1、 毕 业 设 计 题目 ： 轴类零件加工设计 系 别： 机电工程系 专 业 ： 汽车制造与装配技术 班 级 ： 学 号 ： 学生姓名： 指导教师： 审 阅： 四川交通职业技术学院 2015 年 12 月 23 日 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） I 摘要 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一 。它在机械中主要用于支承齿轮、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，轴的长径比小于 5的称为短轴，大于 20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间，轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根
2、据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（ IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先 进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工 ,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题 (如对刀点、加工路线等 )也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法 ,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针
3、对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定， 充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 关键词： 轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析 、 加工方案。 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） II 目录 摘要 . I 第一章 轴类零件技术要求 . 1 1、 1尺寸精度 . 1 1、 2几何形状精度 . 1 1、 3相互位置精度 . 1 1、 4表面粗糙度 . 1 第二章 轴类零件的毛胚和材料 . 2 2、 1轴类零件的选材 . 2 2、 2轴类零件的切削用量的选择 . 2 第三章
4、 轴类零件加工要求方法 . 3 3、 1轴类零件加工注意事项 . 3 3、 2轴类零件的热处理 . 3 3、 3轴类零件加工的技术要求 . 4 第四章 夹具的设计 . 5 一、现状及发展 . 5 二现代机床夹具的发展方向 . 5 三、夹具的作用 . 6 (1)保证加工精度 . 6 (2)提高生产率、降低成本 . 6 (3)扩大机床的工艺范围 . 6 4.1 夹具的概念 . 6 4.2 车床夹具的主要类型 . 7 4.3 夹具的分类 . 7 4.3.1 专门化分类 . 7 4.3.2 按使用分类 . 7 4.3.3 按夹紧分类 . 8 4.4 定心式车床夹具 . 8 4.5 角铁式车床夹具 .
5、8 4.6 花盘式车床夹具 . 8 4.7 定位原理 . 8 4.7.1 完全定位 . 8 4.7.2 部分定位 . 8 4.7.3 过 定位（重复定位） . 9 4.7.4 欠定位 . 9 4.8 夹具的组成 . 9 4.8.1 定位元件 . 9 4.8.2 夹紧装置 . 9 4.8.3 对刀、引导元件或装置 . 10 4.8.4 连接元件 . 10 4.8.5 夹具体 . 10 4.8.6 其它元件及装置 . 10 4.9 夹具的功用 . 10 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） III 4.9.1 能稳定地保证工 件的加工精度 . 10 4.9.2 能减少辅助工时，提高劳动生产率 .
6、10 4.9.3 能扩大机床的使用范围，实现一机多能 . 11 第五章 轴类零件工艺 路线 . 12 5、 1传承轴图样分析 . 13 5、 2选择零件材料 . 14 5、 3确定零件的加工方法 . 14 5、 4定位基准 . 14 5、 5工尺寸和切削用量 . 15 5、 6工艺过程 . 15 第六章 传承轴加工路径及编程 . 16 6、 1心轴的工路径分析 . 16 6、 2心轴的程序编写 . 16 总结 . 19 致谢 . 20 四川交通职业技术学 院毕业设计（论文） 第 1 页 第一章 轴类零件技术要求 1、 1 尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（
7、IT5 IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（ IT6 IT9）。 1、 2 几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。 对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。 1、 3 相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为 0.001 0.005mm。 1、 4 表面粗糙
8、度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.5 0.63 m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.63 0.16 m。 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） 第 2 页 第二章 轴类零件的毛胚和材料 2、 1 轴类零件的选材 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 轴类零件应根据不同的工作条
9、件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度 、韧性和耐磨性。 45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45 52HRC。 40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达 5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrM
10、oAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 2、 2 轴类零件的切削用量的选择 2、 2、 1 传动轴磨削余量可取 0.5mm，半精车余量可选用 1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。 2、 2、 2 车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） 第 3 页 第三章 轴类零件加工要求方法 3、 1 轴类零件加工注意事项 在学校机械加工实习课 中，轴类零
11、件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。 轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点： （ 1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。 （ 2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗 碳去碳加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。 （ 3）粗基准
12、选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。 （ 4）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 3、 2 轴 类零件的热处理 （ 1）加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 （ 2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
13、（ 3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形 （ 4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） 第 4 页 3、 3 轴类零件加工的技术要求 （ 1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为 IT5 IT7；另一类 为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6IT9。 （ 2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几
14、何形状精度。 （ 3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 （ 4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。 四川交通职业技术学院毕业设计（论文） 第 5 页 第四章 夹具的设计 一、 现状及发展 夹具最 早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种 辅助工具 发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大
15、量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在 多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、 柔性制造系统 （ FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： （ 1） 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； （ 2） 能装夹一组具有相似性特征的工件； （ 3） 能适用于精密加工的高精度机床夹具； （ 4） 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； （ 5） 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，
16、以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； （ 5） 提高机床夹具的标准化程度。 二现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （ 1）标准化 ： 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148T2259 91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生 产总成本。 （ 2）精密化 :随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 0.1“ ；用
17、于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m 。 （ 3）高效化 :高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和 辅助时间 ，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5倍左右； 在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍四川交通职业技术学院毕业设计（论文） 第 6 页 能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动 装夹工件的夹具以及
18、自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （ 4）柔性化 :机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要 有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 三、夹具 的作用 (1)保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不
19、受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 (2)提高生产率、降低成本 用夹具装夹工件，无需找正 便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 (3)扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用 。 4.1 夹具的概念 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
