CA6140機床輸出軸設計說明書

1、南昌航空大學科技學院目錄序言2一、零件的分析31.1課題背景知識31.2零件的作用101.3零件的工藝分析10二、工藝規(guī)程設計122.1確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀122.2基準的選擇142.3零件表面加工方法的選擇152.4制定工藝路線162.5選擇加工設備及刀具、夾具、量具172.6加工工序設計19三、夾具設計223.1問題的提出223.2夾具設計23四、設計小結(jié)25五、參考文獻26序言機械制造技術(shù)是以研究機械加工工藝技術(shù)和夾具設計為主技術(shù)學科，具有很強的實踐性，要求學習過程中應緊密聯(lián)系生產(chǎn)實踐，同時它又具有很強的綜合性，本次課程設計的課題是輸出軸加工工藝規(guī)程及某一工序?qū)Ｓ脢A具設計，

2、主要內(nèi)容如下：首先，對零件進行分析，主要是零件作用的分析和工藝分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸的確定。第二步，進行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準和精基準。根據(jù)選好的基準，制訂工藝路線，通常制訂兩種以上的工藝路線，通過工藝方案的比較與分析，再選擇可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證的一種工序。第三步，根據(jù)已經(jīng)選定的工序路線，確定每一步的切削用量及基本工時，并選擇合適的機床和刀具。對于粗加工，還要校核機床功率。最后，設計第七道工序的夾具。先提出設計問題，再選擇定位

3、基準，然后開始切削力、夾緊力的計算和定位誤差的分析。然后把設計的過程整理為圖紙。通過以上的概述，整個設計基本完成。這次設計使我能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐經(jīng)驗知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設計的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎。由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望老師多加指教。一、零件的分析1.1課題背景知識1.1.1機械制造工藝相關知識基本概念（1）生產(chǎn)過程是指從原材料到產(chǎn)品出廠的全部勞動過程。（2）機械加工工藝過

4、程是機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一部分，是對零件采用機械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、和表面質(zhì)量等，使之成為合格零件的過程。（3）工序:一個（或一組）工人在一個工作地對一個（或同時對幾個）工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。（4）安裝:如果在一個工序中需要對工件進行幾次裝夾，則每次裝夾下完成的那一部分內(nèi)容稱為一個安裝。（5）工位:在工件的一次裝夾后，工件（或裝配單元）與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。（6）工步:在加工表面（或裝配時的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。（7）走刀:切削刀具在加工表面上切削一次所完成的

5、工步內(nèi)容，稱為一次走刀。  （8）生產(chǎn)綱領是在計劃期內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。   （9）生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化的程度分類。一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)三種類型。機械加工工藝規(guī)程（1）機械加工工藝規(guī)程有：機械加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片、標準零件或典型零件工藝過程卡片、單軸自動車床調(diào)整卡片、多軸自動車床調(diào)整卡片、機械加工工序操作指導卡片、檢驗卡片等。（2）制定工藝規(guī)程的基本要求是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，能盡量提高生產(chǎn)率和降低成本，并充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，保證工人具有良好而安全的勞動條件。 （

6、3）制定工藝規(guī)程的步驟：  收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關資料圖樣，進行零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析；確定毛坯的類型及制造方法；選擇定位基準；擬定工藝路線； 確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；確定各工序的設備、刀具、夾具、量具和輔助工具；確定各工序的切削用量及時間定額；確定主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法；進行技術(shù)經(jīng)濟分析；編制工藝文件。機械加工工藝規(guī)程制定中應注意的問題 （1）選擇零件毛坯時，主要考慮下列因素：零件的材料（包括牌號及標準號）及其機械性能、零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸、生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)條件、積極推廣應用新工藝、新技術(shù)和新材料。（2）基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何

7、關系所依據(jù)的那些點、線、面。從設計和工藝兩個方面看可分為設計基準和工藝基準兩大類。工藝基準又可進一步分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。定位基準又有粗基準和精基準之分。 （3）粗基準的選擇原則有：保證相互位置要求的原則、保證加工表面加工余量合理分配的原則、粗基準不重復使用的原則、便于工件裝夾的原則。（4）精基準的選擇原則有：基準重合原則、基準統(tǒng)一原則、自為基準原則、互為基準原則、便于裝夾的原則。（5）加工經(jīng)濟精度是指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標準的設備、工藝裝備和標準技術(shù)等級的工人，不延長加工時間），所能保證的加工精度和表面粗糙度。（6）選擇加工方法時考慮的主要因素：工件的加工精度

8、、表面粗糙度和其他技術(shù)要求，工件材料的性質(zhì)，工件的形狀和尺寸，生產(chǎn)類型、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，本廠設備、人員情況等。（7）根據(jù)精度要求的不同，整個工藝過程可劃分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段、光整加工階段、超精密加工階段。劃分加工階段的原因主要有：保證加工質(zhì)量；合理使用機床設備；便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免精加工表面損傷；便于安排熱處理工序，使冷、熱加工配合協(xié)調(diào)。（8）機械加工工序的安排原則：基面先行；先粗后精；先主后次；先面后孔。（9）熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的目的。預備熱處理安排在機械加工之前；去除內(nèi)應力的熱處理安排在粗加工之后，精加工之前；最終熱處理安

9、排在精加工前后，變形較大的熱處理應安排在精加工之前，變形較小的熱處理應安排在精加工之后；表面的裝飾性鍍層和發(fā)藍工序一般安排在工件精加工后；電鍍工序后應進行拋光，耐磨性鍍鉻則放在粗磨和精磨之間。（10）輔助工序包括檢查、檢驗工序、去毛刺、平衡、清洗工序等，檢驗工序是主要的輔助工序。除了在每道工序中操作者自檢外，還必須在下列情況下安排單獨的檢驗工序： 粗加工階段結(jié)束后；關鍵工序前后；零件從一個車間轉(zhuǎn)到另一個車間前后；   零件全部加工結(jié)束之后。（11）工序組合的原則：大批大量生產(chǎn)、零件結(jié)構(gòu)叫復雜，適于采用工序集中地原則，對一些結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)品，也可采用分散的原

10、則。成批生產(chǎn)宜采用適當集中的原則，單件小批生產(chǎn)適于采用工序集中的原則；產(chǎn)品品種較多，又經(jīng)常變換，適于采用工序分散的原則； 零件加工質(zhì)量、技術(shù)要求較高時一般采用工序分散的原則；零件尺寸、質(zhì)量較大，不易運輸和安裝的，應采用工序集中地原則。（12）選擇設備時應考慮下列問題：機床的精度與工序要求的精度相適應；機床的規(guī)格與工件的外形尺寸，本工序的切削用量相適應；機床的生產(chǎn)率與被加工零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)類型相適應；選擇的設備盡可能與工廠現(xiàn)有條件相適應。（13）加工余量是指加工過程中所切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量（毛坯余量）和工序余量。加工總余量等于各工序余量之和。影響工序余量的因素有：

11、上工序的各種表面缺陷和誤差因素，包括表面粗糙度和缺陷層、尺寸公差和形位公差；本工序加工時的裝夾誤差。確定加工余量的方法有：分析計算法、查表法、經(jīng)驗估算法。（14）工藝裝備的選擇包括確定各工序所需的夾具、刀具和計量器具等。夾具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和加工要求來確定。刀具的選擇主要取決于各工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度要求，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等。計量器具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和工件的加工精度來選取。  時間定額與提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑（1）時間定額Tt包括：基本時間Tm、輔助時間Ta、布置工作地時間Ts、休息與生理需要時間Tr、準備與終結(jié)時間Te 。單件

12、和成批生產(chǎn)的單件時間定Tt= Ts+Ta+Tr+Tm+Tp+Te/n= Te/n大批量生產(chǎn)的單件時間定Tr=Ta+Tm+Ts+Tt（2）提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑有：縮短時間定額?？s短基本時間的措施有：提高切削用量和減少切削行程長度； 縮短輔助時間的措施有：采用先進夾具、提高機床的自動化程度、采用先進的檢測手段等直接縮短輔助時間，使基本時間與輔助時間重合等。推廣應用新工藝和新方法。 提高機械加工自動化程度。 工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟分析（1）工藝成本是指生產(chǎn)成本中與工藝過程有關的那一部分費用。按照與年產(chǎn)量的關系分為可變費用V和不變費用 C。（2）若工件的年產(chǎn)量為

13、N，則工件的全年工藝成本S（元/年）為 ,單件 工藝成本S=VN+C ,單件工藝成本Sp=V+C/N1.1.2機床夾具設計基礎知識在機械制造的各個加工工藝工程中，必須使工件在工藝系統(tǒng)中處于正確的位置，以保證加工質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。把為了使工件處于正確位置上所使用的各種工藝裝備稱為夾具，如檢驗夾具、焊接夾具、裝配夾具等。在機床上對工件進行切削加工時，為了保證加工精度，必須正確地安放工件，使工件相對于刀具和機床占有正確的位置，這一過程稱為“定位”。為了保證這個正確位置在加工過程中穩(wěn)定不變，應該對工件施加一定的夾緊力，這個過程稱為“夾緊”。這兩個過程總稱為“安裝”。在

14、機床上實現(xiàn)安裝過程的工藝裝備，就是“機床夾具”。機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三爪自定心卡盤和銑床上用的平口虎鉗等。這類夾具的規(guī)格尺寸已經(jīng)標準化，由專業(yè)廠家進行生產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)，專門為工件某加工工序服務的專用夾具，則必須由各個制造廠自行設計制造。由于專用夾具的設計制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和生產(chǎn)成本，因此，它是各機械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改進和工藝更新中的一項重要生產(chǎn)技術(shù)準備工作，也是每一個從事機械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎知識。（1）機床夾具在機械加工中起著重要的作用，所以應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用：保證工件

15、的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量夾具在機械加工中的基本作用就是保證工件的相對位置精度。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準確地確定工件相對于道具和機床切削成形運動中的相互位置關系，不受或者少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。 提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本提高勞動生產(chǎn)率，降低單件時間定額的主要技術(shù)措施是增大切削用量和壓縮輔助時間。采用機床夾具，既可以提高工件加工時的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去劃線找正等工作，使安裝工作的輔助工時大大減小，因此能顯著地提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。改善工人勞動條件  采用夾具后，工件的裝卸顯然比不用夾具方便、省力、安全。使

16、用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機動等裝置，因此可以減輕工人的勞動強度。還可設計保護裝置，確保操作者安全。 在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍  工藝工程中，當某些工件所需要工序時間特別長時，可以采用多工位或高效夾具等，以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。（2）機床夾具分類專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設計的。因為不需要考慮通用性，所以夾具可以設計得結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。還可以按需要采用各種省力機構(gòu)、動力裝置、分度裝置等。因此，此類夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。但是，由于這類夾具的專用性很強，并且設計和制造周期較長

17、，制造費用也較高，當產(chǎn)品變更時，往往因無法再使用而報廢。因此，這類夾具主要在產(chǎn)品固定和工藝穩(wěn)定的較大批量生產(chǎn)中應用。 可調(diào)式夾具 可調(diào)式夾具的特點是：加工完一種零件后，通過調(diào)整或更換夾具中的個別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工件相近的多種零件?？烧{(diào)式夾具又可以分為通用可調(diào)夾具和專用可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具如滑柱式鉆模等，使用范圍較大。專門化可調(diào)夾具常稱為成組夾具，通常配合成組技術(shù)，用于裝夾和加工一組結(jié)構(gòu)與工藝相似的工件。因為這類夾具是在專門夾具基礎上少量更換或調(diào)整夾具元件，所以只能到達有限目標的通用化。即使這樣，也極大提高了專用夾具在多品種、中小批量生產(chǎn)中使用的經(jīng)濟性。專門化拼裝夾具 專門化

18、拼裝夾具是針對其工件的特定工序加工要求，由實現(xiàn)制造好的通用性較強的標準化元件和部件拼裝組成。從這個特點來看，這類夾具具有很大的通用性，但同時又是為某一種特定工序而專門拼裝的夾具。因此，這類夾具又具有專門夾具的優(yōu)點。自動化生產(chǎn)用夾具 自動化生產(chǎn)用夾具主要是自動線上所使用的夾具?；旧戏譃閮深悾阂活愂枪潭ㄊ綂A具，它與一般專用夾具相似；一類是隨行夾具，它除了具有一般夾具所擔負的安裝工件任務外，還擔負著沿自動線輸送工件的任務，即隨著工件從一個工位移動到下一個工位。故稱為“隨行夾具”。屬于自動化生產(chǎn)夾具的還有數(shù)控機床夾具。 （3）夾具設計的特點和基本要求夾具設計的特點針對性強。設計人員必須全面

19、掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況。專用夾具是為某零件的某道工序設計的，設計人員必須全面了解和掌握產(chǎn)品零件的要求，工藝工程的安排以及所使用的機床、刀具，輔具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。保證加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率是夾具設計的兩項主要任務，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。因此，設計時應重點把住定位方案的確定和精度分析這兩道關。對于制造精度要求不高的零件，其夾具設計應該重點保證提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。夾緊機構(gòu)對整個夾具結(jié)構(gòu)起決定性作用。夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動機構(gòu)的設計對夾具結(jié)構(gòu)影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的

20、情況下，每個人設計的結(jié)構(gòu)可能大不相同。而不同復雜程度的夾具在不同的生產(chǎn)規(guī)模條件下其經(jīng)濟效果也不一樣，設計人員必須使自己的設計和生產(chǎn)規(guī)模相適應，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟性。夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)。因此，設計時應考慮采用組合加工，修配和調(diào)整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。設計周期短，一般不進行強度剛度計算。夾具設計是直接為產(chǎn)品生產(chǎn)服務的生產(chǎn)技術(shù)準備工作，其設計周期要求短，因此設計時多采用參照法或是憑經(jīng)驗確定的辦法來保證受力件的強度和剛度，通常不進行詳細計算，有時采用簡便公式或用圖表作為設計參考。要注意的是在設計一些具有

21、較高精度的夾具時，應該對定位精度、夾緊力等進行必要的計算和分析。設計的基本要求夾具設計的原則是經(jīng)濟和實用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實際制造和維修水平為前提。具體要求為：(a)夾具的結(jié)構(gòu)應與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟性四者的關系。(b)保證工件精度。(c)保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運輸，保證安全第一。(d)注意結(jié)構(gòu)工藝性，對加工、裝配、檢驗和維修等問題應全面考慮，以降低制造成本。1.2零件的作用題目所給定的零件是輸出軸，該零件年產(chǎn)量為4000件，查

22、表可知該產(chǎn)品為中批生產(chǎn)。圖3-5所示為動力輸出裝置中的主要零件。80mm孔與動力源（電動機主軸等）配合起定心作用。用10-20mm銷將動力傳至該軸。再由55mm處通過鍵將動力輸出。A,B是兩段支軸頸。 3-51.3零件的工藝分析一、分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖制定工藝規(guī)程時，首先應分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術(shù)要求，找出其主要的技術(shù)關鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采取適當?shù)拇胧┘右员ＷC。二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指設計的零件在滿足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟性。 從圖示零件分析，該輸出軸結(jié)構(gòu)簡單，屬于階梯軸類零件。主要由有55

23、、60、65、75、176的外圓柱面、50、80、104的內(nèi)圓柱表面和10個20的孔、2個8的斜孔和一個16的鍵槽組成。為了保證輸出軸旋轉(zhuǎn)是的速度，表面粗糙度有較高的要求，外圓的粗糙度要求都為Ra0.8um, 內(nèi)圓的粗糙度為Ra3.2um，其余為Ra12.5um。形位精度也比較高，為了外圓和外面零件的配合后受力均勻，55，60 的外圓的徑向跳動量小于0.04mm，80的跳動量小于0.04mm，20孔的軸線的跳動量小于0.05mm。由圖3-5所示得知：其零件材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS，此為低碳鋼具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應力，要求耐磨的零件。該零

24、件的主要加工面為軸的表面和孔10-20mm的銷。軸的表面會直接影響配合的接觸精度和密封。鍵槽的平行度也直接影響配合的精度。10-20mm銷的精度要求很高也是該零件 加工的關鍵所在。該零件上的平行度為008，圓度為0。05和圓跳讀0。04。由參考文獻中有關資料所得和機床所能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的工藝性是可行的。二、工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀在擬訂機械加工工藝規(guī)程時，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費用，而且對零件的機械加工工藝、設備、工具以及工時的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但毛

25、坯制造的成本可能會越高。由于原材料消耗的減少，會抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應根據(jù)生產(chǎn)綱領、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時，應充分注意到采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性，以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易、工序數(shù)量的多少有直接影響。因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。毛坯的種類包括：鑄件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的

26、選擇毛坯，通常從下面幾個方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領的大?。?、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和經(jīng)濟條件。根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件，又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領為4000/年。鍛造時應安排人工調(diào)質(zhì)處理200HBS參考文獻，1表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級為IT7-13級加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8). 毛坯簡圖 根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得鍛造的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量4mm，因此為圓柱所以保留加工余量為8mm。加工表面基本尺寸加工余量等級加工余

27、量數(shù)值 176 176mm H 4 (mm) 140 140mm H 480+0.042/+0.012 80 mm G 4 50 50 mm H 475+0.023/+0.003 75 mm G 465+0.023/+0.003 65 mm G 460+0.065/+0.045 60 mm G 455+0.023/+0.003 55 mm G 4 16+0/-0.043 16 mm G 410-20-0.019/-0.042 20 mm G 4 2-8 8 mm H 4 2-B6/5 H 以上為各加工表面的總余量。鍛件直接鍛造出此大概形狀，參考文獻（1）表2.3-6。用查表法確定各個加工的總余

28、量如上圖所示。由參考文獻（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：主要毛坯尺寸及公差 （mm） 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT鍛件的長度尺寸 244 8 252 鍛件的寬度尺寸 176 8 184 各階梯圓柱尺寸 55 4+4 63 3.2 60 4+4 68 3.2 65 4+4 73 3.2 75 8 83 3.2 凹槽尺寸 50 8 58 2.1.1零件的生產(chǎn)綱領選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領相適應，才能獲得最佳的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)綱領大時宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領小時，宜采用設備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造

29、及自由鍛造。根據(jù)上述內(nèi)容的幾個方面來分析本零件，零件材料為45號鋼，首先分析45號鋼材料的性能，45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等；其次，觀察零件圖知，本設計零件為軸類零件（毛坯一般為棒料和鍛件），各直徑尺寸相差較大，且該軸在工作過程中要承受沖擊載荷和扭矩，是變速器主要的動力輸出元件，故為增強其強度、剛度和沖擊韌性，毛坯選擇鍛件；再者，前面已經(jīng)確定零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。因此，本零件的毛坯種類以模鍛方法獲得。2.2基準的選擇基準選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作

30、之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。2.2.1粗基準的選擇考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和軸面作粗基準：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準確、夾緊可靠。2.2.2精基準的選擇加工輸出軸，通過了解零件結(jié)構(gòu)特點和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時分別以不加工面為基準。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對精加工面進行自由度的限制確保加工達到要求精度。選擇精基準的出發(fā)點

31、是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準重合原則；2、基準統(tǒng)一原則；3、自為基準原則；4、互為基準原則；5、所選精基準 應能保證工件定位準確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用。2.3零件表面加工方法的選擇市場經(jīng)濟的前提下，一切都是為能創(chuàng)造出更多的財富和提高勞動率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，譯稿工件的加工效率和經(jīng)濟性，而在具體的選擇上，一般根據(jù)機械加工資料和工人的經(jīng)驗來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結(jié)合具體的工件和現(xiàn)場的加工條件來確定最佳的加工方案。  根據(jù)輸出軸零件圖上的各加工表

32、面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：表3-1 加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度(Ra/um )加工方案55外圓柱表面IT6 1.6 粗車-半精車-精車60外圓柱面IT6 0.8粗車-半精車-精車65外圓柱面IT6 0.8粗車-半精車-精車75外圓柱面IT6 0.8粗車-半精車-精車80內(nèi)孔自由公差12.5 粗銑20通孔IT73.2鉆孔-擴孔-粗鉸-精鉸104內(nèi)孔IT143.2粗鏜-半精鏜50內(nèi)孔IT143.2粗鏜-半精鏜8孔IT14鉆孔左端面自由公差1.6粗車右端面IT6

33、0;3.2粗車-精車 鍵槽IT9 6.3粗銑-精銑倒角自由公差3.22.4制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。2.4.1工藝路線的確定 基面先行原則： 該零件進行加工時，同時銑兩端面打中心孔，再以中心軸線為基準來加工，因為兩端面和f75外圓柱面為后續(xù)精基準表面加工而設定的，才能使定位基準更準確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其

34、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，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，若粗加工后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精加工。先面后孔原則：對該零件應該先加工圓柱表面，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，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對于輸出軸來講先加工75外圓柱面，做為定位基準再來加工其余各孔。根據(jù)毛坯的結(jié)構(gòu)特點，制訂出如下工藝路線：1 粗車大端面，都以面積最大的階梯圓柱面為定位基準，限制4個

35、自由度加工大端面。計出的夾具來加工2 精車各階梯圓柱面具體的工藝路線如下：1鍛造毛坯2 粗車各階梯圓柱面，以176為定位基準，限制其4個自由度，粗車小端面3 鏜凹槽：以最大面積圓柱面為基準在車床上鏜出階梯凹槽4 半精車各階梯圓柱面5 銑鍵槽6 鉆孔：10-20-0.019/-0.042 用專用的夾具來加工7 鉆孔：2-8 用設計出的夾具來加工10時效 消除應力20粗車外圓176大端面30粗車外圓75+0.023/+o.oo365+0.023/+0.00360+0.065/+0.04555+0.023/+0.00340 鏜階梯凹槽：粗鏜10480+0.042/+0.01250半精鏜80+0.04

36、2/+0.012精鏜80+0.042/+0.01250半精車外圓75+0.023/+o.oo365+0.023/+0.00360+0.065/+0.04555+0.023/+0.00360 銑鍵槽70 鉆孔：鉆 10-20-0.019/-0.042 擴 10-20-0.019/-0.042 鉸 10-20-0.019/-0.04280 鉆孔 2-890 檢驗100 入庫2.5選擇加工設備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產(chǎn)方式為以通用機床及專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床的的裝卸及各機床間的傳送均由工人完成。車各

37、外圓時，多是用車床完成，夾緊方案為專用車夾具及三爪卡盤定位。 銑鍵槽也可以用車床完成。C6。 只有鉆孔2-8 時要求工人自己設計夾具在鉆床上完成，量具選用游標卡尺即可。工序70鉆孔10-20-0.019/-0.042，孔倒角為1*45度 要分鉆，擴，鉸三道工序才能達到20-0.019/-0.042 的要求所以選用角銖式鉆床夾具。選用錐柄麻花鉆，錐柄擴孔復合鉆，擴孔是倒角。選用錐柄機用鉸刀，專用夾具?？鞊Q夾頭，游標卡尺。 工序80鉆孔2-8 選用人工設計夾具錐柄麻花鉆一次性加工完畢。2.5.1刀具的選擇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，已加工表面質(zhì)量，刀具的磨損和加工成本，

38、所以正確的選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個重要部分，刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的導熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟性，抗粘接性，化學穩(wěn)定性。由于零件CA6140車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質(zhì)合金中的YT15類刀具，因為加工該類零件時摩擦嚴重,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,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼材料時采用硬質(zhì)合金的刀具。 粗車外圓柱面：刀具號為T0101，90°可轉(zhuǎn)位車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為VCUM160408R-A4，刀具型號為PVJCR2525-16Q  半精車，精車外圓柱面：刀

39、具號為T0202，75°可轉(zhuǎn)位車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為WNUM080304EL-A2，刀具型號為PCRC2020-16Q   鉆頭：高速鋼刀具 刀具號為T0303，直徑為20;刀具號T0404，直徑為8  粗銑鍵槽刀具號為T0909，精銑鍵槽  刀具號為T10102.5.2夾具的選擇除鉆孔和精車外圓，用設計夾具外，其它各工序使用專用夾具即可。2.5.3量具的選擇本零件屬中批大量生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考文獻4相關資料，選擇如下：讀數(shù)值0.02、測量范圍0150游標卡尺，讀數(shù)值0

40、.01、測量范圍0150游標卡尺。讀數(shù)值0.01、測量范圍50125的內(nèi)徑千分尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍50125的外徑千分尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍50125的內(nèi)徑百分表（表5-108）。2.6加工工序設計工序20粗車外圓176端面（最大） 粗加工公差等級為IT11-IT13。粗加工余量為1.8mm 查文獻（1）表2.6-6其公差為TN-B粗=0.16所以 Xn-b粗=47.5 +_0.08mm。參考文獻（1）2.4-73 取粗車每齒進給量fz為0.2mm/z 精車f=0.5mm/r 粗車走刀一次。ap=3.5mm精車走刀一次，ap=1.5mm粗車外圓進給量查表可得：粗車外圓 Ap(mm

41、) F(mm/r) V(mm/r)176選刀桿直徑16*25 3 0.6 34 75 5 0.5 38 65 5 0.5 38 60 5 0.5 38 55 3 0.4 44 半精車外圓75 3 0.7 31 65 3 0.7 31 60 3 0.7 31 55 3 0.7 31 精車外圓75 3 0.4 44 65 3 0.4 44 60 3 0.4 44 55 3 0.4 44 以上f為進給量 ap深度 v是速度 由V=dn得 粗車外圓176時 V=dn 34=×176nn60 選擇車床型號為CA6140。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍是101400r/min 其中最常見的有 63、 80、1

42、00、 126、 287、 400、 630、 1000。 取n=63 v=3.14×75×6354mm/r 粗車外圓75時 同上可得： 38=×75nn115 取n=126 v=3.14×75×126=29mm/r 粗車外圓65時 38=3.14×65nn186 取n=126 v=3.14×65×126=25 mm/r 粗車外圓60時 38=3.14×60nn201 取n=287 v=3.14×60×287=54 mm/r 粗車外圓55時 44=3.14×55nn254 取

43、n=287 v=3.14×55×287=49mm/r 半精加工外圓75時 31=3.14×75nn131 取n=126 v=3.14×75×126=29mm/r 半精加工外圓65時 31=3.14×65nn151 取n=126 v=3.14×65×126=25mm/r 半精加工外圓60時 31=3.14×60nn164 取n=126 v=3.14×60×126=23mm/r 半精加工外圓55時 31=3.14×55nn179 取n=126 v=3.14×55

44、5;126=21mm/r 精加工外圓75時 44=3.14×75nn186 取n=126 v=3.14×75×126=29mm/r 精加工外圓65時 44=3.14×65nn215 取n=215 v=3.14×65×215=43mm/r 精加工外圓60時 44=3.14×60nn233 取n=287 v=3.14×60×287=54mm/r 精加工外圓55時 44=3.14×55nn254 取n=287 v=3.14×55×287=49mm/r鉆孔10-20-0.019/-0

45、.042：通過計算可得 粗鉆 n=1000r/min f=0.3mm/r v=24m/min ap=3.5mm/r 擴孔 n=630r/min f=0.3mm/r v=15.6m/min ap=0.45mm/r 鉸孔 n=1000r/min f=0.3mm/r v=15.8m/min ap=0.05mm/r鏜孔50 80+0.042/+0.012 104粗鏜時 ap=2.75 v=0.4m/s f=0.2mm/r N=1000v/d n1=1000×24/3.14×50r/m=152r/min n2=1000×24/3.14×80r/m=95r/min

46、n3=1000×24/3.14×104r/m=75r/min半精鏜80+0.042/0.012時 ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r n=1000×72/3.14×80r/m=286r/min精鏜80+0.042/0.012時 ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r n=1000×108/3.14×80r/m=429r/min三、夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本次設計的夾具為第70道工序和第80道工序，鉆-擴-鉸20孔的鉆夾具和的鉆孔8mm夾具。3.1問題

47、的提出這道工序所在的孔在C面上，且與C面垂直。按照基準重合原則并考慮到目前只有C面加工過，為了避免重復使用粗基準，應以C面定位。又為避免鉆頭引偏，20孔應從C面鉆孔。沒有盲孔的存在，這樣鉆起來比較容易方便。從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以C面朝下放置在支承板上，定位夾緊都比較穩(wěn)定，可靠，也容易實現(xiàn)。待夾緊后，夾具以夾具體安裝面和定位孔，定位銷定位。工件以C面在夾具上面定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。3.1.1確定設計方案方案1 ： 在20的孔的兩頭用銷定位，一頭用浮動銷，另一頭用固定銷，再以長V形塊限制N面。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。方案2

48、 ： 用兩個圓弧型凸臺夾住零件，并用V形塊限制N面的四個自由度，用螺栓將V形塊與凸臺固定，即限制了移動自由度又限制了轉(zhuǎn)動的自由度，這樣結(jié)構(gòu)簡單，夾緊方便，操作也方便。3.1.2計算夾緊力并確定螺桿的直徑參考文獻（3）表1-2-11，因為夾具的夾緊力與切削方向相反，實際所需要夾緊力F夾與切削力F之間的關系F夾=KF，式中K為安全系數(shù)，參考文獻（6）。 當夾緊力與切削力方向相反時，取K=3當前面的計算可知F夾=KF=3×2616=7848N參考文獻（3）表1-24，從強度考慮，因為一個M10的螺栓能承受3924N的許用夾緊力，所以用M10的螺栓完全能滿足強度要求。但是從夾具的剛度及整體結(jié)構(gòu)的對稱性考慮，這里選用M16的螺栓。3.1.3對稱精度的分析2-8mm孔是在一次裝夾下完成加工的，它們之間的位置精度由鉆模套保證。由參考文獻（3）表1-10-1，