【正文】 輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書 1 《機(jī)械制造工程學(xué)》課程設(shè)計說明書 輸出軸 零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及機(jī)床夾具總體方案設(shè)計 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 T8133 組號 __3___ 姓名 陳開元 學(xué)號 20210130317 姓名 黃林忠 學(xué)號 20210130316 姓名 孫淑波 學(xué)號 20210130323 姓名 黃清泉 學(xué)號 20210130321 姓名 唐旭峰 學(xué)號 20210130318 指導(dǎo)教師 向雄方 成績 __________ 教研室 機(jī)械制造 2021～ 2021 學(xué)年 第 2 學(xué)期 2021 年 9 月 5 日 ～ 2021 年 9 月 24 日 輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書 2 課程設(shè)計的目的 機(jī)械制造工程學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制造工程學(xué)等課程，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求學(xué)生全面地綜合運(yùn)用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實(shí)踐知識，進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機(jī)床夾具的設(shè)計。其目的在于： (1)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械制造工程學(xué)及相關(guān)課程 (工程材料與熱處理、機(jī)械設(shè)計、公差與技術(shù)測量等 )的知識，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決零件機(jī)械加工工藝問題，初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 （第一階段：完成一個零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計） (2)能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用機(jī)床夾具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué)會擬訂機(jī)床夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。 （第二階段：完成一套專用機(jī)床夾具的總體設(shè)計方案） (3)培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。 (4)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。 課程設(shè)計任務(wù)書 題 目 ：設(shè)計 ______________零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及機(jī)床夾具設(shè)計 內(nèi) 容 ： 繪制零件圖 （按 1︰ 1 的比例） 1 張 繪制毛坯圖 （按 1︰ 1 的比例） 1 張 填寫零件機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 1 套 （包括：機(jī)械加工工藝過程卡片 1 套，機(jī)械加工工序卡片 1 套） 機(jī)床夾具總體方案圖 1 張 編寫零件課程設(shè)計說明書 1 份 原始資料 ：零件圖樣 1 張；零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10000 件 /年；每日 1 班。 課程設(shè)計的具體內(nèi)容 ： （ 1） 明確本次課程設(shè)計的任務(wù)。 （ 2） 繪制零件工作圖一張（按 1︰ 1 的比例）。 （ 3） 對零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝性分析。 （ 4） 擬訂零件機(jī)械加工工藝路線。 （ 5） 繪制零件的毛坯圖一張（按 1︰ 1 的比例）。 （ 6） 填寫零件機(jī)械加工工藝卡一份 （ 7） 編 寫零件機(jī)械加工工藝設(shè)計說明書一份。 （ 8） 繪制機(jī)床夾具總體方案圖一張。 輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書 3 目錄 前言 ………………………………………………………………………………… 4 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 …………………………………………… 4 技術(shù)要求分析 ……………………………………………………………………… 4 零件的工藝分析 ……………………………………………………………………… 4 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、設(shè)計毛坯圖 ……………………………………… 5 選擇毛坯 ……………………………………………………………………………… 5 毛坯尺寸的確定 ……………………………………………………………………… 5 選擇加工方法、制定加工工藝路線 …………………………………………… 6 定位基準(zhǔn)的選擇 ……………………………………………………………………… 6 零件表面加工方法的選擇 …………………………………………………………… 7 制定工藝路線 ………………………………………………………………………… 8 工序設(shè)計 …………………………………………………………………………… 8 確定工序尺寸 ………………………………………………………… ……………… 12 確 定切削用量及基本工時 ………………………………………………………… 12 切削用量 ………………………………………………………… …………………… 18 基本工時 ………………………………………………………………………………… 47 夾具設(shè)計 …………………………………………………………………………… 48 定位夾緊方案 …………………………………………………………………………… 48 切削力和夾緊力的計算 ……………………………………………………………… 49 7 參考書目 …………………………………………………………………… ………… 50 輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書 4 前 言 機(jī)械制造 技術(shù)基礎(chǔ) 課程設(shè)計 所選定的題目為輸出軸零件的加工工藝及夾具設(shè)計，結(jié)合機(jī)械制造 技術(shù)基礎(chǔ) 及大學(xué)四年專業(yè)相關(guān)課程，完成了對輸出軸從零件毛坯到零件成品的加工過程分析和工藝安排。 包括零件各工作表面的加工選擇，機(jī)床、刀具、定位、夾緊；并對其中某些關(guān)鍵加工工序做了夾具設(shè)計， 由于知識和經(jīng)驗(yàn)所限，設(shè)計會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導(dǎo)。 零件的工藝分析以及生產(chǎn)類型的確定 工藝分析： 輸出軸零件材料為 45 鋼，用于輸出扭矩，承受 扭轉(zhuǎn)、 交變載荷。 熱處理為調(diào)質(zhì) 200HBS，即淬火 +高溫回火，目的 是 降低硬度，便于切削加工 ，同時消除或減少內(nèi)應(yīng)力，使零件達(dá)到較高的綜合力學(xué)性能 ，考慮安排在粗加工之后 ，半精加工之前 。 該輸出軸是由軸類和盤類零件組合而成的回轉(zhuǎn)體零件。 主要加工表面 有 55 60 65 75? ? ? ?、 、 、 的外圓、 80? 內(nèi)孔 和 10 20?? 法蘭孔 、 鍵槽、大小端面。 次要表面 有過渡錐面、 28?? 油孔 、 50 104??、 內(nèi)孔 。 軸頸各外圓 精度等級均為 IT6， 有形位公差，且 60 75??、 外圓尺寸遵循包容要求 。 原尺寸公差 等級 為非標(biāo)準(zhǔn)公差 ， 查文獻(xiàn)【 2】附錄 34修正為 + 0. 02 1 + 0. 02 1 + 0. 02 1 + 0. 02 1+ 0. 00 2 + 0. 00 2 + 0. 00 2 + 0. 00 255 60 65 75? ? ? ?、 、 、。原標(biāo)注粗糙度為 修正為 。 80? 的內(nèi)孔，精度等級為 IT7， 有位置度要求。 原尺寸公差等級為非標(biāo)準(zhǔn)公差，查文獻(xiàn)【 2】附錄 34修正為 ++? 。 零件圖中斜面與 28?? 油孔軸線不垂直，便于鉆孔將斜面角度改為 45? 生產(chǎn)類型的確定： 查文獻(xiàn) 【 1】 表 63 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為 10000 件 /年 ，輸出軸為中型零件，故確定生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 選擇毛坯、確定毛坯尺寸、繪制毛坯圖 毛坯 的選擇： 經(jīng)過對零件的工藝分析，零件材料為 45 鋼，由于輸出軸外圓由 55? 到 176? 尺寸變化較大，采用棒料作為 毛坯切削量太大，浪費(fèi)時間和材料。另外，該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用模鍛可提高生產(chǎn)率又可大大減少加工余量，以實(shí)現(xiàn)節(jié)省材料和減少后續(xù)加工，降低成本。 因此，確定毛坯為鍛件。采用錘上模鍛，分模面為中心軸線所在的平面。 毛坯尺寸 及公差 的確定： ○ 1 確定鍛件公差等級為普通級。 ○ 2 零件成品質(zhì)量由 CATIA 軟件計算其質(zhì)量約為 ,估算鍛件質(zhì)量 fm 為 13kg。 ○ 3 零件 為軸類，設(shè)其最大直徑為 ? 182，長度為 則毛坯包絡(luò)體的質(zhì)量為nm = 2 5 1 .0 64 D L k g? ?? ? ? ?， S? /fnmm=? ,介于 至 之間。故該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)為 3S 。 ○ 4 鍛件材質(zhì)為 45鋼，為含碳量小于 65%的碳素鋼，故選用 1M 級。 ○ 5 各軸頸外圓粗糙度為 ， 10 20?? 法蘭孔內(nèi)表面粗糙度為 ， 80? 內(nèi)孔為 其輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書 5 余均大于 。 ○ 6 由鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)查 文獻(xiàn) 【 3】表 525。確定厚度（直徑方向）單邊余量為 ，選取 3。水平方向 ，選取 3，查文獻(xiàn)【 3】表 524 鍛件內(nèi)孔直徑的機(jī)械加工單邊余量 50? 內(nèi)孔單邊余量為 ， 50? 、 104? 內(nèi)孔單邊余量為 。 ○ 7 查文獻(xiàn)【 3】表 516 得毛坯各尺寸公差為： 2. 7 + 2. 7 2. 70. 9 0. 9 0. 961 66 71? ? ???? ? ?、 、 、 3. 0 3. 8 3. 41. 0 1. 2 1. 181 18 2 12 2? ? ?? ? ?? ? ?、 + 43?????、 、 99 75 46 ? ? ?? ? ?、 毛坯圖： 選擇加工方法、制定加工工藝路線 定位基準(zhǔn)的選擇： 精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù) 輸出軸的裝配要求，選擇兩頂尖中心孔作為定位精基準(zhǔn)，中心孔作為設(shè)計基準(zhǔn)，用其作為定位基準(zhǔn)既符合基準(zhǔn)重合，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一。當(dāng)零件的外圓精加工后可以以外圓為精基準(zhǔn)加工法蘭孔，由于半精加工利用中心孔加工的外圓同心度非常高，以外輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計說明書 6 圓作為基準(zhǔn)加工出來的孔的 同軸度也很高。 粗 基準(zhǔn)的選擇 工件 為回轉(zhuǎn)體，屬于軸類零件，一般情況下以外圓作為粗基準(zhǔn)，保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠 ，利用外圓加工出中心孔 。 零件表面加工方法的選擇 ： 加工階段的劃分 粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，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，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，如加工φ 5φ 60、φ 6φ 7 φ 176 外圓柱表面。 半精加工階段：其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，如φ 5φ 60、φ 6 φ 75 外圓柱面，φ 80內(nèi)孔 、 10 20?? 法蘭 孔等。 精加工階段： 其任務(wù)就是保證各主要表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度， 并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標(biāo)是全面保證加工質(zhì)量 ，如各軸頸外圓精磨 。 熱處理工序的安排 :熱處理的目的是提高材料力學(xué)性能，消除殘余應(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，加工前進(jìn)行正火 預(yù)備熱處理是在毛坯鍛造之后消除零件的內(nèi)應(yīng)力。 粗加工之后，為消除因加工變形殘余內(nèi)應(yīng)力，同時 降低材料的硬度，獲得零件材料較高的綜合力學(xué)性能，采用調(diào)質(zhì)處理。 加工表面 表面粗糙度 公差 /精度等級 加工方法 φ55 端面 IT7 粗銑 精銑 φ176 端面 IT7 粗銑 精銑 φ55 外圓柱表面 IT6 粗車 半精車 粗磨 精磨 φ60 外圓柱面 IT6 粗車 半精車 粗磨 精磨 φ65 外圓柱面 IT6 粗車 半精車 粗磨 精磨 φ75 外圓柱面 IT6 粗車 半精車 粗磨 精磨 φ176 外圓柱面 IT8 粗車 半精車 φ50 孔 IT11 粗鏜 φ80 孔 IT7 粗鏜 半精鏜 精鏜 φ104 孔 IT11 粗鏜 φ20 通孔 IT7 鉆孔 擴(kuò)孔 粗鉸 精鉸 鍵槽 IT8 粗銑 精銑 工藝路線 的確定 ： 基面先行原則 該零件進(jìn)行加工時， 同時銑兩 端面 打 中心孔 ，再以 中心軸線 為基準(zhǔn)來加工 ， 因?yàn)?兩端 面和 75? 外圓柱面為后續(xù)精基準(zhǔn)表面加工而設(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 再把其余部分加工出來。 先粗后精 原則 我們 先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗 加工 將在較短時間內(nèi)將工件表面上的大部分余量切掉，