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中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,提高专业水平。
由于本人水平有限,设计难免有许多不足和不妥之处,恳切希望老师批评指正,以求改进。
一、零件图的分析
这次的课程设计是设计一个输出轴,该轴是典型的阶梯轴,它的主要作用是用来传递转矩和动力。对其的结果特点和技术要求分析如下:
1、零件载荷分析:输出轴除了传递转矩和动力外还有一个起支撑的作用,所以其承受的载荷比较大,所以要求它的具有较大的强度和耐磨性。
2、零件尺寸公差分析:从零件图上可以看出轴颈φ60的公差为0.013mm,查表得其精度等级高达IT5;其中两个轴头φ55和φ80的公差分别为0.019mm和0.019mm,它们的公差等级都达到了IT6;由以上可以看出,主要加工表面是φ60、φ55和φ80的圆柱表面,在加工时应特别注意。
3、位置度的分析:从零件图中看出两轴头的同轴度为φ0.02mm,其基准为图纸右端φ60的中心轴,加工时应打中心孔保证同轴度。
4、热处理:要求为调质处理28—32HRC。
二、毛坯的选择及尺寸的确定
1、毛坯的选择:
由于这次设计的输出轴是小批量生产,又要求其材料为45钢。因为输出轴的力学要求较高,所以选择锻件毛坯。理由是锻件毛坯经锻造后可得到连续和均匀的纤维组织,因此锻件的力学性能较好,常用于受力复杂的重要钢制零件,又由于锻件适合小批量生产,所以毛坯选择锻件毛坯。
2、毛坯尺寸的确定:由于零件的最大直径为φ88mm,长度为380mm,利用插值
+0.175
法查表得毛坯直径为φ92.5-0.175mm,查得端面加工余量为8mm,所以毛坯长度为+1.0
388-1.0mm.
三、基准的选择
1、精基准的选择:
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在精基准的选择时,主要考虑到基准统一问题,该输出轴主要考虑的是φ550 +0.024 +0.021 +0.021
-0.019mm、φ60+0.011mm及φ80+0.002mm的表面精度和同轴度,所以以φ60+0.011mm的轴线为精基准,符合基准统一原则。
2、粗基准的选择:
由于该输出轴为多级阶梯轴,为保证后续工序有可靠的精基准轴线A,所以应该以两端外圆互为粗基准。
四、零件的机械加工工艺路线
1)两轴头φ55-0.019×85mm和φ80+0.002×67mm的外圆表面,查得其精度等级都为
0 +0.021
IT6,且表面粗糙度为Ra1.6,所以轴头φ55-0.019×85mm和φ80+0.002×67mm的加工方案为:粗车→半精车→精车;
+0.024 +0.024
2)两轴颈φ60+0.011×77mm及φ60+0.011×35mm的的公差等级为IT5,表面粗糙度为Ra1.6,初定加工方案为:粗车→半精车→精车;
3)轴身φ70×75mm、φ70×20mm和轴环φ88×10mm都没有尺寸精度要求,拟定加工方案为:粗车→半精车;
4)端面的粗糙度为Ra12.5,加工方案为:粗车;
5)铣键槽,两键槽的精度等级要求不高,所以拟定加工方案为:粗铣。
0
+0.021
制定加工工艺路线轴类加工一般是先加工端面,在加工外圆柱面,最后铣键槽。按照先加工基准面及先粗后精的原则,制定加工工艺路线如下:
加工工艺路线方案一:
工序1:备料,选择45圆钢φ92.5-0.175×388-1.0mm;
0
工序2:粗车,以φ55-0.019外圆处及端面定位,车平端面,端面打中心孔,粗车
0 0
外圆φ92.5×143mm为φ89.1-0.22×143mm,粗车外圆φ89.1-0.22×133mm为φ81.3+0.046 +0.046 0
×133mm,粗车外圆φ81.30×55mm为φ71.1-0.19×55mm,粗车外圆φ71.10
0 +0.041
-0.19×35mm为φ61.3+0.011×35mm;
工序3:调头,粗车,以粗车后的φ60外圆处及端面定位,车平端面,保证零件
0 0
全长380mm,打中心孔,粗车φ92.5×237mm为φ71.1-0.19×237mm,粗车φ71.1-0.19
+0.041 +0.041 0
×162mm为φ61.3+0.011×162mm,粗车φ61.3+0.011×85mm为φ56.3-0.046×85mm;
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+0.175
+1.0
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工序4:热处理,调质处理28—32HRC;
0
工序5:半精车,以粗车后的φ60外圆处及端面定位,半精车φ89.1-0.22×10mm
+0.046 +0.032
为φ88×10mm,半精车为φ81.30×78mm为φ80.2+0.002×78mm,半精车φ71.10 +0.041 +0.030
-0.19×20mm为70×20mm,半精车φ61.3+0.011×35mm为φ60.2+0.011×35mm;
0
工序6:调头,半精车,以半精车后的φ60外圆处及端面定位,半精车φ71.1-0.19
+0.041 +0.030
×75mm为φ70×75mm,半精车φ61.3+0.011×77mm为φ60.2+0.011×77mm,半精车φ
0 0
56.3-0.046×85mm为φ55.2-0.030×85mm;
+0.032
工序7:调头,精车,以半精车后φ55外圆处及端面定位,精车φ80.2+0.002×78mm
+0.024 +0.030 +0.021
为φ80+0.002×78mm,精车φ60.2+0.011×35mm为φ60+0.011×35mm;倒角;
+0.030
工序8:调头,精车,以精车的φ60外圆处定位夹紧,精车φ60.2+0.011×77mm
+0.021 0 0
为φ60+0.011×77mm,精车φ55.2-0.030×85mm为φ55-0.019×85mm;倒角;
工序9:划线,保证两键槽同一水平线
工序10:铣键槽,铣73×18×6.9,铣67×18×7(该键槽的精度等级为IT9,一般铣一次就能满足要求)。 工序11:去毛刺;
工序12:按图样要求检验各尺寸精度; 工序13:入库。
加工工艺路线方案二:
工序1:备料,选择45圆钢φ92.5-0.175×388-1.0mm;
0
工序2:粗车,以φ55-0.019外圆处及端面定位,车平端面,端面打中心孔,粗车
0 0
外圆φ92.5×143mm为φ89.1-0.22×143mm,粗车外圆φ89.1-0.22×133mm为φ81.3+0.046 +0.046 0
×133mm,粗车外圆φ81.30×55mm为φ71.1-0.19×55mm,粗车外圆φ71.10
0 +0.041
-0.19×35mm为φ61.3+0.011×35mm;
工序3:调头,粗车,以粗车后的φ60外圆处及端面定位,车平端面,保证零件
0 0
全长380mm,打中心孔,粗车φ92.5×237mm为φ71.1-0.19×237mm,粗车φ71.1-0.19
+0.041 +0.041 0
×162mm为φ61.3+0.011×162mm,粗车φ61.3+0.011×85mm为φ56.3-0.046×85mm;
工序4:热处理,调质处理28—32HRC;
0
工序5:半精车,以粗车后的φ60外圆处及端面定位,半精车φ89.1-0.22×10mm
+0.046 +0.032
为φ88×10mm,半精车为φ81.30×78mm为φ80.2+0.002×78mm,半精车φ71.10 +0.041 +0.030
-0.19×20mm为70×20mm,半精车φ61.3+0.011×35mm为φ60.2+0.011×35mm;
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+0.175
+1.0
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0
工序6:调头,半精车,以半精车后的φ60外圆处及端面定位,半精车φ71.1-0.19
+0.041 +0.030
×75mm为φ70×75mm,半精车φ61.3+0.011×77mm为φ60.2+0.011×77mm,半精车φ
0 0
56.3-0.046×85mm为φ55.2-0.030×85mm;
+0.032 +0.024
工序7:粗磨,用顶尖顶住两端面,粗磨φ80.2+0.002×78mm为φ80+0.002×78mm,
+0.030 +0.021 +0.030 +0.021
粗磨φ60.2+0.011×35mm为φ60+0.011×35mm;,粗磨φ60.2+0.011×77mm为φ60+0.011×
0 0
77mm,粗磨φ55.2-0.030×85mm为φ55-0.019×85mm;
工系8:倒角;
工序9:划线,保证两键槽同一水平线;
工序10:铣键槽,铣73×18×6.9,铣67×18×7(该键槽的精度等级为IT9,一般铣一次就能满足要求)。 工序11:去毛刺;
工序12:按图样要求检验各尺寸精度; 工序13:入库。
对比选择方案:该输出轴主要是圆柱表面的加工,由于轴的同轴度比较高,但圆柱表面的精度等级不是特别高,从经济角度和工艺简便的方面(使用机床的数量)考虑,方案一比方案二好,虽然从工序上来看,方案一的工序和方案二的一样多,然而方案一的装夹次数比较多,但考虑到最终工序采用精车,其精度要求足够达到Ra1.6的要求。所以选择加工工艺路线方案一。
五、确定工序尺寸及加工余量
(1)外圆柱φ60+0.011的轴段工序尺寸及加工余量 工序名工序间余量工序基本尺尺寸公差精度等级 称 /mm 寸/mm /mm 0 毛坯 φ92.5 φ92.5-0.35 0 粗车 31.2 φ56.3 IT7 φ56.3-0.046 0 半精车 1.1 φ55.2 IT6 φ55.2-0.030 0 精车 0.2 φ55 IT5 φ55-0.019
(2)外圆柱φ70的轴段工序尺寸及加工余量
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+0.021
表面粗糙度Ra/mm 1.6 . .
工序名称 毛坯 粗车 半精车
工序间余量/mm 21.4 1.1 工序基本尺寸/mm φ92.5 φ71.1 φ70 精度等级 IT12 IT11 尺寸公差/mm 0 φ92.5-0.35 0 φ71.1-0.19 φ70 表面粗糙度Ra/mm 12.5 (3)外圆柱φ80+0.002的轴段工序尺寸及加工余量 工序名工序间余量工序基本尺精度等级 尺寸公差称 /mm 寸/mm /mm 0 毛坯 φ92.5 φ92.5-0.35 +0.046 +0.046 粗车 11.4 φ81.30 IT8 φ81.30 +0.032 +0.032 半精车 1.1 φ80.2+0.002 IT7 φ80.2+0.002 +0.024 精车 0.2 φ80 IT6 φ80+0.002
(4)轴环φ88的轴段工序尺寸及加工余量 工序名工序间余量工序基本尺精度等级 尺寸公差称 /mm 寸/mm /mm 0 毛坯 φ92.5 φ92.5-0.35 0 粗车 3.4 φ89.1 IT12 φ89.1-0.22 半精车 1.1 φ88 IT11 φ88
(5)外圆柱φ55-0.019的轴段工序尺寸及加工余量 工序名工序间余量工序基本尺精度等级 尺寸公差称 /mm 寸/mm /mm 0 毛坯 φ92.5 φ92.5-0.35 0 粗车 36.2 φ56.3 IT8 φ56.3-0.046 0 半精车 1.1 φ55.2 IT7 φ55.2-0.030 0 精车 0.2 φ55 IT6 φ55-0.019
0
+0.024
表面粗糙度Ra/mm 1.6 表面粗糙度Ra/mm 12.5 表面粗糙度Ra/mm 1.6 六、机床、刀具及夹具的选用
一)机床的选用:
1、由于本零件的尺寸不是很大,各工序的工步数也不多,加上是小批量生产,
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