优秀毕业论文毕业设计变速箱输入轴工艺设计

1、设计题目:系别:专业:班级:姓名:学号:指导老师:浙江汽车职业技术学院毕业（论文）设计变速箱输入轴工艺设计机电系数控技术06高职数控（1）班 周晓海2 0 6 1 3 1 1 2邱雪萍2009年5月18日引言产品图:零件结构与工艺分析：2.1轴类零件的结构特点和种类：2. 2轴类零件加工表而的加工精度要求：2.2. 1尺寸精度：2.2.2几何形状精度：2.2.3相互位置精度：2. 2. 4表面粗糙度：2. 3零件材料的选择：2.3. 1成分特点：2.3.2热处理特点：数控加工方案的确定：3. 1毛坯的选择和材料3.1.1确定毛坯的类型及制造方法：3.1.2确定毛坯形状尺寸及公差：3. 2基准选

2、择：3.2.1选择粗基准：3.2.2选择精基准：3. 3拟订工艺过程：3.3.1选择表面加工方法：3.3.2加工工步设计：3. 3. 3变速器输入轴大批生产的加工工艺过程:3. 3. 4确定机械加工余量、工序尺寸及公差：.数控加工设备及夹具4.1数控设备：4. 2刀具的应用：专用夹具设计：设计小结：谢三.四.五.六、致参考文献:10101()1213141415变速箱输入轴工艺设计【摘要】：本文为毕业设计说明书，内容主题是关于轴类零件的数控加工工艺及专用夹 具设计。按毕业设计的要求，提交了产品图，分析了零件的结构及工艺特点，对数控加 工工艺方案进行了比较，从中提出了应采用的合理加工工艺方案，据

3、此完成了加工工步 设计。对数控加工设备、刀具和专用夹具作了必要说明。【关键词】：轴类零件 加工工艺 专用夹具引言数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重耍地位和巨人效益，显示了其在国家 基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现口动化、 柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造 业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加 工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1t)与制造技术(mt)结合发展的结果。当今 发展国民经济的一个重耍保障就是机械制造工业的飞速发展。随着吋间的发展，机械设 计水平的高低已成

4、为衡量一个国家科学技术、经济水平以及国防力量的重要标志2。轴类零件在传动屮承受着不同程度的载荷，支撑着整个设备的运转，将动能传递给 各种执行件。这些零件需要轴在齐种不稳定的情况下具有抗震动性，在反复的运动过程 中具有抗疲劳性，耐磨性，及具有足够的强度，刚度和力学性能等。在轴的设计中应考 虑轴的各种工作场合，合理的选择材料，加工吋注意切削用力，合理选择刀具，机床设 备。通过对轴的强度计算，校核等，在设计上确定轴的合理性。在轴的制造过程中，需 制定合理的工艺。包插毛坯制造，机械加工及热处理，公差要求，量具等。由于轴是机 械产品中的关键零件z-,对于它的要求很高，包括表面质量，使用性能，使用寿命，

5、可靠性，精度等级等，i大i此，设计好一件轴需要具备一定的理论基础毕业设计是在教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节，是应用所学 基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。我希望通过这 次毕业课程设计能巩固、扩大并强化自己所学到得理论知识与专业技能，提高自己的设 计计算、计算机cad制图、数控加工程序的编写等能力，学会正确使用技术资料、标准、 手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际，严肃认真的工作作风和独立的工作 能力和解决现代实际工艺设计问题的能力，为以后设计及毕业后从事技术性工作打下一 个坚实而良好的基础。、产品图:、映mt lmmitmk.imiikl

6、 1mcll1、零件名：变速箱输入轴2、材料：20crmnti （20 w钛）3、技术要求：该轴类零件需采用调质表面热处理（50-55） iibc二、零件结构与工艺分析：2.1轴类零件的结构特点和种类：轴类零件是机械产品中的典型零件，用來支承传动零件（如齿轮，带轮，凸轮等）、 传递转矩、承受载荷并保证装在轴上的零件（或刀具）具有一定的回转精度。轴类零件的结构特征是长径比大的回旋体。按其结构形状可分为光轴、阶梯轴、空 心轴和异形轴（如曲轴、凸轮轴、偏心轴等）四类。按轴的长度与直径之比值（长径比） 又可分为刚性轴（l/dw12）和性轴（l/d>12）两类。轴类零件的加工表面通常有内外圆柱面、

7、圆锥面、以及螺纹、花键、键槽和沟槽等。2. 2轴类零件加工表面的加工精度要求：2.2.1尺寸精度：起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（it5it7）o 装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（it6it9）2.2.2几何形状精度:轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等， 一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度耍求较高的内外圆表面，应在图纸上标 注其允许偏并。2.2.3相互位置精度：轴类零件的最主要的和互位置精度是配合轴颈轴线和对支承轴颈轴线的同轴度或 配合轴颈相对支承轴颈轴线的图跳动。普通精度的轴，同轴度误差为0.010. 03 mm,

8、 高精度的轴为0. 0010005俪，其他的相互位置精度有轴肩端面对轴线的垂直度等。2. 2. 4表面粗糙度：配合轴颈的表而粗糙度ra植一般为1. 60. 4 u m,支承轴颈的表而粗糙度ra值一 般为 0. 40. lumo2. 3零件材料的选择：轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定， 力求经济合理。常用的轴类零件材料有35、45、50优质碳索钢，以45钢应用最为广泛。对于受载 荷较小或不太重要的轴也可用q235、q255等普通碳素钢。对于受力较大，轴向尺寸、 重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如40cr合金钢可用于屮等精度，转 速较高的工作场合，

9、该材料经调质处理后具有较好的综合力学性能；选用cn5、65mn 等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨 性、耐疲劳强度性能都较好；若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20c、 20crmnti 20mn2b等低碳钢或38crmoala渗碳钢，这些材料经渗碳淬火或渗氮处理 后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗 冲击韧性和耐疲劳强度的性能。球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，口具有减振性能，常在制造外形结构复杂 的轴中采用。特别是我国研制的稀土镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、 吸振，对应力集中敏感性小等优

10、点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类 零件。此处变速箱输入轴是在高速、重载条件下工作的轴类零件，其零件材料应选为 20crmnti,是中淬透性渗碳钢。该材料的特点是：1）表面具有高的硕度，耐磨性及接触疲劳强度，使零件表面能够承受强烈摩擦和 接触交变应力。2）心部具有叫高的屈服和韧性，使零件不致发生脆性断裂。3）良好的淬透性，一保证心部强度。2.3.1成分特点：20crmnti wc<0.2%主要为保证零件心部具有良好的塑性和韧性。主加合金元索 crmn提高钢的淬透性，保证心部强度；辅加元素ti强碳化物形成元素，形成的特殊碳 化物可细化晶粒，提高渗碳层的耐磨性。2.3.2热处理

11、特点：热处理特点（附表3-1）：渗碳钢的预备热处理一般采用正火处理，对高淬透性的 渗碳钢，则采用空冷淬火+高温回火，以获得回火索氏体组织，改善切削加工性能。 渗碳钢的最终热处理是渗碳+淬火+低温冋火，具有较高的耐磨性，而心部硬度较低，则 具有良好的塑性和韧性。附表3-1材料热处理工艺及其力学性能牌号热处理工艺力学性能（不小于）第次 淬火/°c第二次淬火/°c冋火 淬火/°c60/mpa60/mpa8 （%）akv/ j20crmnti880（油）870（油）200（水，空）10808351035三、数控加工方案的确定：3.1毛坯的选择和材料3.1.1确定毛坯的类型

12、及加工方法：1）零件的毛坯：轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形 式。对丁外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或 重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料乂减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。2）零件的材料:轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理 规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。根据该轴类零件的技术要求，定材料为20crmnti,零件形状简单，应选用锻造，（自 由锻造）锻造形状简单，精度低，毛坯加工余量1.5 mm10 mm,生产率不高。3.1.2确定毛坯形状尺寸及公

13、差：由于零件属锻件，加工表面进行定位的情况较多，所以确定锻件尺寸公差值及根据偏差 2. 2+1.5 -0.7,（如表 31）表31机械加工余量，粗车及半精车外圆加工余量及偏差零件基本尺寸直径经过热处理 的零件粗车折算丿j270552.5余量克径偏差半精车粗车经热处理戈长度2702.0-0. 30. 4532基准选择：3.2.1选择粗基准:该轴在精锻机上锻造，各外圆表面同轴度误差较小，粗加工吋以犬端外圆定位，铳 小端面打中心孔，掉头铳另一端打中心孔。3.2.2选择精基准：1）为保证主轴支承轴颈，配合轴颈及询端短锥面的同轴度，在粗车及精车吋均以 中心孔为基准，体现基准统一。2）大小端锥孔加工出后，

14、精基准则选大小端锥面，配以锥套心轴定位，确保锥孔 与各外圆的同轴度。3）支承锥面，配合轴颈加工后，考虑到装夹方便，以配合轴颈为精基准，加工莫 氏锥孔，保证同轴度要求。3. 3拟订工艺过程：3.3.1选择表面加工方法：轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法 有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外岡表面最经济自效的加工方法，但就 其经济精度來说，一般适于作为外鬪表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆表面 主要精加工方法，特别适用于各种高硕度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后 进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很

15、 高的零件。由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不 相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求 的合格零件（附表3-2外圆表面各种加工方案和经济加工精度）。表3-2外圆表面各种加工方案和经济加工精度序 号加工方法经济精度（公差等级）经济粗糙度 （ra 值/ u m ）适用范围1粗车tt13-it1150-12. 5适用于淬火钢以 外的各种金属2粗车-半精车tt10-it86. 3-3. 23粗车-半精车-精车it8-it71.6-0. 84车-半精车-精车-滚压it8-it70. 2-0. 0255粗车-半精车-磨削tt8-t

16、t70. 8-0. 4主要用于淬火钢， 也町用于未淬火 钢，但不适用于有 色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨it7-it60. 4-0. 17粗车-半精车-粗磨-精磨-超 精加工（或轮式超精磨）it50. 1-0.012(或 rz 0. 1)8粗年-半精车-精车-梢细车（金刚车）it7-it60. 4-0. 025主要用于要求较 高的有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨- 超精磨（或镜面磨）it5 以 i:0. 025-0. 006(或rz 0. 1)极高精度的外圆 加工10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨it5 以 i:0. 12(或 rz 0. 1)根据第一章有关表格及机械加工工艺手册，选择各表

17、面加工方法如下：两处支承轴颈：粗车（it11） 半精车（it9） 粗磨（it7） 精磨（锥面在精磨中磨岀）配合轴颈：粗车（it11） 半精车（it9） 粗磨（it7） 精磨（it5）6号莫氏锥孔：钻孔半精车粗磨精磨轴端短锥面：粗车（tt11） 半精车粗磨精磨螺纹面：粗车（it11） 半精车（it9） 精车螺纹非配合表面：粗车半精车轴端法兰面上的沉孔：钻孔忽孔花键面：粗铳精铳。3.3.2加工工步设计：1）加工准备阶段：购买毛坯2）粗加工阶段：这个阶段可以用大的切削用量切除大部分的余粮，将毛坯加工至 接近图纸要求的形状，只留下少量加工余量经后续工序，同时，安排调质处理，使工件 机械性能满足使用要求

18、。3）半精加工阶段：在这个阶段主耍为精加工做好准备，对于要求低的表而可以达 到图纸要求，（如主轴的深孔加工，法兰连接孔的加工等）。4）精加工阶段：在这个加工阶段，所有表而都要加工到图纸规定的要求，完成整 个零件的加工任务。3.3.3数控加工工艺过程（列表）：序号工序名称工序内容1粗车粗车39 mm,粗车53. 5 mm2平端面 打屮心孔平端面172±0. 5打屮心孔保持60 为83平总长钻深孔平总长为268±1.0 钻深孔10x86±204精车各部分外径精车各部分尺寸5滚压油槽滚压油槽切深0. 8 mm6粗磨外径粗磨外径37. 3±0037钻油孔钻304

19、油孔8车螺旋车m22x1.5的螺纹9铳键槽铳键槽10磨定位外径粗磨25. 2+002至尺寸29. 3±0. 02至尺寸23±0. 5为止11滚花键滚20牙花键12插花键插28牙花键毛坏加紧时，被加工的外径跳动不大于0.03,公法线长度13. 4713. 44卡齿数5,花键分度圆跳动不大于0. 03513滚一挡齿轮1 滚齿2.去齿部毛刺装夹时39t2外径跳动允差0. 025,滚刀必须碰到倒挡齿 轮为止，剃前工法县长度12. 60-°03跨齿数（2）,齿形误差 fo014 ,齿圈跳动厶p.o. 036,齿向误差厶fb0. 016.14滚二档齿轮1滚齿，齿坯2.去齿部毛

20、刺装夹后跳动不大于0.025,剃前公法线长16. 50°_o.o3跨齿数（3）齿形误差aff 0.014齿圈跳动厶pr0. 036齿向误差厶fb0. 01415插倒挡轮1.插倒挡齿2.去齿部毛刺装夹后工件外径跳动0. 035,剃前公法线长度9. 84-0.03跨齿 数2 ,齿形误差厶ff0. 022,齿圈跳动厶pr0. 045齿向误差厶 fb0. 01816倒倒挡齿角1倒倒挡齿角2.去倒角毛刺工件跳动允差0.05,倒角对称度0.317剃一扌当齿轮装夹时注意深孔在车头方向，剃一挡齿与标准轮齿合接触面 全长60%,高度45%以上，齿形误差厶ff 0. 08,齿圈跳动厶 pr0. 025,

21、齿向误差厶fb0. 00718剃道挡齿1. 公法线长度9.811±0. 033跨齿数(2),齿形误差厶 ff0.0u,齿圈跳动厶pr0. 045,齿向误差厶fbo.oii,倒锥15 o2. 与标准轮啮合接触面全长50%以上，高度40%以上19剃二档齿公法线长16. .431 ±0. 023跨齿数3,齿形误差厶ff0. 008, 齿圈跳动厶pr0. 025,齿向误差厶fbo. 007,与标准面啮合接触 面全长60%,高度45%以上20渗碳，淬火1渗碳、淬火，2.抛光3清洗4.研磨中心孔21校直校直至0. 03以下22磨37外径1.两顶针夹持2磨37需 至尺寸，靠平面保持台厚2

22、7.5±0.123磨28牙外径磨29；益至尺寸，靠平面保持台厚27.5±0.01524磨35外径磨35：器 至尺寸，靠平面保持台厚27. 5土0.0125磨25外径1 磨25：驚至尺寸，靠一挡轮平面保持尺寸76土 2磨25牆26磨21外径磨21外径，磨2匸蠶至尺寸27对啮1检查啮合，噪音是否正常2.打磨磕碰毛刺3看接触输入轴二档轮，按高度$45%,按长度$60%轮 1701131输入轴倒挡轮，按高度240%,按长度$50% 相配齿轮1701082输入轴一挡轮，按高度245%,按长度260% 相配齿轮17011113.3.4确定机械加工余量、工序尺寸及公差:工序工序内容基本尺

23、寸端而余量长度偏差2平端片172±0. 5 mm2. 0 mm0. 400. 463平总长268±1. 0 mm2. 0 mm0. 520. 63匚序1】序内容基本尺寸h径余量直径偏差1粗车39 mm2. 2 mm0. 250. 396粗磨外径37. 3±0, 030. 25 mm0. 100 一0. 1610磨定位外径25. 2+0 020. 30 mm-0. 033-0. 05229. 3±0. 020. 30 mm-0. 033 - 0. 05223°0.50. 30 mm-0. 033 - 0. 05222磨37外径j( -0. 080

24、. 40 mm0. 100 0. 16023磨28牙外径qqo. 01刘0050. 3 mm-0. 0840. 13024磨35qc+0-02°°+0.0170. 4 mm-0. 100 一0. 16025磨25外径qr+0.017 也6()0020. 3 mm-0. 084 - 0. 13026磨21外径o-i-o. oi030. 3 mm-0. 084 - 0. 13四、数控加工设备及夹具4.1数控设备：该零件所用的加工设备是沈阳第一机床厂生产的cak系列（cak5085di）数控车床, 该机床是一种经济、实用的数控加工机床，产品结构成熟，性能质量稳定可靠，广泛地 应用

25、丁汽车、五金、机械、石油军、工等多种行业的机械加工，是国内第一个用户评选 岀来的名牌产品。1）该机床功能全而系能稳定，可以实现轴类、盘类的内外表面，锥而、圆弧、螺 纹、镇孔、饺孔加工，也可以实现非圆曲线加工。（cak5085di数控车床如图4-1所示） 型号：cak5085di规格：500*850mm重量:2300kg主轴的转数范围：40-1800r/min数控系统：fanuc oi-matc tc系统图4-lcak5085di数控车床表4-1主要技术参数主要技术参数参数床身上回转直径d) 500mm工作台上冋转直径(1)250mm两顶尖距离850mm主轴孔锥度1:20主轴端部结构c8主轴转速

26、401800(1300)r/min主轴孔径4)72卡盘规格250mm纵向行程750mm横向行程250mm车刀规格25 x 25mm尾座套筒行程128mm尾座套筒锥度mt5快速移动速度x:6 m/minz:6 m/min最小设定单位0. 001mm重复定位精度x： 0. 012mmz:0. 016mm精车圆度/圆柱度0.005, 0.03/300mm进给电机扭矩x： 6n.mz:7. 5n.m电机功率7. 5kw净重/毛重2130/2300kg外形尺寸2650 x1300 x1680mm2）夹具的说明:使用的卡盘是三爪自定心卡盘，因为三爪卡盘夹紧力小，夹持工具时一般不需要找 正，装夹速度快。4.

27、 2刀具的应用:该零件为大批量生产，应尽量采用高效率机床，粗车、半精车可采用自定心卡盘及 尾座顶尖，床加工工序均采用硬质合金车刀，粗加工、半精加工可选用通用量具。序号-序乞称丁艺设备加工设备1粗车车床2平端面，打屮心孔车床3平总长，占深孔车床4精车各部外径数控车床5滚压，油槽油槽，滚压力1701010车床6粗磨外径外元滚床7占油孔4钻头方钻8车螺纹m22x 1. 5-69 环规车床9铳槽080x5铳刀片铳床10磨定位外径外元磨床11滚20牙花键mix 30°滚刀滚齿机12插28牙花键mix 30°插齿刀插齿机13滚一挡齿轮m2. 5x20°左旋滚刀滚齿机14滚二挡

28、齿轮m2x 170 x0. 78专用滚刀滚齿机15插倒挡轮m2 x 20°插齿刀插齿机16倒倒挡齿角倒角机17剃一挡齿m2. 5x20° x0. 545 右旋剃剃齿机18剃倒挡齿剃齿机19剃二挡齿剃齿机20渗碳，淬火梅花硕质合金顶针21校直螺旋压力机22磨37外径外元磨床23磨28牙外径外元磨床24磨35外径外元磨床25磨27外径外元磨床26磨27外径外元磨床27对啮卧式对齿机五、专用夹具设计:机床夹具之所以能够在生产中得到广泛作用，原因与它在生产中所起的重要作用分 不开的，主要作用可归纳如下：1) 捉高劳动生产率。2) 保证工件的加工精度。稳定整批工件的加工质量。3) 改

29、善工人劳动条件。4) 降低对操作工人的技术等级要求。本套夹具有三大部分组成：1 定位装置一一两个v形块、一个定位螺钉2.夹具体选用45号钢(具体参数参照图纸)3 夹紧装置：选用钱链杠杆夹紧机 机构具有较大的夹紧力，并可以利用弹性缓冲垫圈在一 定范围内调节。这种夹紧机构制造简单，可以作为专用件在组合夹具中作为可拆装件。饺链一一杠杆夹紧机原理：夹紧机构由义形杠杆1与杠杆2组成，杠杆2可以绕底 座上的固定轴旋转，杠杆1和杠杆2是通过两个钱链板3做饺链连接，夹紧螺栓4和压 块连接在杠杆2上，当逆时针方向回转叉形杠杆1时便夹紧工件。由于饺链杠杆 夹紧机构不能口锁，在夹紧状态时，中心轴6必须和轴7、轴8成一直线，这时杠杆1 到达杠杆2的挡块9±,这样在加工时，夹紧机构才能稳定在可靠的位置上。当松开工 件时，叉形杠杆1绕顺时针方向旋转到靠紧支座为止，这时杠杆2则转了 90。，使装卸 工件很方便