输入轴 输出轴 阶梯轴 驱动轴工艺及铣键槽夹具设计（全套含CAD图纸）
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机 械 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 学生姓名： 金 贤 指导教师姓名： 张 铮 所在班级： 数控 10871 所在专业： 数控技术 论文提交日期 ： 论文答辩日期 ： 答辩委员会主任 ： 孙燕华 主答辩人 ： 王自建 数 控 技 术 系 1 无锡职业技术学院毕业设计论文独创性声明 本人声明所呈交的毕业设计论文是我个人在指导老师指导下进行的研制工作及取得的研制成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得无锡职业技术学院或其它教育机构的毕业文凭或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学生签名： 日期： 锡职业技术学院毕业设计论文使用授权声明 无锡职业技术学院 及其图书馆、档案室有权保留本人所送毕业设计论文： 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存本论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除此以外，允许本论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权无锡职业技术学院机械技术学院办理。 学生签名： 指导教师签名： 日期： 2 动轴工艺 及铣键槽夹具设计 摘要 动轴是用在直齿减速箱上的主动轴，属于阶梯轴。轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩，并保证装在轴上零件的回转精度。 本次课题主要是通过 对 动轴进行相关工艺分析，从而制定出切实可行的加工工艺路线 ，并完成一份 动轴的二维 的绘制；通过对驱动轴机械加 工工艺路线的制定，完成相关的工艺过程卡及工序卡各一份；并完成驱动轴铣键槽专用夹具的 设计，绘制一份铣键槽专用夹具的总装图；最终完成 动轴相关课程设计说明书以及 作说明书 关英语内容的翻译。 关键词 驱动轴 加工工艺 专用夹具 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 1 目录 . 1 第一章 绪论 . 5 题简介 . 5 期成果 . 5 面加工路线 . 5 艺设计所需软件 . 7 章小结 . 7 第二章 驱动轴加工工艺过程 . 8 坯的设计 . 8 算零件年生产量 . 8 定毛坯尺寸 . 8 艺过程设计 . 9 床和刀夹量具选择 . 10 择机床 . 10 择刀夹量具 . 12 章小结 . 13 第三章 驱动轴工序设计 . 14 削加工 . 14 面粗车 . 14 圆粗车 . 19 槽 . 25 削加工 . 27 钻顶尖孔 . 27 钻螺纹底孔 . 29 纹加工 . 31 槽铣削 . 32 槽粗铣 . 32 槽精铣 . 34 顶尖孔 . 36 圆磨削 . 37 圆粗磨 . 37 磨外圆 . 39 章小结 . 41 第四章 铣键槽夹具设计 . 41 位方案分析 . 41 位误差分析计算 . 42 紧力及加紧元件确定 . 42 具总装图 . 42 章小结 . 44 第五章 回顾总结 . 44 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 2 题成果 . 44 在问题 . 44 获体会 . 45 致谢 . 46 参考文献 . 47 附件 1：开题报告 . 48 附件 2：任务书 . 48 附件 3： 动轴 . 48 附件 4：夹具总装图 . 48 附件 5：开题报告 . 48 附件 6：任务书 . 48 附件 7： 动轴过程卡 . 48 附件 8： 动轴工序卡 . 48 附件 9：英语翻译 . 48 附件 10：答辩 . 48 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 3 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 4 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 5 第一章 绪论 题简介 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩，并保证装在 轴上零件的回转精度。 动轴是用在直齿减速箱上的主动轴，属于阶梯轴。 动轴长度 L 为 270最大直径 d 为 44于 L/d 12，属于刚性轴。 动轴主要由外圆柱面、外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽及横向中心孔组成。 本次课题主要是通过 对 动轴进行相关工艺分析，从而制定出切实可行的相关加工工艺路线，并完成与此零件加工工艺相关的图表。 动轴 三维造型见图 1 1动轴三维造型图 期成果 本次课程设计预期所要完成的成果为： 动轴的二维图绘制，二维图一份； 动轴机械加工工艺路线的制定，相关工艺过程卡及工序卡一份； 动轴铣键槽专用夹具设计，铣键槽夹具图一份； 动轴相关课程设计说明书，说明书一份； 作说明书 关英语内容的翻译。 面加工路线 动轴的相关尺寸要求如图 1附图 1 所示 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 6 图 1动轴零件图 相关技术要求为： 坯料、热处理及成品进行超声波探伤，剔除不合格产品； 硬度（ 241 未注倒角均按 5； 未注公差尺寸均按 。 动轴材料为 40需进行锻造，主要机械加工表面为端面、外圆、槽、孔、螺纹及键槽加工。 动轴端面公差尺寸要求为 ，根据机械加工工艺 手册（软件版）外圆柱面加工的经济精度，查得：半精车所能达到的公差尺寸要求为 ，故端面的加工路线为粗车半精车。 动轴外圆面粗糙度要求为 m，全跳动要求为 m，尺寸技术要求较高，根据机械加工工艺手册（软件版） 各种加工方法能达到的表面粗糙度，查得：外圆磨（精磨）所能达到的 m m，故外圆的加工路线为粗车精车粗磨精磨。 动轴所需达到的表面粗糙度要求为 m，根据机械 加工工艺手无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 7 册（软件版） 各种加工方法能达到的表面粗糙度，查得：切槽（二次行程）所能达到的表面粗糙度要求为 m m，故槽的加工需进行二次行程的切槽便可达到相关公差尺寸要求。 动轴的孔主要是中心孔及螺纹底孔公差尺寸均按 ，用中心钻及麻花钻即可达到相关公差尺寸要求。 动轴的键槽，槽宽由定尺寸刀具保证，此部位加工需考虑使用专用夹具。 艺设计所需软件 本次工艺设计所涉及的软件主要为 X。 美国 司首次于 1982 年生产的自 动计算机辅助设计 软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本 三维设计 。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 件格式成为二维绘图的事实标准格式。 有良好的用 户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。 X）是 司出品的一个产品工程解决方案，它 为用户的 产品设计 及加工过程提供了数字化造型和验证手段。 X 针对用户的 虚拟产品设计 和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案 。 章小结 本章介绍了 动轴，通过对 动轴的机械加工工艺技术要求的分析，提出了本次课程设计的预期成果及初步加工路线，并对课题实施所采用的相关工具软件进行了简单说明。 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 8 第二章 驱动轴加工工艺过程 坯的设计 算零件年生产量 驱动轴零件年生产量 N（件 /年）计算公式为： N=+a%+b%) 式中 :Q 产品的年生产量，为 4000 台 /年； n 每台产品中该零件的数量，为 1 件 /台； a% 备品的百分率 ， 取 5%； b% 废品的百分率， 取 N=40001(1+5%+=4220 件 /年。 根据以上计算结果，查表 2知该零件为中批量生产类型，考虑到驱动轴在使用过程 中需承受较重载荷故选择锻件。 表 2生产纲领与生产类型的关系 生产类型 零件的年生产纲领 /件 重型零件 中型零件 轻型零件 单件生产 5 10 100 小批生产 5 100 10 200 100 500 中批生产 100 300 200 500 500 5000 大批生产 300 1000 500 5000 5000 50000 大量生产 1000 5000 50000 定毛坯尺寸 由于 动轴长度 L 为 270大直径 d 为 44据机械加工工艺手册（软件版） 模锻件内外表面加工余量，查得毛坯外形尺寸为 49 278造毛坯如图 2图 2锻造毛坯图 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 9 可以选择 45料作为毛坯原料，并需要进行锻造，故 毛坯棒料长度 l 棒 （ 计算公式为： V 棒 95%（考虑了 5%的烧损量） =V 坯 2 棒 = 2222 278 L 棒 =347中： V 棒 棒料体积（ V 坯 毛坯体积（ R 棒 棒料半径 ( R 坯 毛坯半径（ l 坯 毛坯长度，为 278 d 棒 棒料直径，为 45 d 坯 毛坯直径，为 49 故应锯棒料 45 347料图如图 2示 图 2棒料图 艺过程设计 根据以上相关计算结果驱动轴加工方法如图 2 备料 外圆车削 粗车外圆至 38 230 半精车外圆至 29 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 10 图 2驱动轴加工方法 该零件相应的工艺过程卡见表附件 5 床和刀夹量具选择 择机床 动轴相应的加工过程，如表 2示 表 2动轴加工过程 工序号 工序名称 工序内容 010 备料 锯 45 347虑了 5%的烧损量） 020 锻 锻成 49 27830 热处理 退火 040 检 超声波探伤，剔除不合格毛坯 050 车 三爪装夹左端，车右端面留余量 3外圆至 38 23060 钻 三爪装夹左端，车钻 12 60顶尖孔 车钻 30 070 车 掉头三爪装夹右端，车左端面留余量 3续） 孔加工 螺纹加工 键槽加工 外圆磨削 检 车钻 12中心孔 车钻 3 中心孔 车钻 8 螺纹孔 攻 粗铣键槽 精铣 12键槽至尺寸 粗磨外圆至 磨外圆 30至尺寸 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 11 工序号 工序名称 工序内容 车外圆至 48 40外圆至 39 32槽 3 333 34尺寸 080 钻 三爪装夹右端，车钻 3 顶尖孔 090 车 掉头三爪装夹左端，车右端面留余量 00 攻 攻 25螺纹 110 车 掉头三爪装夹右端，车左端面留余量 44 8尺寸 车外园至 29三处 45倒角至尺寸 120 车 掉头双顶尖装夹，车 36、 35、 30 外圆表面，留单面余量 两处 20倒角至尺寸 车 45倒角至尺寸 130 铣 铣键槽夹具装夹，铣两处 12 50槽至尺寸 140 热处理 泥芯保护两端面顶尖孔，调质 50 车 去泥芯 三爪装夹左端，车右端面保证总长 270头三爪装夹右端，车左端面保证总长 27060 研 三爪装夹左端，研右顶尖孔 三爪装夹右端，研左顶尖孔 170 双顶尖装夹，磨 36、 35、 30 外圆表面，留单面余量 80 磨 掉头双顶尖装夹，磨 35 29尺寸 190 磨 掉头双顶尖装夹，磨 36、 35、 30 外圆表面至尺寸 200 磨 磨莫氏锥度 1:100 至尺寸 210 钳 去毛刺 220 检 超声波探伤，剔 除不合格产品 检验其他尺寸精度，剔除不合格产品 驱动轴相应加工过程中工序号为 050、 070、 090、 110、 120、 150、 160 的工序为粗车、半精车、切槽、倒角及研顶尖孔， 动轴最大尺寸为 44 270坯尺寸为 49 278据 床说明书（切削用量简明手册 +第 3 版表 工件最大加工长度 L=65090014001900件最大加工直径在床面上为 400刀架上为 210可选用 号的卧式车床 进行相关加工。 工序 060、 080 为车钻顶尖孔及螺纹孔，跟据 动轴相关尺寸、生产类型及尺寸要求，可选用 号的卧式车床进行相关加工。 工序 100 为攻 螺纹，可选择手工攻丝。 工序 130 为铣两处键槽，跟据 动轴相关尺寸、生产类型及尺寸要求，无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 12 根据 号铣床说明书（切削用量简明手册 +第 3 版表 作台工作面积，长宽 =1250320作台最大纵向行程 680可选用 号立式升降台铣床进 行相关加工。 工序 170、 180、 190、 200 为粗磨、精磨及磨 1:100 莫氏锥度，跟据 动轴相关尺寸、生产类型及尺寸要求，根据机械加工工艺手册（软件版） 能外圆磨床查得 万能外圆磨磨削外圆直径最大为 315削外圆长度最大为 1000度最高为 柱度最高为 可选用 万能外圆磨床进行相关加工。 择刀夹量具 在车床上进行的相关加工工序中，车削外圆时依据相关尺寸精度要求，可选择 硬质合金车刀，粗车时 可选用 质合金左偏刀，半精车时可选用 质合金左偏刀；车钻中心孔时，由于工件在半精车及磨削加工时均需用到中心孔定位来保证较高的尺寸精度要求，故可选择带护锥的 B 型中心钻。 在铣床上进行的相关加工工序中，主要是铣键槽，根据键槽相关尺寸精度要求，可先选用 10 立铣刀粗铣键槽，再选用 12 键槽铣刀进行精铣。 在磨床上进行的相关加工工序中，主要是磨削工件外圆面，使之达到相关尺寸精度要求并磨出相应锥度，可先选用普通平形砂轮粗磨工件外圆，再选用普通平形砂轮精磨工件外圆，最后选用成型砂轮磨出相应锥度。 轴类零件的设计基准是轴心线，轴类零件的加工通常采用外圆或中心孔作为定位基准。在粗加工工件时，粗基准为两端的外圆柱面。 动轴粗车端面及外圆时，用三爪卡盘固定其一端，对另一端进行相关加工；车钻中心孔及螺纹孔时，用三爪卡盘固定其一端，对另一端进行相关加工。 半精车及磨削时，为保证工件相关尺寸精度要求，采用两中心孔进行定位，设计基准为工件的中心线，采用双顶尖装夹进行相关加工以满足基准重合。由于多数加工工序都采用两中心孔进行定位并辅以鸡心夹，能够最大限度的加工出多个外圆恰好满足基准 统一。 铣削键槽时，为保证相关尺寸精度要求，采用铣键槽专用夹具以保证键槽中心线与轴线相重合。 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 13 工序 050、 070、 090、 110、 150、 160 采用三爪卡盘进行装夹。 工序 120、 170、 180、 190、 200 采用双顶尖装夹并辅以鸡心夹。 工序 100 采用台虎钳装夹。 工序 130 采用铣键槽专用夹具进行装夹。 粗车、半精车时可选用游标卡尺检验相关尺寸精度；铣键槽时可以选用键槽塞规检验相关尺寸精度磨削加工尺寸精度要求较高，可选用外圆百分尺检验相关尺寸精度；螺纹可以选用螺纹塞规检验相关尺寸精度；坯料、 热处理及成品需进行超声波探伤；终检时需用偏摆仪检验相关圆跳动量。 综上所述， 动轴相关加工机床及工艺装备如表 2示 表 2动轴主要加工机床及工艺装备 工序名称 机床设备 刀具 夹具 量具 备料 锯片 游标卡尺 粗车 偏刀 三爪卡盘 游标卡尺 半精车 偏刀 三爪卡盘、顶尖、 鸡心夹 游标卡尺 切槽 槽刀 三爪卡盘 游标卡尺 钻孔 3、 12中心钻、三爪卡盘 游标卡尺 攻螺纹 锥 台虎钳 螺纹塞规 铣键槽 10 立铣 刀 、 12键槽铣刀 铣键槽夹具 键槽塞规 研顶尖孔 铁顶尖 三爪卡盘 粗磨 砂轮 三爪卡盘、顶尖、 鸡心夹 外径百分尺 精磨 砂轮 三爪卡盘、顶尖、 鸡心夹 外径百分尺 检 偏摆仪、游标卡尺、 键槽塞规、千分表 章小结 本章的主要内容是介绍 动轴加工工艺过程的相关设计流程，主要阐述了毛坯、工艺过 程的设计、确定。本章节通过对 动轴生产类型、毛坯尺寸的计算确定；拟定了 动轴相关工艺路线并且确定了与此相关的机床及工艺装备；最终确定了 动轴加工工艺过程并填写相关的加工工艺过程卡。 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 14 第三章 驱动轴工序设计 削加工 面粗车 以工序 050 三爪装夹左端，粗车右端面留 余量 3例，其 加工材料为 40，抗拉强度 b=700件，有外皮；加工余量仅为 1需一次走刀即可完成。 其加工简图如图 3 图 3粗车右端面加工简图 选择直头焊接式外圆车刀， 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 于 床的中心高为 200切削用量简明手册 +第 3 版表 故选刀杆尺寸 B H=1625片厚度为 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 车带外皮的锻件毛坯，可选择 号硬质合金。 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 择卷屑槽带倒棱前刀面，主偏角 5，副偏角 =10，后角 0=6， 前角 0=12，刃倾角 s=0，刀尖圆弧半径 棱前角 01=倒棱宽度 屑槽尺寸为：圆弧半径 宽 深 屑槽尺寸根据以后选择的进给量确定）。 切削深度 加工余量仅为 1需一次走刀即可完成，故 给量 无锡职业技术学院毕业设计论文 动轴工艺及铣键槽夹具设计 15 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 刀杆尺寸 B H=16 253件直径为 40 60， =r。 按 床说 明书（切削用量简明手册 +第 3 版表 择 =r 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行检验。 根据 床说明书（切削用量简明手册 +第 3 版表 其进给机构允许进给力 530N。 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 钢的的强度 b=680 8102 r， 5， 5m/计 )时，进给力为 30N。 切削时切削力 k 切削用量简明手册 +第 3版表 故实际进给力为 30N 由于切削时的进给力 所选 =r 的进给量可用。 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 刀后角面最大磨损量取为 1刀寿命 T=60 根据切削用量简明手册 +第 3 版表 用 质合金车刀加工 b=630 700 r,切削速度 56mm/ 切削速度的修正系数为： 见切削用量简明手册 +第 3 版表 故 =56
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