K317-输出轴铣键槽夹具设计（轴长380）【三维UG模型】
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三维UG模型
K317
输出
键槽
夹具
设计
380
三维
UG
模型
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机械制造技术课程设计说明书 级 专业 班级设计题目：输出轴加工工艺及夹具设计设计成员：指导教师： 二零一九年 月 日前言.3一、 设计任务.4二、工艺性分析.62.1零件的作用.6三、工艺规程设计.63.1、零件的选择.63.2、毛坯的选择.63.3、基准的选择.73.4、制定工艺路线.73.5、确定机械加工余量.9四、专用夹具设计.134.1、定位基准的选择.134.2、定位元件的设计.13 4.3、夹紧元件的设计.144.4、局部装配图.154.5、局部装配图.15四、参考文献.17前言机械设计制造工艺学课程设计是我们在学完了大学的全部基础课、技术设计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，也是一次理论联系设计训练。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，为今后参加祖国现代化建设打下一个良好的基础。我相信通过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。本次课程设计时机械制造工艺学这门课程的阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和生产中学到的实践知识的一个应用过程。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。1、 设计任务设计课题：输出轴铣键槽夹具设计设计要求： （1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺过程卡片 1张 （3）机械加工主要工序的工序卡片 1张 （4）夹具装配图 1张 （5）夹具零件图 1张 （6）设计说明书 1份名称：输出轴生产批量：大批量材料:45钢 要求设计此工件的专用夹具，简图如下：零件三维图二、工艺性分析2.1零件的作用题目所给的零件车床输出轴，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。零件毛坯图2.2零件的工艺分析从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，代表了一般传动轴的结构其主要加工的面有54mm，60mm，70mm，80mm，88mm，全部为外圆面。其中，两个60mm的同轴度公差为0.02mm，54.44mm与60mm的同轴度公差为0.02mm，80mm与60mm的同轴度公差为0.02mm，保留两端中心孔，调质处理2832HRC，材料为45钢。材料的三处轴段粗糙度为1.6，其余粗糙度为12.5，满足加工要求。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。三、工艺规程设计3.1、零件的选择零件的材料为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。综合技术要求等文件，选用铸件。3.2、毛坯的选择3.2.1毛坯的选择及制造方法根据对零件的分析，可选用45钢作为毛坯的材料。当载荷较大时可选用40Cr钢制造，对于高精度、高尺寸稳定性及耐磨性的主轴，可选用38CrMoAlA钢来制造，本设计中选择偶5钢作为毛坯材料。毛坯的获得方式很多种，如型材、锻造、铸造。如选用棒料，由于生产类型为中等-较大批量生产，从经济上考虑，棒料要切削的余量太大，浪费材料，锻件的力学性能好，强度好，可在输出轴承受较大的冲击载荷和扭矩保证其刚性和韧性满足要求，所以要选择锻件作为毛坯。考虑到工件时大批量生产的情况，采用工序集中的划分方式，采用高生产率的机床，可使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以是装甲时间减少，减少夹具次数。3.3、基准的选择3.3.1、粗基准的选择由于此零件为轴类零件，为了保证精度，所以选择外圆作为粗基准面。首先选用三爪卡盘自动找正原理，夹紧。以外圆粗基准，加工外圆、端面。3.3.2、精基准的选择精基准的选择对一个零件加工完成后的精度非常重要，此零件选用两端面作为精基准，加工外圆。1 在粗加工时为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面作为定位基准，即80，左段70台阶的外圆表面；2 考虑到54.4左60和80轴线右边60的同轴度要求，又由于基准重合原则，而且根据技术要求。保留中心孔，所以在半精加工和精加工中宜采用中心孔为定位基准；3.3.3、确定的工件尺寸及公差3.4、制定工艺路线3.4.1工艺路线方案一：1 下料：棒料90mm400mm；2 热处理：调质处理28-32HRC；3 车加工：夹左端面，见平即可，钻中心孔B2.5粗车右端各部，88mm见圆即可，其余均留精加工余量3mm；4 车加工：倒头装夹工件，车端面保证总长380mm，钻中心孔B2.5粗车外圆各部，留精加工余量3mm，与工序3加工部分相接；5 精车：夹左端，顶右端，精车右端各部，其中60mm32mm、80mm78mm处分别留磨削余量0.8mm；6 精车：倒头，一夹一顶精车另一端各部，其中54.4mm85mm、60mm77mm处分别留磨削余量0.8mm；7 磨床：用两顶尖装夹工件，磨削60mm两处，80mm至图样要求尺寸；8 磨床：倒头，用两顶尖装夹工件，磨削60mm两处，80mm之图样要求尺寸；9 划线：划两处键槽线；10 铣加工：铣18mm键槽两处；11 检验：按图样检查各部尺寸精度；12 入库：涂油入库；3.4.2工艺路线方案二：1) 下料 棒料90mm400mm；2) 车加工 夹左端，车右端面，见平即可。钻中心孔B2.5，粗车各端各部88见圆即可，其余均留余量3mm；3) 车加工 倒头装夹工件，车端面保证总长380mm，钻中心孔B2.5，粗车外圆各部，留精加工余量3mm；4) 精车 夹左端，顶右端，精车右端各部，其中60mm35mm、80mm78mm处分别留磨削余量0.8mm；5) 精车 倒头，一头一顶精车另一端各部，其中54mm85mm、60mm77mm处分别留磨削余量0.8mm；6) 磨加工 用两顶尖装夹工件，磨削60mm两处，80mm至图样要求尺寸；7) 磨加工 倒头，用两顶尖装夹工件，磨削54mm85mm至图样要求尺寸；8) 划线 划两键槽线；9) 铣加工 铣18mm键槽两处；10) 热处理 调制处理28-32HRC;11) 检验 按图样检查各部尺寸精度；12) 入库 油封入库；3.4.3、两个个工艺方案的比较与分析以上便是对此零件的的加工工序，上述两个工艺方案的特点在于：方案一实现热处理，调质处理，然后再加工输出轴的各部尺寸。方案二则相反，先加工输出轴各部尺寸，然后热处理，两种方案比较可以看出，方案一先热处理可以使加工更加精确，减少了加工误差，不受热处理影响尺寸，方案二选择先加工后热处理，零件加工受到了热处理影响，使零件尺寸产生变形，故而先加工后热处理这种方案不合理，然而对于方案一和方案二比较，方案一的工序4和工序5与方案二的刚好相反，方案一的先精车一头后另一头，更不合理，方案二的工序5和6这样的顺序更加合理，因为先车后精车相对于垂直误差之类的更小，而方案一，加工导致形位误差更加严重，因此综上所述最后的加工路线：1 下料 棒料90mm400mm；2 热处理 调质处理28-32HRC；3 车加工 夹左端，车右端面，见平即可，钻中心孔B2.5，粗车各端各部88见圆即可，其余均留加工余量3mm；4 车加工 倒头装夹工件，车端面保证总长380mm，钻中心孔B2.5，测设外圆各部，留精加工余量3mm；5 精车加工 夹左端，顶右端，精车右端各部，其中60mm35mm、80mm78mm处分别留磨削余量0.8mm；6 精车加工 倒头，一头一顶精车另一端各部，其中54mm85mm、60mm77mm处分别留磨削余量0.8mm；7 磨车加工 用两顶装夹工件，磨削60mm两处，80mm至图样尺寸；8 磨床加工 倒头，用两顶尖装夹工件，磨削54mm85mm至图样尺寸；9 划线 划两键槽线；10 铣加工 铣18mm键槽两处；11 检验 按图样尺寸检查各部尺寸精度；12 入库 油封入库；除此之外我们还需要进行对零件的加工集中和加工分散进行考虑。工序集中：就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。3.4.4、加工路线的特点1 可以采用高效机床和工艺装备，生产率高;2 减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力;减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度;3 采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少,工艺路线很长。其主要特点是设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换，对工人的技术要求较低;可以采用最合理的切削用量，减少机动时间;所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面;批量生产时，采用工序分散。3.5、机械加工余量、工序尺寸3.5.1、各工序确定切削用量及基本工时1) 下料，棒料90mm400mm；2) 热处理，调质处理使工件硬度达到28-32HRC，查看相关热处理手册，调制处理应该是淬火+高温回火，刚健的淬火温度应该是A3+（30-50），加热时间t=0.5902=90min，保温时间应该比加热时间长1/5左右。工件的高温回火温度加热温度通常为560-600，挥霍时间一般定在一个小时左右，就能使工件硬度达到28-32HRC；3) 夹左端，车右端面，见平即可。钻中心孔B2.5，粗车各端各部88见圆即可，其余均留精加工余量3mm；1.车右端面，已知棒料长度400mm，直径为90mm，车削端面见平即可，由于表面粗糙度要求为12.5，故为粗加工即可，由于最大加工余量Zmax=90-88=2mm。可以一次性加工，加工长度设置在380mm。进给量f根据切削用量简明手册，表1.4，当刀杆尺寸为16mm25mm，ap3mm以及工件直径为60mm，f=0.5-0.7mm/r，按车床说明书取f=0.5mm/r；选用机床主轴转速n=900r/min；计算切削速度 切削速度的计算公式为Vc=nd/1000，所以Vc=254m/min；加工时间t=0.84min2.粗车80外圆，L=67+20+35=122mm，留3mm精加工余量，最大加工余量Zmax=88-80-3=5mm。由于粗糙度要求为12.5，故可一次性加工，同理单边余量Z=2.5mm，进给量f=0.5mm/r；计算切削速度 切削速度的计算公式为Vc=nd/1000，所以Vc=226m/min；加工时间t=0.27min3.粗车70外圆，L=20+35=55mm，留3mm精加工余量，最大加工余量Zmax=83-70-3=10mm，单向切削深度Z=5mm，进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=198m/min；t=0.12min4.粗车60外圆，l=35mm，留3mm精加工余量，最大加工余量Zmax=73-60-3=10mm，单向切削深度Z=5mm，进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=170m/min；t=0.08min4）倒头装夹工件，车端面保证总长380mm，钻中心孔B2.5，粗车外圆各部，留精加工余量3mm，与工序3相接；1.粗车70外圆，l=77+75+85=237mm留3mm精加工余量，最大加工余量Zmax=88-70-3=15mm，单向切削深度z=7.5mm，进给f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=198m/min；t=0.53min2.粗车60外圆，l=77+85=162mm，留3mm精加工余量，最大加工余量Zmax=73-60-3=10mm，单向切削深度z=5mm，进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=170m/min；t=0.36min3.粗车54.4外圆，l=85mm，留3mm精加工余量，最大加工余量Zmax=63-54.4-3=5.6mm，单向切削深度Z=2.8mm，进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=154m/min；t=0.19min5）夹左端，顶右端，精车右端各部，其中60mm35mm、80mm78mm处分别留磨削余量0.8mm；1.精车80外圆，l=67mm留0.8mm磨削余量，最大加工余量Zmax=83-80-0.8=2.2mm单向切削深度z=1.1mm，进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=226m/min；t=0.15min2.精车70外圆，l=20mm不留切削余量，最大加工余量Zmax=73-70=3mm，单向切削深度Z=1.5mm，进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=198m/min；t=0.04min3.精车60外圆，L=5mm，留0.8mm磨削余量，最大加工余量Zmax=63-60-0.8=2.2mm，单向切削深度Z=1.1mm进给量f=0.5mm/r；确定主轴转速n=900r/min；Vc=170m/min；t=0.01min4.精车70倒角，倒角C1，转速为68r/min，手动进给。6)倒头，一头一顶精车另一端各部，其中54mm85mm、60mm77mm处分别留磨削余量0.8mm。1.精车70外圆，l=75mm，不留切削余量，最大加工余量Zmax=88-70=18mm，单向切削深度Z=9mm，进给量f=0.5mm/r;确定主轴转速n=900r/min；Vc=198m/min；t=0.17min2.精车60外圆，l=7mm，留0.8mm磨削余量，最大加工余量Zmax=63-60-0.8=2.2mm,单向切削深度Z=1.1mm，进给量f=0.5mm/r;确定主轴转速n=900r/min；Vc=170m/min；t=0.02min3.精车54.4外圆，l=85mm，留0.8mm磨削余量，最大加工余量Zmax=57.4-54.4-0.8=2.2mm，单向切削深度Z=1.1mm，进给量f=0.5mm/r;确定主轴转速n=900r/min；Vc=154m/min；t=0.19min4.精车70、60、54.4倒角，倒角C1转速68r/min，手动进给。7)用两顶尖装夹工件，磨削60mm两处，80mm至图样要求尺寸。1.磨削80mm，L=78mm，至图样要求，选择砂轮，见工艺手册第三章磨料选择各表，结果为WA46KV6P350A*40*127.切削用量的选择，砂轮转速n=1670r/min,V=35m/s，轴向进给量fa=0.5B=20mm，工件速度Vw=10m/min，径向进给量fr=0.015mm，切削工时，当加工一个表面，T1=（见工艺手册表6.2-8）公式中L=78mm，b=80mm，Zb=0.4mm，K=1.1，t1=4.576min。2.磨削60mm，l=35mm，至图样要求选择砂轮，见工艺手册第三章中磨料为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织平型砂轮，其尺寸为350*40*127.切削用量的选择，砂轮转速n=1670r/min，V=35m/min，轴向进给量fa=0.5B=20mm，工件速度Vw=10m/min，径向进给量fr=0.015mm。切削工时，当加工一个表面时，T1=（见工艺手册表6.2-8）公式中L=35mm，b=60mm，Zb=0.4mm，K=1.1，t1=1.54min3.磨削60mm，L=77mm，至图样要求，选择砂轮，见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6O350*40*127.其含义：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织平型砂轮，其尺寸为350*40*127.切削用量的选择，砂轮转速n=1670r/min，V=35m/s，轴向进给量fa=0.5B=20mm、工件速度Vw=10m/min，径向进给量fr=0.015mm。切削工时，当加工一个表面时，T1=（见工艺手册表6.2-8）公式L=77mm，b=60mm，Zb=0.4mm，K=1.1，即t=3.388min。8)倒头，用两顶尖装夹工件在，磨削54mm85mm至图样要求尺寸磨削54.4l=85mm，至图样要求，选择砂轮，见工艺手册第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P35040127其含义：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号为平型砂轮，其尺寸350*40*127.切削用量的选择：砂轮转速n=1670r/min，V=35m/s.轴向进给量f=0.5B=20mm、工件速度vw=10m/mina径向进给量f=0.015mm。切削工时，当加工一个表面时，T1=（见工艺手册表6.2-8）公式中L=85mm，b=54.4mmZb=0.4mm，K=1.1，即t1=3.39min。9)划两键槽线10)铣18mm键槽两处粗铣轴上两个键槽，保证尺寸18mm，47.5mm，73mm，fz=0.08mm/r切削速度：参考有关手册，确定v=0.45m/s，即v=27m/min，采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=225mm，齿数z=5，则主轴转速n=38 r/min;现采用x63卧式铣床，取进给量为2mm/r；1 铣B-B中的键槽，铣刀的行程为l+L1+L2=6.9+73+6.9=86.8mm机动工时为tm=0.23min2 铣A-A的键槽，铣刀的行程为l+L+L2+=7+67+7=81mm，机动工时为tm=0.21min;3 按图样检查各部尺寸精度11)油封入库四、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。4.1、定位基准的选择输出轴的定位基面是外圆，定位基准是轴线，选择长“半圆孔”做定位元件，且长半圆孔可以限制四个自由度。4.2、定位元件的设计4.2.1、定位元件视图采用V型块对输出轴进行定位，相比较简单。如下图所示左视图俯视图4.2.2、切削力与夹紧力的计算：A-A处切削力计算：根据上述转速为38r/min，进给量为2mm/r，选用切削速度为100mm/m
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