1、設計題目:系別:專業:班級:姓名:學號:指導老師:浙江汽車職業技術學院畢業（論文）設計變速箱輸入軸工藝設計機電系數控技術06高職數控（1）班 周曉海2 0 6 1 3 1 1 2邱雪萍2009年5月18日引言產品圖:零件結構與工藝分析：2.1軸類零件的結構特點和種類：2. 2軸類零件加工表而的加工精度要求：2.2. 1尺寸精度：2.2.2幾何形狀精度：2.2.3相互位置精度：2. 2. 4表面粗糙度：2. 3零件材料的選擇：2.3. 1成分特點：2.3.2熱處理特點：數控加工方案的確定：3. 1毛坯的選擇和材料3.1.1確定毛坯的類型及制造方法：3.1.2確定毛坯形狀尺寸及公差：3. 2基準選

2、擇：3.2.1選擇粗基準：3.2.2選擇精基準：3. 3擬訂工藝過程：3.3.1選擇表面加工方法：3.3.2加工工步設計：3. 3. 3變速器輸入軸大批生產的加工工藝過程:3. 3. 4確定機械加工余量、工序尺寸及公差：.數控加工設備及夾具4.1數控設備：4. 2刀具的應用：專用夾具設計：設計小結：謝三.四.五.六、致參考文獻:10101()1213141415變速箱輸入軸工藝設計【摘要】：本文為畢業設計說明書，內容主題是關于軸類零件的數控加工工藝及專用夾 具設計。按畢業設計的要求，提交了產品圖，分析了零件的結構及工藝特點，對數控加 工工藝方案進行了比較，從中提出了應采用的合理加工工藝方案，據

3、此完成了加工工步 設計。對數控加工設備、刀具和專用夾具作了必要說明。【關鍵詞】：軸類零件 加工工藝 專用夾具引言數控技術及數控機床在當今機械制造業中的重耍地位和巨人效益，顯示了其在國家 基礎工業現代化中的戰略性作用，并已成為傳統機械制造工業提升改造和實現口動化、 柔性化、集成化生產的重要手段和標志。數控技術及數控機床的廣泛應用，給機械制造 業的產業結構、產品種類和檔次以及生產方式帶來了革命性的變化。數控機床是現代加 工車間最重要的裝備。它的發展是信息技術(1t)與制造技術(mt)結合發展的結果。當今 發展國民經濟的一個重耍保障就是機械制造工業的飛速發展。隨著吋間的發展，機械設 計水平的高低已成

4、為衡量一個國家科學技術、經濟水平以及國防力量的重要標志2。軸類零件在傳動屮承受著不同程度的載荷，支撐著整個設備的運轉，將動能傳遞給 各種執行件。這些零件需要軸在齊種不穩定的情況下具有抗震動性，在反復的運動過程 中具有抗疲勞性，耐磨性，及具有足夠的強度，剛度和力學性能等。在軸的設計中應考 慮軸的各種工作場合，合理的選擇材料，加工吋注意切削用力，合理選擇刀具，機床設 備。通過對軸的強度計算，校核等，在設計上確定軸的合理性。在軸的制造過程中，需 制定合理的工藝。包插毛坯制造，機械加工及熱處理，公差要求，量具等。由于軸是機 械產品中的關鍵零件z-,對于它的要求很高，包括表面質量，使用性能，使用壽命，

5、可靠性，精度等級等，i大i此，設計好一件軸需要具備一定的理論基礎畢業設計是在教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節，是應用所學 基礎理論、專業知識與技能去分析和解決生產實際問題的一次綜合訓練。我希望通過這 次畢業課程設計能鞏固、擴大并強化自己所學到得理論知識與專業技能，提高自己的設 計計算、計算機cad制圖、數控加工程序的編寫等能力，學會正確使用技術資料、標準、 手冊等工具書，并在設計中培養自己理論聯系實際，嚴肅認真的工作作風和獨立的工作 能力和解決現代實際工藝設計問題的能力，為以后設計及畢業后從事技術性工作打下一 個堅實而良好的基礎。、產品圖:、映mt lmmitmk.imiikl

6、 1mcll1、零件名：變速箱輸入軸2、材料：20crmnti （20 w鈦）3、技術要求：該軸類零件需采用調質表面熱處理（50-55） iibc二、零件結構與工藝分析：2.1軸類零件的結構特點和種類：軸類零件是機械產品中的典型零件，用來支承傳動零件（如齒輪，帶輪，凸輪等）、 傳遞轉矩、承受載荷并保證裝在軸上的零件（或刀具）具有一定的回轉精度。軸類零件的結構特征是長徑比大的回旋體。按其結構形狀可分為光軸、階梯軸、空 心軸和異形軸（如曲軸、凸輪軸、偏心軸等）四類。按軸的長度與直徑之比值（長徑比） 又可分為剛性軸（l/dw12）和性軸（l/d>12）兩類。軸類零件的加工表面通常有內外圓柱面、

7、圓錐面、以及螺紋、花鍵、鍵槽和溝槽等。2. 2軸類零件加工表面的加工精度要求：2.2.1尺寸精度：起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（it5it7）o 裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（it6it9）2.2.2幾何形狀精度:軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等， 一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內。對精度耍求較高的內外圓表面，應在圖紙上標 注其允許偏并。2.2.3相互位置精度：軸類零件的最主要的和互位置精度是配合軸頸軸線和對支承軸頸軸線的同軸度或 配合軸頸相對支承軸頸軸線的圖跳動。普通精度的軸，同軸度誤差為0.010. 03 mm,

8、 高精度的軸為0. 0010005儷，其他的相互位置精度有軸肩端面對軸線的垂直度等。2. 2. 4表面粗糙度：配合軸頸的表而粗糙度ra植一般為1. 60. 4 u m,支承軸頸的表而粗糙度ra值一 般為 0. 40. lumo2. 3零件材料的選擇：軸類零件材料的選取，主要根據軸的強度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定， 力求經濟合理。常用的軸類零件材料有35、45、50優質碳索鋼，以45鋼應用最為廣泛。對于受載 荷較小或不太重要的軸也可用q235、q255等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、 重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如40cr合金鋼可用于屮等精度，轉 速較高的工作場合，

9、該材料經調質處理后具有較好的綜合力學性能；選用cn5、65mn 等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經調質和表面淬火后其耐磨 性、耐疲勞強度性能都較好；若是在高速、重載條件下工作的軸類零件，選用20c、 20crmnti 20mn2b等低碳鋼或38crmoala滲碳鋼，這些材料經滲碳淬火或滲氮處理 后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗 沖擊韌性和耐疲勞強度的性能。球墨鑄鐵、高強度鑄鐵由于鑄造性能好，口具有減振性能，常在制造外形結構復雜 的軸中采用。特別是我國研制的稀土鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時還具有減摩、 吸振，對應力集中敏感性小等優

10、點，已被應用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類 零件。此處變速箱輸入軸是在高速、重載條件下工作的軸類零件，其零件材料應選為 20crmnti,是中淬透性滲碳鋼。該材料的特點是：1）表面具有高的碩度，耐磨性及接觸疲勞強度，使零件表面能夠承受強烈摩擦和 接觸交變應力。2）心部具有叫高的屈服和韌性，使零件不致發生脆性斷裂。3）良好的淬透性，一保證心部強度。2.3.1成分特點：20crmnti wc<0.2%主要為保證零件心部具有良好的塑性和韌性。主加合金元索 crmn提高鋼的淬透性，保證心部強度；輔加元素ti強碳化物形成元素，形成的特殊碳 化物可細化晶粒，提高滲碳層的耐磨性。2.3.2熱處理

11、特點：熱處理特點（附表3-1）：滲碳鋼的預備熱處理一般采用正火處理，對高淬透性的 滲碳鋼，則采用空冷淬火+高溫回火，以獲得回火索氏體組織，改善切削加工性能。 滲碳鋼的最終熱處理是滲碳+淬火+低溫冋火，具有較高的耐磨性，而心部硬度較低，則 具有良好的塑性和韌性。附表3-1材料熱處理工藝及其力學性能牌號熱處理工藝力學性能（不小于）第次 淬火/°c第二次淬火/°c冋火 淬火/°c60/mpa60/mpa8 （%）akv/ j20crmnti880（油）870（油）200（水，空）10808351035三、數控加工方案的確定：3.1毛坯的選擇和材料3.1.1確定毛坯的類型

12、及加工方法：1）零件的毛坯：軸類零件可根據使用要求、生產類型、設備條件及結構，選用棒料、鍛件等毛坯形 式。對丁外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或 重要的軸，常選用鍛件，這樣既節約材料乂減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。2）零件的材料:軸類零件應根據不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理 規范（如調質、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。根據該軸類零件的技術要求，定材料為20crmnti,零件形狀簡單，應選用鍛造，（自 由鍛造）鍛造形狀簡單，精度低，毛坯加工余量1.5 mm10 mm,生產率不高。3.1.2確定毛坯形狀尺寸及公

13、差：由于零件屬鍛件，加工表面進行定位的情況較多，所以確定鍛件尺寸公差值及根據偏差 2. 2+1.5 -0.7,（如表 31）表31機械加工余量，粗車及半精車外圓加工余量及偏差零件基本尺寸直徑經過熱處理 的零件粗車折算丿j270552.5余量克徑偏差半精車粗車經熱處理戈長度2702.0-0. 30. 4532基準選擇：3.2.1選擇粗基準:該軸在精鍛機上鍛造，各外圓表面同軸度誤差較小，粗加工吋以犬端外圓定位，銃 小端面打中心孔，掉頭銃另一端打中心孔。3.2.2選擇精基準：1）為保證主軸支承軸頸，配合軸頸及詢端短錐面的同軸度，在粗車及精車吋均以 中心孔為基準，體現基準統一。2）大小端錐孔加工出后，

14、精基準則選大小端錐面，配以錐套心軸定位，確保錐孔 與各外圓的同軸度。3）支承錐面，配合軸頸加工后，考慮到裝夾方便，以配合軸頸為精基準，加工莫 氏錐孔，保證同軸度要求。3. 3擬訂工藝過程：3.3.1選擇表面加工方法：軸類、套類和盤類零件是具有外圓表面的典型零件。外圓表面常用的機械加工方法 有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外岡表面最經濟自效的加工方法，但就 其經濟精度來說，一般適于作為外鬪表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面 主要精加工方法，特別適用于各種高碩度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后 進行的超精密加工方法（如滾壓、拋光、研磨等），適用于某些精度和表面質量要求很

15、 高的零件。由于各種加工方法所能達到的經濟加工精度、表面粗糙度、生產率和生產成本各不 相同，因此必須根據具體情況，選用合理的加工方法，從而加工出滿足零件圖紙上要求 的合格零件（附表3-2外圓表面各種加工方案和經濟加工精度）。表3-2外圓表面各種加工方案和經濟加工精度序 號加工方法經濟精度（公差等級）經濟粗糙度 （ra 值/ u m ）適用范圍1粗車tt13-it1150-12. 5適用于淬火鋼以 外的各種金屬2粗車-半精車tt10-it86. 3-3. 23粗車-半精車-精車it8-it71.6-0. 84車-半精車-精車-滾壓it8-it70. 2-0. 0255粗車-半精車-磨削tt8-t

16、t70. 8-0. 4主要用于淬火鋼， 也町用于未淬火 鋼，但不適用于有 色金屬6粗車-半精車-粗磨-精磨it7-it60. 4-0. 17粗車-半精車-粗磨-精磨-超 精加工（或輪式超精磨）it50. 1-0.012(或 rz 0. 1)8粗年-半精車-精車-梢細車（金剛車）it7-it60. 4-0. 025主要用于要求較 高的有色金屬9粗車-半精車-粗磨-精磨- 超精磨（或鏡面磨）it5 以 i:0. 025-0. 006(或rz 0. 1)極高精度的外圓 加工10粗車-半精車-粗磨-精磨-研磨it5 以 i:0. 12(或 rz 0. 1)根據第一章有關表格及機械加工工藝手冊，選擇各表

17、面加工方法如下：兩處支承軸頸：粗車（it11） 半精車（it9） 粗磨（it7） 精磨（錐面在精磨中磨岀）配合軸頸：粗車（it11） 半精車（it9） 粗磨（it7） 精磨（it5）6號莫氏錐孔：鉆孔半精車粗磨精磨軸端短錐面：粗車（tt11） 半精車粗磨精磨螺紋面：粗車（it11） 半精車（it9） 精車螺紋非配合表面：粗車半精車軸端法蘭面上的沉孔：鉆孔忽孔花鍵面：粗銃精銃。3.3.2加工工步設計：1）加工準備階段：購買毛坯2）粗加工階段：這個階段可以用大的切削用量切除大部分的余糧，將毛坯加工至 接近圖紙要求的形狀，只留下少量加工余量經后續工序，同時，安排調質處理，使工件 機械性能滿足使用要求

18、。3）半精加工階段：在這個階段主耍為精加工做好準備，對于要求低的表而可以達 到圖紙要求，（如主軸的深孔加工，法蘭連接孔的加工等）。4）精加工階段：在這個加工階段，所有表而都要加工到圖紙規定的要求，完成整 個零件的加工任務。3.3.3數控加工工藝過程（列表）：序號工序名稱工序內容1粗車粗車39 mm,粗車53. 5 mm2平端面 打屮心孔平端面172±0. 5打屮心孔保持60 為83平總長鉆深孔平總長為268±1.0 鉆深孔10x86±204精車各部分外徑精車各部分尺寸5滾壓油槽滾壓油槽切深0. 8 mm6粗磨外徑粗磨外徑37. 3±0037鉆油孔鉆304

19、油孔8車螺旋車m22x1.5的螺紋9銃鍵槽銃鍵槽10磨定位外徑粗磨25. 2+002至尺寸29. 3±0. 02至尺寸23±0. 5為止11滾花鍵滾20牙花鍵12插花鍵插28牙花鍵毛壞加緊時，被加工的外徑跳動不大于0.03,公法線長度13. 4713. 44卡齒數5,花鍵分度圓跳動不大于0. 03513滾一擋齒輪1 滾齒2.去齒部毛刺裝夾時39t2外徑跳動允差0. 025,滾刀必須碰到倒擋齒 輪為止，剃前工法縣長度12. 60-°03跨齒數（2）,齒形誤差 fo014 ,齒圈跳動厶p.o. 036,齒向誤差厶fb0. 016.14滾二檔齒輪1滾齒，齒坯2.去齒部毛

20、刺裝夾后跳動不大于0.025,剃前公法線長16. 50°_o.o3跨齒數（3）齒形誤差aff 0.014齒圈跳動厶pr0. 036齒向誤差厶fb0. 01415插倒擋輪1.插倒擋齒2.去齒部毛刺裝夾后工件外徑跳動0. 035,剃前公法線長度9. 84-0.03跨齒 數2 ,齒形誤差厶ff0. 022,齒圈跳動厶pr0. 045齒向誤差厶 fb0. 01816倒倒擋齒角1倒倒擋齒角2.去倒角毛刺工件跳動允差0.05,倒角對稱度0.317剃一扌當齒輪裝夾時注意深孔在車頭方向，剃一擋齒與標準輪齒合接觸面 全長60%,高度45%以上，齒形誤差厶ff 0. 08,齒圈跳動厶 pr0. 025,

21、齒向誤差厶fb0. 00718剃道擋齒1. 公法線長度9.811±0. 033跨齒數(2),齒形誤差厶 ff0.0u,齒圈跳動厶pr0. 045,齒向誤差厶fbo.oii,倒錐15 o2. 與標準輪嚙合接觸面全長50%以上，高度40%以上19剃二檔齒公法線長16. .431 ±0. 023跨齒數3,齒形誤差厶ff0. 008, 齒圈跳動厶pr0. 025,齒向誤差厶fbo. 007,與標準面嚙合接觸 面全長60%,高度45%以上20滲碳，淬火1滲碳、淬火，2.拋光3清洗4.研磨中心孔21校直校直至0. 03以下22磨37外徑1.兩頂針夾持2磨37需 至尺寸，靠平面保持臺厚2

22、7.5±0.123磨28牙外徑磨29；益至尺寸，靠平面保持臺厚27.5±0.01524磨35外徑磨35：器 至尺寸，靠平面保持臺厚27. 5土0.0125磨25外徑1 磨25：驚至尺寸，靠一擋輪平面保持尺寸76土 2磨25牆26磨21外徑磨21外徑，磨2匸蠶至尺寸27對嚙1檢查嚙合，噪音是否正常2.打磨磕碰毛刺3看接觸輸入軸二檔輪，按高度$45%,按長度$60%輪 1701131輸入軸倒擋輪，按高度240%,按長度$50% 相配齒輪1701082輸入軸一擋輪，按高度245%,按長度260% 相配齒輪17011113.3.4確定機械加工余量、工序尺寸及公差:工序工序內容基本尺

23、寸端而余量長度偏差2平端片172±0. 5 mm2. 0 mm0. 400. 463平總長268±1. 0 mm2. 0 mm0. 520. 63匚序1】序內容基本尺寸h徑余量直徑偏差1粗車39 mm2. 2 mm0. 250. 396粗磨外徑37. 3±0, 030. 25 mm0. 100 一0. 1610磨定位外徑25. 2+0 020. 30 mm-0. 033-0. 05229. 3±0. 020. 30 mm-0. 033 - 0. 05223°0.50. 30 mm-0. 033 - 0. 05222磨37外徑j( -0. 080

24、. 40 mm0. 100 0. 16023磨28牙外徑qqo. 01劉0050. 3 mm-0. 0840. 13024磨35qc+0-02°°+0.0170. 4 mm-0. 100 一0. 16025磨25外徑qr+0.017 也6()0020. 3 mm-0. 084 - 0. 13026磨21外徑o-i-o. oi030. 3 mm-0. 084 - 0. 13四、數控加工設備及夾具4.1數控設備：該零件所用的加工設備是沈陽第一機床廠生產的cak系列（cak5085di）數控車床, 該機床是一種經濟、實用的數控加工機床，產品結構成熟，性能質量穩定可靠，廣泛地 應用

25、丁汽車、五金、機械、石油軍、工等多種行業的機械加工，是國內第一個用戶評選 岀來的名牌產品。1）該機床功能全而系能穩定，可以實現軸類、盤類的內外表面，錐而、圓弧、螺 紋、鎮孔、餃孔加工，也可以實現非圓曲線加工。（cak5085di數控車床如圖4-1所示） 型號：cak5085di規格：500*850mm重量:2300kg主軸的轉數范圍：40-1800r/min數控系統：fanuc oi-matc tc系統圖4-lcak5085di數控車床表4-1主要技術參數主要技術參數參數床身上回轉直徑d) 500mm工作臺上冋轉直徑(1)250mm兩頂尖距離850mm主軸孔錐度1:20主軸端部結構c8主軸轉速

26、401800(1300)r/min主軸孔徑4)72卡盤規格250mm縱向行程750mm橫向行程250mm車刀規格25 x 25mm尾座套筒行程128mm尾座套筒錐度mt5快速移動速度x:6 m/minz:6 m/min最小設定單位0. 001mm重復定位精度x： 0. 012mmz:0. 016mm精車圓度/圓柱度0.005, 0.03/300mm進給電機扭矩x： 6n.mz:7. 5n.m電機功率7. 5kw凈重/毛重2130/2300kg外形尺寸2650 x1300 x1680mm2）夾具的說明:使用的卡盤是三爪自定心卡盤，因為三爪卡盤夾緊力小，夾持工具時一般不需要找 正，裝夾速度快。4.

27、 2刀具的應用:該零件為大批量生產，應盡量采用高效率機床，粗車、半精車可采用自定心卡盤及 尾座頂尖，床加工工序均采用硬質合金車刀，粗加工、半精加工可選用通用量具。序號-序乞稱丁藝設備加工設備1粗車車床2平端面，打屮心孔車床3平總長，占深孔車床4精車各部外徑數控車床5滾壓，油槽油槽，滾壓力1701010車床6粗磨外徑外元滾床7占油孔4鉆頭方鉆8車螺紋m22x 1. 5-69 環規車床9銃槽080x5銃刀片銃床10磨定位外徑外元磨床11滾20牙花鍵mix 30°滾刀滾齒機12插28牙花鍵mix 30°插齒刀插齒機13滾一擋齒輪m2. 5x20°左旋滾刀滾齒機14滾二擋

28、齒輪m2x 170 x0. 78專用滾刀滾齒機15插倒擋輪m2 x 20°插齒刀插齒機16倒倒擋齒角倒角機17剃一擋齒m2. 5x20° x0. 545 右旋剃剃齒機18剃倒擋齒剃齒機19剃二擋齒剃齒機20滲碳，淬火梅花碩質合金頂針21校直螺旋壓力機22磨37外徑外元磨床23磨28牙外徑外元磨床24磨35外徑外元磨床25磨27外徑外元磨床26磨27外徑外元磨床27對嚙臥式對齒機五、專用夾具設計:機床夾具之所以能夠在生產中得到廣泛作用，原因與它在生產中所起的重要作用分 不開的，主要作用可歸納如下：1) 捉高勞動生產率。2) 保證工件的加工精度。穩定整批工件的加工質量。3) 改

29、善工人勞動條件。4) 降低對操作工人的技術等級要求。本套夾具有三大部分組成：1 定位裝置一一兩個v形塊、一個定位螺釘2.夾具體選用45號鋼(具體參數參照圖紙)3 夾緊裝置：選用錢鏈杠桿夾緊機 機構具有較大的夾緊力，并可以利用彈性緩沖墊圈在一 定范圍內調節。這種夾緊機構制造簡單，可以作為專用件在組合夾具中作為可拆裝件。餃鏈一一杠桿夾緊機原理：夾緊機構由義形杠桿1與杠桿2組成，杠桿2可以繞底 座上的固定軸旋轉，杠桿1和杠桿2是通過兩個錢鏈板3做餃鏈連接，夾緊螺栓4和壓 塊連接在杠桿2上，當逆時針方向回轉叉形杠桿1時便夾緊工件。由于餃鏈杠桿 夾緊機構不能口鎖，在夾緊狀態時，中心軸6必須和軸7、軸8成一直線，這時杠桿1 到達杠桿2的擋塊9±,這樣在加工時，夾緊機構才能穩定在可靠的位置上。當松開工 件時，叉形杠桿1繞順時針方向旋轉到靠緊支座為止，這時杠桿2則轉了 90。，使裝卸 工件很方便