機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

1、 設(shè)計(jì)說明書課程名稱： 機(jī)械制造工藝學(xué) 題目名稱： 輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 班 級：20 XX級 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化 專業(yè) X 班姓 名： XXX 學(xué) 號： XXXXXXXXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXXXX 評定成績：教師評語： 指導(dǎo)老師簽名： 20 年 月 日 目錄前言31、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定3技術(shù)要求分析3零件的工藝分析332、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖3選擇毛坯3毛坯尺寸的確定43、選擇加工方法，制定加工藝路線5定位基準(zhǔn)的選擇5零件表面加工方法的選擇5制定藝路線64、工序設(shè)計(jì)7選擇加工設(shè)備與工藝裝備7選擇機(jī)床 根據(jù)工序選擇機(jī)床7選用夾具7選用刀具8選擇量具

2、8確定工序尺寸85、確定切削用量及基本工時(shí)10切削用量 。10基本時(shí)間126、夾具設(shè)計(jì)12定位方案12分度設(shè)計(jì)13切削力和夾緊力的計(jì)算137、 結(jié)論14參考文獻(xiàn)14致 謝15附錄15輸出軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)摘要：機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展對世界經(jīng)濟(jì)起著非常重要的作用，而機(jī)械加工工藝的編制是機(jī)械制造技術(shù)的重要組成部分和關(guān)鍵工作。本文論述的是輸出軸的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)，著重于幾個(gè)重要表面的加工，具有一定的尺寸、形狀、位置要求，還有一些強(qiáng)度、表面粗糙度要求等，然而這些都會在文中得以體現(xiàn)。關(guān)鍵詞：制造；輸出軸；加工工藝；夾具； 前言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)

3、之后進(jìn)行的。這是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。我也相信通過課程設(shè)計(jì)能將零碎的知識點(diǎn)都聯(lián)系起來，系統(tǒng)而全面的做好設(shè)計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工藝學(xué)這門課程的一個(gè)階段總結(jié)，是對課堂中學(xué)習(xí)的基本理論和在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用過程。由于知識和經(jīng)驗(yàn)所限，設(shè)計(jì)會有許多不足之處，所以懇請老師給予指導(dǎo)。零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定

4、技術(shù)要求分析 題目所給定的零件車床輸出軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動力；二是工作過程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動零部件。零件的材料為45鋼，是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，水淬時(shí)易生裂紋。綜合技術(shù)要求等文件，選用鑄件。零件的工藝分析從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單，其主要加工的面有55、60、65、75、176的外圓柱面，50、80、104的內(nèi)圓柱表面，10個(gè)20的通孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、80內(nèi)圓柱表面為Ra3.2um,大端端面為Ra3.2um,其余為Ra12.5um，要求不高；位置

5、要求較嚴(yán)格，表現(xiàn)在55的左端面、80內(nèi)孔圓柱面對75、60外圓軸線的跳動量為0.04mm, 20孔的軸線對80內(nèi)孔軸線的位置度為0.05mm,鍵槽對55外圓軸線的對稱度為.0.08mm；熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBW，保持均勻。 通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖選擇毛坯毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型

6、材或鍛件，但從經(jīng)濟(jì)方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費(fèi)材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強(qiáng)度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。本零件生產(chǎn)批量為中批量，所以綜上所敘選擇鍛件中的模鍛。毛坯尺寸的確定毛坯（鍛件）圖是根據(jù)產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)的，經(jīng)查機(jī)械加工工藝手冊金屬機(jī)械加工工藝人員手冊知精車-半精車-粗車各余量,從而可得毛坯余量<或查表得到>,見表。鑄件的外圓角半徑按表5-12確定，內(nèi)圓角半徑按5-13確定。結(jié)果為：外圓角半徑：；內(nèi)圓角半徑：。按表5-11，外模鍛斜度，內(nèi)模鍛斜度。下圖為本零件的毛坯圖圖1毛坯圖Fig 1 t r

7、ough map選擇加工方法，制定加工藝路線定位基準(zhǔn)的選擇本零件為帶孔的管狀零件，孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵守“基準(zhǔn)重合”的原則。具體而言，即選孔及一端面作為精基準(zhǔn)。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作為精基準(zhǔn)，應(yīng)先進(jìn)行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。零件表面加工方法的選擇加工階段的劃分當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí),往往不可能用一道工序來滿足要求,而要用幾道工序逐步達(dá)到所要求的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備、人力,零件的加工過程通常按工序性質(zhì)不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個(gè)階段。粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大部分余

8、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176、55、60、65、75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55、60、65、75外圓柱面，80、20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，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，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?；嫦刃性瓌t該零件進(jìn)行加工時(shí)，要將端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準(zhǔn)來加工，因?yàn)樽蠖嗣婧?5外圓柱面為

9、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 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時(shí)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，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時(shí)，則要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。先面后孔 對該零件應(yīng)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(zhǔn)再來加工其余各孔。工序劃分的確定 工序集

10、中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成每道工序加工內(nèi)容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時(shí)間減少，減少夾具數(shù)目，并且利于采用高生產(chǎn)率的機(jī)床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進(jìn)行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序只包括一簡單工步，工序分散可使每個(gè)工序使用的設(shè)備，刀具等比較簡單，機(jī)床調(diào)整工作簡化，對操作工人的技術(shù)水平也要求低些。綜上所述：考慮到工件是中批量生產(chǎn)的情況，采用工序分散輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗(yàn)等。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

11、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CA6140車床輸出軸材料為45鋼，在加工過程中預(yù)備熱是消除零件的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840溫度中保持30分鐘釋放應(yīng)力。制定藝路線按照先加工基準(zhǔn)面，先粗后精，基準(zhǔn)統(tǒng)一等原則，該零件加工可按下述工藝路線進(jìn)行。工序1   粗車圓柱面176及端面。工序2   粗車圓柱面55、60、65和75和及臺階面。工序3   精車176外圓柱面及倒角。工序4 半精車圓柱面55、60、65和75和及臺階面。工序5 

12、 精車圓柱面55、60、65和75和及臺階面。工序6  倒角。工序7 粗鏜內(nèi)孔50、80、104。工序8   精鏜內(nèi)孔50、80、104。工序9   鉆孔10×20。工序10  擴(kuò)孔10×20。工序11  鉸孔10×20。工序12  銑鍵槽16×10。工序13  鉆斜孔2×8。工序15  去毛刺。工序15  終檢。工序設(shè)計(jì)選擇加工設(shè)備與工藝裝備選擇機(jī)床 根據(jù)工序選擇機(jī)床（1）工序1、2、

13、3、4和5是粗車和精車。各工序的工步數(shù)不多，大批大量生產(chǎn)不要求很高的生產(chǎn)率，故選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，選用最常用的CA6140型臥式車床。（2）工序7、8為鏜削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回轉(zhuǎn)體，故宜在車床上鏜孔，選用C616A型臥式車床。（3）工序12銑削。工序工步簡單，外廓尺寸不大，考慮本零件屬成批大量生產(chǎn)，所選機(jī)床使用范圍較廣泛為宜，故可選常用用的X61W型銑床能滿足加工要求。（4）工序9、10和11是擴(kuò)、鉆、鉸孔?？刹捎脤Ｓ玫姆侄葕A具在立式鉆床上加工，故選用Z525。選用夾具本零件除銑銷，鉆小孔等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。前車銷工序用三

14、爪自定心卡盤和心軸。選用刀具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，所以正確的選擇刀具材料是加工工藝的一個(gè)重要部分，刀具應(yīng)具有高剛度，足夠的強(qiáng)度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性。由于零件車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質(zhì)合金中的YT15類刀具，因?yàn)榧庸ぴ擃惲慵r(shí)摩擦嚴(yán)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(shí)刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼這種材料時(shí)采用硬質(zhì)合金的刀具。粗車外圓柱面： 90°半精車，精車外圓柱面：前角為90°的車刀

15、。鉆頭：高速鋼刀具，直徑為30；直徑為18；擴(kuò)孔鉆：直徑為19.8；鉸刀：直徑為20。鏜刀，刀桿長度為200.B×H16×25。選擇量具本零件屬大批大量生產(chǎn)，一般配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(diǎn)，參考參考文獻(xiàn)4相關(guān)資料，選擇如下：讀數(shù)值0.02、測量范圍0150游標(biāo)卡尺，讀數(shù)值0.01、測量范圍0150游標(biāo)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）。確定工序尺寸確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有

16、關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表：表3外圓柱面176軸段加工余量計(jì)算Tab3 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精車2IT106.3176粗車3IT1212.5179毛坯±2181表4外圓柱面55軸段加工余量計(jì)算Tab4 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精車 1.0&#

17、160;IT61.655半精車 1.5IT10 3.256粗車2.5IT126.357.5毛坯±260表560軸段加工余量計(jì)算Tab5 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精車  1.0 IT61.660半精車 1.5IT103.261粗車2.5IT126.362.5毛坯±265表565軸段加工余量計(jì)算Tab5 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精車  1.0 IT61.6

18、65半精車 1.5IT103.266粗車2.5IT126.367.5毛坯±270表575軸段加工余量計(jì)算Tab5 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精車  1.0 IT61.675半精車 1.5IT103.276粗車2.5IT126.377.5毛坯±280表5104內(nèi)孔加工余量計(jì)算Tab5 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精鏜  1.8IT73.2104粗鏜 3.2IT106.3

19、103.2毛坯±299表580內(nèi)孔加工余量計(jì)算Tab5 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精鏜 1.5 IT73.280粗鏜 2.5IT106.378.5毛坯±276表550內(nèi)孔加工余量計(jì)算Tab5 工序名稱工序間余量/mm工 序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟(jì)精度/mm表面粗糙度Ra/m精鏜  1.5IT73.250粗鏜 2.5IT106.348.5毛坯±246確定切削用量及基本工時(shí)切削用量包括背吃刀量、進(jìn)給量和切削速度。確定順序是確定、，再確

20、定。本說明書選取工序1粗車外圓為例確定其切削用量及基本時(shí)間。切削用量 。 本工序?yàn)榇周?。已知加工材料?5鋼，鍛件，有外皮；機(jī)床為CA6140型臥式車床，工件裝夾在三爪自定心卡盤中。 確定外圓的切削用量。 所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)表5-112，由于CA6140機(jī)床的中心高為200mm，故選用刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-133，選擇車刀幾何形狀為卷槽帶倒棱型前刀面，前角，后角、主偏角、,副偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑。（1）確定背吃刀量 由于粗車雙邊余量為2.5mm，則2.25mm。（2）確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，

21、在粗車鋼件、刀桿尺寸為、工件直徑為時(shí)，。按CA6140機(jī)床的進(jìn)給量選擇。確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)。根據(jù)表5-55，CA6140機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力。根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼材、， (預(yù)計(jì))時(shí)，進(jìn)給力。Ff的修正系數(shù)為，,故實(shí)際進(jìn)給力為，由于，所選的可用。（3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉(zhuǎn)位車刀耐用度。（4）確定切削速度v 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工鋼材時(shí)，時(shí)，切削速度。切削速度的修正系數(shù)為，表2-9。則有：按CA6140機(jī)床的轉(zhuǎn)速選擇,則實(shí)際切削速度。最后確定切削用量為：，?；緯r(shí)間確定粗車外

22、圓的基本時(shí)間t 根據(jù)機(jī)械制造工藝學(xué)公式4-23車外圓基本時(shí)間為：根據(jù)機(jī)械制造工藝學(xué)公式4-23車外圓基本時(shí)間為：式中：，則其余工步切削用量及基本工時(shí)計(jì)算從略夾具設(shè)計(jì)本夾具是第11道工序鉆通孔的專用夾具。刀具為直柄麻花鉆8-L GB/T 6135.31996。在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便性與快速性以及實(shí)現(xiàn)鉆孔的分度上。下面是夾具設(shè)計(jì)過程：定位方案夾具特點(diǎn)，工件以另一端面和鍵槽定位，通過軸心，用螺栓夾緊。結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。分度副間有污物時(shí)，不直接影響分度副的接觸。缺點(diǎn)是無法補(bǔ)償分度度間的配合間隙對分度精度的影響。分

23、度板孔中一般壓入耐磨襯套，與圓柱定位銷采用H7/g6配合。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：圖3 夾具裝配圖Fig 3 fixture assembly分度設(shè)計(jì)通過分度盤來實(shí)現(xiàn)。擰緊螺母，并通過開口墊圈將工件夾緊。轉(zhuǎn)動手柄，可將分度盤松開。此時(shí)用捏手將定位銷從定位套中拔出，使分度盤連同工件一起回轉(zhuǎn)180°，將定位銷重新插入定位套中，即實(shí)現(xiàn)了分度。再將手柄轉(zhuǎn)回，銷緊分度盤，即可進(jìn)行加工。切削力和夾緊力的計(jì)算本工序加工是鉆削可估算其夾緊力，其為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。根據(jù)公式：原動力（N·mm）實(shí)際所需夾緊力螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）螺紋中徑之半(mm)螺紋升角（°）螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦角（°）螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°），除螺旋機(jī)構(gòu)以外的效率，其值為0.850.958。參數(shù):Wk = 100使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力