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1、汽车制造工艺学课程设计说明书设计题目：输出轴零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计姓 名：丁振浩学 号：101601140班 级：汽制 101指导教师：段维峰河南机电高等专科学校2012 年 5 月 16 日 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 汽 车 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 说 明 书 1目 录第 1 章 零件分析 -21.1 零件作用分析 -21.2 零件工艺分析 -3第 2 章 确定毛坯、画毛坯 零件合图 -42.1.1 选择毛坯种类 -42.1.2 确定毛坯尺寸及机械加工余量 -52.2.1 绘制毛坯图 -62.2.2 绘制毛坯 零件合图 -6第 3 章工艺规程设计 -6
2、3.1 定位基准的选择 -63.2 制定工艺路线 -73.3 选择加工设备及刀、夹、量具 -83.4 加工工序设计 -103.5 时间定额计算 -103.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 -11第 4 章传动轴工序专用夹具设计 -144.1 工件自由度分析及定位方案的确定 -144.2 夹紧力的计算 -144.3 定位误差的计算及定位精度分析 -154.4 操作说明 -16 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 汽 车 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 说 明 书 2第 1 章 零件分析1.1 零件作用分析本设计所设计的零件是机床变速器输出轴，它是动力输出的主要零件。孔与变速器配
3、合起定心作用，通过通孔将动力传至该轴，再通过键将动力输出。该轴在工作中需要承受一定的冲击载荷和较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性和抗扭强度。轴类零件在机器中用来支承传动零部件，以实现运动和动力。输出轴是典型的轴类零件，其作用在动力输出装置中，是动力输出的关键零件之一。本设计所加工的零件是机床变速器输出轴，它是动力输出的主要零件的孔与变速器配合起定心作用，通过通孔将动力传至该轴，再通过键将动力输出。该轴在工作中需要承受一定的冲击载荷和较大的扭矩。因此，该轴应具有足够的耐磨性和抗扭强度。设计中一定要注意表面热处理。因为它是动力输出的关键零件之一，它的加工质量对机床的安全性和稳定性都有很大的影
4、响。1.2 零件工艺分析通过对传动轴零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述： 零件的材料为 45 号钢，45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质表面淬火提高零件表面硬度。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下： (1)55 外圆表面，粗糙度为 1.25，圆跳动 0.04mm，及其外圆表面上的
5、键槽的加工； (2)60 和 75 外圆表面，其两者的中心连线为 55 外圆和 80 孔圆跳动的基准线，因此应尽可能的先加工出来，其表面粗糙度均为 3.2；(3)65 外圆表面，粗糙度为 3.2； 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 汽 车 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 说 明 书 3(4)80 的孔，其表面粗糙度为 3.2，以及与其具有位置度要求 0.05 mm的 10-20 的通孔，其均匀分布，表面粗糙度为 3.2； (5)50 和 104 的孔、176 外圆表面及 30的圆锥面，它们的尺寸公差和表面粗糙度要求都不高，通过粗加工或半精加工就可达到要求。 通过上面零件的分析可知，该
6、零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 汽 车 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 说 明 书 4第 2 章 确定毛坯、画毛坯零件合图2.1.1 选择毛坯种类 机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。（1）材料的工艺性能 材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁
7、，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。 （2）毛坯的尺寸、形状和精度要求 毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。（3）零件的生产纲领 选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济
8、效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，如模锻及熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。 根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为 45 号钢，首先分析 45 号钢材料的性能，45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等；其次，观察零件图知，本设计零件为轴类零件（毛坯一般为棒料和锻件） ，各直径尺寸相差较大，且该轴在工作过程中要承受冲击载荷和扭矩，是变速器主要的动力输出元件，故为增强其强度、刚度和冲击韧性
9、，毛坯选择锻件；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，因此，本零件的毛坯种类以模锻方法获得。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 汽 车 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 说 明 书 52.1.2 确定毛坯尺寸及机械加工余量 根据零件图估算锻件的重量 ，包容体重量 ,锻件形状复杂系数 ,较复杂，属于 级。零件材料为 45 号钢，C 质量分数小于 0.65%，属于 级。 查阅机械制造工艺设计简明手册表 2.1 得锻件机械加工余量及尺寸公差（由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，将外圆表面的总加工余量统一为一个值：表 2.1 加工余
10、量需加工表面 基本尺寸 锻件尺寸公差机械加工总余量 锻件尺寸55 外圆 55 2.8 5 609.1-60 外圆 60 2.8 5 5.9-65 外圆 65 2.8 5 7.10-70 外圆 70 2.8 5 89.176 外圆 176 3.6 5 4.21-50 内孔 50 2.8 4 67.0-80 内孔 80 2.8 5 5.12-104 内孔 104 3.2 5.2 89.042-总长 244 4 5 7.31-2.2.1 绘制毛坯图 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 汽 车 制 造 工 艺 学 课 程 设 计 说 明 书 62.2.2 绘制毛坯零件合图第 3 章工艺规程设计 3
11、.1 定位基准的选择拟定工艺路线的第一步是先择定位基准。为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。 在轴类零件加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应尽可能使其与装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。 轴类零件加工时，精基准的选择通常有两种： 首先方案是采用顶尖孔作为定位基准。这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。所以对于实心轴（锻件或棒料毛坯） ，在粗加工之前，应先打顶尖也，以后的工序都用顶尖孔定位。对于空心轴，由于中心的孔钻出后，顶尖孔消失，可采用下面的方法：(1）在中心通孔的直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于 2mm 的 6锥面，用倒角锥面代替中心孔。 (2）在不宜采用倒角锥面作为定位基准时，可采用带有中心孔的锥堵或带锥堵的拉
