1、输出轴加工工艺及夹具设计修正版 课程设计说明书题目名称：输出轴加工工艺及夹具设计班 级：机电0802姓 名：李国梁学 号：20082441指导教师：吴少爽目录一零件的工艺分析及生产类型的确定31技术要求分析32零件的工艺分析33轴类零件的装夹.3二选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图.31选择毛坯.32毛坯尺寸的确定4三选择加工方法，制定加工艺路线.41定位基准的选择.52零件表面加工方法的选择53制定艺路线.5四工序设计.61选择机床 根据工序选择机床.62选用夹具73选用刀具74确定工序尺寸.6五夹具设计.91定位方案92分度设计93定位误差分析9输出轴加工工艺及夹具设计学生：李国梁指导老师
2、：吴少爽一零件的工艺分析及生产类型的确定1技术要求分析题目所给定的零件输出轴，其主要作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，淬火时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。由于是大批量生产，故采用模锻。2零件的工艺分析结构比较简单，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圆柱面，50、80、104的内圆柱表面，10个20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um
3、，要求不高；位置要求较严格表现在55的左端面、80内孔圆柱面对75、60外圆轴线的跳动量为0.04mm, 20孔的轴线对80内孔轴线的位置度为0.05mm,键槽对55外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBS，保持均匀。 通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。3轴类零件的装夹 轴类零件的加工通常采用三爪卡盘，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。但是由于夹具的制造和装夹误差，其定心精度约为0.050.10mm左右。由于零件较长，常采用一夹一顶的装夹法，即工件定的一端用车
4、床主轴上的卡盘夹紧，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的缺点，为进一步提高加工精度，可采用中心架作中间辅助支撑，适用于半精加工和精加工。二选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1选择毛坯轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些大型或结构复杂的轴（如曲轴），在质量允许下采用锻件。由于毛坯经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均与分布，可获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料或冷轧棒料，一般比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。自由锻多用于中
5、小批量生产；模锻适用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。本零件生产批量为大批量，所以综上所叙选择模锻。2毛坯尺寸的确定毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，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。结果为：外圆角半径：；内圆角半径：。外模锻斜度，内模锻斜度。下图为本零件的毛坯图 图1三选择加工方法，制定加工艺路线1定位基准的选择本零件为带孔的管状零件，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合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选孔及一端面作为精基准
6、。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。2零件表面加工方法的选择当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工176、55、60、65、75外圆柱表面。半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加
7、工做好准备，如55、60、65、75外圆柱面，80、20孔等。精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。热处理工序的安排:热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能。热处理主要分:预备热处理，最终热处理和内应力处理等。本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热处理是在毛坯锻造之后消除零件的内应力。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，因为左端面和55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才
8、能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。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的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。先面后孔对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。工序划分的确定 工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的
9、加工集中在少数几道工序内完成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的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。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
10、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选择机床 根据工序选择机床（1）工序5.9.10是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。（2）工序6、11为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，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。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的X6132型铣床能满足加工要求。（4）工序14是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加
11、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，其他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的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45
12、钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90半精车，精车外圆柱面：前角为90的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为30；直径为18；扩孔钻：直径为19.8；铰刀：直径为20。镗刀，刀杆长度为200.BH1625。4确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（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。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：为便于工序的描述，现预先定义各段直径的字母代号：45C 60B 65E 75A 176D序号工
13、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热处理正火4打中心孔打轴两端中心孔卧式车床CA61405粗车F段加工余量2.8A.B.E段加工余量2.5C段加工余量2.3卧式车床CA61406镗孔140段加工余量 2.5104 段加工余量1.880 段加工余量 150段加工余量 0.5镗床7热处理调质200HBS8热处理C段轴颈淬火至45-50HBC9半精车各外圆F段加工余量2.3A.B.C.E段加工余量2.0CA614010车右端面45O 锥面加工余量2.011半精镗140段加工余量 0.5104 段加工余量0.480 段加工余量 0.450段加工余量0.3镗床12粗磨各外圆F段加工余量
14、0.5A.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 0.3104 段加工余量0.380 段加工余量 0.350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 20Z55钻床15铣键槽X6132铣床16精磨75 余量 0.560余量 0.517钻孔8设计专用夹具Z55钻床18终检按图样技术要求项目检查五夹具设计本夹具是第17道工序钻通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.31996。在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔
15、的分度上。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，是典型的一面两孔定位。用右大端面定位在夹具分度盘上，另外用两短圆柱销对角定位在工件右端面直径为20的孔上。用圆柱销上部分的螺纹与开合螺母配合夹紧旋转把手把工件夹紧。结构简单，制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度度间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位。2分度设计通过分度盘来实现。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，
16、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，各个位置不一致的原因有二：一是定位基准与工序基准不重合，记作B。二是定位基准与限位基准不重合，记作Y;当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，基准不重合误差等于定位误差；方向不同时基准不重合误差等于定位尺寸的公差与角的乘积; 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合，Y =0;工序基准是钻套中心线，与定位基准不重合，故B =（0.033+0.041）*45=0.074*=0.0523查机械设计手册得直径8的孔未注公差为：H 0.1 K0.2 L0.3,取K级公差得直径8孔的未注公差=0.2； 0.05230.2 故本夹具设计要求满足加工要求.
