机械制造专业课程设计《输出轴》.doc

课程设计阐明书

题目名称：
班 级：
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学 号：
指引教师：
目录
一·零件工艺分析及生产类型拟定…………………………………………………………3
1技术规定分析……………………………………………………………………………………3
2零件工艺分析…………………………………………………………………………………3
3轴类零件装夹………………………………………………………………………………..3
二·选取毛坯，拟定毛坯尺寸，设计毛坯图…………………………………………………..3
1选取毛坯………………………………………………………………………………………..3
2毛坯尺寸拟定…………………………………………………………………………………4
三·选取加工办法，制定加工艺路线…………………………………………………………..4
1定位基准选取………………………………………………………………………………..5
2零件表面加工办法选取………………………………………………………………………5
3制定艺路线……………………………………………………………………………………..5
四·工序设计……………………………………………………………………………………..6
1选取机床 依照工序选取机床………………………………………………………………….6
2选用夹具…………………………………………………………………………………………7
3选用刀具…………………………………………………………………………………………7
4拟定工序尺寸…………………………………………………………………………………..6
五·夹具设计……………………………………………………………………………………..9
1定位方案…………………………………………………………………………………………9
2分度设计…………………………………………………………………………………………9
3定位误差分析……………………………………………………………………………………9

输出轴加工工艺及夹具设计
学　　生：
指引教师：

一·零件工艺分析及生产类型拟定
1技术规定分析
 题目所给定零件输出轴，其重要作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。零件材料为45钢，是最惯用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，淬火时易生裂纹。综合技术规定等文献，选用铸件。由于是大批量生产，故采用模锻。
2零件工艺分析
构造比较简朴，其重要加工面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176外圆柱面，φ50、φ80、φ104内圆柱表面10个φ20通孔，图中所给尺寸精度高，大某些是IT6级；
粗糙度方面体当前键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,别的为Ra12.5um，规定不高；
位置规定较严格体当前φ55左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线跳动量为0.04mm，φ20孔轴线对φ80内孔轴线位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线对称度为.0.08mm；
热解决方面需要调质解决，到200HBS，保持均匀。 通过度析该零件，其布局合理，以便加工，咱们通过径向夹紧可保证其加工规定，整个图面清晰，尺寸完整合理，可以完整表达物体形状和大小，符合规定。
3轴类零件装夹
轴类零件加工普通采用三爪卡盘，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。但是由于夹具制造和装夹误差，其定心精度约为0.05—0.10mm左右。由于零件较长，常采用一夹一顶装夹法，即工件定一端用车床主轴上卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支撑，这样就克服了刚性差不能承受重切削缺陷，为进一步提高加工精度，可采用中心架作中间辅助支撑，合用于半精加工和精加工。
二·选取毛坯，拟定毛坯尺寸，设计毛坯图
1选取毛坯
轴类零件最惯用毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或构造复杂轴（如曲轴），在质量容许下采用锻件。由于毛坯通过加热，锻造后能使金属内部纤维组织表面均与分布，可获得较高抗拉，抗弯及抗扭强度，因此除光轴外直径相差不大阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，普通比较重要轴大某些都采用锻件，这样既可以改进力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。
依照生产规模大小，毛坯锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中小批量生产；模锻合用于大批量生产，并且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂毛坯。本零件生产批量为大批量，因此综上所叙选取模锻。
2毛坯尺寸拟定
毛坯（锻件）图是依照产品零件设计，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量。成果为：外圆角半径：；内圆角半径：。外模锻斜度，内模锻斜度。下图为本零件毛坯图 图1
三·选取加工办法制定加工艺路线
1定位基准选取
本零件为带孔管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重叠而产生误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重叠”原则。详细而言，即选孔及一端面作为精基准。由于本零件所有表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因而应选外圆及一端面为粗基准。
2零件表面加工办法选取
当零件加工质量规定较高时,往往不也许用一道工序来满足规定,而要用几道工序逐渐达到所规定加工质量和合理地使用设备、人力,零件加工过程普通按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。
①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大某些余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因而，重要目的是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面大某些余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。
②半精加工阶段：其任务是使重要表面达到一定精加工余量，为重要表面精加工做好准备，如φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。
③精加工阶段：其任务就是保证各重要表面达到规定尺寸精度，留一定精加工余量，为重要表面精加工做好准备，并可完毕某些次要表面加工。如精度和表面粗糙度规定，重要目的是全面保证加工质量。
热解决工序安排:热解决目是提高材料力学性能，消除残存应力和改进金属加工性能。热解决重要分:预备热解决，最后热解决和内应力解决等。本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热解决是在毛坯锻造之后消除零件内应力。
基面先行原则
该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，由于左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定，才干使定位基准更精确，从而保证各位置精度规定，然后再把别的某些加工出来。
先粗后精
即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上大某些余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车余量均匀性规定，若粗车后留余量均匀性满足不了精加工规定期，则要安排半精车，以此为精车做准备。

先面后孔
对该零件应当先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是运用加工过平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过平面上加工孔，比较容易，并能提高孔加工精度，因此对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工别的各孔。
工序划分拟定
工序集中与工序分散：工序集中是指将工件加工集中在少数几道工序内完毕每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率机床。工序分散是将工件加工分散在较多工序中进行，每道工序内容很少，至少时每道工序只涉及一简朴工步，工序分散可使每个工序使用设备，刀具等比较简朴，机床调节工作简化，对操作工人技术水平也规定低些。
综上所述：考虑到工件是中批量生产状况，采用工序分散
辅助工序安排：辅助工序普通涉及去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检查等。
3制定艺路线
按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行:
备料---模锻---车端面打中心孔---粗车外圆---调质---车端面修中心孔---高频淬火---精车外圆---粗磨---铣键槽---精磨

四·工序设计
1选取机床 依照工序选取机床
（1）工序5.9.10是粗车和精车。各工序工步数不多，大批大量生产不规定很高生产率，故选用卧式车床就能满足规定。本零件外廓尺寸不大，选用最惯用CA6140型卧式车床。
2）工序6、11为镗削。由于加工零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用C6140型卧式车床。
（3）工序15铣削。工序工步简朴，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范畴较广泛为宜，故可选惯用用X6132型铣床能满足加工规定。
（4）工序14是扩、钻、铰孔。可采用专用分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z55。
2选用夹具
本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其她各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。
3选用刀具
由于刀具材料切削性能直接影响着生产率，工件加工精度，已加工表面质量，刀具磨损和加工成本，因此对的选取刀具材料是加工工艺一种重要某些，刀具应具备高刚度，足够强度和韧度，高耐磨性，良好导热性，良好工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中YT15类刀具，由于加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具备较高硬度和耐磨性,特别具备高耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,因此加工45钢这种材料时采用硬质合金刀具。粗车外圆柱面： 90°半精车，精车外圆柱面：前角为90°车刀。钻头：高速钢刀具，直径为φ30；直径为φ18；扩孔钻：直径为φ19.8；铰刀：直径为φ20。镗刀，刀杆长度为200.B×H＝16×25。
4拟定工序尺寸
拟定圆柱面工序尺寸 圆柱表面多次加工工序尺寸只与加工余量关于。前面已拟定各圆柱面总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸公差按加工办法经济精度拟定。本零件各圆柱表面工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：
为便于工序描述，现预先定义各段直径字母代号：￠45C ￠60B ￠65E ￠75A ￠176D
序号
工序名称
工序简述
加工设备
1
备料

2
精锻
如图1
立式精锻机
3
热解决
正火

4
打中心孔
打轴两端中心孔
卧式车床CA6140
5
粗车
F段加工余量2.8
A.B.E段加工余量25
C段加工余量2.3

卧式车床CA6140
6
镗孔
￠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

镗床
7
热解决
调质200HBS

8
热解决
C段轴颈淬火至45-50HBC

9
半精车各外圆
F段加工余量2.3
A.B.C.E段加工余量2.0
CA6140
10
车右端面45O 锥面
加工余量2.0

11
半精镗
￠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

镗床
12
粗磨各外圆
F段加工余量0.5
A.B.E.C段加工余量0.3

万能外圆磨床
13
粗磨阶梯孔
￠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

内圆磨床
14

钻右大端面各孔

钻10*￠20各孔
钻 18
扩 19.8
精磨 20
Z55钻床
15
铣键槽

X6132铣床
16
精磨
￠75 余量 0.5
￠60余量 0.5

17
钻孔￠8
设计专用夹具
Z55钻床
18
终检
按图样技术规定项目检查

五·夹具设计
本夹具是第17道工序钻通孔专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.3－1996。

　　在给定零件中，对本步加工定位并未提出详细规定，是自由公差，定位规定较低。因而，本设计重点应在卡紧以便性与迅速性以及实现钻孔分度上。下面是夹具设计过程：
1定位方案
夹具特点:工件以大端面和两销孔定位，是典型一面两孔定位。用右大端面定位在夹具分度盘上，此外用两短圆柱销对角定位在工件右端面直径为20孔上。用圆柱销上某些螺纹与开合螺母配合夹紧旋转把手把工件夹紧。构造简朴，制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副接触。缺陷是无法补偿分度度间配合间隙对分度精度影响。分度板孔中普通压入耐磨衬套，与圆柱定位。
2分度设计
通过度度盘来实现。拧紧螺母，并通过开口垫圈将工件夹紧。转动手柄，可将分度盘松开。此时用手将定位销从定位套中拔出，使分度盘连同工件一起回转180°，将定位销重新插入定位套中，即实现了分度。再将手柄转回，锁紧分度盘，即可进行加工。
3定位误差分析
一批零件逐个在夹具上定位时，各个位置不一致因素有二：一是定位基准与工序基准不重叠，记作△B。二是定位基准与限位基准不重叠，记作△Y;
当工序基准变动方向与加工尺寸方向相似时，基准不重叠误差等于定位误差；方向不同步基准不重叠误差等于定位尺寸公差与∝角乘积;
本工序会是以圆柱销中心线作定位基准，限位基准也是此中心线。故定位基准与限位基准重叠，△Y =0;工序基准是钻套中心线，与定位基准不重叠，故△B =（0.033+0.041）*㏄45=0.074*=0.0523
查《机械设计手册》得直径8孔未注公差为：H 0.1 K0.2 L0.3,取K级公差得直径8孔未注公差=0.2；
0.0523<0.2 故本夹具设计规定满足加工规定.