CA6140機(jī)床輸出軸設(shè)計(jì)說明書

1、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院目錄序言2一、零件的分析31.1課題背景知識31.2零件的作用101.3零件的工藝分析10二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)122.1確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀122.2基準(zhǔn)的選擇142.3零件表面加工方法的選擇152.4制定工藝路線162.5選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具172.6加工工序設(shè)計(jì)19三、夾具設(shè)計(jì)223.1問題的提出223.2夾具設(shè)計(jì)23四、設(shè)計(jì)小結(jié)25五、參考文獻(xiàn)26序言機(jī)械制造技術(shù)是以研究機(jī)械加工工藝技術(shù)和夾具設(shè)計(jì)為主技術(shù)學(xué)科，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，要求學(xué)習(xí)過程中應(yīng)緊密聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，同時它又具有很強(qiáng)的綜合性，本次課程設(shè)計(jì)的課題是輸出軸加工工藝規(guī)程及某一工序?qū)Ｓ脢A具設(shè)計(jì)，

2、主要內(nèi)容如下：首先，對零件進(jìn)行分析，主要是零件作用的分析和工藝分析，通過零件分析可以了解零件的基本情況，而工藝分析可以知道零件的加工表面和加工要求。根據(jù)零件圖提出的加工要求，確定毛坯的制造形式和尺寸的確定。第二步，進(jìn)行基面的選擇，確定加工過程中的粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。根據(jù)選好的基準(zhǔn)，制訂工藝路線，通常制訂兩種以上的工藝路線，通過工藝方案的比較與分析，再選擇可以使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證的一種工序。第三步，根據(jù)已經(jīng)選定的工序路線，確定每一步的切削用量及基本工時，并選擇合適的機(jī)床和刀具。對于粗加工，還要校核機(jī)床功率。最后，設(shè)計(jì)第七道工序的夾具。先提出設(shè)計(jì)問題，再選擇定位

3、基準(zhǔn)，然后開始切削力、夾緊力的計(jì)算和定位誤差的分析。然后把設(shè)計(jì)的過程整理為圖紙。通過以上的概述，整個設(shè)計(jì)基本完成。這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個中等復(fù)雜程度零件（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望老師多加指教。一、零件的分析1.1課題背景知識1.1.1機(jī)械制造工藝相關(guān)知識基本概念（1）生產(chǎn)過程是指從原材料到產(chǎn)品出廠的全部勞動過程。（2）機(jī)械加工工藝過

4、程是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程的一部分，是對零件采用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸、和表面質(zhì)量等，使之成為合格零件的過程。（3）工序:一個（或一組）工人在一個工作地對一個（或同時對幾個）工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。（4）安裝:如果在一個工序中需要對工件進(jìn)行幾次裝夾，則每次裝夾下完成的那一部分內(nèi)容稱為一個安裝。（5）工位:在工件的一次裝夾后，工件（或裝配單元）與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。（6）工步:在加工表面（或裝配時的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。（7）走刀:切削刀具在加工表面上切削一次所完成的

5、工步內(nèi)容，稱為一次走刀。  （8）生產(chǎn)綱領(lǐng)是在計(jì)劃期內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。   （9）生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化的程度分類。一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)三種類型。機(jī)械加工工藝規(guī)程（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程有：機(jī)械加工工藝過程卡片、機(jī)械加工工序卡片、標(biāo)準(zhǔn)零件或典型零件工藝過程卡片、單軸自動車床調(diào)整卡片、多軸自動車床調(diào)整卡片、機(jī)械加工工序操作指導(dǎo)卡片、檢驗(yàn)卡片等。（2）制定工藝規(guī)程的基本要求是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，能盡量提高生產(chǎn)率和降低成本，并充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件，保證工人具有良好而安全的勞動條件。 （

6、3）制定工藝規(guī)程的步驟：  收集和熟悉制定工藝規(guī)程的有關(guān)資料圖樣，進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析；確定毛坯的類型及制造方法；選擇定位基準(zhǔn)；擬定工藝路線； 確定各工序的工序余量、工序尺寸及其公差；確定各工序的設(shè)備、刀具、夾具、量具和輔助工具；確定各工序的切削用量及時間定額；確定主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法；進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；編制工藝文件。機(jī)械加工工藝規(guī)程制定中應(yīng)注意的問題 （1）選擇零件毛坯時，主要考慮下列因素：零件的材料（包括牌號及標(biāo)準(zhǔn)號）及其機(jī)械性能、零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)條件、積極推廣應(yīng)用新工藝、新技術(shù)和新材料。（2）基準(zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何

7、關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。從設(shè)計(jì)和工藝兩個方面看可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。工藝基準(zhǔn)又可進(jìn)一步分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)又有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。 （3）粗基準(zhǔn)的選擇原則有：保證相互位置要求的原則、保證加工表面加工余量合理分配的原則、粗基準(zhǔn)不重復(fù)使用的原則、便于工件裝夾的原則。（4）精基準(zhǔn)的選擇原則有：基準(zhǔn)重合原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、自為基準(zhǔn)原則、互為基準(zhǔn)原則、便于裝夾的原則。（5）加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工時間），所能保證的加工精度和表面粗糙度。（6）選擇加工方法時考慮的主要因素：工件的加工精度

8、、表面粗糙度和其他技術(shù)要求，工件材料的性質(zhì)，工件的形狀和尺寸，生產(chǎn)類型、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，本廠設(shè)備、人員情況等。（7）根據(jù)精度要求的不同，整個工藝過程可劃分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段、光整加工階段、超精密加工階段。劃分加工階段的原因主要有：保證加工質(zhì)量；合理使用機(jī)床設(shè)備；便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免精加工表面損傷；便于安排熱處理工序，使冷、熱加工配合協(xié)調(diào)。（8）機(jī)械加工工序的安排原則：基面先行；先粗后精；先主后次；先面后孔。（9）熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件的材料和熱處理的目的。預(yù)備熱處理安排在機(jī)械加工之前；去除內(nèi)應(yīng)力的熱處理安排在粗加工之后，精加工之前；最終熱處理安

9、排在精加工前后，變形較大的熱處理應(yīng)安排在精加工之前，變形較小的熱處理應(yīng)安排在精加工之后；表面的裝飾性鍍層和發(fā)藍(lán)工序一般安排在工件精加工后；電鍍工序后應(yīng)進(jìn)行拋光，耐磨性鍍鉻則放在粗磨和精磨之間。（10）輔助工序包括檢查、檢驗(yàn)工序、去毛刺、平衡、清洗工序等，檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序。除了在每道工序中操作者自檢外，還必須在下列情況下安排單獨(dú)的檢驗(yàn)工序： 粗加工階段結(jié)束后；關(guān)鍵工序前后；零件從一個車間轉(zhuǎn)到另一個車間前后；   零件全部加工結(jié)束之后。（11）工序組合的原則：大批大量生產(chǎn)、零件結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜，適于采用工序集中地原則，對一些結(jié)構(gòu)簡單的產(chǎn)品，也可采用分散的原

10、則。成批生產(chǎn)宜采用適當(dāng)集中的原則，單件小批生產(chǎn)適于采用工序集中的原則；產(chǎn)品品種較多，又經(jīng)常變換，適于采用工序分散的原則； 零件加工質(zhì)量、技術(shù)要求較高時一般采用工序分散的原則；零件尺寸、質(zhì)量較大，不易運(yùn)輸和安裝的，應(yīng)采用工序集中地原則。（12）選擇設(shè)備時應(yīng)考慮下列問題：機(jī)床的精度與工序要求的精度相適應(yīng)；機(jī)床的規(guī)格與工件的外形尺寸，本工序的切削用量相適應(yīng)；機(jī)床的生產(chǎn)率與被加工零件或產(chǎn)品的生產(chǎn)類型相適應(yīng)；選擇的設(shè)備盡可能與工廠現(xiàn)有條件相適應(yīng)。（13）加工余量是指加工過程中所切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量（毛坯余量）和工序余量。加工總余量等于各工序余量之和。影響工序余量的因素有：

11、上工序的各種表面缺陷和誤差因素，包括表面粗糙度和缺陷層、尺寸公差和形位公差；本工序加工時的裝夾誤差。確定加工余量的方法有：分析計(jì)算法、查表法、經(jīng)驗(yàn)估算法。（14）工藝裝備的選擇包括確定各工序所需的夾具、刀具和計(jì)量器具等。夾具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和加工要求來確定。刀具的選擇主要取決于各工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度和表面粗糙度要求，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等。計(jì)量器具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和工件的加工精度來選取。  時間定額與提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑（1）時間定額Tt包括：基本時間Tm、輔助時間Ta、布置工作地時間Ts、休息與生理需要時間Tr、準(zhǔn)備與終結(jié)時間Te 。單件

12、和成批生產(chǎn)的單件時間定Tt= Ts+Ta+Tr+Tm+Tp+Te/n= Te/n大批量生產(chǎn)的單件時間定Tr=Ta+Tm+Ts+Tt（2）提高勞動生產(chǎn)率的工藝途徑有：縮短時間定額。縮短基本時間的措施有：提高切削用量和減少切削行程長度； 縮短輔助時間的措施有：采用先進(jìn)夾具、提高機(jī)床的自動化程度、采用先進(jìn)的檢測手段等直接縮短輔助時間，使基本時間與輔助時間重合等。推廣應(yīng)用新工藝和新方法。 提高機(jī)械加工自動化程度。 工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（1）工藝成本是指生產(chǎn)成本中與工藝過程有關(guān)的那一部分費(fèi)用。按照與年產(chǎn)量的關(guān)系分為可變費(fèi)用V和不變費(fèi)用 C。（2）若工件的年產(chǎn)量為

13、N，則工件的全年工藝成本S（元/年）為 ,單件 工藝成本S=VN+C ,單件工藝成本Sp=V+C/N1.1.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識在機(jī)械制造的各個加工工藝工程中，必須使工件在工藝系統(tǒng)中處于正確的位置，以保證加工質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。把為了使工件處于正確位置上所使用的各種工藝裝備稱為夾具，如檢驗(yàn)夾具、焊接夾具、裝配夾具等。在機(jī)床上對工件進(jìn)行切削加工時，為了保證加工精度，必須正確地安放工件，使工件相對于刀具和機(jī)床占有正確的位置，這一過程稱為“定位”。為了保證這個正確位置在加工過程中穩(wěn)定不變，應(yīng)該對工件施加一定的夾緊力，這個過程稱為“夾緊”。這兩個過程總稱為“安裝”。在

14、機(jī)床上實(shí)現(xiàn)安裝過程的工藝裝備，就是“機(jī)床夾具”。機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三爪自定心卡盤和銑床上用的平口虎鉗等。這類夾具的規(guī)格尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)廠家進(jìn)行生產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)，專門為工件某加工工序服務(wù)的專用夾具，則必須由各個制造廠自行設(shè)計(jì)制造。由于專用夾具的設(shè)計(jì)制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和生產(chǎn)成本，因此，它是各機(jī)械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改進(jìn)和工藝更新中的一項(xiàng)重要生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，也是每一個從事機(jī)械加工工藝的技術(shù)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識。（1）機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，所以應(yīng)用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用：保證工件

15、的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量夾具在機(jī)械加工中的基本作用就是保證工件的相對位置精度。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準(zhǔn)確地確定工件相對于道具和機(jī)床切削成形運(yùn)動中的相互位置關(guān)系，不受或者少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。 提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本提高勞動生產(chǎn)率，降低單件時間定額的主要技術(shù)措施是增大切削用量和壓縮輔助時間。采用機(jī)床夾具，既可以提高工件加工時的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去劃線找正等工作，使安裝工作的輔助工時大大減小，因此能顯著地提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。改善工人勞動條件  采用夾具后，工件的裝卸顯然比不用夾具方便、省力、安全。使

16、用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機(jī)動等裝置，因此可以減輕工人的勞動強(qiáng)度。還可設(shè)計(jì)保護(hù)裝置，確保操作者安全。 在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍  工藝工程中，當(dāng)某些工件所需要工序時間特別長時，可以采用多工位或高效夾具等，以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。（2）機(jī)床夾具分類專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設(shè)計(jì)的。因?yàn)椴恍枰紤]通用性，所以夾具可以設(shè)計(jì)得結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。還可以按需要采用各種省力機(jī)構(gòu)、動力裝置、分度裝置等。因此，此類夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。但是，由于這類夾具的專用性很強(qiáng)，并且設(shè)計(jì)和制造周期較長

17、，制造費(fèi)用也較高，當(dāng)產(chǎn)品變更時，往往因無法再使用而報廢。因此，這類夾具主要在產(chǎn)品固定和工藝穩(wěn)定的較大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。 可調(diào)式夾具 可調(diào)式夾具的特點(diǎn)是：加工完一種零件后，通過調(diào)整或更換夾具中的個別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工件相近的多種零件?？烧{(diào)式夾具又可以分為通用可調(diào)夾具和專用可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具如滑柱式鉆模等，使用范圍較大。專門化可調(diào)夾具常稱為成組夾具，通常配合成組技術(shù)，用于裝夾和加工一組結(jié)構(gòu)與工藝相似的工件。因?yàn)檫@類夾具是在專門夾具基礎(chǔ)上少量更換或調(diào)整夾具元件，所以只能到達(dá)有限目標(biāo)的通用化。即使這樣，也極大提高了專用夾具在多品種、中小批量生產(chǎn)中使用的經(jīng)濟(jì)性。專門化拼裝夾具 專門化

18、拼裝夾具是針對其工件的特定工序加工要求，由實(shí)現(xiàn)制造好的通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)化元件和部件拼裝組成。從這個特點(diǎn)來看，這類夾具具有很大的通用性，但同時又是為某一種特定工序而專門拼裝的夾具。因此，這類夾具又具有專門夾具的優(yōu)點(diǎn)。自動化生產(chǎn)用夾具 自動化生產(chǎn)用夾具主要是自動線上所使用的夾具?；旧戏譃閮深悾阂活愂枪潭ㄊ綂A具，它與一般專用夾具相似；一類是隨行夾具，它除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的安裝工件任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著沿自動線輸送工件的任務(wù)，即隨著工件從一個工位移動到下一個工位。故稱為“隨行夾具”。屬于自動化生產(chǎn)夾具的還有數(shù)控機(jī)床夾具。 （3）夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和基本要求夾具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)針對性強(qiáng)。設(shè)計(jì)人員必須全面

19、掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況。專用夾具是為某零件的某道工序設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)人員必須全面了解和掌握產(chǎn)品零件的要求，工藝工程的安排以及所使用的機(jī)床、刀具，輔具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。保證加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率是夾具設(shè)計(jì)的兩項(xiàng)主要任務(wù)，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)重點(diǎn)把住定位方案的確定和精度分析這兩道關(guān)。對于制造精度要求不高的零件，其夾具設(shè)計(jì)應(yīng)該重點(diǎn)保證提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。夾緊機(jī)構(gòu)對整個夾具結(jié)構(gòu)起決定性作用。夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對夾具結(jié)構(gòu)影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的

20、情況下，每個人設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可能大不相同。而不同復(fù)雜程度的夾具在不同的生產(chǎn)規(guī)模條件下其經(jīng)濟(jì)效果也不一樣，設(shè)計(jì)人員必須使自己的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟(jì)性。夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮采用組合加工，修配和調(diào)整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設(shè)置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。設(shè)計(jì)周期短，一般不進(jìn)行強(qiáng)度剛度計(jì)算。夾具設(shè)計(jì)是直接為產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，其設(shè)計(jì)周期要求短，因此設(shè)計(jì)時多采用參照法或是憑經(jīng)驗(yàn)確定的辦法來保證受力件的強(qiáng)度和剛度，通常不進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，有時采用簡便公式或用圖表作為設(shè)計(jì)參考。要注意的是在設(shè)計(jì)一些具有

21、較高精度的夾具時，應(yīng)該對定位精度、夾緊力等進(jìn)行必要的計(jì)算和分析。設(shè)計(jì)的基本要求夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和實(shí)用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際制造和維修水平為前提。具體要求為：(a)夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性四者的關(guān)系。(b)保證工件精度。(c)保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便于測量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運(yùn)輸，保證安全第一。(d)注意結(jié)構(gòu)工藝性，對加工、裝配、檢驗(yàn)和維修等問題應(yīng)全面考慮，以降低制造成本。1.2零件的作用題目所給定的零件是輸出軸，該零件年產(chǎn)量為4000件，查

22、表可知該產(chǎn)品為中批生產(chǎn)。圖3-5所示為動力輸出裝置中的主要零件。80mm孔與動力源（電動機(jī)主軸等）配合起定心作用。用10-20mm銷將動力傳至該軸。再由55mm處通過鍵將動力輸出。A,B是兩段支軸頸。 3-51.3零件的工藝分析一、分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖制定工藝規(guī)程時，首先應(yīng)分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術(shù)要求，找出其主要的技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 從圖示零件分析，該輸出軸結(jié)構(gòu)簡單，屬于階梯軸類零件。主要由有55

23、、60、65、75、176的外圓柱面、50、80、104的內(nèi)圓柱表面和10個20的孔、2個8的斜孔和一個16的鍵槽組成。為了保證輸出軸旋轉(zhuǎn)是的速度，表面粗糙度有較高的要求，外圓的粗糙度要求都為Ra0.8um, 內(nèi)圓的粗糙度為Ra3.2um，其余為Ra12.5um。形位精度也比較高，為了外圓和外面零件的配合后受力均勻，55，60 的外圓的徑向跳動量小于0.04mm，80的跳動量小于0.04mm，20孔的軸線的跳動量小于0.05mm。由圖3-5所示得知：其零件材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS，此為低碳鋼具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。該零

24、件的主要加工面為軸的表面和孔10-20mm的銷。軸的表面會直接影響配合的接觸精度和密封。鍵槽的平行度也直接影響配合的精度。10-20mm銷的精度要求很高也是該零件 加工的關(guān)鍵所在。該零件上的平行度為008，圓度為0。05和圓跳讀0。04。由參考文獻(xiàn)中有關(guān)資料所得和機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的工藝性是可行的。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀在擬訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費(fèi)用，而且對零件的機(jī)械加工工藝、設(shè)備、工具以及工時的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機(jī)械加工的勞動量就越少，但毛

25、坯制造的成本可能會越高。由于原材料消耗的減少，會抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時，應(yīng)充分注意到采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性，以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機(jī)械加工的難易、工序數(shù)量的多少有直接影響。因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。毛坯的種類包括：鑄件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的

26、選擇毛坯，通常從下面幾個方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大??；3、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和經(jīng)濟(jì)條件。根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件，又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為4000/年。鍛造時應(yīng)安排人工調(diào)質(zhì)處理200HBS參考文獻(xiàn)，1表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級為IT7-13級加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8). 毛坯簡圖 根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得鍛造的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量4mm，因此為圓柱所以保留加工余量為8mm。加工表面基本尺寸加工余量等級加工余

27、量數(shù)值 176 176mm H 4 (mm) 140 140mm H 480+0.042/+0.012 80 mm G 4 50 50 mm H 475+0.023/+0.003 75 mm G 465+0.023/+0.003 65 mm G 460+0.065/+0.045 60 mm G 455+0.023/+0.003 55 mm G 4 16+0/-0.043 16 mm G 410-20-0.019/-0.042 20 mm G 4 2-8 8 mm H 4 2-B6/5 H 以上為各加工表面的總余量。鍛件直接鍛造出此大概形狀，參考文獻(xiàn)（1）表2.3-6。用查表法確定各個加工的總余

28、量如上圖所示。由參考文獻(xiàn)（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：主要毛坯尺寸及公差 （mm） 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT鍛件的長度尺寸 244 8 252 鍛件的寬度尺寸 176 8 184 各階梯圓柱尺寸 55 4+4 63 3.2 60 4+4 68 3.2 65 4+4 73 3.2 75 8 83 3.2 凹槽尺寸 50 8 58 2.1.1零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)綱領(lǐng)大時宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領(lǐng)小時，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造

29、及自由鍛造。根據(jù)上述內(nèi)容的幾個方面來分析本零件，零件材料為45號鋼，首先分析45號鋼材料的性能，45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等；其次，觀察零件圖知，本設(shè)計(jì)零件為軸類零件（毛坯一般為棒料和鍛件），各直徑尺寸相差較大，且該軸在工作過程中要承受沖擊載荷和扭矩，是變速器主要的動力輸出元件，故為增強(qiáng)其強(qiáng)度、剛度和沖擊韌性，毛坯選擇鍛件；再者，前面已經(jīng)確定零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。因此，本零件的毛坯種類以模鍛方法獲得。2.2基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作

30、之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和軸面作粗基準(zhǔn)：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。2.2.2精基準(zhǔn)的選擇加工輸出軸，通過了解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時分別以不加工面為基準(zhǔn)。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對精加工面進(jìn)行自由度的限制確保加工達(dá)到要求精度。選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)

31、是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準(zhǔn)重合原則；2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；3、自為基準(zhǔn)原則；4、互為基準(zhǔn)原則；5、所選精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用。2.3零件表面加工方法的選擇市場經(jīng)濟(jì)的前提下，一切都是為能創(chuàng)造出更多的財富和提高勞動率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，譯稿工件的加工效率和經(jīng)濟(jì)性，而在具體的選擇上，一般根據(jù)機(jī)械加工資料和工人的經(jīng)驗(yàn)來確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時一般結(jié)合具體的工件和現(xiàn)場的加工條件來確定最佳的加工方案。  根據(jù)輸出軸零件圖上的各加工表

32、面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：表3-1 加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度(Ra/um )加工方案55外圓柱表面IT6 1.6 粗車-半精車-精車60外圓柱面IT6 0.8粗車-半精車-精車65外圓柱面IT6 0.8粗車-半精車-精車75外圓柱面IT6 0.8粗車-半精車-精車80內(nèi)孔自由公差12.5 粗銑20通孔IT73.2鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸104內(nèi)孔IT143.2粗鏜-半精鏜50內(nèi)孔IT143.2粗鏜-半精鏜8孔IT14鉆孔左端面自由公差1.6粗車右端面IT6

33、0;3.2粗車-精車 鍵槽IT9 6.3粗銑-精銑倒角自由公差3.22.4制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)一確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。2.4.1工藝路線的確定 基面先行原則： 該零件進(jìn)行加工時，同時銑兩端面打中心孔，再以中心軸線為基準(zhǔn)來加工，因?yàn)閮啥嗣婧蚮75外圓柱面為后續(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

34、余部分加工出來。先粗后精原則 ：我們先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗加工將在較短時間內(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，若粗加工后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精加工。先面后孔原則：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。根據(jù)毛坯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制訂出如下工藝路線：1 粗車大端面，都以面積最大的階梯圓柱面為定位基準(zhǔn)，限制4個

35、自由度加工大端面。計(jì)出的夾具來加工2 精車各階梯圓柱面具體的工藝路線如下：1鍛造毛坯2 粗車各階梯圓柱面，以176為定位基準(zhǔn)，限制其4個自由度，粗車小端面3 鏜凹槽：以最大面積圓柱面為基準(zhǔn)在車床上鏜出階梯凹槽4 半精車各階梯圓柱面5 銑鍵槽6 鉆孔：10-20-0.019/-0.042 用專用的夾具來加工7 鉆孔：2-8 用設(shè)計(jì)出的夾具來加工10時效 消除應(yīng)力20粗車外圓176大端面30粗車外圓75+0.023/+o.oo365+0.023/+0.00360+0.065/+0.04555+0.023/+0.00340 鏜階梯凹槽：粗鏜10480+0.042/+0.01250半精鏜80+0.04

36、2/+0.012精鏜80+0.042/+0.01250半精車外圓75+0.023/+o.oo365+0.023/+0.00360+0.065/+0.04555+0.023/+0.00360 銑鍵槽70 鉆孔：鉆 10-20-0.019/-0.042 擴(kuò) 10-20-0.019/-0.042 鉸 10-20-0.019/-0.04280 鉆孔 2-890 檢驗(yàn)100 入庫2.5選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具 由于生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床及專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床的的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由工人完成。車各

37、外圓時，多是用車床完成，夾緊方案為專用車夾具及三爪卡盤定位。 銑鍵槽也可以用車床完成。C6。 只有鉆孔2-8 時要求工人自己設(shè)計(jì)夾具在鉆床上完成，量具選用游標(biāo)卡尺即可。工序70鉆孔10-20-0.019/-0.042，孔倒角為1*45度 要分鉆，擴(kuò)，鉸三道工序才能達(dá)到20-0.019/-0.042 的要求所以選用角銖式鉆床夾具。選用錐柄麻花鉆，錐柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，擴(kuò)孔是倒角。選用錐柄機(jī)用鉸刀，專用夾具?？鞊Q夾頭，游標(biāo)卡尺。 工序80鉆孔2-8 選用人工設(shè)計(jì)夾具錐柄麻花鉆一次性加工完畢。2.5.1刀具的選擇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，

38、所以正確的選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個重要部分，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CA6140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,在高速切削鋼料時刀具磨損小壽命長,所以加工45鋼材料時采用硬質(zhì)合金的刀具。 粗車外圓柱面：刀具號為T0101，90°可轉(zhuǎn)位車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為VCUM160408R-A4，刀具型號為PVJCR2525-16Q  半精車，精車外圓柱面：刀

39、具號為T0202，75°可轉(zhuǎn)位車刀，圓弧半徑為1，刀片型號為WNUM080304EL-A2，刀具型號為PCRC2020-16Q   鉆頭：高速鋼刀具 刀具號為T0303，直徑為20;刀具號T0404，直徑為8  粗銑鍵槽刀具號為T0909，精銑鍵槽  刀具號為T10102.5.2夾具的選擇除鉆孔和精車外圓，用設(shè)計(jì)夾具外，其它各工序使用專用夾具即可。2.5.3量具的選擇本零件屬中批大量生產(chǎn)，一般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

40、.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）。2.6加工工序設(shè)計(jì)工序20粗車外圓176端面（最大） 粗加工公差等級為IT11-IT13。粗加工余量為1.8mm 查文獻(xiàn)（1）表2.6-6其公差為TN-B粗=0.16所以 Xn-b粗=47.5 +_0.08mm。參考文獻(xiàn)（1）2.4-73 取粗車每齒進(jìn)給量fz為0.2mm/z 精車f=0.5mm/r 粗車走刀一次。ap=3.5mm精車走刀一次，ap=1.5mm粗車外圓進(jìn)給量查表可得：粗車外圓 Ap(mm

41、) F(mm/r) V(mm/r)176選刀桿直徑16*25 3 0.6 34 75 5 0.5 38 65 5 0.5 38 60 5 0.5 38 55 3 0.4 44 半精車外圓75 3 0.7 31 65 3 0.7 31 60 3 0.7 31 55 3 0.7 31 精車外圓75 3 0.4 44 65 3 0.4 44 60 3 0.4 44 55 3 0.4 44 以上f為進(jìn)給量 ap深度 v是速度 由V=dn得 粗車外圓176時 V=dn 34=×176nn60 選擇車床型號為CA6140。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍是101400r/min 其中最常見的有 63、 80、1

42、00、 126、 287、 400、 630、 1000。 取n=63 v=3.14×75×6354mm/r 粗車外圓75時 同上可得： 38=×75nn115 取n=126 v=3.14×75×126=29mm/r 粗車外圓65時 38=3.14×65nn186 取n=126 v=3.14×65×126=25 mm/r 粗車外圓60時 38=3.14×60nn201 取n=287 v=3.14×60×287=54 mm/r 粗車外圓55時 44=3.14×55nn254 取

43、n=287 v=3.14×55×287=49mm/r 半精加工外圓75時 31=3.14×75nn131 取n=126 v=3.14×75×126=29mm/r 半精加工外圓65時 31=3.14×65nn151 取n=126 v=3.14×65×126=25mm/r 半精加工外圓60時 31=3.14×60nn164 取n=126 v=3.14×60×126=23mm/r 半精加工外圓55時 31=3.14×55nn179 取n=126 v=3.14×55

44、5;126=21mm/r 精加工外圓75時 44=3.14×75nn186 取n=126 v=3.14×75×126=29mm/r 精加工外圓65時 44=3.14×65nn215 取n=215 v=3.14×65×215=43mm/r 精加工外圓60時 44=3.14×60nn233 取n=287 v=3.14×60×287=54mm/r 精加工外圓55時 44=3.14×55nn254 取n=287 v=3.14×55×287=49mm/r鉆孔10-20-0.019/-0

45、.042：通過計(jì)算可得 粗鉆 n=1000r/min f=0.3mm/r v=24m/min ap=3.5mm/r 擴(kuò)孔 n=630r/min f=0.3mm/r v=15.6m/min ap=0.45mm/r 鉸孔 n=1000r/min f=0.3mm/r v=15.8m/min ap=0.05mm/r鏜孔50 80+0.042/+0.012 104粗鏜時 ap=2.75 v=0.4m/s f=0.2mm/r N=1000v/d n1=1000×24/3.14×50r/m=152r/min n2=1000×24/3.14×80r/m=95r/min

46、n3=1000×24/3.14×104r/m=75r/min半精鏜80+0.042/0.012時 ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r n=1000×72/3.14×80r/m=286r/min精鏜80+0.042/0.012時 ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r n=1000×108/3.14×80r/m=429r/min三、夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。本次設(shè)計(jì)的夾具為第70道工序和第80道工序，鉆-擴(kuò)-鉸20孔的鉆夾具和的鉆孔8mm夾具。3.1問題

47、的提出這道工序所在的孔在C面上，且與C面垂直。按照基準(zhǔn)重合原則并考慮到目前只有C面加工過，為了避免重復(fù)使用粗基準(zhǔn)，應(yīng)以C面定位。又為避免鉆頭引偏，20孔應(yīng)從C面鉆孔。沒有盲孔的存在，這樣鉆起來比較容易方便。從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以C面朝下放置在支承板上，定位夾緊都比較穩(wěn)定，可靠，也容易實(shí)現(xiàn)。待夾緊后，夾具以夾具體安裝面和定位孔，定位銷定位。工件以C面在夾具上面定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。3.1.1確定設(shè)計(jì)方案方案1 ： 在20的孔的兩頭用銷定位，一頭用浮動銷，另一頭用固定銷，再以長V形塊限制N面。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。方案2

48、 ： 用兩個圓弧型凸臺夾住零件，并用V形塊限制N面的四個自由度，用螺栓將V形塊與凸臺固定，即限制了移動自由度又限制了轉(zhuǎn)動的自由度，這樣結(jié)構(gòu)簡單，夾緊方便，操作也方便。3.1.2計(jì)算夾緊力并確定螺桿的直徑參考文獻(xiàn)（3）表1-2-11，因?yàn)閵A具的夾緊力與切削方向相反，實(shí)際所需要夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系F夾=KF，式中K為安全系數(shù)，參考文獻(xiàn)（6）。 當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時，取K=3當(dāng)前面的計(jì)算可知F夾=KF=3×2616=7848N參考文獻(xiàn)（3）表1-24，從強(qiáng)度考慮，因?yàn)橐粋€M10的螺栓能承受3924N的許用夾緊力，所以用M10的螺栓完全能滿足強(qiáng)度要求。但是從夾具的剛度及整體結(jié)構(gòu)的對稱性考慮，這里選用M16的螺栓。3.1.3對稱精度的分析2-8mm孔是在一次裝夾下完成加工的，它們之間的位置精度由鉆模套保證。由參考文獻(xiàn)（3）表1-10-1，