轴类零件毕业设计

一序言机械制造工艺课程设计是我们完成了全部基础课程，技术基础课，大部分专业课以及参加生产实习之后进行的。

这是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，也是一次理论联合实际的训练。

因此，它在我们大学三年生活后占有重要的地位。

通过本次设计，应该得到下述各方面的锻炼：1 能熟练运用机械制造工艺设计的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

2 提高结构设计能力。

通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。

3 学会使用手册及图表资料。

掌握与本设计有关的各种资料名称，出处，能够做到熟练运用。

就我个人而言，通过本次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。

并学会了使用和查阅各种设计资料，手册和国家标准等。

最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学的知识。

并在设计中，学到了许多在课堂上所学不到的东西。

我希望能通过本次设计对未来自己从事工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。

二零件的工艺分析及生产类型的确定2.1 技术要求分析题目所给定的是轴类零件，以主要作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力。

二是工作中承受载荷；三是支撑传动零部件。

零件的材料为45钢，是最常用的碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，淬火时易生裂纹。

综合技术要求等文件，选用铸件。

由于是大批量生产，故采用模锻。

零件图2.2 零件的工艺分析结构简单，其主要加工的面有Ф55，Ф60，Ф65，Ф75，Ф176的外圆柱面，Ф50，Ф80，Ф104的内圆柱面，图中给出的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面，Ф80内圆柱面为Ra3.2um，大端端面为Ra3.2um，其余为Ra12.5um,要求不高；位置要求较严格表现在Ф55的左端面、Ф80内孔圆柱面对Ф70、Ф60外圆轴线的跳动量为0.04mm，Ф20孔的轴线Ф80内孔轴线的位置度为Ф0.05mm,键槽对Ф50外圆轴线的对称度0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBS，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。

2.3 轴类零件的装夹轴类零件的加工通常采用三抓卡盘，三抓卡盘能自动定心，装卸工件快。

但是由于夹具的制造和装夹误差，其定心精度约为0.05-0.10mm左右。

由于零件较长，常采用一夹一顶的装夹法，即工件定的一端用车床主轴上的卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支撑，这样就克服了刚性差不能承受重切削的缺点，为进一步提高加工精度，可采用中心架作中间辅助支撑，适用于半精加工和精加工。

三．选择毛坯,确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.1 选择毛坯轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有某些或者结构复杂的轴，在质量允许下采用锻件。

由于毛胚经过加热，锻造后能使金属内部的纤维组织表面均匀分布，可获得较高的抗拉，抗弯和抗扭强度，所以除光轴外直径相差不大的阶梯轴可使用热轧棒料和冷轧棒料，一般比较重要的轴大部分都采用锻件，这样既可以改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。

根据生产规模的大小，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻。

自由锻多用于中小批量生产；模锻多用于大批量生产，而且毛坯制造精度高，加工余量小，生产效率高，可以锻造形状复杂的毛坯。

本零件生产批量为大批量，综合上述先择模锻。

3.2 毛坯尺寸的确定毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺手册》知精车-半精车-粗车各余量，从而可得加工余量。

结果为：外圆角：r=2；内圆角半经：R=3。

外模锻斜度a=7°。

下图为本零件的毛坯图(图1）。

图1四.选择加工方法，制定加工艺路线4.1 定位基准的选择本零件为带孔为管状零件，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合和产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。

具体而言，即选Ф48孔及一端面作为精基准。

由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

4.2 工艺路线的拟定及工艺方案的分析为保证达到零件的几何形状，尺寸精度，位置精度及各项技术要求必须制定合理的工艺路线。

由于生产类型为大批量生产，故采用通用机床以专用的工、夹、量具并尽量使用工序集中来提高生产效率。

除此以外，还应该降低生产成本。

工艺路线方案：铸造，退火工序：1、粗车Ф176外圆柱面及端面2、粗车，半精车，精车Ф55、Ф60、Ф65、Ф75的外圆柱面，倒角3、扩，钻孔4、粗车右端面至30，倒角5、钻右端面中心孔6、粗镗内孔Ф50，Ф80，Ф104，半精镗内孔Ф807、铣键槽8、钻斜孔2×Ф89、去毛刺10、检验4.3 零件加工表面方法的选择在市场经济的前提下，一切都是为了创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样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，提高工件的加工效率和经济性，而在具体选择上，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佳加工方案。

同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：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达到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。

①粗加工阶段：其任务是切除毛坯大部分余量，是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效率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工Ф176、Ф55、Ф60、Ф65、Ф75外圆柱表面。

②半精加工阶段：其任务使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如Ф55、Ф60、Ф65、Ф75外圆柱面，Ф80、Ф20孔等。

③精加工阶段：其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。

如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

④热处理工序的安排：热处理的目的是提高材料力学性能，消除残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热处理。

本零件输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热处理是在毛坯锻造之后消除零件的内应力。

基面先行原则：该零件进行加工时，要将端面先加工，再意左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和Ф45外圆柱面为后续精基准表面加工而设定，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

先粗后精：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表面上的大部分余量切掉，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，若粗车后留余量的均匀满足不了精加工的要求时，则要安排半精车以此为精车做准备。

先面后孔：对该零件应该先加工圆柱表面，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，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工Ф75外圆柱面，作为定位基准再来加工其余各孔。

工序划分的确定：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效率的机床。

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，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，刀具等比较简单，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。

热处理工序的安排：热处理的目的是提高材料力学性能，消除残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，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。

4.4 制定工艺路线按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行：备料---模锻---车端面打中心孔---粗车外圆---调质---车端面修中心孔---高频淬火---精车外圆---粗磨---铣键槽---精磨五工序设计5.1 选择机床根据工序选择机床工序5.9.10是粗车和精车。

各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。

本零件外轮毂尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。

工序6.11为镗削。

由于加工的零件外轮廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用CA6140型卧式车床。

（3）工序15铣削。

工序工步简单，外轮廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用的X6132型铣床能满足加工要求。

（4）工序14是扩、钻、铰孔。

可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z55。

5.2 选用夹具本零件除铣削，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。

前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。

5.3 选用刀具刀具的选择由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。

由于零件CA6140车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。

5.4 确定工序尺寸加工余量，工序尺寸，及其公差的确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，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1）外圆柱面φ1762）外圆柱面φ553）外圆柱面φ604）外圆柱面φ655）外圆柱面φ756 ）内圆柱面φ807 ）加工通孔φ208）加工键槽确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。