輸出軸的鉆10-ф20孔分度夾具設計及機械加工工藝裝備含4張CAD圖

輸出軸的鉆10-ф20孔分度夾具設計及機械加工工藝裝備含4張CAD圖,輸出,10,20,分度,夾具,設計,機械,加工,工藝,裝備,CAD 指導教師 學生姓名 學號 班級 課題名稱 編制 輸出軸 零件的機械加工工藝，設計 鉆 10-ф20 孔（分度） 專用夾具 內容及任 務 根據給定的零件圖樣，生產綱領按中等批量。 編 輸出軸 零件的機械加工工藝規(guī)程，編制 鉆10-ф20孔（分度） 工序的工序卡及設計其專用機床夾具。 擬達到的要求或技術指標 一、設計圖紙 1、毛坯圖、零件－毛坯合圖各一張(3 或 4 號圖 CAD 出圖，手工圖為 2 號或 3 號裝 配) 2、關鍵工序機械加工工藝規(guī)程卡片一張(4 號圖) 3、指定工序夾具裝配圖一張(2 或 3 號圖) 4、夾具部分零件圖 1～2 張(圖幅自定) 二、設計說明書 1、設計說明書(一份，格式按畢業(yè)設計規(guī)范要求) 2、夾具 3D 裝配效果圖一張(3 或 4 號圖，可渲染)、夾具視頻一份。以書面交設計資料，同時交電子文檔備查。 進度安排 起止日期 工作內容 第一周至周 3 搜集、準備參考資料，完成機械加工工藝及比較 第一周結束 完成工藝卡及其相關計算，完成零件定位分析等 第二周至周 3 設計夾具，完成裝配圖；建立部分零件三維模型 第二周結束 完成說明書、全部圖紙，準備答辯 主要參考資料 [1] 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京:高等教育出版社,2018. [2] 胡蘭鳳. 互換性與技術測量基礎[M]. 北京：高等教育出版社，2010. [3] 王啟平.機床夾具設計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005. [4] 盧秉恒.機械制造技術基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017. [5] 陳宏均，馬素敏.金屬切削速查速算手冊【M】.北京：機械工業(yè)出版社，1999. 摘要 機械制造業(yè)是一個國家的立國之本，是一個國家的民族產業(yè)和支柱產業(yè)，同時其發(fā)展對世界經濟起著非常重要的作用，而機械加工工藝的編制是機械制造技術的重要組成部分和關鍵工作。本文論述的是輸出軸的加工工藝和夾具設計，著重于幾個重要表面的加工，具有一定的尺寸，形狀，位置要求，還有一些強度， 表面粗糙度要求，通過對輸出軸加工工藝的分析，設計出一套符合經濟性要求和結構要求的工藝路線。 關鍵詞：輸出軸，工藝分析，工藝設計，夾具設計 目 錄 摘要 1 前言 3 第 1 章 輸出軸零件工藝分析 4 1.1 輸出軸零件的作用與結構 4 1.1.1 輸出軸零件的作用 4 1.1.2 輸出軸零件的結構特點 4 1.1.3 輸出軸零件的結構工藝性 4 1.2 輸出軸零件關鍵表面的技術要求 4 第 2 章 輸出軸零件工藝設計 5 2.1 輸出軸生產類型的確定 5 2.2 輸出軸毛坯的選擇與毛坯圖的說明 5 2.2.1 輸出軸毛坯選擇 5 2.2.2 輸出軸毛坯圖的說明 5 2.3 輸出軸工藝路線的確定 6 2.3.1 方案一 6 2.3.2 方案二 7 2.4 輸出軸加工余量、切削余量的確定 8 2.5 輸出軸加工刀具和量具的確定 11 2.5.1 刀具的確定 11 2.5.2 量具的選擇 11 第 3 章 10-?20 分度鉆孔夾具設計 12 3.1 10-?20 分度鉆孔夾具總體方案設計 12 3.2 10-?20 分度鉆孔夾具定位分析及誤差計算 12 3.3 10-?20 分度鉆孔夾具夾緊機構設計與夾緊力計算 13 3.4 10-?20 分度鉆孔夾具對刀及導引裝置設計 14 3.5 10-?20 分度鉆孔夾具夾緊操作動作說明 14 設計心得 15 參考文獻 16 前言 機械制造技術基礎課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)之后進行的。這是我們進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯系實際訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從鍛煉自己分析問題、解決問題的能力， 為今后找到一個好工作打下一個良好的基礎。我也相信通過課程設計，我們能將零碎的知識點都聯系起來，系統(tǒng)而全面的做好設計。 本次課程設計是機械制造技術基礎這門課程的一個階段總結，是對課堂中學習的基本理論和在生產實習中學到的實踐知識的一個實際應用過程。 １ 第 1 章 輸出軸零件工藝分析 1.1 輸出軸零件的作用與結構 1.1.1 輸出軸零件的作用 輸出軸主要應用在動力輸出裝置中，是輸出動力的主要零件之一。其主要作用是傳遞轉矩，使主軸獲得旋轉的動力，其工作中要承受較大的沖擊載荷和扭矩。因此，該零件需具有足夠的耐磨性和抗扭強度。 1.1.2 輸出軸零件的結構特點 輸出軸的在直徑為 55mm 的外圓柱表面開有鍵槽，并且在Ф75 的外圓柱表面鉆Ф6 深 8 的斜沉頭孔，其沉孔為Ф10；在直徑為 176mm 的法蘭盤端面開有直徑為 50，80，104mm 的內孔，呈階梯狀；在法蘭盤上加工 10-Ф20 的法蘭孔，在輸出軸的斜面上鉆 2-Ф8 的斜孔。 1.1.3 輸出軸零件的結構工藝性 從零件圖可以看出輸出軸的加工精度與表面質量是合理的；同時保證了位置精度；且輸出軸的倒角均為 1mm，減少了加工量；綜上所述，輸出軸的結構工藝性是合理的。 1.2 輸出軸零件關鍵表面的技術要求 其主要加工表面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176 的外圓柱面，φ50、φ80、φ104 的內圓柱表面，尺寸精度大部分為 IT6 級。粗糙度方面表現在φ80 內圓柱表面為 Ra3.2, 位置要求較嚴格，表現在φ55 的左端面、φ80 內孔圓柱面對φ75、φ60 外圓軸跳動度為 0.04mm，φ20 孔的軸線對φ80 內孔軸線的位置度為φ0.05mm，鍵槽對φ55 外圓軸線的對稱度為 0.08mm；熱處理方面需要調質處理，到 200HBS。 ２ 第 2 章 輸出軸零件工藝設計 2.1 輸出軸生產類型的確定 查閱文獻[1]表 6-3 零件生產綱領為 10000 件一年，輸出軸為中型零件，故確定生產類型為大批量生產。 2.2 輸出軸毛坯的選擇與毛坯圖的說明 2.2.1 輸出軸毛坯選擇 輸出軸毛坯種類的選擇取決于零件的作用，材料、形狀、生產性質以及在生產中獲得的可能性，輸出軸毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材 2、鍛造 3、鑄造 4、焊接 5、其他毛坯。由加工圖紙可知零件的材料為 45 鋼，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，不僅浪費材料， 而且加大了機床，刀具以及能源等的消耗，若選用焊接或鑄造可能達不到零件要求 200HBS 的強度；而鍛件具有較高的抗拉、抗彎和抗扭強度。所以綜上選擇鍛件中的模鍛。 2.2.2 輸出軸毛坯圖的說明 (1) 毛坯圖說明 在擬訂機械加工工藝規(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用，而且對零件的機械加工工藝、設備、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，機械加工的勞動量就越少，但毛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，應根據生產綱領、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質量及具體的生產條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時，應充分注意到采用新工藝、新技術、新材料的可能性，以降低成本、提高質量和生產率。 (2) 毛坯圖 ３ 圖 2.1 2.3 輸出軸工藝路線的確定 2.3.1 方案一 1. 熱處理：在毛坯成型后，進行正火處理。 2. 粗加工： ①以右端面和φ176 外圓表面為基準，粗車左端面和φ55 外圓柱表面。 ②以左端面和φ55 外圓柱表面粗車右端面和φ176 外表面。 ③以φ55 軸線為基準鉆中心孔。 ④以右端面和φ176 外表面為基準粗車φ75、φ65、φ60 外表面。 ⑤以φ55 外表面為基準粗鏜φ80 內孔表面，再粗鏜φ104、φ50 內孔表面。 3. 熱處理：對工件進行調質處理。 4. 半精加工： ①對中心孔進行修模處理 ②以軸線和φ55 外表面為基準銑鍵槽。 ４ ③以兩端中心孔為基準先半精車再磨削φ55、φ75、φ60、φ65 外表面， 倒角。 ④以φ55 外表面為基準半精鏜φ80 內孔表面，倒角。 ⑤以右端面和基準 D 為基準鉆、擴、鉸 10-φ20 通孔，然后鉆φ8 斜孔、φ 10 沉孔、φ6 斜孔。 5. 精加工： ①以軸線和φ75 外圓表面為基準精銑鍵槽。 ②以中心孔為基準精磨φ55、φ75、φ60、φ65 外表面 ③以φ55 外表面為基準精鏜φ80 內孔表面。 ④以端面為基準精鉸 10-φ20 通孔。 6.對工件進行去毛刺處理。 2.3.2 方案二 工序 1 毛坯正火處理 工序 2 銑左右兩端面，并打中心孔 工序 3 粗車φ50、φ60、φ65、φ75、φ176 外圓表面工序 4 調質處理 200HBS 工序 5 兩端中心孔修模 工序 6φ176 端面鉆φ50 孔工序 7φ176 端面打中心孔工序 8 粗鏜φ80、φ104 孔 工序 9 精車 A、B、C、各臺階面，并倒角1′ 45 ? 工序 10 精鏜φ80 孔，孔口倒角1′ 45 ? 工序 11 鉆擴鉸 10×φ20 孔，孔口倒角1′ 45 ? 工序 12 鉆 2×φ8 孔 工序 13 銑鍵槽 ５ 工序 14 去除毛刺經對比，選用方案一 2.4 輸出軸加工余量、切削余量的確定 表 2.1 Φ176 外圓柱面軸段加工余量計算 工序名稱 供 需 間余量/mm 精度/mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精車 2 IT10 176 F176 - 0.14 粗車 3 IT12 179 F179 - 0.4 毛坯 ± 2 181 F181 ± 2 表 2.2 Φ55 外圓柱面軸段加工余量計算 工序名稱 供 需 間余 量 /mm 精 度 /mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精磨 0.1 IT6 55 F55+0.023 +0.003 粗磨 0.25 IT9 55.10 F55.10-0.024 半精車 1.8 IT10 55.35 F55.35 - 0.19 粗車 2.85 IT12 57.15 F57.15 - 0.46 毛坯 ± 2 60 F60 ± 2 ６ 表 2.3 Φ60 軸段加工余量計算 工序名稱 供 需 間余 量 /mm 精 度 /mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精磨 0.1 IT6 60 F60+0.065 +0.045 粗磨 0.25 IT9 60.1 F60.10 -0.019 半精車 1.8 IT10 65.35 F60.350 -0.120 粗車 2.85 IT12 62.15 F62.150 -0.30 毛坯 ± 2 65 F65 ± 2 表 2.4 Φ65 軸段加工余量計算 工序名稱 供 需 間余 量 /mm 精 度 /mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精磨 0.10 IT6 65 F65+0.023 +0.003 粗磨 0.25 IT9 65.1 F65.100 -0.019 半精車 1.8 IT10 65.35 F65.350 -0.120 粗車 2.85 IT12 67.15 F67.150 -0.30 毛坯 ± 2 70 F70 ± 2 ７ 表 2.5 Φ75 軸段加工余量計算 工序名稱 供 需 間余 量 /mm 精 度 /mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精磨 0.10 IT6 75 F75+0.023 +0.003 粗磨 0.25 IT9 75.1 F75.100 -0.019 半精車 1.8 IT10 75.35 F75.350 -0.120 粗車 2.85 IT12 77.15 F77.150 -0.30 毛坯 ± 2 80 F80 ± 2 表 2.6 Φ104 內孔加工余量計算 工序名稱 供 需 間余 量 /mm 精 度 /mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精鏜 1.8 IT7 104 F104 粗鏜 3.2 IT10 103.2 F103.2+0.140 0 毛坯 ± 2 99 F90 ± 2 表 2.7 Φ80 內孔加工余量計算 工序名稱 供 需 間余 量 /mm 精 度 /mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精鏜 1.5 IT7 80 F80+0.042 +0.012 粗鏜 2.5 IT10 78.5 F78.5+0.12 0 毛坯 ± 2 76 F76 ± 2 ８ 表 2.8 Φ50 內孔加工余量計算 工序名稱 供 需 間余量/mm 精度/mm 工 序 基本 尺 寸 /mm 尺寸、公差/mm 精鏜 1.5 IT7 50 F50 粗鏜 2.5 IT10 48.5 F48.5+0.12 0 毛坯 ± 2 46 F46 ± 2 2.5 輸出軸加工刀具和量具的確定 2.5.1 刀具的確定 刀具應具有高剛度，足夠的強度和韌度，高耐磨性，良好的熱導性，良好的工藝性和經濟性。由于材料是 45 鋼，45 鋼具有良好的切削性能，且具有較高的強度和良好的韌度。所以 YT 類硬質合金具有較高的硬度和耐磨性，較高的耐熱性，在高速切削鋼料時刀具磨損小，壽命長，所以適合加工 45 鋼這種材料。加工ф55ф60ф65ф75ф176 外圓是粗車用 YT5，半精車用 YT15；ф50 粗車用 YT5, ф104ф80 粗鏜用 YT5;鉆，鉸 10-ф20 孔用高速鋼，鉆 2-ф8 孔用高速鋼。 2.5.2 量具的選擇 讀數值 0.02、測量范圍 0-150 游標卡尺。讀數值 0.01、測量范圍 0-150 游標卡尺。 讀數值 0.01、測量范圍 50-125 的內徑千分尺。 ９ 第 3 章 10-?20 分度鉆孔夾具設計 3.1 10-?20 分度鉆孔夾具總體方案設計 方案一 圖 3.5 本方案擬用長定位套以及定位套夾緊工件方式定位及夾緊工件。長定位套限制輸出軸四個自由度，分別為 xy 的轉動和 xy 的移動。鉆頭加工方向為右到左。 方案二 圖 3.6 本方案擬以?80 的沉孔和大圓面為定位基準。?80 的沉孔限制工件 xy 轉動兩個自由度，大圓面限制工件 xy 的轉動 z 的移動三個自由度。夾緊方向為由左到右，鉆頭加工方向從右到左。 3.2 10-?20 分度鉆孔夾具定位分析及誤差計算 (1)定位基準的選擇。 １４ 方案一：孔φ20 設計基準為軸線，但定位基準為直徑?75 的軸外圓面。 所以定位誤差不為零。設計基準最大的位置變動即為定位誤差： １５ Ddwmax = DRmax + Drmax = 0.042 方案二：設計基準為軸線，但是定位基準為?80 的沉孔內圓面，定位誤差不為零： Ddwmax = DR max + Dr max = 0.061 3.3 10-?20 分度鉆孔夾具夾緊機構設計與夾緊力計算 如圖，采用長定位套夾緊。 圖 3-7 刀具:高速鋼麻花鉆,鉆頭直徑為 19.98mm 根據《切削手冊》公式： Fz = 309Df 0.8 KP  （3-5） p 式中： M = 0.21D2 f 0.8 K  （3-6） FZ = 軸向切削力（n） D = 鉆頭直徑f=每轉進給量 KP=修正系數（KP=0.75） M=切削力矩（N·m） 可求得：Fz=734 N； M=10 N·m Fr = M r  （3-7） Fr=267(N) ?75 軸上所受合力為; F=781N （3-8） 式中：Ff=?75 軸上圓周表面的摩擦力； f=軸與定位套之間的摩擦系數，查表 f=0.1 可求得： Ff = 7810 (N) 根據《機床夾具設計手冊》表 1-2-12，查得 M20 螺栓的許用夾緊力為 16000N, 小于 M20 螺栓夾緊力，安全系數為 K=2,滿足要求。 根據《機床夾具設計手冊》表 1-2-12，查得 M20 螺栓的許用夾緊力為 16000N,小于 M20 螺栓夾緊力，安全系數為 K=2,滿足要求。 3.4 10-?20 分度鉆孔夾具對刀及導引裝置設計 確定導向裝置本工序為在平面上鉆孔，采用特殊鉆套，如下圖，因生產批量較大，鉆套機構設計成可換的。 圖 3.8 3.5 10-?20 分度鉆孔夾具夾緊操作動作說明 ①導向對刀裝置向上旋轉 90 度。 ②將工件裝入長定位套。 ③旋緊螺栓，讓定位套夾緊工件。 ④壓板壓緊分度環(huán)，同時將拉桿上的螺母旋緊。 ⑤導向對刀裝置回位，鉆頭開始加工。 設計心得 (1) 本設計為一次以輸出軸為實例的夾具設計，設計了工件由毛坯到半精加工再到精加工的過程，其中，運用了各方面的專業(yè)知識。如，機械制圖，材料力學，機械設計基礎，PRO/E，CAD，互換性與測量技術等。 (2)這次課程設計，提高了我們對各個學科知識的總結運用能力，并加深了我們對零件加工的初步認識和感知。提高了我們對各方面知識的運用及拓展。 (3)由衷的感謝老師的耐心指導，以及同組組員的幫助。我們精誠協作，互相查漏補缺，取長補短，共同進步。  參考文獻 [1] 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].北京:高等教育出版社,2018. [2] 胡蘭鳳. 互換性與技術測量基礎[M]. 北京：高等教育出版社，2010. [3] 王啟平.機床夾具設計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005. [4] 盧秉恒.機械制造技術基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017. [5] 陳宏均，馬素敏.金屬切削速查速算手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999. [6] 龔溎義.機械設計課程設計指導書[M].北京：高等教育出版社，2011. [7] 趙又紅，周知進.機械設計基礎課程設計指導書[M].長沙：中南大學出版社，2017. [8] 濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2013. [9] 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2013. １９