输出轴及夹具设计课程设计-工艺与夹具输出轴课程设计

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。本零件输出轴材料为45钢，加工前进行正火预备热处理是在毛坯锻造之后消除零件的内应力。粗加工之后，为消除因加工变形残余内应力，同时降低材料的硬度，获得零件材料较高的综合力学性能，采用调质处理。

表4-1 输出轴各加工表面方案

需加工表面 φ55外圆 φ60外圆 φ65外圆 φ75外圆 φ176外圆 φ50内孔 φ80内孔 φ104内孔 φ20通孔 φ8通孔 键槽 尺寸精度等级 IT7 IT 6 IT 6 IT 6 IT 7 IT 7 IT 9 表面粗糙度Ra/um 1.6um 1.6um 1.6um 1.6um 12.5um 12.5um 3.2um 12.5um 3.2um 12.5um 3.2um 加工方案 粗车→半精车→精车 粗车→半精车→精车 粗车→半精车→精车 粗车→半精车→精车 粗车 粗车 粗车→半精车→精车 粗车 钻→扩→铰 钻 粗铣→精铣 2、机械加工顺序的安排

（1）机械加工顺序

① 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工输出轴的左、右端面，φ55和φ176外圆表面，钻中心孔。

②遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 ③遵循“先主后次”原则，如先加工外圆表面，再加工键槽。

④遵循“先面后孔”原则，先加工φ75外圆表面，做为定位基准再加工其余各孔。 （2）热处理工序

毛坯锻造成型后，应当对毛坯进行正火处理以去除内应力，然后再进行机械加工。在粗加工之后、精加工之前，安排调质处理，调质硬度为 HBS200，获得良好的综合机械性能。

（3）辅助工序

在对本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。

五、制定工艺路线

1、工序的划分

（1）工序集中

工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：

可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；

减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力； 减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；

采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。

8

（2）工序分散

工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是

设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低； 可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；

所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。

工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；批量生产时，采用工序分散。

终上以及结合图纸要求，采用工序分散。

2、工艺路线的确定

（1）工艺方案一：（仅锻出Φ50孔毛坯） 1、备料 2、精锻

3、粗车小头端面打中心孔 4、粗车各台阶面

5、掉头粗车大头端面

6、半精车小头端面及各台阶面 7、铣键槽

8、掉头钻扩铰10×Φ20法兰孔 9、粗镗台阶孔 10、半精镗Φ80孔 11、半精车大头端面 12、打大头端面中心孔 13、钻2×Φ8油孔 14、精车四个台阶面 15、精铣大小头端面 （2）工艺方案二：（锻出各阶梯孔毛坯） 1、锻造毛坯 ； 2、正火；

3、车φ55端面，钻中心孔；

4、粗车φ176 外圆及端面，粗车各内孔、倒角，钻中心孔； 5、粗车小端各外圆表面及锥面； 6、调质；

7、修研中心孔；

8、半精车小端各外圆表面，倒角； 9、半精车、精车φ80内孔； 10、精车小端面各外圆表面； 11、钻 10-φ20 通孔，倒角； 12、钻 2-φ8 斜孔；

13、扩、铰 10-φ20 通孔； 14、铣键槽； 15、去毛刺； 16、终检。

9

比较方案一方案二，主要区别在于孔加工顺序的安排，是否在外圆加工完后再加工。分析零件可知，该轴上外圆表面精度较高，而孔除φ80和10-φ20外，其他各孔精度都较低，若在外圆加工完后再以外圆表面定位夹紧来加工孔，可能会损坏已加工表面。故应尽可能按排在外圆表面加工完之前加工。综上分析，采用加工方案二。

六、确定加工余量、粗糙度及毛坯尺寸

1、各工序加工余量和表面粗糙度的确定

（1）该轴材料为45钢，屈服强度σs=355MPa，抗拉强度σb=600Mpa。

根据零件图估算锻件的重量mt?10kg，包容体重量mN属于M1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6.1加工余量

需加工表面 φ55外圆 Φ60外圆 Φ65外圆 Φ70外圆 Φ176外圆 Φ50内孔 Φ80内孔 Φ104内孔 总长 基本尺寸 Φ55 Φ60 Φ65 Φ70 Φ176 Φ50 Φ80 Φ104 244 锻件尺寸公差 机械加工总余量 2.8 2.8 2.8 2.8 3.6 2.8 2.8 3.2 4 5 5 5 5 5 4 5 5.2 5 锻件尺寸 ?60?1.9-0.9?50kg,锻件形状复杂系数

S?mt/mN?10/50?0.2,较复杂，属于S3 级。零件材料为

45号钢，C质量分数小于 0.65%，

?65-0.9?1.9?70-0.9?1.9 ?80-0.9?181-1.2?46-2.1?0.7?1.9?2.4 ?75-2.1?0.7?98.8-2.4?0.8?249-1.3?2.7 2、确定毛坯的尺寸

（2）毛坯的尺寸、形状要求

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。

根据该零件的加工精度要求和个表面的加工方法确定毛胚的加工余量和尺寸。查机械制造工艺学课程设计指导书表5-3和表5-4。零件的毛胚尺寸如下：

表6.2毛皮尺寸表

主要面尺寸 圆柱尺寸 圆柱尺寸 阶梯圆柱尺寸 阶梯圆柱尺寸 阶梯圆柱尺寸 阶梯圆柱尺寸 零件长度尺寸 10

零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 Φ176 4 Φ180 Φ116 4 Φ120 Φ55 15 Φ70 Φ60 10 Φ70 Φ65 5 Φ70 Φ70 5 Φ80 244 6 250

（2）零件毛坯图

图6-1零件毛坯图

七、工序设计

1、加工设备及工艺装备选择

机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 (1)机床的选择原则

①机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； ②机床的精度应与工序要求的精度相适应； ③机床的功率应与工序要求的功率相适应； ④机床的生产率应与工件的生产类型相适应； ⑤还应与现有的设备条件相适应。 (2)夹具的选择

本零件的生产类型为大批量生产， 为提高生产效率， 所用的夹具应为专用夹具。 (3)刀具的选择

刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、 加工表面的尺寸、 工件材料、

11