输出轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

中北大学XXXX说明书学生姓名：学号：学院：专业：题目：输出轴的机械加工工艺规程与夹具设计指导教师：职称:职称:20**年12月5日前言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。目录前言.....................................................2一·零件的工艺分析及生产类型的确定.......................3（二）零件的材料及其力学性能..........................3二·选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图...................41选择毛坯............................................42毛坯尺寸的确定.......................................5四·工序设计.............................................91选择机床根据工序选择机床............................92选用夹具...........................................103选用刀具...........................................104确定工序尺寸.......................................10五、夹具设计............................................20六、设计心得............................................23七、参考文献............................................24一·零件的工艺分析及生产类型的确定（一）零件的作用题目所给定的零件为CA6140车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。（二）零件的材料及其力学性能零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。其价格较便宜，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可达52HRC-45HRC.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φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20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、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm,φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55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0.05—0.10mm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：2r；内圆角半径：3R。外模锻斜度5，内模锻斜度7。下图为本零件的毛坯图毛坯图选加工方法，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。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。工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用φ55外圆柱面作为粗基准来加工φ176外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，φ176的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。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。①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φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。②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。○4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φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才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φ176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。同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况和我们学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法φ176外圆柱面Ra12.5自由公差粗车φ176端面Ra3.2IT7粗车-半精车φ55外圆柱表面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车φ60外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车φ65外圆柱面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车φ75外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车中心孔Ra1.6IT6钻孔-铰孔φ50内圆柱面Ra6.3自由公差粗铣φ80孔Ra3.2IT7粗镗-半精镗-精镗φ104孔Ra6.3自由公差粗镗φ20通孔Ra3.2IT7钻孔-扩孔-铰孔左端面Ra6.3粗车右端面Ra1.6粗车-精车键槽Ra3.2IT9粗铣-半精铣-精铣倒角Ra6.3粗车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---精车外圆---精镗孔—钻均布的孔—铣键槽—钻斜孔—去毛刺—检验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。可以初步确定加工工艺路线，具体方案如下：'`8v方案1备料三维网技术论坛0{:Z6E#x;y!c.a锻造毛坯三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa3u1R(z0k*V#l$e0Q#}'w2粗车网技术论坛.p#G3v%l$^q3t粗车右端面及圆柱面，半精镗φ50，φ80，φ104的孔，钻中心孔ia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江6r2t#l!Z8U$@5b1F3粗车粗车φ55，φ60，φ65，φ75外圆柱面，30°斜面，，钻中心孔，倒角]I3p3f*E+\:A*_2f4调制处理5精铰中心孔6半精车ad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江*f1Q&e2?.}6y+})i+@(r半精车φ176端面，半精镗L!K)fφ80的孔8精镗精镗φ80的孔到达要求7半精车2q:i0Z7?7]7f)e半精车φ55，φ60，φ65，φ75外圆柱面9精车精车φ55，φ60，φ65，φ75外圆柱面到达要求10钻孔钻φ20的底孔，扩φ20的孔，铰φ20的孔到达要求11铣键槽:R-i9H&C,三维网技术论坛5K-S;s(J'E2w铣键槽到规定的要求三维网技术论坛8b&h+y&w2h#g12钻斜孔钻φ8的孔13去毛刺论坛-U.Qb.s%o3b+h5a1g5x14检验工艺方案的