機械加工畢業設計

題目：轉軸零件加工工藝設計

二、畢業設計的內容

本畢業設計的內容主要包括以下幾個方面：

㈠　零件工藝性能分析

分析的內容主要包括：

1、認識零件　這主要是指了解零件的作用、生產綱領、材料、毛坯種類；尺寸精度、形狀與位置要求、表面粗糙度要求及其它要求，從而掌握主次。

2、審查零件圖形　分析零件圖上給出的幾何條件是否充分，有無標註缺陷。

3、確定加工定位基準　確定粗基準和精基準。

4、工藝尺寸的計算　如果加工基準與設計基準不重合，則要進行工藝尺寸與公差的換算。

5、分析零件上各結構要素　根據各結構要素初步考慮加工的先後順序和加工方法；如果從加工角度來看，需要更改的加工要素，是否會影響零件的使用性能與強度，如果不影響，則要會同設計部門進行協商，加以修改。

6、對加工工序提出要求　根據初定的加工順序和加工方法，提出某些工序的附加要求。

㈡　工藝設計

工藝設計，主要是確定加工方案。

確定加工方案時，一般應建立幾套方案，根據保證質量、經濟、方便、可行的原則進行比較，確定一套最佳方案，並以“機械加工工藝過程卡片”（如表1.1示）的形式給以歸納。

具體內容是：劃分工序，確定每道工序使用的設備、加工參數、刀具及工藝裝備等；確定每道工序的加工尺寸，給下道工序留出的加工餘量及重點保證的加工尺寸

三：零件性能分析

軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大於直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據結構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長徑比小於5的稱為短軸，大於20的稱為細長軸，大多數軸介於兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質量一般要求較高，其技術要求一般根據軸的主要功用和工作條件制定，主要要求如下：

1、尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。軸類零件中支承軸頸的精度要求最高，為it5～it7；配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為it6～it9。本軸：ø36h11是配合尺寸，精度最高。

2、 位置精度高，其一般軸的徑向跳動為0.01～0.03，高精度的軸為0.001～0.005。本軸：8的鍵有對稱度要求。

3、 表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度ra常為0.1～0.8um，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度ra為0.8～3.2um。本軸所有表面都要加工，其中ø36h11，左ø26要求最高，ø20其次。

軸類零件一般常用的材料有45鋼、40cr合金鋼、軸承鋼gcr15和彈簧鋼65mn，還有20crmoti、20mn2b、20cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結構複雜的軸，在質量允許時才採用鑄件。由於毛坯經過鍛造後，能使金屬內部纖維組織沿表面均勻分佈，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。所以除了光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋料棒料或冷拉棒料外，一般比較重要的軸大都採用鍛件。另外軸類零件的毛坯還需要經過熱處理。

軸的結構設計原則：

1、 節約材料，減輕重量儘量採用等強度的外形尺寸，或大的截面係數的截面形狀。

2、 易於軸上零件的精確定位，穩固裝配拆卸和調整。

3、 採用各種減少應力應用和提高強度的結構措施。

4、 便於加工製造和保證精度。

5、表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度ra常為0.1～0.8um，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度ra為0.8～3.2um。

軸類零件一般常用的材料有45鋼、40cr合金鋼、軸承鋼gcr15和彈簧鋼65mn，還有20crmoti、20mn2b、20cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結構複雜的軸，在質量允許時才採用鑄件。由於毛坯經過鍛造後，能使金屬內部纖維組織沿表面均勻分佈，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。所以除了光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋料棒料或冷拉棒料外，一般比較重要的軸大都採用鍛件。另外軸類零件的毛坯還需要經過熱處理。

5、加工方案選擇：

1.、加工方法選擇：本軸為旋轉體，故採用車或磨的加工方法

2.、加工階段：本軸各表面精度要求不一致，故要劃分加工階段，其中φ36h11、φ26粗糙度1.6的外圓，粗車—半精車—精車，4x1.5、φ22粗糙度3.2的粗車—半精車，端口3、8、台階m6的粗糙度6.3的粗車—半精車，其餘：12.5的粗車一刀。

3.、加工工序劃分：因為中批量生產，工序分散，多采用專用夾具，專用機牀。

4 、粗基準選擇：有非加工表面，應選非加工表面作為粗基準,對所有表面都需加工的軸，根據加工餘量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準，同時，粗基準不可重複使用。本軸加工基準選擇軸的中心線作為粗.精車基準。

5、機牀，刀具，夾具，量具

是要把工藝過程的設計來確定，詳見工藝卡。

四：工藝設計

•生產綱領：1000件/年，認真負責、獨立按時完成設計任務。對於技術方案、數據選擇和計算結果必須高度重視，整個設計在技術上是先進的、經濟上是合理的、在生產上是可行的。

•制定加工工藝路線：

方案一：

•下料：225mm

•夾左頭，車右端面，留餘量，粗車右端各段，φ26到尺寸，半精車22到尺寸，φ36留餘量，精車φ36到尺寸，倒角，切槽。第二主軸夾φ36外圓，車左端面到尺寸，粗車左端外圓，φ40到尺寸，φ26留餘量，半精車、精車φ36到尺寸。切槽，倒角

•銑18斜平面。鑽、攻m6

•銑8鍵槽

•銑3開口

•去毛刺，檢驗

方案二：

（1）、下料：225mm

（2）、夾左端，車右端面，留2mm加工餘量，打中心孔

（3）、夾左端，頂右端中心孔，粗車右端各段，φ26、φ40到尺寸

（4）、夾右端，車左端面，長度到尺寸，打中心孔

（5）、夾右端，頂左端中心孔，粗車左端

（6）、夾左端，頂中心孔，半精車φ22到尺寸，半精車、精車φ36到尺寸，切槽4×1.5，倒角

（7）、夾右端φ36外圓，半精車、精車φ26到尺寸，鑽φ12孔，鍯90°錐孔

（8）、銑18尺寸斜平台

（9）、鑽、攻m6

（10）、銑8鍵槽

（11）、銑3開口

（12）、去毛刺

（13）、檢驗

方案三：

•下料：225mm

•夾左端，車端面，留餘量，打中心孔，粗車右端各段，其中φ40、φ26到尺寸

•調頭，夾右端，車端面到尺寸，打中心孔，粗車左端

•夾左端，頂中心孔，半精車φ22到尺寸，φ36留餘量，精車φ36到尺寸，切槽倒角，銑18平台

•夾右端，頂中心孔，半精車、精車φ26到尺寸，鬆頂尖，鑽φ12孔，鍯90°

•鑽攻m6

•銑3開口

本小組選擇方案三

湖南機電職業技術學院機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片每台件數1共2頁

備

注第1頁

產品型號零件圖號材料牌號毛坯尺寸255mm

產品名稱轉軸零件零件名稱轉軸毛坯種類每坯製件數1

工

序

號工 序

名 稱工　序　內　容設

備工　藝　裝　備工時定額

（分鐘）

10下料準備φ45x255的棒料鋸牀專用夾具

20粗車夾左端，車端面，留餘量，打中心孔，粗車右端各段，其中φ40、φ26到尺寸

雙主軸車削中心三爪卡盤

30精車調頭，夾右端，車端面到尺寸，打中心孔，粗車左端

雙主軸車削中心三爪卡盤

4 0 粗車夾左端，頂中心孔，半精車φ22到尺寸，φ36留餘量，精車φ36到尺寸，切槽倒角

雙主軸車削中心卡三爪盤

50精車夾右端，頂中心孔，半精車、精車φ26到尺寸，鬆頂尖，鑽φ12孔，鍯90°

雙主軸車削中心三爪卡盤

60鑽鑽攻m6

x61w專用夾具

70銑銑3開口

x5032虎鉗

80倒角去毛刺

編　制審　核批　準

五：編制轉軸加工工藝過程卡片

六：編制銑開口加工工序卡片

機械加工工序卡片產品型號　零件（部）圖號

產品名稱　零件（部）名稱轉軸

車間工序號工序名稱材料牌號

加工車間1　銑端部開口　45　

毛坯種類毛坯外型尺寸每毛坯可製件數每台件數

設備名稱設備型號同時加工件數設備編號

夾具編號夾具名稱切削速度

工位器具編號工位器具名稱工序工時

準終單件

工步

號工步內容工藝準備主軸轉速

r/min切削速度

m/min進給量

mm/r切削深度

mm進給

次數工步工時

機動輔助

1　銑開口　專用夾具

500120

315

2

編制：黃xx

　審核：

日期：

七:夾具設計説明

1、夾具設計前的準備工作

•明確工件的年生產綱領

•、確定毛坯類型為1000件/年，結合生產實際，備品率α和廢品率 β分別取1010％%和11％%，代入n=q(1+α%+β%)，得年生產綱領 

•1+10）=11000件/年

劃分生產類型的參考數據確定為大批，工作制度8小時/班制。由於是大批量生產，所以採用的是流水線生產方式，一個工人加工一個工序，以提高生產效率，達到降低成本的目的，其屬輕型零件，生產類型為大量生產。

1.3 、熟悉工件零件圖和工序圖

零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。包括零件圖的分析、毛坯製造方法的選擇、基準的選擇、加工方法的選擇、加工順序的確定、工藝路線的制訂、餘量與工序尺寸的確定、切削用量的選擇等。

1.4 、選擇夾緊機構

在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應的夾緊機構。確定夾緊機構要注意以下幾方面的問題： ①安全性 夾緊機構應具備足夠的強度和夾緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。 ②手動夾具夾緊機構的操作力不應過大，以減輕操作人員的勞動強度。 ③夾緊機構的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。

④手動夾緊機構應操作靈活、方便。 確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構，要選擇和設計動力源。夾緊方案也需反覆分析比較，確定後，正式設計時也可能在具體結構上作一些修改。本夾具用紫銅夾緊螺釘夾緊。

2 夾具體主要技術條件及優缺點的分析

夾具體的上平面與底面的平行度要求較高，主要是為了防止裝夾後工件傾斜。

（1）.保證加工質量： 使用機牀夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機牀夾具後，這種精度主要靠夾具和機牀來保證，不再依賴工人的技術水平。

（2）.提高生產效率，降低生產成本： 使用夾具後可減少劃線、找正的輔助時間，且易實現多件、多工位加工。在現代機牀加工中，廣泛採用氣動、液動等機動加緊裝置，可是輔助時間進一步減少。

（3）.擴大機牀工藝範圍： 在機牀上使用夾具可使加工變得方便，並可擴大機牀的工藝範圍。例如，在機牀或鑽牀上使用鏜模，可以代替鏜牀鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車牀或銑牀上進行仿形加工。

（4）.減輕工人勞動強度，保證安全生產。

優點：v形塊和定位銷是可換的。在多次裝夾、拆裝後，

由於v形塊是定位和加緊的，頻繁使用會導致精度降低，當加工出的零件達不到要求時，換v形塊就行。

缺點：工作時間長了或者切削力太大可能引起夾具體整體變形，達不到要求。這是就需要重新設計。

定位方案的確定

根據工序的尺寸形狀和位置要求，工件定位時需限制5個自由度。在擬定定位夾緊方案時，仍需要對其進行分析和研究，考察定位基準的選擇能否滿足工件位置精度的要求，夾具的結構能否實現。

芯軸中心和鑽套中心的位置由鑽模支架的兩個夾緊螺釘和其上的定位孔相對芯軸中心的相對尺寸決定，可通過分度盤的t型槽微調。滿足尺寸要求。

(1) 定位元件的結構尺寸及在夾具中位置的確定

由上可知，定位元件由 支撐板，芯軸的定位銷和鑽模支架的螺釘孔組成。

（1） 芯軸的定位銷和鑽模支架的螺釘孔距離的確定

l+δld/2=65(+0.02-0.02)

（2） 支撐板芯軸的定位銷尺寸確定

φ5h7/g6配合誤差（+0.1-0）

（3） 螺釘孔尺寸確定

φ5h7/g6配合誤差（+0.1-0）

本軸以φ36外圓及φ40端面定位限制6個自由度，屬於完全定位，其中套限制3個自由度，套的端面限制2個自由度，旋轉自由度由旋轉螺釘限制。

夾具精度校核

一般的夾具精度校核的原理是：

1）孔中心位（芯軸的定位銷和鑽模支架的螺釘孔）校核

影響其精度的主要因素如下。

（1） 定位誤差 基準不重合誤差：δb=0.02mm，基準偏移誤差δy=0，所以， δd=0.02mm。

（2） 夾具安裝誤差 由於夾具定位面和夾具底面的平行度誤差等，會引起工件傾斜，是加工的工序位置尺寸產生誤差，技術要求規定不大於0.003/100，故此工件的影響在0，005以內。

（3） 與加工方法有關的誤差 根據實際生產經驗，這方面誤差一般可控制在被加工工件公差的1/3範圍內，這裏取0.03。 以上三項合計為0.055mm，即可能的加工誤差為0.055mm，這小於加工工件要求保證的公差尺寸0.1mm。

2）角度尺寸校驗

（1）定位誤差 由於芯軸的定位銷和鑽模支架的螺釘孔之間配合間隙會造成基準位移誤差，可能導致兩定位孔中心連心對規定位置的傾斜，其最大轉角誤差為 δα=arctan[（ δd1+δd1+x1min +δd2+δd2+x2min）/2l] =5.2’ 其最大影響是正負5.2 秒。

（2）與加工方法有關的誤差 夾具中心平面與t型槽的平行度誤差，查閲相關手冊，一般為 0.03/100，經換算，相當角度誤差為正負1’。 綜合這兩項誤差，其最大角度誤差為正負6.2’，滿足本工件加工的要求。 結論：從計算來看，本設計的精度要求合格，可以應用。

本軸的設計基準φ40端面與φ36外圓與定位基準重合，故無定位誤差。

4 夾緊力的計算

夾緊力kw=w*k 式中 kw：實際所需的夾緊力（n）； w：在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（n）； k：安全係數。 0k：考慮工件材料及加工餘量均勻性的基本安全係數 取 k0=1.2～1.5 1k：加工性質，粗加工取 k1=1. 2k：刀具鈍化程度

k2=1.0 1.9 3k：切削特點，連續切削取 k3=1.0 4k：夾緊力的穩定性，手動夾緊 k4=1.3 5k： 手動夾緊時的手柄位置，操作方便取 k5=1.0 6k：僅有力矩使工作迴轉時工件與支承面的接觸情況，接觸點確定取

k6=1.0

k=0k*1k*2k*3k*4k*5k*6k=1.3*1.2*1.0*1.0*1.3*1.0*1.0=2.028

kw=604.7n

八：設計體會

隨着畢業時間的逼近，我們也都要自己完成畢業設計。老師把我們分成各個小組，四人一組。

經過一個月的時間終於完成了畢業設計，通過小組的共同努力

隨着畢業日子的即將到來，我們的畢業設計也劃上了圓滿的句號。畢業設計是我們學業生涯的最後一個環節，不僅是對所學基礎知識和專業知識的一種綜合應用，更是對我們所學知識的一種檢測與豐富，是一種綜合的再學習、再提高的過程，這一過程對我們的學習能力、獨立思考及工作能力也是一個培養。

在沒有做畢業設計以前覺得畢業設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業設計發現自己的看法有點太片面。畢業設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以後的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。我們設計畢業論文就是運用已有的專業基礎知識，獨立進行科學研究活動，分析和解決一個理論問題或實際問題，把知識轉化為能力的實際訓練。畢業設計是對我們的知識和相關能力進行一次全面的考核，是對我們進行科學研究基本功的訓練，培養我們綜合運用所學知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以後撰寫專業學術論文打下良好的基礎

九：參考資料

《機械設計基礎》

《機械製造基礎》

《機械零件識讀與測繪》