机械制造课程设计《输出轴》说明书

1 前言 此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性复习，也是使我们综合运用所学过的基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料、国家标准、有关手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下了坚实的基础。本次设计的目的在于： （1） 培养综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学知识。 （2） 培养树立正确的设计思想、设计思维，掌握工程设计的一般程序、规范和方法的能力。 （3） 培养正确地使用技术知识、国家标准、有关手册、图册等工具书，进行设计计算、数据处理、编写技术文件等方面的工作能力。 （4） 培养自己进行调查研究、面向实际、面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度、工作作风和工作方法。 （5） 熟悉轴类零件加工工艺过程和掌握夹具设计的方法步骤，为以后从事相关的技术性工作打下坚实的基础。 （6） 通过对输出轴零件的机械加工工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面得到一次综合性训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件工艺规程的能力。 （7） 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具机构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。 （8） 通过零件图、装配图的绘制，使我们进一步熟练绘图软件的使用。熟悉和掌握我国相关的制图标准和要求。 对零件进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，输出轴的材料为 45 钢。拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计，对夹具进行精度校核并对其设计质量进行评估。

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目录 第1章 零件的工艺分析及生产类型的确定 前言…………………………………………………………1 1.1零件作用…………………………………………………3 1.2技术要求分析……………………………………………3 1.3零件的工艺分析…………………………………………3 1.4零件的生产类型…………………………………………3 第2章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，绘制毛坯图

2.1选择毛坯……………………………………………………4

2.2毛坯尺寸的确定……………………………………………4 2.3毛坯机械加工余量…………………………………………4 2.4绘制毛坯图…………………………………………………5 第3章 选择加工方法，制定加工艺路线

3.1定位基准的选择…………………………………………………5

3.2零件表面加工方法的选择………………………………………6 3.3制定艺路线………………………………………………………7 第4章 工序设计 4. 1选择机床及刀具确定工序尺寸和工序间余量和尺寸的确定及 切削用量及基本时间的确定……………………………8 第5章 夹具设计 5.1定位方案………………………………………………………9 5.2分度设计………………………………………………………10 5.3定位误差分析…………………………………………………11 致谢与参考文献…………………………………………………12 3

第一章 零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1零件的作用 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。φ 80 的孔与变速器配合起定心作用，通过 10-φ 20 的通孔将动力传至该轴，再由φ 55 处通过键将动力输出。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，该轴应具有足够的抗冲击性和抗扭强度。 1.2技术要求分析 题目所给定的零件输出轴，其主要作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好。由于零件受力情况复杂,承受重载,力学性要求较高，故选用铸件。 1.3零件的工艺分析 零件结构比较简单，其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT7级； 粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为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φ55的圆柱面、φ55圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm； 热处理方面需要调质处理，到200HBS，保持均匀。 1.4轴类零件的装夹 轴类零件的加工通常采用三爪卡盘，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。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。 4

第二章 选择毛坯类，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2．1 选择毛坯类 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，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，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，毛坯选择铸件。 2．2 毛坯尺寸的确定 5

根据零件图估算锻件的重量kgmt10，包容体重量kgmN50,锻件形状复杂系数2.050/10/NtmmS,较复杂，属于3S 级。零件材料为45号钢，C质量分数小于 0.65%，属于1M级。 查阅《机械制造工艺设计简明手册》得表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加工余量 需加工表面 基本尺寸 铸件尺寸公差 机械加工总余量 锻件尺寸

φ55外圆 Φ55 2.8 5 609.19.0-

Φ60外圆 Φ60 2.8 5 659.19.0-

Φ65外圆 Φ65 2.8 5 709.19.0-

Φ70外圆 Φ70 2.8 5 809.19.0-

Φ176外圆 Φ176 3.6 5 1814.2.21-

Φ50内孔 Φ50 2.8 4 467.0.12-

Φ80内孔 Φ80 2.8 4 767.0.12-

Φ104内孔 Φ104 3.2 5 998.0.42-

总长 244 4 5 2497.2.31-

2.4 毛坯图的绘制如下图： 6

第三章 选择加工方法，制定加工艺路线 3.1定位基准的选择 零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选φ50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。 3.2零件表面加工方法的选择 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 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。 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：其任务是切除毛坯上大部分余量，使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φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。 ○2半精加工阶段：其任务是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φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。 ○3精加工阶段：其任务就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