機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)《輸出軸》

課程設(shè)計(jì)說明書題目名稱：班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：目錄一·零件的工藝分析及生產(chǎn)類型確實(shí)定…………31技術(shù)要求分析……………………32零件的工藝分析…………………33軸類零件的裝夾………………..3二·選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖…………………..31選擇毛坯………………………..32毛坯尺寸確實(shí)定…………………4三·選擇加工方法，制定加工藝路線…………..41定位基準(zhǔn)的選擇………………..52零件外表加工方法的選擇………………………53制定藝路線……………………..5四·工序設(shè)計(jì)……………………..61選擇機(jī)床根據(jù)工序選擇機(jī)床………………….62選用夾具…………………………73選用刀具…………………………74確定工序尺寸…………………..6五·夾具設(shè)計(jì)……………………..91定位方案…………………………92分度設(shè)計(jì)…………………………93定位誤差分析……………………9輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)學(xué)生：指導(dǎo)老師：一·零件的工藝分析及生產(chǎn)類型確實(shí)定1技術(shù)要求分析題目所給定的零件輸出軸，其主要作用：一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力；二是工作過程中承受載荷；三是支撐傳動(dòng)零部件。零件的材料為45鋼，是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，淬火時(shí)易生裂紋。綜合技術(shù)要求等文件，選用鑄件。由于是大批量生產(chǎn)，故采用模鍛。2零件的工藝分析結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圓柱面，φ50、φ80、φ104的內(nèi)圓柱外表，10個(gè)φ20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大局部是IT6級(jí)；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、φ80內(nèi)圓柱外表為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置要求較嚴(yán)格表現(xiàn)在φ55的左端面、φ80內(nèi)孔圓柱面對(duì)φ75、φ60外圓軸線的跳動(dòng)量為0.04mm,φ20孔的軸線對(duì)φ80內(nèi)孔軸線的位置度為φ0.05mm,鍵槽對(duì)φ55外圓軸線的對(duì)稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBS，保持均勻。通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。3軸類零件的裝夾軸類零件的加工通常采用三爪卡盤，三爪卡盤能自動(dòng)定心，裝卸工件快。但是由于夾具的制造和裝夾誤差，其定心精度約為0.05—0.10mm左右。由于零件較長(zhǎng)，常采用一夾一頂?shù)难b夾法，即工件定的一端用車床主軸上的卡盤夾緊，另一端用尾座頂尖支撐，這樣就克服了剛性差不能承受重切削的缺點(diǎn)，為進(jìn)一步提高加工精度，可采用中心架作中間輔助支撐，適用于半精加工和精加工。二·選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖1選擇毛坯軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有某些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸〔如曲軸〕，在質(zhì)量允許下采用鍛件。由于毛坯經(jīng)過加熱，鍛造后能使金屬內(nèi)部的纖維組織外表均與分布，可獲得較高的抗拉，抗彎及抗扭強(qiáng)度，所以除光軸外直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋棒料或冷軋棒料，一般比擬重要的軸大局部都采用鍛件，這樣既可以改善力學(xué)性能，又能節(jié)約材料，減少機(jī)械加工量。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛。自由鍛多用于中小批量生產(chǎn)；模鍛適用于大批量生產(chǎn)，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生產(chǎn)效率高，可以鍛造形狀復(fù)雜的毛坯。本零件生產(chǎn)批量為大批量，所以綜上所敘選擇模鍛。2毛坯尺寸確實(shí)定毛坯〔鍛件〕圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)的，經(jīng)查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》知精車-半精車-粗車各余量,從而可得毛坯余量。結(jié)果為：外圓角半徑：；內(nèi)圓角半徑：。外模鍛斜度，內(nèi)模鍛斜度。下列圖為本零件的毛坯圖圖1三·選擇加工方法，制定加工藝路線1定位基準(zhǔn)的選擇本零件為帶孔的管狀零件，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)〔亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)〕，為防止由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵守“基準(zhǔn)重合”的原那么。具體而言，即選孔及一端面作為精基準(zhǔn)。由于本零件全部外表都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)，應(yīng)先進(jìn)行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。2零件外表加工方法的選擇當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí),往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步到達(dá)所要求的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備、人力,零件的加工過程通常按工序性質(zhì)不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個(gè)階段。

①粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大局部余量，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，端面以及外圓外表的大局部余量，并為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圓柱外表。

②半精加工階段：其任務(wù)是使主要外表到達(dá)一定的精加工余量，為主要外表的精加工做好準(zhǔn)備，如φ55、φ60、φ65、φ75外圓柱面，φ80、φ20孔等。

③精加工階段：其任務(wù)就是保證各主要外表到達(dá)規(guī)定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要外表的精加工做好準(zhǔn)備，并可完成一些次要外表的加工。如精度和外表粗糙度要求，主要目標(biāo)是全面保證加工質(zhì)量。eq\o\ac(○,4)熱處理工序的安排:熱處理的目的是提高材料力學(xué)性能，消除剩余應(yīng)力和改善金屬的加工性能。熱處理主要分:預(yù)備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應(yīng)力處理等。本零件輸出軸材料為45鋼，在加工過程中預(yù)備熱處理是在毛坯鍛造之后消除零件的內(nèi)應(yīng)力?；嫦刃性敲?/p>

該零件進(jìn)行加工時(shí)，要將端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準(zhǔn)來加工，因?yàn)樽蠖嗣婧挺?5外圓柱面為后續(xù)精基準(zhǔn)外表加工而設(shè)定的，才能使定位基準(zhǔn)更準(zhǔn)確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余局部加工出來。先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時(shí)間內(nèi)將工件外表上的大局部余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，假設(shè)粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時(shí)，那么要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。先面后孔對(duì)該零件應(yīng)該先加工圓柱外表，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠，另一方面是在加工過的平面上加工孔，比擬容易，并能提高孔的加工精度，所以對(duì)于輸出軸來講先加工φ75外圓柱面，做為定位基準(zhǔn)再來加工其余各孔。工序劃分確實(shí)定

工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成每道工序加工內(nèi)容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時(shí)間減少，減少夾具數(shù)目，并且利于采用高生產(chǎn)率的機(jī)床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進(jìn)行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序只包括一簡(jiǎn)單工步，工序分散可使每個(gè)工序使用的設(shè)備，刀具等比擬簡(jiǎn)單，機(jī)床調(diào)整工作簡(jiǎn)化，對(duì)操作工人的技術(shù)水平也要求低些。

綜上所述：考慮到工件是中批量生產(chǎn)的情況，采用工序分散

輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗(yàn)等。3制定藝路線按照先加工基準(zhǔn)面，先粗后精，基準(zhǔn)統(tǒng)一等原那么，該零件加工可按下述工藝路線進(jìn)行:備料---模鍛---車端面打中心孔---粗車外圓---調(diào)質(zhì)---車端面修中心孔---高頻淬火---精車外圓---粗磨---銑鍵槽---精磨

四·工序設(shè)計(jì)1選擇機(jī)床根據(jù)工序選擇機(jī)床〔1〕工序5.9.10是粗車和精車。各工序的工步數(shù)不多，大批大量生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，應(yīng)選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，選用最常用的CA6140型臥式車床?！?〕工序6、11為鏜削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔，選用C6140型臥式車床?！?〕工序15銑削。工序工步簡(jiǎn)單，外廓尺寸不大，考慮本零件屬成批大量生產(chǎn)，所選機(jī)床使用范圍較廣泛為宜，故可選常用用的X6132型銑床能滿足加工要求。〔4〕工序14是擴(kuò)、鉆、鉸孔?？刹捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工，應(yīng)選用Z55。2選用夾具本零件除銑銷，鉆小孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。前車銷工序用三爪自定心卡盤和心軸。3選用刀具由于刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)率，工件的加工精度，已加工外表質(zhì)量，刀具的磨損和加工本錢，所以正確的選擇刀具材料是加工工藝的一個(gè)重要局部，刀具應(yīng)具有高剛度，足夠的強(qiáng)度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性。由于零件車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質(zhì)合金中的YT15類刀具，因?yàn)榧庸ぴ擃惲慵r(shí)摩擦嚴(yán)重,切削溫度高,而YT類硬質(zhì)合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時(shí)刀具磨損小壽命長(zhǎng),所以加工45鋼這種材料時(shí)采用硬質(zhì)合金的刀具。粗車外圓柱面：90°半精車，精車外圓柱面：前角為90°的車刀。鉆頭：高速鋼刀具，直徑為φ30；直徑為φ18；擴(kuò)孔鉆：直徑為φ19.8；鉸刀：直徑為φ20。鏜刀，刀桿長(zhǎng)度為200.B×H＝16×25。4確定工序尺寸確定圓柱面的工序尺寸圓柱外表屢次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量〔毛坯余量〕，應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。本零件各圓柱外表的工序加工余量、工序尺寸及公差、外表粗糙度見下表：為便于工序的描述，現(xiàn)預(yù)先定義各段直徑的字母代號(hào)：￠45C￠60B￠65E￠75A￠176D序號(hào)工序名稱工序簡(jiǎn)述加工設(shè)備1備料2精鍛如圖1立式精鍛機(jī)3熱處理正火4打中心孔打軸兩端中心孔臥式車床CA61405粗車F段加工余量2.8A.B.E段加工余量2.5C段加工余量2.3臥式車床CA61406鏜孔￠140段加工余量2.5￠104段加工余量1.8￠80段加工余量1￠50段加工余量0.5鏜床7熱處理調(diào)質(zhì)200HBS8熱處理C段軸頸淬火至45-50HBC9半精車各外圓F段加工余量2.3A.B.C.E段加工余量2.0CA614010車右端面45O錐面加工余量2.011半精鏜￠140段加工余量0.5￠104段加工余量0.4￠80段加工余量0.4￠50段加工余量0.3鏜床12粗磨各外圓F段加工余量0.5A.B.E.C段加工余量0.3萬能外圓磨床13粗磨階梯孔￠140段加工余量0.3￠104段加工余量0.3￠80段加工余量0.3￠50段加工余量0.2內(nèi)圓磨床14鉆右大端面各孔鉆10*￠20各孔鉆18擴(kuò)19.8精磨20Z55鉆床15銑鍵槽X6132銑床16精磨￠75余量0.5￠60余量0.517鉆孔￠8設(shè)計(jì)專用夾具Z55鉆床18終檢按圖樣技術(shù)要求工程檢查五·夾具設(shè)計(jì)本夾具是第17道工序鉆通孔的專用夾具。刀具為直柄麻花鉆8-LGB/T6135.3－1996。在給定的零件中，對(duì)本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便性與快速性以及實(shí)現(xiàn)鉆孔的分度上。下面是夾具設(shè)計(jì)過程：1定位方案夾具特點(diǎn):工件以大端面和兩銷孔定位，是典型的一面兩孔定位。用右大端面定位在夾具分度盤上，另外用兩短圓柱銷對(duì)角定位在工件右端面直徑為20的孔上。用圓柱銷上局部的螺紋與開合螺母配合夾緊旋轉(zhuǎn)把手把工件夾緊。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。分度副間有污物時(shí)，不直接影響分度副的接觸。缺點(diǎn)是無法補(bǔ)償分度度間的配合間隙對(duì)分度精度的影響。分度板孔中一般壓入耐磨襯套，與圓柱定位。2分度設(shè)計(jì)通過分度盤來實(shí)現(xiàn)。擰緊螺母，并通過開口墊圈將工件夾緊。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可將分度盤松開。此時(shí)用手將定位銷從定位套中拔出，使分度盤連同工件一起回轉(zhuǎn)180°，將定位銷重新插入定位套中，即實(shí)現(xiàn)了分度。再將手柄轉(zhuǎn)回，鎖緊分度盤，即可進(jìn)行加工。3定位誤差分析一批零件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，各個(gè)位置不一致的原因有二：一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，記作△B。二是定