输出轴工艺与工装设计

/输出轴设计摘要：首先，本人设计的零件为输出轴，它的作用是传动作用，传动力的方向和轴力。轴的样式许多，应用的也很广泛，不过本人对于自己设计的轴经过了解，依据零件的形态、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，接受多工序，机床加工。通过对零件的分析，此轴要求精度高，工序适当集中，要求光滑，所以选用的工具和尺寸要量得准。对输出轴的夹具设计也要求也高,因为精度和公差要求高,表面更要接受磨床钻磨。最终对零件进行校核。以便达到零件精度的要求。关键词：传动作用、轴力、广泛、工序、磨床、夹具、校核、OutputshaftdesignAbstract:First,Idesignedcomponentsfortheoutputshaft,anditsroleistodrive,Chuandynamicdirectionandaxialforce.Axisofmanyforms,theapplicationisveryextensive,butIowndesignfortheshaftthroughunderstanding,underpartsoftheshape,dimensionalaccuracy,cost-effectiveproductionareassuchasadetailedanalysisofitsmanufacturingprocesses,multi-process,machineprocessing.Partoftheanalysis,accuracyofthisaxis,theappropriateconcentrationprocessesrequiresmooth,Sousethetoolsandsizetomeasurethepotential.Ontheoutputshaftfixturedesignrequirements,becauseaccuracyandtolerance,tousemoresurfacegrinderdrilled.Finally,thepartsarechecked.Tomeettherequirementsofprecisionparts.Keyword:transmission,axle,extensive,processes,machines,fixture,Verification书目前言：51、绪言61.1、毕业设计的目的62、毕业设计工艺要求的基本任务和要求62.1、基本任务6、工艺设计的基本任务6、夹具设计的基本任务62.2、设计要求6、工艺设计的设计要求6、夹具设计的设计要求63、毕业设计工艺课程设计的方法和步骤73.1生产纲领的计算和生产类型的确定73.2零件材料的分析73.3分析零件图83.4确定毛坯83.5加工工艺路途93.6确定工序尺寸及其公差113.7确定切削用量113.8制作工艺卡片123.9零件的程序编制124、夹具设计154.1夹具设计的目的154.2夹具设计的步骤154.3夹具机构方案15、导向装置设计15、夹紧力和夹紧装置的计算16、确定工件的定位方式和定位元件的结构164.4总图设计174.5精度的校核184.6夹具零件图20总结：20致谢：20参考文献21前言本设计的课题，不仅让我们系统全面的巩固了以前学的理论学问，还让我们把自己所学的理论学问运用到实际操作中去。理论联系实际使我们对理论学问更加巩固，实践就为我们走向社会打下了坚实的基础。在本次设计中，主要包括以下几个步骤：输出轴的工艺设计：确定毛坯,确定工艺路途,确定工序切削用量,确定工时定额的计算。输出轴夹具的设计：设计夹具装置,导向装置,确定夹具技术要求和有关尺寸,公差协作,夹具精度分析和计算。课题设计要达到的主要目标及技术要求：设计的零件尺寸要求精度高，表面粗糙度也高，要求表面光滑，。本零件制品为中批量生产，重量约为26KG。输出轴的用处许多,应用于许多地方.大到汽车.小到自行车.它的材料大多是45钢.工艺性好.刚度好.大多用机床加工.现在在全国数控技术飞速发展,数控机床进口长期居高不下,2001年,国内产品的市场占有率为29%,以后逐年下降,到2004年降到26.9%,2005年又回升到30.4%,中国加入WTO,关税降低,数控机床的进口和技术吸取将会越来越多,数控机床产业将面临重大发展机遇,再加上国家政策.在将来几年内将有更大的发展,现在国内也有好多生产数控机床的地方,如广州数控,大连机床,但是生产的机床大多多都是中底档机床,高档的数控机床还是要进口过来,以后的数控机床更向数字化发展,中国有这个机遇和挑战,我信任中国的数控技术将飞速发展,经济也将更上一步。1、绪言1.1、毕业设计的目的(1)培育工程意识(2)训练基本技能(3)培育质量意识(4)培育规范意识2、毕业设计工艺要求的基本任务和要求2.1、基本任务、工艺设计的基本任务(1)绘制零件工作图一张(2)绘制毛坯-零件合图一张(3)编制机械加工工艺规程卡片一套(4)编写设计说明书一份、夹具设计的基本任务(1)收集资料,为夹具设计做好准备(2)绘制草图,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案(3)绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书(4)编制夹具的运用说明或技术要求2.2、设计要求、工艺设计的设计要求(1)保证零件加工质量,达到图纸的技术要求(2)在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率(3)要尽量减轻工人的劳动强度,生产平安(4)在立足企业的前提下,尽可能接受国内技术和装备(5)工艺规程应正确.清晰,规范化,标准化的要求、夹具设计的设计要求(1)保证工件的加工精度(2)提高生产效率(3)工艺性好(4)运用性好(5)经济性好3、毕业设计工艺课程设计的方法和步骤3.1、生产纲领的计算和生产类型的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用.它确定了各工序所需专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备.零件生产纲领可按下式计算.N=Qn(1+a%)(1+b%)式中：N零件的生产纲领（件/台）Q产品的年产量（台/年）n每台产品中，该零件的数量（件/台）a%零件的备品率b%零件的平均废品率本设计的零件的重量或许为26KG，为中型零件，生产类型为中批量生产。3.2、零件材料的分析本设计的零件是输出轴，选用45#钢。45#钢是优质素结构钢，属于中碳钢。其强度、硬度较高，而塑性、韧性略低。热锻、热压性能及被切削性能良好，冷加工变形实力及焊接性能中等。是机械行业最常用的钢号之一，通常在调质或正火状态下运用，还用于高频或火焰表面淬火处理。其收缩率小。其密度基本和铁的密度一样和一般碳素钢都差不多，和A3更是相近，是7.85g/cm*3。3.3、零件图的分析：要求：表面清晰，无飞边，尺寸精度如上图。表面粗糙度要求高，表面要求光滑。输出轴小端的各外圆公差都在0.08mm以内，且光滑度是0.8，因此轴的外径都要进行磨削处理。大端的10个Φ20的孔是零件的关键尺寸，因此钻孔时必需运用钻模以保证工件的尺寸。3.4确定毛坯1．确定毛坯种类依据零件材料确定毛坯为锻件。为保证质量，削减加工质量，接受立式精锻机锻造。用热轧棒料经拔长得到2．确定锻件形态（1）依据第一章有关表格及《锻工手册》,确定外表面单边加工余量为2.5～3mm。（2）依据表1-18，端面加工余量确定为4mm。毛坯图3.5加工工艺路途1．定位基准的选择正确地选择定位基准是设计工艺过程的一向重要内容，也是保证加工精度的关键。定位基准分为精基准和粗基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外特地设计或加工出定位表面，称为帮助基准。（机械制造基础P254）2．拟定工艺路途<1>．确定各表面的加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路途的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形态和加工表面的尺寸、工厂现有的设备状况、工件材料性质和毛坯状况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下:外圆表面加工的经济精度和表面粗糙度序号加工方法经济精度（IT）表面粗糙度Ra(ｕm)适用范围1粗车11～1325～6.3适用于淬火钢以外的各种金属2粗车→半精车8～106.3～3.23粗车→半精车→精车6～91.6～0.84粗车→半精车→精车→抛光6～80.2～0.0255粗车→半精车→精车→磨削6～80.8～0.4适用于淬火钢、未淬火钢6粗车→半精车→粗磨→精磨5～70.4～0.17粗车→半精车→粗磨→精磨→超精加工5～60.1～0.0128粗车→半精车→精车→精磨→研磨5级以上<0.19粗车→半精车→精车→精磨→超精磨5级以上<0.0510粗车→半精车→精车→金刚石车5～60.2～0.025适用于有色金属<2>加工依次的支配在确定了零件各表面的加工方法之后,酒药支配加工的先后依次。零件加工依次是否合适，对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。机械加工依次的支配在支配机械加工依次时，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容困难的零件则视详细状况实行工序集中和分散的原则处理。加工阶段的划分对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行。为此，一般将整个工艺过程划分阶段，这对于保证零件加工质量、合理运用机床设备、刚好发觉毛坯缺陷及合理支配热处理工序等有很大好处。热处理工序的支配热处理工序主要用来改善材料的性能及消退应力。热处理的方法、次数和在工艺路途中的位置，应依据零件材料和热处理的目的而定。退火正火时效人工时效氮化↓↓↓↓毛坯→粗加工→半精加工→精加工→精磨→细磨↑↑↑调质退火高频淬火渗碳淬火整体淬火去应力处理合理支配帮助工序帮助工序种类许多，主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等，依据工艺须要穿插在工序中。<3>确定加工余量合理确定加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大（材料、工时、机床、刀具）则消耗大；余量过小，不能去掉加工前道工序存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。所以加工余量要合理。3.6确定工序尺寸及公差工序依次确定后，就要计算各个加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的确定和工序余量大小、工序尺寸的标注方法、基准选择、中间工序支配等密切相关，是一项细致的工作。工序尺寸公差一般按经济加工精度确定（查有关机械加工工艺手册）但就其性质和特点而言，一般可以归纳为两类：（1）基准重合时（定位基准或工序基准和设计基准重合）工序尺寸的计算当确定了各个工序间余量和工序所能到达的加工精度后，将余量一层层叠加在被加工表面上，计算依次是从最终一道工序起先，由后往前推，就可以计算出每道工序的工序尺寸，然后再按每种加工方法的经济加工精度的公差值按“入体原则”标注在对应的工序尺寸上。（2）基准不重合时工序尺寸的计算在零件的加工过程中为了加工和检验的便利牢靠，往往不能干脆接受设计基准作为定位基准，会出现基准不重合的状况。形态困难的零件在加工过程中须要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算就比较困难，应利用尺寸链原理进行计算，并对工序余量进行必要的计算（是否够用）以确定工序尺寸及其公差。3.7确定切削用量在单件小批生产中,各工序的切削用量一般由操作工人依据详细状况自己确定,以简化工艺文件。在大批大量生产中则应科学地、严格地选择切削用量，以充分发挥高效率设备的潜力和作用。切削用量的选用和下列因素有关；生产率，加工质量（主要是表面粗糙度），切削力所引起的工艺系统的弹性变形，工艺系统是振动，刀具耐用度，机床功率等。在综合考虑上述因素的基础上，使背吃刀量ap,进给量f，切削速度v的乘积最大。一般应先尽量取大的ap，其次尽量取大的进给量f，最终取合适的切削速度v。3.8制作工艺卡片(见底图)3.9零件的程序编制粗加工N00G99GN10G28U0W0N20T0101N30S600M03N40G00Z5N50G01Z0F0.2N60X58N70Z-79N80X63N90Z-120N100X68N110Z-127N120X78N130Z-197N140X116N150Z-214N160X178N170G00Z5N180X56N190G01Z-79N200X61N210Z-120N220X66N230Z-127N240X76N250Z-197N260X114N270X116Z-214N280G00X77Z-190N290G01X76Z-197N300X112N310X116Z-214N320G00X77Z-190N330G01X76Z-197N340X110N350X116Z-214N360G00X77Z-190N370G01X76Z-197N380X108N390X116Z-214N400G00X77Z-197N410G01X76Z-197N420X105.5N430X116Z-197N440X176N450G00Z30N460M30精加工N00G99GN10G28U0W0N20T0101N30S800M03N40G00X0Z50N50G01Z0F0.2N60X54N70X55.4Z-1N80Z-79N90X59N100X60.4Z-80N110Z-120N120X64N130X65.4Z-121N140Z-127N150X74N160X75.4Z-128N170Z-197N180X104.5N190X116Z-214N200X175N210X176Z-215N220G00Z20N230M30大端粗加工N00G99GN10G28U0W0N20T0101N30S400M03N40G00X0Z5N50G01Z0F0.1N60X179N70Z-30N80G00X185Z0N90G01X177N100Z-30N110G00X180Z20N120M30大端精加工N00G99GN10G28U0W0N20T0101N30S400M03N40G00X0Z5N50G01Z0F0.1N60X176N70Z-30N80G00X180Z20N90M304、夹具设计4.1夹具设计的目的1.保证加工精度2.提高劳动生产率3.改善工人的劳动条件4.降低生产成本5.扩大机床工艺范围4.2夹具设计的步骤1.探讨加工工件图样了解该工件的结构形态、尺寸、材料、热处理要求，主要是表面的加工精度、表面粗糙度及其他技术要求。2.熟悉工艺文件文本，明确以下内容（1）毛坯的种类、形态、加工余量及其精度（2）工件的加工工艺过程，工序图，本工序所处的地位，本工序已加工表面的精度及表面粗糙度，基准面的状况。（3）本工序所运用的机床、刀具及其他帮助工具的规格。（4）本工序所接受的切削用量。4.3夹具机构方案1.确定夹具的类型本设计是设计输出轴零件的夹具，输出轴属于圆柱形态，故运用钻床的固定式。将运用模型来确定夹具,就是先做个零件外壳来爱惜零件表面和加工.2.确定工件的定位方式及定位元件的结构工件的定位方式只要取决于工件的加工要求和定位基准的形态、尺寸。分析加工工序的技术要求和定位基准选择的合理性，遵循六点定位原则，按定位牢靠、结构简洁的原则，确定定位方式。常见的定位方式有平面定位，内孔定位，外圆定位和组合表面定位等。在确定了工件的定位方式后，即可依据定位基准面的形态，选取相应的定位元件及结构。本设计输出轴是属于外圆，应当运用外圆定位的定位方式，外圆定位的定位元件有定位套、支承板和V型块。V型块是外圆定位最常用的定位元件，它依据须要，可分固定V形快、调整V形块和活动V形块。为了输出轴的固定牢靠，所以我选择V型块定位元件。由于本人设计的夹具是关于钻10个孔的,所以本人运用模具的外壳,再用定位螺钉固定上压模,放上钻套,下部用台虎钳夹紧固定.用摇臂钻床依次钻10个孔.3.确定工件的夹紧方式，计算夹紧力并设计夹紧装置夹紧机构应保证工件夹紧牢靠、平安、不破坏工件的定位及夹压表面的精度和粗糙度。在设计夹紧装置时必需合理选择夹紧力的方向和作用点，必要时还应进行夹紧力的估算。（1）夹紧力的计算在确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。依据工件所受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑重力、惯性力等）的作用状况，找出加工过程中夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最终再乘以平安系数，即Fwk=K×Fw式中：Fwk——实际夹紧力Fw——计算出的理论夹紧力K——平安系数。粗加工时取2.5～3,精加工时取1.5～2。由于本设计运用的是钻床钻孔,所以将算出切削扭矩M.M=CM×D0XM×fYM×KM×0.001=333.54×201.9×20.8×0.87×0.001≈300(N·m)（2）夹紧装置的设计夹紧装置的设计事实上是一个综合性的问题，确定夹紧力的大小、方向和作用点时，必需全面考虑工件的结构、工艺方法、定位元件的结构和布置等因素。要求夹紧装置动作快速，操作平安省力，结构简洁、易于制造并且体积小、刚度好，有足够的夹紧行程和装卸工件的间隙。常见的夹紧机构有斜楔机构、螺旋机构、偏心机构等。也可接受机动夹紧如液压、气动夹紧等。本设计运用螺旋机构。由于螺旋机构其结构简洁、自锁性能好、扩力比大并且夹紧行程不受限制，广泛应用于夹具的夹紧装置。夹紧力基本计算公式为W=QL/[tan(α+φ1)(d/2)+r(tanφ2)]式中：d——螺纹中径r——螺杆下端和工件的当量摩擦半径。4.确定刀具的导向方式或对刀装置对于钻夹具应正确地选择钻套的型式和结构尺寸，对于铣床夹具合理地设置对刀装置，而镗夹具则应合理地选择镗套类型和镗模导向的布置方式。表3-49到表3-62可供参考。5.确定夹详细的结构类型夹具上的各种装置和元件通过夹详细连接成一个整体。因此夹详细的形态及尺寸取决于夹具各种装置的布置及夹具和机床的连接。（1）对夹详细的要求有适当的精度和尺寸稳定性；有足够的强度和刚度；结构工艺性好；排屑便利；在机床上安装稳定牢靠。（2）夹详细毛坯的类型本设计是设计输出轴，所以选的夹详细是V型块。4.4总图设计绘制总装图的留意问题尽可能的接受1：1的比例，以求直观不会产生错觉。被加工工件应用双点画线表示，在图中作透亮体处理，它不影响夹具元件的投影。加工面的加工余量可用粗实线表示。视图的数量应能完整、清晰的表示出整个结构为原则。工件在夹具中应处于夹紧状态。2．绘制总装图的步骤布置定位元件布置导向、对刀元件设计夹紧装置设计夹详细完成总装图3．夹具总图上尺寸及精度、位置精度和技术要求的标注（1）夹具总图上应标注的尺寸和相互位置关系有如下五类定位副本身的精度和定位副之间的联系尺寸及精度;对刀元件或导向元件和定位元件之间的联系尺寸;夹详细和机床的连接面以及定位元件和工件表面之间的联系尺寸;夹具外形的最大轮廓尺寸;协作尺寸。（2）尺寸公差的确定原则为满足加工精度要求，夹具本身应有较高的精度。由于目前分析计算方法不够完善，因此夹具的有关公差仍按阅历来确定。假如生产规模较大，要求夹具具有确定寿命，夹具的有关公差可取得小些；对加工精度较底的夹具，则取较大的公差。4．夹具公差和协作的选择夹具的公差和协作应符合有关国家标准，常见的协作种类和公差等级如表3-5所示。《机械制造技术课程设计》P1085．各类机床夹具的公差和技术要求的确定由于各类机床的加工工艺特点和夹具和机床的连接方式的不同，对夹具也有不同的要求，为了便于说明问题，依据其各自不同的特点，通常分车、磨床夹具，铣、刨床夹具和钻、镗床夹具三大类。本设计运用的是钻、镗床夹具，加工10个孔主要是用到钻床，所以要保证钻套的公差和协作以及位置尺寸及相互位置精度。4.5精度的校核夹具精度的校核为了保证夹具设计的正确性，首先要在设计图样上对夹具的精度进行分析。由于本人设计的是输出轴,设计的夹具是关于钻10个孔,要求精度也高,所以在钻10个孔之前确定要把前面的步骤做好,特别是定2个中心孔,小端的还好定,误差基本也没什么,大端的