输出轴工艺及夹具设计.docx
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输出轴工艺及夹具设计
毕业设计说明书
专 业：
机械制造与自动化
班 级：
班
姓 名：
学 号：
指导老师：
目 录
第一部分 工艺设计说明书……………………………………………………………………………1
…………
第二部分 第90号工序夹具设计说明书……………………………………………………………10
…………
第三部分 第22号工序刀具设计说明书……………………………………………………………11
…………
第四部分 第80号工序量具设计说明书……………………………………………………………13
…………
第五部分 毕业设计体会………………………………………………………………………………15
…………
第六部分参考资料……………………………………………………………………………………16
陕西国防工业职业技术学院
二零零七届毕业设计（论文）任务书
专业：
机械制造与自动化班级：
机制3053班姓名：
梁新辉学号：
42#
一、设计题目（附图）：
输出轴零件机械加工工艺规程制订及第_____工序工艺装备设计
二、设计条件：
1、输出轴
2、生产批量：
大批量生产
三、设计内容：
㈠零件图分析：
1、零件图工艺性分析（结构工艺性及条件分析）；
2、绘制零件图。
㈡毛坯选择
㈢机械加工工艺路线确定：
1、加工方案分析及确定2、基准的选择
3、绘制加工工艺流程图
㈣工序尺寸及其公差确定
1、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）；2、利用工序尺寸关系图计算工序尺寸；3、基准重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。
㈤设备及其工艺装备的确定
㈥切削用量及工时定额确定：
确定全部工序切削用量及工时定额。
㈦工艺文件制订：
1、编写工艺文件设计说明书：
2、编写工艺规程：
㈧指定工序机床夹具设计
1、工序图分析；2、定位方案确定；
3、定位误差计算；4、夹具总装图绘制；
㈨刀具、量具设计
四设计任务（工作量）：
1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；
2、工艺文件一套（含工艺流程卡片、某一道工序的工序卡片、全套工序附图）；
3、机床夹具设计说明书一份；
4、夹具总装图一张（A2图纸）；零件图两张（A4图纸）；
5、刀量具设计说明书一份；
6、刀具工作图一张（A3图纸）；量具图一张（A4图纸）。
五起止日期：
（共8周）
六指导教师：
张征祥
七审核批准
教研室主任：
系主任：
八设计评语：
年月日
九设计成绩：
年月日
第一部分 工艺设计说明书
1.零件图工艺性分析
1.1零件结构功用分析
……零件在机床中起传递扭矩，输出传动力的作用。
1.2零件技术条件分析
……1）外圆φ55+0.023+0.003，精度IT6，粗糙度1.6微米，相对于基准A—B有0.04的圆跳动要求。
φ60+0.045+0.065，精度IT9，粗糙度0.8微米，相对于基准A—B有0.04的圆跳动要求。
φ65+0.023+0.003，精度IT6。
φ75+0.023+0.003，精度IT6，粗糙度0.8微米。
2）内圆φ80+0.042-0.012，精度IT7，粗糙度3.2微米，相对于基准A—B有0.04的圆跳动要求。
3）孔10*φ20+0.019+0.042，精度IT7，粗糙度3.2微米，相对于基准D有0.05的位置度要求。
4）键槽槽宽是16-0.0430，精度IT7，粗糙度3.2微米，相对于基准C有0.05的平行度要求。
5）直径为φ8的斜孔中心线与轴线有45度夹角。
6）材料：
45钢；调制处理200HBS。
1.3零件结构工艺性分析
……2）此输出轴在形状和位置精度方面有较高的要求，结构较复杂，各圆柱面要求IT6-IT7的尺寸精度，有0.04的圆跳动要求，表面粗糙度要求高。
如：
，φ80内孔相对基准A—B有0.04的位置度要求。
直径是φ20相对φ80的孔中心线有0.05的同轴度要求，加工斜孔需要专用夹具等。
所以该零件在基准选择和加工工艺路线安排上有较高的要求。
2.毛坯选择
2.1毛坯类型
……该输出轴结构较为复杂，精度要求较高，加工工序较为集中，且为中批量生产，所以毛坯采取精密模锻。
2.2毛坯余量确定
1.……毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。
分析锻件形状复杂系数s：
v工件=πr2h=3.14*30*88
+58
*3.14*17+3.14*38
*70+3.14*47*33
+80*3.14*28
=158.4102cm
w件=ρv=158.4102cm
*7.8=1235.5996g=1.236kg
所以锻件复杂系数s=w件/w包=v件/v包=0.27.经查表只s>0.63为简单件。
所以该零件为复杂件。
零件在加工中需要磨削，工序中有磨削加工工序，
由锻件形状复杂系数S=W件/W包=0.27；经相关计算和查表得毛坯轴向余量为3.5mm，径向余量为3mm。
对所查的余量进行校核计算：
v工件=πr2h=158.41cm
查表13-9
该所查的的余量和效核前相同，
加工余量根据机械工艺设计资料表1.2-7中查得各面的加工余量确定尺寸
公差数值机械工艺设计资料表1.2-2查得如下表所示:
零件尺寸
加工余量
尺寸的偏差
毛坯尺寸
φ55
3
+1.5-0.7
φ55+1.5-0.7
φ60
3
+1.5-0.7
φ63+1.5-0.7
φ65
3
+1.5-0.7
φ68+1.5-0.7
φ75
3
+1.5-0.7
φ78+1.5-0.7
φ116
3
+1.7-0.8
φ119+1.7-0.8
φ176
3
+1.9-0.9
φ179+1.9-0.9
30
5.5
+1.5-0.7
35.5+1.5-0.7
244
3.5
+2.1-1.1
247.5+2.1-1.1
2.3毛坯－零件合图草图
3．机加工工艺路线确定
3.1加工方法分析确定
加工方法有车，钻，磨，铣等。
3.2加工顺序的安排
……该零件为轴类零件，先铣端面并打中心孔，以两中心孔为定位基准粗加工大端和小端各部，因为钻孔会引起大端面变形，所以先安排钻孔，再热处理去内应力。
然后半精加工，精加工大端和小端各部，达到尺寸和精度要求，最后钻斜孔和铣键槽。
3.3定位基准选择
……1）粗基准的选择：
以直径为φ55与直径为φ176的圆柱面和两端中心孔定位。
2）精基准的选择：
采用已加工面装夹定位，便于位置精度的保证，为后续加工提供精基准。
3.4加工阶段的划分说明
……粗加工阶段：
粗车大端和小端各部，为后面加工提供精基准，并粗加工各孔。
半精加工阶段：
各非主要加工面达到尺寸要求。
精加工阶段：
精车，精磨各面达到精度要求。
3.5主要机加工工序简图
20.粗车大端
25.打中心孔并粗车小端各部
35.钻并粗车大端孔
40.钻大端面各孔
50.半精车大端
55.半精车小端各部
60.铣键槽
65.磨小端
70.精车大端内孔
75.镗大端面孔
80.钻斜孔
4.工序尺寸及其公差确定
车端面并打中心孔
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
锻
7
IT14（+-0.57）
251
251+-0.57
粗车大端面
3
IT12（+-0.23）
251-3=248
248+-0.23
粗车小端面
3
IT12（+-0.23）
248-3=245
245+-0.23
精车小端面
1
IT7
244
244+-0.023
Ra=1.6
加工φ55外圆
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
锻
4
IT14（+-0.37）
59
59+-0.37
粗车
2.9
IT12（+-0.15）
59-2.9=56.1
56.1+-0.15
精车
1.1
IT7（+0.023-0.003）
56.1-1.1=55
55+0.023-0.003
Ra=1.6
加工φ60外圆
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
锻
4
IT14（+-0.37）
64
64+-0.37
粗车
2.5
IT12（+-0.15）
64-2.5=61.5
61.5+-0.15
精车
1.1
IT7（+-0.015）
61.5-1.1=60.4
60.4+-0.015
磨
0.4
（+0.065-0.045）
60.4-0.4=60
60+0.065-0.045
Ra=0.8
加工φ65外圆
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
锻
4
IT14（+-0.37）
69
69+-0.37
粗车
2.9
IT12（+-0.15）
69-2.9=66.1
66.1+-0.15
精车
1.1
IT7（+0.023-0.003）
66.1-1.1=65
65+0.023-0.003
加工φ75外圆
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
锻
5
IT14（+-0.37）
80
80+-0.37
粗车
3.5
IT12（+-0.15）
80-3.5=76.5
76.5+-0.15
精车
1.1
IT7（+-0.015）
76.5-1.1=75.4
75.4+-0.015
磨
0.4
IT7（+0.065-0.045）
75.4-0.4=75
75+0.023-0.003
Ra=0.8
加工φ80内孔
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
钻
40
IT14（+-0.37）
40
40+-0.37
粗车
38.9
IT12（+-0.15）
40+38.9=78.9
78.9+-0.15
精车
1.1
IT8（+0.042–0.012）
78.9+1.1=80
80+0.042-0.012
Ra=3.2
加工φ20孔
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
钻
18
IT14（+-0.26）
18
18+-0.26
粗镗
1.8
IT12（+-0.10）
18+1.8=19.8
19.8+-0.1
精镗
0.2
IT7（+0.042-0.019）
19.8+0.2=20
20+0.042-0.019
Ra=3.2
4.1基准重合时工序尺寸确定
加工φ176基准重合误差分析
工序名称
基本余量
经济精度
工序尺寸
工序尺寸及其公差
锻
7
（+2-2）
177.2+5.8=183
183+2-2
粗车
5.8
h13（0-0.53）
176+1.2=177.2
177.20-0.53
半精车
1.2
h8（+0.9-0.9）
176
176+0.9-0.9
4.2基准不重合时工序尺寸确定
工序名称
基本余量
公差
工序尺寸
L01
2
（+4.6-4.6）
249-2=247
L02
2.5
（+4.6-4.6）
33-2.5=30.5
L03
2
（+4.6-4.6）
247-2=245
L04
1
（+1.1-1.1）
245-1=244
L05
2.3
（+4.6-4.6）
83-2.3=80.7
L06
2.3
（+4.6-4.6）
105-2.3=102.7
L07
2.2
（+4.6-4.6）
130-2.2=127.8
L08
2.2
（+4.6-4.6）
200-2.2=197.8
L09
0.7
（+1.1-1.1）
80.7-0.7=80
L10
0.7
（+1.1-1.1）
102.7-0.7=102
L11
0.8
（+1.1-1.1）
127.8-0.8=127
L12
0.8
（+1.1-1.1）
197.8-0.8=197
L13
0.5
（+1.1-1.1）
30.5-0.5=30
尺寸链图：
5.设备及其工艺装备确定
1.夹具有：
镗大端面孔专用夹具，钻斜孔专用夹具，铣键槽专用夹具，机床专用夹具，卡盘。
2.刀具有：
普通车刀，镗刀，键槽铣刀，成型砂轮，中心钻。
3.量具有：
游标卡尺，千分尺，专用量规。
6．切削用量及工时定额确定
粗车外圆φ55的切削用量（机械制造工艺设计手册）
1.选择切削深度：
由上步计算与查表得：
粗车工序中ap=3㎜。
2.选择进给量：
考虑刀杆尺寸，工件直径及已定的切削深度，从表3-13中选用f=0.6㎜/r.
3.选择切削速度：
根据工件材料（45钢为中碳钢）、热处理状态（调质）及选定的切削深度和进给量，从表3-19中选取v=1.5m/s（90m/min）.
4.确定机床主轴转速：
机床主轴转速n的计算值为1000v/3.14dw=（1000X1.5X60）/（3.14X61）=470r/min.
从机床主轴箱标牌上查得，实际的主轴转速取450r/min.故实际的切削速度v=（3.14XdwXn）/1000=（3.14X61X450）/1000X60=1.14m/s。
5.校验机床功率：
由表3-2查得，单位切削功率Ps=2305X10-6kwXs/㎜3,由表3-2查得，当f=0.6mm/r时，切削力的修正数值Kf=0.9.故切削功率Pm=PsXvXapXfX1000XKf=2305X10-6X1.14X3X0.6X1000X0.9=4.26kw.查资料（现代机床设备）知：
CA6140车床的电动机功率为Pe=7.5kw，如取机床传动效率为b=0.8,则Pm/b=4.26/0.8=5.3kw故机床功率足够。
粗车外圆φ55的工序时间
Tb=（ljXZ）/（nXfXap）=（80+2+2）X3/（450X0.6X3）=0.31min
7．工艺设计总结
通过这次设计，了解了输出轴的加工过程，和工艺编制的步骤。
对所学知识有了更深的理解。
在设计中，我总结了几点的体会。
要有很强的时间观念。
在设计过程中，我深深地感到了自己在时间观念的不足。
记得老师经常说时间观念要强，这一点对我们将来很重要。
要细心和认真
设计过程中，会有很多的计算，比如解尺寸链、切削用量、切削时间、定位误差等，如果不能静下心来，细心和认真的去对待，会多走弯路。
另外，在用计算机绘图时，也同样需要细心和认真。
要勤于思考
在设计中很多的问题只有通过细心的思考和研究后，才能弄明白，才能成为自己的东西。
要掌握解决问题的正确思路
在遇到问题时，要解决它，首要的掌握思考怎样解决它的思维，这一点指导老师可以给我们莫大的帮助，因为这需要丰富的专业知识和实践经验。
要善于和勤于和他人沟通
我发现在设计过程中与他人沟通也非常的重要，这样不仅可以让你的设计质量更高一些，而且还大大的促进了自己的沟通和表达能力，增近了同学和老师的友情。
要学会给自己找到化解压力的方法
马上要走出校门，踏入社会了，我们面临的压力太多了。
在这段时间里，经常听到一些同学埋怨、诉说自己的苦恼。
这些压力的确不可避免，但我想我们完全可以消除它给我们带来的烦恼，给自己找个适合的缓解方法。
我的做法是每天早晨矜持锻炼。
第二部分 第80号工序夹具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
键槽宽160-0.043与夹具无关。
键槽长50，需限制的自由度有X转动，Z转动。
到小端面距离需限制的自由度有X转动，Z转动，Y移动。
键槽底步到下母线距离500-0.2，需限制的自由度有X移动，Z转动。
0.08平行度要求需限制的自由度有Z移动，X转动。
因此，本工序加工所需限制的自由度有X移动，X转动，Y移动，Z移动，Z转动。
2.定位方案确定
采用V型块和179台阶面定位。
3.定位元件确定
用V型块限制4个自由度，有179台阶面限制一个自由度。
4.定位误差分析计算
工序位置尺寸公差T=0.2
定位基准φ75+0.023+0.003轴中心线和179台阶面。
工序基准为该段轴下母线和小端面中心线。
一.保证500-0.2的基准不重合误差
Jb=1/2（+0.023+0.003）=0.013
基准位移误差
该工序用V型块定位，所以：
Db=Td/2sin（a/2）=0.026/1.414=0.018
因工件的工序基准与工件和定位元件的定位接触点位于工件定位基准的同侧，所以：
dw=db-jb=0.018-0.013=0.005小于1/3*T
二.保证尺寸10的定位误差分析
见尺寸链图
A=179.23+0.0155-0.035，不能符合要求，所以应提高尺寸197的加工精度为：
IT8时，又基准不重合误差db=0。
所以定位误差dw小于1/3*T，才能符合要求。
5.夹紧方案及元件确定
用U型压板夹紧φ75外圆面。
6.夹具总装草图
夹具总装图
第三部分 第20号工序刀具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
……粗车φ176公差等级为IT12的外圆。
2.刀具类型确定
……此到工序粗加工精度要求低，因此可用90度外圆车刀。
（宋体、五号）
3.刀具设计参数确定
……
序号
项目
数据来源或公式计算
采用值
1
刀具类型
来源于《刀具课程设计指导书》表2-62-7
焊接式90度强力外圆车刀
2
刀片材料
YT5
刀杆材料
45钢
3
几何角度
表2-8、2-9
Λs=-10度γo=20度
αo=6度αo’=4度
κr=90度κr’=5度γε=2mm
4
断削参数前面型式
来源于《刀具课程设计指导书》
表2-112-12
估计F=1mm/r
带倒棱曲面圆弧卷削槽前面
Ln=8.5mγo1=-20度br1=0.6qn=9.3
5
过渡刃
表2-13（ap=2.6mm）
直线过渡刃Kre=45度bε=1
6
刀片型号
表2-3
A420
L=20B=12C=7R=12.5r=1e=0.8
7
车刀外型结构尺寸
表2-1、2-2、2-5
BxH=20x30L=150M=8（90度弯头车刀）
8
刀槽型式
表2-4
Sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.443
Γc=γo-γj=20度-26.3度
Hc=H+（1~2）-cCosαo/Cos（αo+γc）
=30+1-7Cos5/Cos（5+6.3）=31-7x1/1=24
Bc=B-Ctg（αo+γc）
=12-7tg（5+6.3）=10.6
Lc=L-CCosαo/Cos（αo+γc）.tgαo’
=20-7.Cos5/Cos（5+6.3）.tg5
=20-7x0.08=19.4
Γj=26.3度
Γc=6.3度
Hc=24mm
Bc=10.6mm
Lc=19.4mm
（宋体、五号）
4.刀具工作草图
第四部分 第80号工序量具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
……测量φ20+0.042-0.019孔尺寸精度为IT7级，一般精度要求
2.量具类型确定
……确定为板式塞规。
3.极限量具尺寸公差确定
……3.1确定工作量规制造公差和位置要素
由表6-1即《公差配合与技术测量》P88
位置要素IT7级，尺寸为φ20+0.042-0.019量规公差T=0.0034Z=0.005
3.2计算工作量规的极限偏差
φ20+0.042-0.019
通规上偏差=EI+Z+T/2=（+0.019+0.005+0.0017）=+0.0257
下偏差=EI+Z-T/2=（+0.019+0.005-0.0017）=+0.0023
磨损极限=EI=+0.019
止规上偏差=ES=+0.042
下偏差=ES-T=（+0.042-0.0034）=+0.0386
4.极限量具尺寸公差带图
……
5.极限量具结构设计（宋体、加黑、四号）
第五部分 毕业设计体会（宋体、加黑、小三）
通过这次的毕业设计，深刻了解了工艺编制方法和夹具，量具，刀具的设计方法及过程。
复习了以前学习的各种课程知识。
亲身实践，受益非浅。
第六部分参考资料（宋体、加黑、小三）
《机械制造工艺设计手册》，《金属机械加工工艺人员手册》，《工程材料及成型工艺》，
《公差配合与技术测量》，《机械制造工艺学》，《现代机床设备》。
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