm工序W1鉆8- $ 18通孔2倒角工序四1鉆2- $ 8斜孔工序X1半精車各外圓表面

34、2mm工序幻1半精車$ 80內(nèi)孔2mm2精車$ 80內(nèi)孔0.5mm工序劉1擴(kuò)8- $ 19.7通孔1.7mm2鉸8- $ 20通孔0.3mm工序XM1精車各外圓表面0.5mm工序XW1粗銃鍵槽2.5mm2精銃鍵槽0.5mm根據(jù)上述要求和方法，結(jié)合該輸出軸零件的實(shí)際加工情況，現(xiàn)確定如下列表3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9:表3.4 $ 55k7外圓面工序尺寸、公差的確定工序名稱工序間余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸公差（mm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度（mm）精車0.5k71.655*55嚴(yán)半精車2.0k96.455.5*55.50.074粗車2.5k1212.55

35、7.5457.5了3毛坯 26060 2表3.5 $ 60r7外圓面工序尺寸、公差的確定工序名稱工序間余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸公差（mm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度（mm）精車0.5r61.6606000.3半精車2.0k96.460.560.5評74粗車2.5k1212.562.5*62.50.3毛坯 26565 2表3.6 $ 65k6外圓面工序尺寸、公差的確定工序名稱工序間余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸公差（mm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度（mm）精車0.5k61.665*650.019半精車2.0k96.465.5帕5.5捫4粗車2.5k121

36、2.567.5467.5護(hù)3毛坯 27070 2表3.7 $ 75k7外圓面工序尺寸、公差的確定工序間余量工序工序基本尺寸標(biāo)注工序尺寸工序名稱(mm)(mm)公差（mm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度（mm）精車0.5k61.675*750.019半精車2.0k96.475.5*75.50074粗車2.5k1212.577.5$77.5了3毛坯 28080 2表3.8 $ 80G7內(nèi)孔工序尺寸、公差的確定工序名稱工序間余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸公差（mm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度（mm）精車0.5G73.280帕0蠶4半精車2.0H96.479.5 79.509074粗車2

37、.5H1212.577.5忖7.5甞毛坯 27575 2表3.9 $ 20P7通孔工序尺寸、公差的確定工序名稱工序間余量（mm）工序工序基本尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸公差（mm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度（mm）鉸0.3P73.220$20.22牛20043擴(kuò)1.7P96.419.7619 7022* 1 “ _0.074鉆18H1212.518軸8于 10-0.21毛坯 20關(guān)于軸向工序尺寸的確定，由于軸向尺寸的尺寸精度要求不高，各段的端面車削余量 為1.2mm,在實(shí)際加工時(shí)注意保證各段基本尺寸即可。關(guān)于鍵槽的工序尺寸的確定，粗銑時(shí)，為精銑留有加工余量，槽寬雙邊余量為2mm；槽深余量為1mm，

38、粗銑的工序尺寸為：槽寬為14mm，槽深為2mm。切削用量及基本時(shí)間定額的確定切削用量是切削加工時(shí)可以控制的參數(shù)，具體是指切削速度vm/min、進(jìn)給量f mm/r和背吃刀量ap mm三個(gè)參數(shù)。選擇切削用量主要應(yīng)根據(jù)工件的材料、精度要求以及刀具的材料、機(jī)床的功率和剛度 等情況，在保證工序質(zhì)量的前提下，充分利用刀具的切削性能和機(jī)床的功率、 轉(zhuǎn)矩等特性, 獲得高生產(chǎn)率和低加工成本。從刀具耐用度出發(fā)，首先應(yīng)選定背吃刀量ap，其次選定進(jìn)給量f，最后選定切削速度V。粗加工時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大。 因此，選擇粗加工的切削用量時(shí)，要盡量能保證較高的金屬切除率，以提高生產(chǎn)率；精加 工時(shí)，加工

39、精度和表面粗糙度要求較高，加工余量小且均勻。因此選擇切削用量是應(yīng)著重 保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提咼生產(chǎn)率。(1) 背吃刀量ap的選擇粗加工時(shí)，背吃刀量應(yīng)根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來確定。由于粗加工時(shí)是以提高 生產(chǎn)率為主要目標(biāo)，所以在留出半精加工、精加工余量后，應(yīng)盡量將粗加工余量一次切除。般ap可達(dá)810mm。當(dāng)遇到斷續(xù)切削、加工余量太大或不均勻時(shí)，則應(yīng)考慮多次走刀, 而此時(shí)的背吃刀量應(yīng)一次遞減，即：ap1 ap2 ap3 .精加工時(shí)，應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定背吃刀量，使精加工余量小而均勻。(2) 進(jìn)給量f的選擇粗加工時(shí)對表面粗糙度要求不高，在工藝系統(tǒng)剛度和強(qiáng)度好的情況下，可以選用大一

40、些的進(jìn)給量；精加工時(shí)，應(yīng)主要考慮工件表面粗糙度要求，在一般表面粗糙度數(shù)值越小， 進(jìn)給量也要相應(yīng)減小。(3) 切削速度v的選擇切削速度主要應(yīng)根據(jù)工件和刀具的材料來確定。粗加工時(shí)，主要受刀具壽命和機(jī)床功率的限制。如超出了機(jī)床許用功率，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度；精加工時(shí)，ap和f選用得都較小，在保證合理刀具壽命的情況下，切削速度應(yīng)選取的盡可能高，以保證加工精度和表 面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求切削用量選定后，應(yīng)根據(jù)已選定的機(jī)床，將進(jìn)給量f和切削速度v修定成機(jī)床所具有 的進(jìn)給量f和轉(zhuǎn)速n,并計(jì)算出實(shí)際的切削速度v。工序卡上填寫的切削用量應(yīng)是修定后的 進(jìn)給量f、轉(zhuǎn)速n及實(shí)際切削速度v。轉(zhuǎn)速n r/min的計(jì)

41、算公式如下：Vn1000d(3-1)式中d刀具(或工件)直徑(mm)； V切削速度(m/min)(4) 時(shí)間定額與提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的工藝途徑(1)時(shí)間定額Tt包括：基本時(shí)間Tm、輔助時(shí)間Ta、布置工作地時(shí)間Ts、休息與生理需要時(shí)間Tr、準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間Teo單件和成批生產(chǎn)的單件時(shí)間定額(3-2)TtTpTa Ts Tr 大批量生產(chǎn)的單件時(shí)間定額Tt Tm Ta Ts Tr(3_3)(2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的工藝途徑有：1、縮短時(shí)間定額?？s短基本時(shí)間的措施有：提 高切削用量和減少切削行程長度；縮短輔助時(shí)間的措施有：采用先進(jìn)夾具、提高機(jī)床的自 動(dòng)化程度、采用先進(jìn)的檢測手段等直接縮短輔助時(shí)間，使基本時(shí)間與輔

42、助時(shí)間重合等。2、推廣應(yīng)用新工藝和新方法。3、提高機(jī)械加工自動(dòng)化程度。3.2加工工序設(shè)計(jì)工序川 55粗車外圓端面(1)加工條件工件材料：45鋼正火，二b.60G Pa，模鍛。加工要求：粗車55外圓端面，表面粗糙度 Ra12.5m機(jī)床：CA6140臥式車床。刀具：刀片材料為YT15，刀桿尺寸為：16mm 25mm,也=90 , 0 = 15 , ： 0 = 12 ,g 二 0.5mm(2)計(jì)算切削用量9表 14-6,選用 f = .6mm/r切削深度： = 2.5mm，一次切除。進(jìn)給量：根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊計(jì)算切削速度：按金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 14-1，切削速度的計(jì)算公式為(壽命選

43、T=60min)式中CV = 403C嚴(yán)器卡m/min(3-4)當(dāng)切削條件變換時(shí)要加上修正系數(shù)kv。查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表14-18,kMv 二 1.15, ksv 二 0.8,kkrv 二 1,kBv 二 0.97。所以,VcCv0.2J.15035t ap fkv403600.2 2.50.15 Q.6035.157.8匯仆仆 0.97 = 1653m/mi n)(3-5)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:二 dw1000 165.3兀匯60= 877.4 r/min(3-6)按機(jī)床選取n =900r/min。所以實(shí)際切削速度d n 二 6 0 9 0 0(3-7)v1 6 95 6m/m i n

44、)1000 1000計(jì)算切削工時(shí):(3-8)I h I2nfpl式中，1 寸30,117。所以l - l112_nf30 3900 0.6=0.06(mi n)322工序W176車外圓及端面，粗車各內(nèi)孔、倒角，鉆中心孔(1)加工條件工件材料：45鋼正火，二b=0.60GPa，模鍛。加工要求：車176端面，表面粗糙度Ra3.Zlm ;車 176外圓面，表面粗糙度Ra12.5”m ; 粗車各內(nèi)孔，表面粗糙度Ra125m。機(jī)床：CA6140臥式車床。刀具：外圓車刀：刀片材料為 YT15，刀桿尺寸為16mmx 25mm,kr=90,0=15 ,：0=12 ,rR=0.5 mm內(nèi)孔車刀：刀片材料為 YT

45、15，刀桿尺寸為16mmx 25mm，kr=90,0=15，二 0=12 ,rR=0.5 mm(2)計(jì)算切削用量車176端面切削深度：aP =2.5mm，次切除。進(jìn)給量：根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表14-6,選用= 0.94mm/r。計(jì)算切削速度：按金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 14-1，切削速度的計(jì)算公式為(壽命選T=60min),0.20 .150 .45t a p fm / m in(3-9)式中Cv =3930當(dāng)切削條件變換時(shí)要加上修正系數(shù)kv。查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表14-18,kv1 =1.15,kv2 =0.8,5 =1,5 =1,50 .97所以,丄 0.20.15t a

46、p(3-10)393_ 6 0.2 2.50.15 0.9 4.455 0.8 1 1 0.9 7=1 3 86 m/m in確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:(3-11)iJ000* J000 138.6 =243.9 r/min兀dw兀漢181按機(jī)床選取n=250r/min。所以實(shí)際切削速度二 dnv 二1000二 181 2501000=142.1 m/min(3-12)計(jì)算切削工時(shí)l h(3-13)nf式中，丨=90.5, h = 32 = 0所以l h Jnf90.5 3250 0.94=0.40 min車外圓面切削深度：即=2.5mm，次切除。進(jìn)給量：根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表14-6,選用二

47、 0.94mm/r。計(jì)算切削速度：按金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 14-1，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=60mi n)式中Cv =313t0.2a0 .15m / m in(3-14)當(dāng)切削條件變換時(shí)要加上修正系數(shù)kv。查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表14-18,kvi =1.15,匕2 =0.8,心3 =1,kv4 =1,心5 =0.97所以,0.20 .15t a p074 m / m in=89.4 m / min(3-15)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:I J000% J000 89.4 =157.3/min(3-16)Jidwn x 181按機(jī)床選取n -160r/min。所以實(shí)際切削速度二 dn

48、(3-17)v90.9 m / min100015檢驗(yàn)機(jī)床功率：主切削力Fc按金屬切削原理表4-1所示公式計(jì)算(3-18)Fz = 9.81 C Fzap f yvn K fz式中.CFz =270,x=1.0, y=0.75, n = 0.15f 06Kmf = n)f = 0.75 = 0.956,0.637 丿,0.637 丿KkrF =0.89K 0F =0.9f1所以FZ =9.81 270 2.5 0.9407 90.9工.15 0.956 0.89 0.9 1-2461 N切削時(shí)消耗功率Pc為FC F6 102461 90.946 10= 3.72 kW(3-19)由金屬機(jī)械加工

49、工藝人員手冊表8-14可知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kW,故機(jī)床功率 足夠。檢驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度： 已知主切削力，徑向切削力按金屬切削原理表4-1所示公式計(jì)算二 9.81CxFy a pyvnKFy(3-20)式中:Cpy =199, x = 0.9, y = 0.6, n = -0.3心尸=hf1.35=0.922 0.637 丿0637.丿KkrF =0.50K 0F = 0.7K F =1.25所以Fy 781 199 2.50.9 0.943 0.922 0.50 0.7 1.25 = 447.4 N而軸向切削力Fx = 9.81 C Fxa X f yvn K fx(3-21

50、)式中：Cfx =294,x =1.0, y =0.5, n - -0.4KmF-b0.637丿 0.637 丿0.941所以K 0F =1.17KkrF = 1.17K F =0.85Fx =9.81 294 2.50.94亠4 0.941 1.17 0.7 0.85 =754 N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)，卩=1.0則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作 用力為F 二 Fx：.Fy FZ =754 0.12461 447.4 =1044.8 N而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為 3530N,故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。切削工時(shí)：I h 12nf(3-23)式中，I =30,h =32 =0所以l l1 l2 nf0.22 min160 0.94粗車104內(nèi)孔切削深度：ap =2.6mm，一次切除。進(jìn)給量：根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 14-7,選用f =.2mm/r計(jì)算切削速度：按金屬機(jī)械加工工藝人員手冊表 14-1，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選 T=60min）,CvVc0.2 0.15t apo：2 m/min(3-24)式中Cv =393014-18,Cv.vc -，0.20.150.2 kvt ap f3930.20.150.260