输出轴设计说明书

1、word.北 华 航 天 工 业 学 院 机械制造专业方向课程综合设计 课程设计报告报告题目： 机械制造专业方向课程综合设计 作者所在系部： 机械工程系 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： B09111 作 者 姓 名 ： 符嗣星 指导教师姓名： 王秋林 完 成 时 间 ： 2012 年 12 月 word.摘摘要要这次设计的是 CA6140 车床输出轴 2*8 斜孔， 包括被加工工件的零件图、工件的毛坯图、夹具装配图、夹具体图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。输出轴作为动力装置的主要零件，工艺工装的设计与改进直接影响着其质量与性能。本文首先介绍了输出轴的作用

2、和工艺分析.然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和械加工余量。最后拟定钻孔的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。本次课程设计主要是应用机械制造技术，是一次深入的综合性的总复习 。通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，稳固和加深已学过的技术根底课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的根底，并且为后续课程的学习打好根底。word.目目 录录1 1 零零件件的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型确确实实定定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1

3、1.1 零件的用途.11.2 零件的工艺性.1分析、审查产品的零件图和装配图.1零件的结构工艺性分析.11.3 确定零件的生产类型.22 2 确确定定毛毛胚胚、绘绘制制毛毛胚胚简简图图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 22.1 选择毛胚.22.2 确定毛胚的机械加工余量和尺寸公差.3毛胚的机械加工余量.3毛胚的尺寸公差.3加工余量、工序尺寸和工差确实定.4绘制零件毛坯简图.53 3 拟拟定定零零件件的的工工艺艺路路线线. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、 . . . . . . .5 53.1 定位基准的选择.5精基准的选择.5粗基准的选择.53.2 外表加工方法确实定.63.3 工序的安排.7加工阶段的划分.7基面先行原那么.8先粗后精.8先面后孔.83.4 工序顺序的安排.8机械加工工序.8热处理工序.83.5 确定工艺路线.93.6 选择加工设备及刀、夹、量具.10word.4 4 零零件件加加工工设设计计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 10 05 5 夹夹具具设设计计 . . . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 12 25.1 计算夹紧力并确定螺杆的直径.125.2 对称精度的分析.135.3 确定夹具方案.136 6 设设计计心心得得 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 14 47 7 参参考考文文献献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、.1 15 51 1 零零件件的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型确确实实定定1 1. .1 1 零零件件的的用用途途题目所给定的零件为输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使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。图 1-1 所示为输出轴的零件图。结合图分析可得，80mm 孔与动力源电动机主轴等 配合起定心作用，用10-20mm 销将动力传至该轴，再由55mm 处通过键将动力输出，A、B 是两段支轴颈。图 1-1 输出轴零件图1 1. .2 2 零零件件的的工工艺艺性性分分析析、审审查查产产品品的的零零件件图图和和装装配配图图制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零

7、件所在部件的装配图。了解该零件在部件中的作用及零件的技术要求，找出其主要的技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。零零件件的的结结构构工工艺艺性性分分析析 所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造word.的可行性和经济性。 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比拟简单，其主要加工的面有55、60、65、75、176 的外圆柱面， 50、80、104 的内圆柱外表， 10 个 20 的通孔， 2 个 8 的斜孔。图中所给的尺寸精度高，大局部是IT6 级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80 内圆柱外表为Ra3.2um, 55 外圆柱面、大端端面为Ra1.6u

8、m, 60、75 外圆柱面为 Ra0.8um，其余为 Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在 55 的左端面、 80 内孔圆柱面对75、60 外圆轴线的跳动量为 0.04mm, 25 孔的轴线对 80 内孔轴线的位置度为0.05mm,键槽对55 外圆轴线的对称度为0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。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。1 1. .3 3 确确定定零零件件的的生生产产类类型型题目给出，该输出轴材料为45 钢。 根据公式 质量公式，可计算 输

9、出轴重量为 15.7kg，查表可知，输出轴属于重型零件 ，那么该零件的生产类型为中批量生产。2 2 确确定定毛毛胚胚、绘绘制制毛毛胚胚简简图图2 2. .1 1 选选择择毛毛胚胚毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比拟重要的阶段，毛坯的形状和特征硬度，精度，金相组织等对机械加工的难易、工序数量的多少有直接影响。因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量确实定也是一个非常重要的问题。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低本钱、提高质量和生产率。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性

10、，毛坯的种类包括：铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、word.焊接件等。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。 材料为 45 钢， 锻造时应安排人工调质处理200HBS。2 2. .2 2 确确定定毛毛胚胚的的机机械械加加工工余余量量和和尺尺寸寸公公差差毛毛胚胚的的机机械械加加工工余余量量由表 2-1 至表 2-5 可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。该锻件的尺寸公差等级为IT7-13 级。加工精度要求高的

11、地方，例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2)；精， h8 IT7-IT8, (1.6-0.8)。根据该零件的各加工精度要求，经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工外表都留有加工余量4mm，因此为圆柱所以保存加工余量为8mm。表 2-1 加工余量加工外表根本尺寸加工余量等级加工余量数值80+0.042/+0.01275 mmG5 mm65+0.023/+0.00365 mmG5 mm60+0.065/+0.04560 mmG10 mm55+0.023/+0.00355 mmG15 mm197197 mmH3 mm锻件直接锻造出此大概形状，用查表法确定各个加工的总余量如上图所示。毛毛胚胚

12、的的尺尺寸寸公公差差锻件主要尺寸的公差如下表所示：表 2-2 主要毛坯尺寸及公差 mm主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 CT锻件的长度尺寸12731304锻件的长度尺寸303333.6锻件的宽度尺寸176各阶梯圆柱尺寸5515703.26010703.2655703.2word.755803.2加加工工余余量量、工工序序尺尺寸寸和和工工差差确确实实定定 根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原那么标注，确定各加工外表的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸总结 如下：1外圆柱面 55毛坯 17.1 70工序名称

13、 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 外表粗糙度精车 1.0 IT6 55 1.6半精车 1.1 IT10 56 3.2粗车 15 IT12 57.9 6.3 2外圆柱面 60毛坯 12.1 70工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 外表粗糙度精车 1.0 IT6 60 1.6半精车 1.1 IT10 61 3.2粗车 10 IT12 62.9 6.3 3外圆柱面 65毛坯 7.5 70工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 外表粗糙度精车 1.0 IT6 65 1.6半精车 1.1 IT10 66 3.2 粗车 5 IT12 67.9 6.3 4)外圆柱面 75(毛坯 7.5 80)

14、工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 外表粗糙度精车 1.0 IT6 75 1.6半精车 1.1 IT10 76 3.2粗车 5 IT12 77.9 6.3 5)加工通孔 20工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 外表粗糙度铰 10 IT7 20 1.6扩 9.9 IT9 19.8 3.2钻 9 IT12 18 6.36)加工键槽word.工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 外表粗糙度精铣 IT9 16 1.6粗铣 IT12 12 3.2绘制零件毛坯简图绘制零件毛坯简图图 2-1 零件毛坯图3 3 拟拟定定零零件件的的工工艺艺路路线线3 3. .1 1 定定位位基基准准的的

15、选选择择精精基基准准的的选选择择选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工外表的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原那么如下：1、基准重合原那么； 2、基准统一原那么； 3、自为基准原那么； 4、互为基准原那么； 5、所选精基准 应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。精基准的选择：加工输出轴，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。选定A 面面积较大，定位比拟稳定，夹紧方案比拟简单，可靠，操作方便，使用夹具即可。利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工到达要求精度。粗粗基基准准的的选选择择粗基准的选择：考虑到

16、以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作word.粗基准： 1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2 保证定位准确、夹紧可靠。3 3. .2 2 外外表表加加工工方方法法确确实实定定 市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最正确的加工方案。 根据输出轴零件图上的各加工外表的尺寸精度和外表粗糙度，确定加工件各外表的加工方法，如下

17、表所示：表 3-1 加工方案加加工工外外表表尺尺寸寸精精度度等等级级外外表表粗粗糙糙度度R RA A/ /U UM M加加工工方方案案5 55 5 外外圆圆柱柱外外表表I IT T6 61 1. .6 6粗粗车车 - -半半精精车车 - -精精车车6 60 0 外外圆圆柱柱面面I IT T6 60 0. .8 8粗粗车车 - -半半精精车车 - -精精车车6 60 0 外外圆圆柱柱面面I IT T6 61 1. .6 6粗粗车车 - -半半精精车车 - -精精车车7 75 5 外外圆圆柱柱面面I IT T6 60 0. .8 8粗粗车车 - -半半精精车车 - -精精车车5 50 0 内内圆圆

18、柱柱面面自自由由公公差差6 6. .3 3粗粗铣铣8 80 0 孔孔I IT T7 73 3. .2 2钻钻孔孔 - -车车孔孔 - -铰铰孔孔8 80 0 孔孔自自由由公公差差6 6. .3 3钻钻孔孔 - -车车孔孔2 20 0 通通孔孔I IT T7 73 3. .2 2钻钻孔孔 - -铰铰孔孔8 8 斜斜孔孔I IT T7 73 3. .2 2钻钻孔孔左左端端 面面自自由由公公差差6 6. .3 3粗粗车车右右端端面面I IT T6 61 1. .6 6粗粗车车 - -精精车车键键槽槽I IT T9 93 3. .2 2粗粗铣铣 - -精精铣铣倒倒角角自自由由公公差差6 6. .3 3

19、word.3 3. .3 3 工工序序的的安安排排加加工工阶阶段段的的划划分分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步到达所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工 ,半精加工 ,精加工三个阶段。 粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大局部余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆外表的大局部余量，并为后续工序提供精基准。半精加工阶段：其任务是使主要外表到达一定的精加工余量，为主要外表的精加工做好准备。精加工阶段：其任务就是保证各主要外表到达规定的尺寸精度，留一定的精

20、加工余量，为主要外表的精加工做好准备，并可完成一些次要外表的加工。如精度和外表粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。基基面面先先行行原原那那么么 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和55 外圆柱面为后续精基准外表加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余局部加工出来。word.先先粗粗后后精精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件外表上的大局部余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，假设粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，那么要安排半精车，以此为精车做准

21、备。先先面面后后孔孔 对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比拟容易，并能提高孔的加工精度，所以对于CA6140车床输出轴来讲先加工75 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。3 3. .4 4 工工序序顺顺序序的的安安排排机机械械加加工工工工序序工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少

22、，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比拟简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散。 辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。word.热热处处理理工工序序热处理的目的是提高材料力学性能，消除剩余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件 CA6140 车床输出轴材料为45 钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按标准在 840温度中保持 30 分钟释放应力 。3 3

23、. .5 5 确确定定工工艺艺路路线线在综合考虑上述工序顺序安排原那么的根底上，下表列出了输出轴的工艺路线。表 3-2 输出轴的工艺路线工序号工序名 称工 序 内 容1锻造锻造毛胚2热处理正火消除内应力 3铣削铣两端面 ,并打中心孔4车削粗车外轮廓5热处理调质 220240HBS6钳工修研两端中心孔7钻削大端面钻 50mm 孔8钻削大端面打中心孔9镗削粗镗 80mm、104mm 的孔10车削精车 A、B、C 各台阶面，倒角 145 11镗削精镗 80mm 孔，孔口倒角 145 12扩孔钻扩铰 10-20mm 孔，孔口倒角 145word. 13钻削钻 2-8mm 孔14钳工划键槽加工线 15铣

24、削铣键槽 16钳工钳去毛刺17去毛刺 去除全部毛刺18终检按零件图样要求全面检查3 3. .6 6 选选择择加加工工设设备备及及刀刀 、夹夹、量量具具 由于生产类型大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式为以通用机床及专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床的的装卸及各机床间的传送均由工人完成。车各外圆时，多是用车床完成，夹紧方案为专用车夹具及三爪卡盘定位 。铣键槽也可以用车床完成 。只有钻孔 10-20-0.019/-0.042 和孔 2-8 时要求工人自己设计夹具在钻床上完成，量具选用游标卡尺即可。工序 12 钻孔 10-20-0.019/-0.0

25、42，孔倒角为 1*45 度 要分钻，扩，铰三道工序才能到达20-0.019/-0.042 的要求所以选用角铢式钻床夹具。选用锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔是倒角。选用锥柄机用铰刀，专用夹具。快换夹头，游标卡尺。 工序 13 钻孔 2-8 选用人工设计夹具锥柄麻花钻一次性加工完毕。4 4 零零件件加加工工设设计计表 4-1 粗车外圆进给量查表 结果粗车外圆Ap(mm)F(mm/r)V(mm/r)7550.5386550.5386050.538word.5530.444半精车外圆 7530.7316530.7316030.7315530.731精车外圆 7530.4446530.4446030

26、.4445530.444以上 f 为进给量 ap 为深度 v 是速度粗车外圆 75 时 同上可得： 38=75nn115 取 n=126 v=3.1475126=29mm/r粗车外圆 65 时 38=3.1465nn186 取 n=126 v=3.1465126=25 mm/r 粗车外圆 60 时 38=3.1460nn201 取 n=287 v=3.1460287=54 mm/r粗车外圆 55 时 44=3.1455nn254 取 n=287 v=3.1455287=49mm/r半精加工外圆 75 时 31=3.1475nn131 取 n=126 v=3.1475126=29mm/r半精加工

27、外圆 65 时 31=3.1465nn151 取 n=126 v=3.1465126=25mm/r半精加工外圆 60 时 31=3.1460nn164 取 n=126 v=3.1460126=23mm/r半精加工外圆 55 时 31=3.1455nn179 取 n=126 v=3.1455126=21mm/r精加工外圆 75 时 44=3.1475nn186 取 n=126 v=3.1475126=29mm/r精加工外圆 65 时 44=3.1465nn215word. 取 n=215 v=3.1465215=43mm/r精加工外圆 60 时 44=3.1460nn233 取 n=287 v=

28、3.1460287=54mm/r精加工外圆 55 时 44=3.1455nn254 取 n=287 v=3.1455287=49mm/r钻孔 10-20-0.019/-0.042：通过计算可得粗钻 n=1000r/min f=0.3mm/r v=24m/min ap=3.5mm/r扩孔 n=630r/min f=0.3mm/r v=15.6m/min ap=0.45mm/r铰孔 n=1000r/min f=0.3mm/r v=15.8m/min ap=0.05mm/r镗孔 50 80+0.042/+0.012 104粗镗时 ap=2.75 v=0.4m/s f=0.2mm/r N=1000v/

29、d n1=100024/3.1450r/m=152r/min n2=100024/3.1480r/m=95r/min n3=100024/3.14104r/m=75r/min半精镗 80+0.042/0.0 ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r n=100072/3.1480r/m=286r/min精镗 80+0.042/0.012 时 ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r n=1000108/3.1480r/m=429r/min5 5 夹夹具具设设计计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个

30、工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造本钱，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产本钱的重要技术环节之一。word.同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。本次的设计的夹具是第13 道工序 -2-8 的斜孔粗钻该夹具使用于Z302 钻床。5 5. .1 1 计计算算夹夹紧紧力力并并确确定定螺螺杆杆的的直直径径查表可知，因为夹具的夹紧力与切削方向相反，实际所需要夹紧力F 夹与切削力 F 之间的关系F 夹=KF式中 K 为平安系数，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3当前面的计算可知F 夹=KF=3

31、2616=7848N查表，从强度考虑，因为一个M10 的螺栓能承受3924N 的许用夹紧力，所以用 M10 的螺栓完全能满足强度要求。但是从夹具的刚度及整体结构的对称性考虑，这里选用M16 的螺栓。5 5. .2 2 对对称称精精度度的的分分析析2-8mm 孔是在一次装夹下完成加工的，它们之间的位置精度由钻模套保证。查表，取公差等级的1/4，即夹具尺寸公差为 0.125mm。同理， 14 的孔，故取夹具钻模板上相应的钻套孔相距760.013mm查表可取：衬套与夹具体模板的配合为H7/r6钻套，扩孔套和铰套与衬套的配合为H7/g6钻，扩孔时刀具与导套内孔的配合F8/h65 5. .3 3 确确定定夹夹具具方方案案这道工序所加工的两个孔为斜孔与水平面夹角为30 度两孔对称分布 ，在加工 时应使此两孔的中心线与水平面垂直工件与夹具体底座成45 度。根据工件的结构特点看，装夹方案如下列图 。如下图：用两个凸台夹住零件， V 型块限制其自由度，用螺栓将V 型块固定在凸台上。夹具体的钻模板word.设计为铰链式钻模板并且带有特殊钻套，以有利于对工件的加工夹紧