機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計-輸出軸機(jī)械加工工藝規(guī)程及銑鍵槽夾具設(shè)計

目錄TOC\o"1-3"\h\u序言 序言輸出軸材料45鋼，中大批量生產(chǎn)，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以后簡稱《工藝簡明手冊》）表1.3-1知，毛坯制造方法為鍛造。表2.2-25知，各加工表面的加工余量，加工方法及機(jī)床型號，計算各工序工時。輸出軸銑寬16鍵槽的夾具設(shè)計，由工藝路線及《簡明機(jī)床夾具設(shè)計手冊》中六點定位原理，選擇輸出軸Ф55端面及Ф75外圓定位，對應(yīng)的定位元件為A型支承釘和固定V型塊；由輸出軸零件結(jié)構(gòu)知采用鉸鏈壓板夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件；引導(dǎo)裝置則是由直角對刀塊、平塞尺和對刀塊底座等組成，來確定銑刀位置。課程設(shè)計主要任務(wù)包括：零件圖1張、毛坯圖1張、機(jī)械加工工藝過程卡1份機(jī)械加工工序卡1份、夾具設(shè)計裝配圖1張、夾具體零件圖1張、課程設(shè)計說明書1份。夾具是工藝裝備的一部分，在機(jī)械制造中占有重要地位，夾具對保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng)度，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期等都具有重要意義。

全套圖紙加V信153893706或扣33463894111零件分析1.1輸出軸的作用輸出軸主要應(yīng)用在動力輸出裝置中，是輸出動力的主要零件之一。其主要作用是支撐傳動零件并傳遞轉(zhuǎn)矩，其工作條件為：1.承受交變扭轉(zhuǎn)載荷、交變彎曲載荷或拉-壓載荷；2.局部承受摩擦和磨損3.特殊條件下受溫度或介質(zhì)作用。因此軸的失效方式主要是疲勞斷裂和軸頸處磨損，有時也發(fā)生過沖擊過載斷裂，個別情況下發(fā)生塑性變形或腐蝕失效。

根據(jù)軸的工作條件及失效方式，軸的材料應(yīng)具有如下性能：1.高的疲勞強(qiáng)度，防止軸疲勞斷裂；2.優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、較高的韌性，防止塑性變形及過載或沖擊載荷作用下的折斷和扭斷；3.局部承受摩擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨損失效；4.在特殊條件下工作的軸的材料應(yīng)具有特殊性能，如蠕變抗力、耐腐蝕性等。1.2輸出軸的工藝分析圖1-1輸出軸零件圖從零件圖分析，該輸出軸結(jié)構(gòu)簡單，屬于階梯軸類零件。主要由有Φ55外圓、Φ60外圓、Φ65外圓、Φ75外圓、Φ80孔和10Ф20孔，粗糙度均為Ra3.2；2Φ8斜孔和一個寬16的鍵槽組成。其中徑向尺寸中，左端Φ55外圓、Φ60外圓、Φ65外圓、Φ75外圓精度要求較高為IT8級，表面粗糙度為Ra3.2um，右端的Φ80內(nèi)孔精度要求為IT8級，右端面上的的10個Φ20的通孔精度為IT8級。形位精度也比較高：為了外圓和外面零件的配合后受力均勻，Φ55，Φ60

的外圓的徑向跳動量小于0.04mm，Φ80孔的跳動量小于0.04mm，Φ20孔的軸線的跳動量小于Ф0.05mm；為了保證鍵槽和鍵的配合，鍵槽對Φ55外圓的對稱度為0.08mm。由于輸出軸在工作中要承受較大的沖擊載荷和扭矩，為了增強(qiáng)耐磨性和抗扭強(qiáng)度，要對輸出軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使其硬度達(dá)到200～230HBW。

2工藝規(guī)程設(shè)計2.1確定毛坯的制造形式零件材料為45。考慮到零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鍛件毛坯。選用鍛件尺寸公差等級CT8級，已知此輸出軸零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程工序劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。2.2基面的選擇基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)選擇的正確、合理，可以保證質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇原則1.如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。2.如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇該表面作精基準(zhǔn)。3.如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量較小的表面作粗基準(zhǔn)。4.選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。5.粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。重點考慮到既要保證在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，又要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以選輸出軸零件Φ176mm外圓作為定位粗基準(zhǔn)。2.2.2精基準(zhǔn)選擇的原則1.用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。2.當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便地加工很多表面時，應(yīng)盡可能采用此組精基準(zhǔn)定位，實現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以免生產(chǎn)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。3.當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。4.為獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循“互為基準(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。5.有多種方案可供選擇時應(yīng)選擇定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準(zhǔn)。根據(jù)該輸出軸零件的技術(shù)要求和裝配要求,對于精基準(zhǔn)而言，主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，本題目以雙頂尖作為定位精基準(zhǔn)，滿足要求。2.3制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批生產(chǎn)的條件下，可采用通用機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。工藝路線：工序01：鍛造工序02：調(diào)質(zhì)處理工序03：粗車左側(cè)外圓和端面工序04：鉆B型中心孔Ф6.3工序05：粗車右側(cè)外圓和端面工序06：鉆B型中心孔Ф6.3工序07：粗銑、精銑50x16鍵槽工序08：鉆2xΦ8斜孔工序09：鉆、擴(kuò)10xΦ20孔工序10：精車左側(cè)外圓和端面工序11：精車右側(cè)外圓和端面工序12：鏜Φ50孔、Φ80孔、Φ104孔工序13：去毛刺，清洗工序14：檢驗工藝路線二：工序01：鍛造工序02：調(diào)質(zhì)處理硬度為200～230HBW工序03：粗車Φ55端面；鉆中心孔B6/5；粗車Φ55外圓；粗車Φ60外圓；粗車Φ65外圓；粗車Φ75外圓；粗車30°斜面；粗車Φ176左端面；粗車Φ176右端面；粗車Φ176外圓；粗車Φ104孔；粗車Φ80孔；粗車Φ50孔；鉆中心孔B6/5；半精車Φ176右端面；半精車Φ80孔；精車Φ176右端面；精車Φ80孔；倒角工序04：粗銑48x14鍵槽；精銑50x16鍵槽工序05：鉆2xΦ8斜孔；鉆10xΦ18孔；擴(kuò)10xΦ20孔工序06：去毛刺工序07：檢驗至圖紙要求并入庫工藝路線一與工藝路線二區(qū)別在于，方案二工序相對集中，在相同機(jī)床上加工的位置一次加工成型，這樣做的優(yōu)點工藝路線少，操作工人少，三臺機(jī)床即可完成連桿的生產(chǎn)加工；缺點就是需要反復(fù)拆裝、對換刀，對操作者技術(shù)水平要求較高。適用于單件或者小批量生產(chǎn)。而方案一則是采用工序分散與集中相結(jié)合，所以選擇方案一作為加工方案夾具設(shè)計方案。2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定1.機(jī)械加工余量輸出軸零件材料為45鋼，密度，大批量生產(chǎn)，模鍛件毛坯。由上計算知，輸出軸形狀復(fù)雜程度一般，《機(jī)械切削工人實用手冊》表8-14知，輸出軸厚度（直徑）方向單面余量2.0～2.5mm；水平方向單面余量2.0～2.5mm。在這里輸出軸厚度方向單面余量和水平方面單面余量均取2.5mm。表2-1輸出軸加工表面加工余量加工表面單邊余量雙邊余量Ф55端面2.5Ф176端面2.52.毛坯基本尺寸加工表面的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取得相應(yīng)加工余量即可，所得毛坯尺寸見表2-2表2-2輸出軸毛坯尺寸零件尺寸單邊加工余量毛坯尺寸Ф552.5Ф60Ф602.5Ф65Ф652.5Ф70Ф752.5Ф80Ф1762.5Ф1813.確定毛坯尺寸公差由表5-1查的各鍛件加工尺寸公差見表2-3表2-3輸出軸鍛件加工尺寸公差毛坯尺寸公差按非對稱標(biāo)注結(jié)果602.260652.265702.270752.275802.2801812.81814.毛坯簡圖圖2-1毛坯簡圖2.5確定切削用量及基本工時工序07：粗銑、精銑50x16鍵槽工步一：粗銑50x16鍵槽1.刀具選擇加工位置為輸出軸50x16鍵槽；加工方案為粗銑、精銑；刀具為立銑刀Ф14，2.確定切削深度輸出軸50x16鍵槽粗糙度Ra3.2，單邊加工余量Z=8.0mm，粗銑切削速度3.確定進(jìn)給量、切削速度根據(jù)文獻(xiàn)[2]表6.28和表6.30，粗銑輸出軸50x16鍵槽進(jìn)給量=0.25mm/r，切削速度，粗銑切削速度4.確定主軸轉(zhuǎn)速≈341r/min由文獻(xiàn)[1]表4.2-36知，X52K主軸轉(zhuǎn)速=375r/min5.粗銑50x16鍵槽的基本時間根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-1知粗銑輸出軸50x16鍵槽機(jī)動工時計算公式：銑鍵槽（兩端閉口）切削工時：，，，，走刀次數(shù)則機(jī)動工時為工步二：精銑50x16鍵槽1.刀具選擇加工位置為輸出軸50x16鍵槽；加工方案為粗銑、精銑；刀具為立銑刀Ф14，2.確定切削深度輸出軸50x16鍵槽粗糙度Ra3.2，單邊加工余量Z=8.0mm，精銑切削速度3.確定進(jìn)給量、切削速度根據(jù)文獻(xiàn)[2]表6.28和表6.30，精銑輸出軸50x16鍵槽進(jìn)給量=0.20mm/r，切削速度，精銑切削速度4.確定主軸轉(zhuǎn)速≈498r/min由文獻(xiàn)[1]表4.2-36知，X52K主軸轉(zhuǎn)速=475r/min5.精銑50x16鍵槽的基本時間根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6.2-1知精銑輸出軸50x16鍵槽機(jī)動工時計算公式：銑鍵槽（兩端閉口）切削工時：，，，，走刀次數(shù)則機(jī)動工時為

3夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。設(shè)計工序07：粗銑、精銑50x16鍵槽夾具。本夾具將用于立式銑床。刀具為鍵槽銑刀。3.1問題的提出本夾具主要用于粗銑、精銑50x16鍵槽，粗糙度Ra3.2，精度要求較高，為此，設(shè)計夾具時既要考慮提高生產(chǎn)效率上，也要考慮50x16鍵槽質(zhì)量。3.2夾具方案設(shè)計3.2.1定位方案圖3-1工序卡六點定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。然而，用工件六點定位原理進(jìn)行定位時，必須根據(jù)具體加工要求靈活運(yùn)用，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況會各不相同，宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。輸出軸銑斷夾具設(shè)計，由精基準(zhǔn)選擇中“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，選擇輸出軸Φ176右端面和兩個Φ20孔定位，對應(yīng)的定位元件為定位板、A型固定式定位銷和B型固定式定位銷。定位分析如下：1.輸出軸Φ176右端面與定位板配合定位，限制三個自由度，即X軸移動、Y軸轉(zhuǎn)動和Z軸轉(zhuǎn)動。2.輸出軸Φ20孔與A型固定式定位銷配合定位，限制兩個自由度，即Y軸移動和Z軸移動。3.輸出軸另一Φ20孔與B型固定式定位銷配合定位，限制一個自由度，即X軸轉(zhuǎn)動。圖3-2固定式定位銷3.2.2夾緊裝置1.設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則：①.夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位。②.工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)。③.夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，手動夾緊機(jī)構(gòu)④.必須保證自鎖，機(jī)動夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠。⑤.夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣。⑥.夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。圖3-3輸出軸夾緊方案（移動壓板夾緊機(jī)構(gòu)）2.銑削力計算查《簡明機(jī)床夾具設(shè)計手冊》表3-3得切削力計算公式：查文獻(xiàn)[3]表4得切削力計算公式：式中，f=0.25mm/r,查表得=736MPa,即=≈371×12.55×0.379N≈1765N夾緊力計算所需夾緊力，查表5得，，安全系數(shù)K=式中為各種因素的安全系數(shù)，查表得：K==1.872，當(dāng)計算K<2.5時，取K=2.5孔軸部分由M10螺母鎖緊，查表得夾緊力為3550N==8875N由上計算得》，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。3.2.3對刀及導(dǎo)向裝置銑床夾具的夾具體與機(jī)床工作臺通過定位鍵、T形槽配合定位，根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：圖3-4夾具體槽形與螺釘圖X52K立式銑床T形槽寬度18mm，定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：表3.1定向鍵數(shù)據(jù)表BLHhDd1夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D18-0.027-0.03325127126.618+0.0187對刀塊選用直角對刀塊，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3-5直角對刀塊塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3-6平塞尺塞尺尺寸為：表3.2平塞尺尺寸表公稱尺寸H允差dC2-0.0140.53.3夾具工作原理圖3-7裝配圖夾具機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。輸出軸銑50×16鍵槽夾具，通過定位板、A型固定式定位銷和B型固定式定位銷定位，夾緊則是由六角螺母、圓墊圈、螺柱、移動壓板和六角法蘭面螺母等組成，直角對刀塊、平塞尺和對刀塊底座等組成導(dǎo)向裝置保證銑刀位置。3.4誤差分析1、移動時基準(zhǔn)位移誤差（式3-1）式中：——輸出軸Φ20孔的最大偏差——輸出軸Φ20孔的最小偏差——輸出軸Φ20孔與A型固定式定位銷Φ20外圓最小配合間隙代入（式3-1）得：=0.021mm+0+0.019mm=0.04mm2、轉(zhuǎn)角誤差（式3-2）式中：——輸出軸Φ20孔的最大偏差——輸出軸Φ20孔的最小偏差——輸出軸Φ20孔與A型固定式定位銷Φ20外圓最小配合間隙——輸出軸Φ20孔的最大偏差——輸出軸Φ20孔的最小偏差——輸出軸Φ20孔與B型固定式定位銷Φ20外圓最小配合間隙其中：則代入（式3-2）得：則：≈0.01637°

結(jié)論本次設(shè)計受到了院系各級領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，得到了全校教師的大力支持與幫助。在此，我衷心的向你們道一聲：你們辛苦了。通過設(shè)計，是對我們四年來所學(xué)知識的綜合的檢測，更是一個對所學(xué)知識的回顧及綜合復(fù)習(xí)的過程；對機(jī)械繪圖、工程材料、機(jī)械設(shè)計、夾具設(shè)計等過程等都有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。感謝院系領(lǐng)導(dǎo)給了我足夠時間來完成整套夾具設(shè)計，在設(shè)計過程中，得到了老師和同學(xué)的幫助與指導(dǎo)，在此表示感謝；也對做相關(guān)題目的同學(xué)的資助表示感謝，感謝他們在模具設(shè)計過程中對我的幫助和指導(dǎo)，