軸類零件的設計及加工范文第1篇
軸類零件加工工藝及夾具設計
學生姓名： 學 號: 所在院部： 所學專業： 指導老師：
完成時間：2010年03月
摘 要
軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數軸介于兩者之間;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。根據零件的結構及其功能，運用定位夾緊的知識完成了夾具設計。
關鍵詞：軸類零件、軸頸、夾具
Abstract
The machine shaft is often encountered in one of the typical components. It is mainly used for support in mechanical gears, pulleys, cams and connecting rods and other transmission parts, to transfer torque. Different forms according to the structure, the axis can be divided into stepped shaft, taper spindle, axis, hollow shaft, crankshaft, camshaft, eccentric shafts, all kinds of screw shaft such as short axis aspect ratio of less than 5 large known as the slender shaft 20, most shaft in between; shaft bearings bearing, and bearing with the shaft segment called the journal. Journal is the axis of the assembly base, and their general requirements for precision and high surface quality. According to parts of the structure and function, using the knowledge of locating and clamping fixture design completed.
Key words：Shaft, journ 2
目錄
1. 軸類零件技術要求 ................................. 3
1.1、尺寸精度 ........................................ 3 1.
2、幾何形狀精度 .................................... 3 1.3、 相互位臵精度 ................................... 3 1.
4、表面粗糙度 ...................................... 3 2. 軸類零件的毛胚和材料 .............................. 4 2.1 軸類零件的毛胚 ................................... 4 2.2 軸類零件的材料 ................................... 4 3. 軸類零件一般加工要求及方法 ........................ 5 3.1 軸類零件加工工藝規程注意點 ....................... 5 3.2 軸類零件加工的技術要求 ........................... 5 3.3 軸類零件的熱處理 ................................. 6 4. 軸類零件工藝路線 .................................................................................................... 6 4.1、傳承軸圖樣分析 .................................. 7 4.
2、確定毛坯 ........................................ 8 4.3、 確定主要表面的加工方法 ......................... 8 4.
4、確定定位基準 .................................... 8 4.5、劃分階段 ........................................ 9 4.
6、熱處理工序安排 .................................. 9 4.7、加工尺寸和切削用量 .............................. 9 4.
8、 擬定工藝過程 ................................... 9 5.細長軸加工工藝特點 ............................................................................................... 10
5.1、 改進工件的裝夾方法 ... ………………………………..10 5.
2、采用跟刀架 .................................... .10 5.3、采用反向進給 ................................... 11 5.
4、采用車削細長軸的車刀 ........................... 11 6. 夾具的設計 ................................................................................................................... 12 6.1 銑床夾具設計 ..................................................................................................... 12 6.1.1、六點定位原理 ........................................ 13 6.1.
2、應用定位原理幾種情況 ................................ 11 (1)完全定位 ............................................. 11 (2)部分定位 ............................................. 11 (3)過定位(重復定位) ................................... 11 6.1.3、確定要限制的自由度 .................................. 14 6.1.
4、定位方案選擇 ........................................ 14 6.1.5、計算定位誤差 ........................................ 15 (1)夾緊方案 .............................................. 16 (2)對刀方案 .............................................. 16 (3)夾具體與定位鍵 ........................................ 16 (4)夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求 ...................... 16 (5)夾具精度分析 .......................................... 17 6.2 各類銑床夾具 ..................................................................................................... 18
6.2.1、銑床夾具 ............................................ 18 (1)銑床夾具的分類 ........................................ 18 (2)銑床常用通用夾具的結構 ................................ 18 (3)銑床夾具的設計特點 .................................... 18 6.2.
2、典型數控機床夾具 .................................... 19
1、數控銑床夾具 ............................................ 19
2、數控銑削加工常用的夾具大致有以下幾種： ................... 7
結束語 ............................................. 21 謝 詞 ............................................ 22 參考文獻 ........................................... 23
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1. 軸類零件技術要求 2. 1.1尺寸精度
起支承作用的軸頸為了確定軸的位臵，通常對其尺寸精度要求較高(IT5～IT7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6～IT9)。
1.2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。對精度要求較高的內外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。
1.3 相互位臵精度
軸類零件的位臵精度要求主要是由軸在機械中的位臵和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度，并產生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01～ 0.03mm ，高精度軸(如主軸)通常為0.001～ 0.005mm。
1.4表面粗糙度
一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63～0.16μm。
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2.軸類零件的毛胚和材料
2.1 軸類零件的毛胚
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。對于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，這樣既節約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。
根據生產規模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛，大批大量生產時采用模鍛。
2.2 軸類零件的材料
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。
45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質(或正火)后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45～52HRC。
40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。
軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。
精密機床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸)可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。
3.軸類零件一般加工要求及方法
3.1 軸類零件加工工藝規程注意點
在學校機械加工實習課中，軸類零件的加工是學生練習車削技能的最基本也最重要的項目，但學生最后完工工件的質量總是很不理想，經過分析主要是學生對軸類零件的工藝分析工藝規程制訂不夠合理。
軸類零件中工藝規程的制訂，直接關系到工件質量、勞動生產率和經濟效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機械加工工藝規程中，須注意以下幾點：
(1)零件圖工藝分析中，需理解零件結構特點、精度、材質、熱處理等技術要求，且要
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研究產品裝配圖，部件裝配圖及驗收標準。
(2)滲碳件加工工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工(對不需提高硬度部分)→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。
(3)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鑄件軸，根據加工余量最小表面找正。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，粗基準不可重復使用。
(4)精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統一原則。盡可能在多數工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩定可靠表面為精基準。
3.2 軸類零件加工的技術要求
(1)尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位臵并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～IT7;另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6~IT9。
(2)幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內，對于精密軸，需在零件圖上另行規定其幾何形狀精度。
(3)相互位臵精度包括內、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行 5
度等。
(4)表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據加工的可能性和經濟性來確定。
3.3 軸類零件的熱處理
(1)鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
(2)調質一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。
(3)表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。
(4)精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。
4.軸類零件工藝路線
(1)軸類零件是常見的零件之一。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類;或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉矩或運動。
(2)對于7級精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般傳動軸，其工藝路線是：正火-車端面鉆中心孔-粗車各表面-精車各表面-銑花鍵、鍵槽-熱處理-修研中心孔-粗磨外圓-精磨外圓-檢驗。
(3)軸類零件一般采用中心孔作為定位基準，以實現基準統一的方案。在單件小批生產中鉆中心孔工序常在普通車床上進行。在大批量生產中常在銑端面鉆中心孔專用機床上進行。
(4)中心孔是軸類零件加工全過程中使用的定位基準，其質量對加工精度有著重大影響。所以必須安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在車床上用金剛石或硬質合金頂尖加壓進行。
(5)對于空心軸(如機床主軸)，為了能使用頂尖孔定位，一般均采用帶頂尖孔的錐套心軸或錐堵。若外圓和錐孔需反復多次、互為基準進行加工，則在重裝錐堵或心軸時，必須按外圓找正或重新修磨中心孔。
(6)軸上的花鍵、鍵槽等次要表面的加工，一般安排在外圓精車之后，磨削之前進行。因為如果在精車之前就銑出鍵槽，在精車時由于斷續切削而易產生振動，影響加工質量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。但也不應安排在外圓精磨之后進行，以免破壞外圓表面的加工精度和表面質量。
(7)在軸類零件的加工過程中，應當安排必要的熱處理工序，以保證其機械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯鍛造后安排正火工序，而調質則安排在粗加工后進行，以便消除粗加工后產生的應力及獲得良好的綜合機械性能。淬火工序則安排在磨削工序之前。
(8)臺階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內容與基本規律。下面就以減速箱中的傳動軸為例，介紹一般臺階軸的加工工藝。
4.1、傳承軸圖樣分析
圖4.1
(1)圖4.1所示零件是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位臵，各環槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位臵，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便;鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉矩;螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調整螺母。
(2)根據工作性能與條件，該傳動軸圖樣(圖4.1)規定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位臵精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。
4.2、確定毛坯
該傳動軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠60mm的熱軋圓鋼作毛坯。
4.3、 確定主要表面的加工方法
傳動軸大都是回轉表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級(IT6)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車→磨削。
4.4、確定定位基準
(1)合理地選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位臵精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。
(2)粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓;然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。
4.5、劃分階段
對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質量。該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。
4.6、熱處理工序安排
軸的熱處理要根據其材料和使用要求確定。對于傳動軸，正火、調質和表面淬火用得較多。該軸要求調質處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。
綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：
下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調質→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗。
4.7、加工尺寸和切削用量
(1)傳動軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內容。
(2)車削用量的選擇，單件、小批量生產時，可根據加工情況由工人確定;一般可由《機械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。
4.8、 擬定工藝過程
定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在調質之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調質之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圓時，應車到圖樣規定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋;三個鍵槽應在半精車后以及磨削之前銑削加工出來，這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準，又可避免在精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。
在擬定工藝過程時，應考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。綜上所述，所確定的該傳動軸加工工藝過程見表4.1。
5.細長軸加工工藝特點
5.1、 改進工件的裝夾方法
粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡拉法可避免這種現象的產生。
精車時，采用雙頂尖法(此時尾座應采用彈性頂尖)有利于提高精度，其關鍵是提高中心孔精度。
5.2、采用跟刀架
跟刀架是車削細長軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調整，使跟刀架的中心與機床頂尖中心保持一致。
5.3、采用反向進給
車削細長軸時，常使車刀向尾座方向作進給運動(此時應安裝卡拉工具)，這樣刀具施加于工件上的進給力方向朝向尾座，因而有使工件產生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。
5.4、采用車削細長軸的車刀
車削細長軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負刃傾角，使切屑流向待加。
6. 夾具的設計
6.1 銑床夾具設計
圖6-1所示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的銑床夾具。根據工藝規程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度公差為0.08mm，槽側面與E面的距離12 ±0.2mm，槽底面與B面平行。
撥插零件圖6—1 6.1.1、六點定位原理
當工件在不受任何條件約束時，其位臵是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位臵變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態的鋼體，具有六個自由度，即沿著X、Y、Z三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。
六個自由度是工件在空間位臵不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當的與工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。
6.1.2、應用定位原理幾種情況 (1)完全定位
工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位臵，稱為完全定位。 (2)部分定位
工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。
在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝臵，在生產中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 (3)過定位(重復定位)
幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。 A、一般情況下，應該避免使用過定位。
通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件(或定位件)產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。 B、過定位亦可合理應用
雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。
工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產率的有效措施，生產中常有應用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床(夾具)有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現穩定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質量和效率也大為提高。 6.1.3、確定要限制的自由度
按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿x軸移動的自由度不需要限制，但若在此方向設臵一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。 6.1.4、定位方案選擇
如圖6-1.1所示，有三中定位方案可供選擇：
方案I：工件已E面作為主要定位面，用支承板1和短銷2(與工件Ф26H7孔配合)限制工件五個自由度，另設臵一防轉擋銷實現六點定位。為了提高工件的裝夾剛度，在C處加一輔助支承。
方案II：工件以Ф26H7孔作為主要定位基面，用長銷3和支承釘4限制工件五個自由度，另設臵一防轉擋銷實現六點定位。在C處也加一支承。 方案III：工件以Ф26H7孔為主要定位基面，用長銷3和長條支承板5限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞z軸轉動的自由度被重復限制了，另設臵一防擋銷。在C處也加一輔助支承。
圖6.1.1銑床定位方案
1-支撐板2-短銷3-長銷4-支撐釘5-長條支撐板
比較以上三種方案，方案I中工件繞x軸轉動的自由度由E面限制，定位基準與設計基準不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度。方案II中雖然定位基準與設計基準重合，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而是施加夾緊力P時，支承釘4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案III中雖是過定位，但若在工件加工工藝方案中，安排Ф26H7孔與E面在一次裝夾中加工，使Ф26H7孔與E面有較高的垂直度，則過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力P時，工件的變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案III較好。
對于防轉擋銷位臵的設臵，也是三種不同的方案。當擋銷放在位臵1時，由于B面與Ф26H7孔的距離較進(230 -0.3mm)，尺寸公差又大，定位精度低。擋銷放在位臵2時，雖然距Ф26H7孔軸線較遠，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也較低。而當擋銷放在位臵3時，距Ф26H7孔軸線較遠，工件定位面的精度較高(Ф55H12)，定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉矩。因此，防轉擋銷應放在位臵3較好。 6.1.5、計算定位誤差
除槽寬14H11由銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與E面的距離及槽的中心平面與Ф25H7孔軸線的垂直度，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位誤：
(1)加工尺寸12±0.2mm的定位誤差 采用3-1.1(c)所示定位方案時，E面既是工序基準，又是定位基準，故基準不重合誤差為零。有由于E面與長條支承板始終保持接觸，故基準位移誤差為零。因此，加工尺寸12±0.2mm沒有定位誤差。
(2)槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度的定位誤差 長銷與工件的配合去Ф26H7 g6，則
Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025(mm)
Ф26H7=Ф25+0.025 0(mm)
由于定位基準與設計基準重合，故基準不重合誤差為零。 基準位移誤差
△ y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01(mm)
由于定位誤差△D=△y=0.01‹0.08/3(mm)，故此定位方案可行。
(1)夾緊方案
根據工件夾緊的原則，除施加夾緊力外，還應在靠近加工面處增加一夾緊力，用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構可采用鉤形壓板，使結構緊湊，操作方便。 (2)對刀方案
加工槽的銑刀需兩個方向對刀，故應采用直角對刀塊。 (3)夾具體與定位鍵
為保證工件在工作臺上安裝穩定，應按照夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設臵耳座，以便固定。
為了使夾具在機床工作臺的位臵準確及保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度要求，夾具體底面應設臵定位鍵，定位鍵的側面應與長銷的軸心線垂直。 (4)夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求
下面以撥叉銑槽夾具為例給予說明。
A、夾具最大輪廓尺寸為234mm，210mm，250mm。
B、影響工件定位精度的尺寸和公差為工件內孔與長銷10的配合尺寸為Ф26H7g6和擋銷的位臵尺寸為6±0.024mm及107±0.07mm。
C、影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合尺寸14h6。
D、影響夾具精度的尺寸個公差為定位長銷10的軸心線對定位鍵側面B的垂直度為0.03mm;定位長銷10的軸心線對夾具底面A的平行度為0.05mm;對刀塊的位臵尺寸為9±0.04和13±0.04mm。
本例中，塞尺厚度為2h8mm，所以對刀塊水平方向的位臵尺寸為 a=12-2=10(mm) (基本尺寸) 對刀塊垂直方向的位臵尺寸為 b=23-7-2=14(mm)(基本尺寸)
對刀塊位臵尺寸的公差取工件相應尺寸公差的2/1～1/5。因此 a=10±0.04mm b=14±0.04mm E、影響對刀精度的尺寸和公差;塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。 (5)夾具精度分析
為確使夾具能滿足工序要求，在夾具技術要求指定以后，還必須對夾具進行精度分析。若工序某項精度不能被保證時，還需要夾具的有關技術要求作適當調整。
按夾具的誤差分析一章中的分析方法，下面對本例中的工序要求逐項分析; A、槽寬尺寸14H11mm;此項要求由刀具精度保證，與夾具精度無關; B、槽側面到E面尺寸12±0.2mm;對此項要求有影響的是對刀塊側面到定位板 間的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度(2h8mm)。上述兩項誤差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm)
因此，尺寸12±0.2mm能保證;
C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位臵由定位銷確定，而該尺寸的設計基準為B面。因此有定位誤差，其中△B=0.2VMM、△y=(&d+&D)/2=(0.16+0.025)/2=0.02mm(&d為銷公差，&D為工件公差)?！鱀=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸(2h8mm)及對刀塊水平面到定位銷的尺寸(13±0.04mm)也對槽深尺寸有影響，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都對槽深無影響，因此
△D+△G+△A+△J+△T=0.314(mm)
尺寸8的公差(按IT14級)為0.36mm，故尺寸8mm能保證;
D、槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度公差0.08mm;影響該項要求的因素有：
a、定位誤差△D= △y=0.01mm; b、加工方法誤差△G=0.012mm; c、夾具定位心軸17的軸線與夾具底面A的平行度公差0.05mm，即△A=0.05mm d、定位心軸17的軸線對定位側面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm;而△J△T都對垂直度無影響。由于這些誤差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位臵誤差在YOZ面之上為0.01+0.012+0.05=0.072mm;在YOX平面上為 0.01+0.012+0.03=0.052mm。此兩項都小于垂直度公差0.08mm，故該項要求能保證。
綜上所述，該銑槽家具能滿足銑槽工序要求，可行。
6.2 各類銑床夾具
6.2.1、銑床夾具 (1)銑床夾具的分類
銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具(如仿形裝臵)三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同(如氣動、電動、液壓)以及裝夾工件數量的多少(如單件、雙件、多件)等進行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。 (2)銑床常用通用夾具的結構
銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。
機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼?、螺母、絲桿(及方頭的)和緊固螺釘可作為夾緊元件?；剞D底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 (3)銑床夾具的設計特點
銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝臵決定銑刀相對于夾具的位臵。
A、床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位臵，直接影響被加工表面的位臵精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺T形槽的配合為H7/h
6、H8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。
作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條T 形槽中，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設臵兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個T形槽間的距離一致。
B、銑床夾具的對刀裝臵 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調整銑刀對夾具的相對位臵，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位臵能迅速而正確地對準，在夾具上可以采用對刀裝臵。對刀裝臵是由對刀塊和塞尺等組成，其結構尺寸已標準化。各種對刀塊的結構，可以根據工件的具體加工要求進行選擇。
由于銑削時切削力較大，振動也大，夾具體應有足夠的強度和剛度，還應盡可能降低夾具的重心，工件待加工表面應盡可能靠近工作臺，以提高夾具的穩定性，通常夾具體的高寬比H/B≤1～1.25為宜。
6.2.2、典型數控機床夾具
數控機床夾具有高效化、柔性化和高精度等特點，設計時，除了應遵循一般夾具設計的原則外，還應注意以下幾點：
(1)數控機床夾具應有較高的精度，以滿足數控加工的精度要求;
(2)數控機床夾具應有利于實現加工工序的集中，即可使工件在一次裝夾后能進行多個表面的加工，以減少工件裝夾次數;
(3)數控機床夾具的夾緊應牢固可靠、操作方便;夾緊元件的位臵應固定不變，防止在自動加工過程中，元件與刀具相碰。
所示為用于數控車床的液動自定心三爪卡盤，在高速車削時平衡塊所產生的離心力經杠桿給卡爪一個附加的力，以補償卡爪夾緊力的損失?？ㄗτ苫钊浝瓧U和楔槽軸的作用將工件夾緊。而作為數控銑鏜床夾具結構的，要防止刀具(主軸端)進入夾緊裝臵所處的區域，通常應對該區域確定一個極限值。
(4)每種數控機床都有自己的坐標系和坐標原點，它們是編制程序的重要依據之一。設計數控機床夾具時，應按坐標圖上規定的定位和夾緊表面以及機床坐標的起始點，確定夾具坐標原點的位臵。 6.2.3、數控銑床夾具
(1)對數控銑床夾具的基本要求實際上，數控銑削加工時一般不要求很復雜的夾具，只要求有簡單的定位、夾緊機構就可以了。其設計原理也和通用銑床夾具相同，結合數控銑削加工的特點，這里只提出幾點基本要求：
(2)為保持零件安裝方位與機床坐標系及程編坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現定向安裝，還要求能協調零件定位面與機床之間保持一定的坐標尺寸聯系。
(3)為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開敞，因此夾緊機構元件與加工面之間應保持一定的安全距離，同時要求夾緊機構元件能低則低，從防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刀具在加工過程中發生碰撞。
(4)夾具的剛性與穩定性要好。盡量不采用在加工過程中更換夾緊點的設計，當非要加工過程中更換夾緊點不可時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞夾具或工件定位精度。
6.3、數控銑削加工常用的夾具大致有下幾種：
(1)組合夾具：適用于小批量生產或研制時的中、小型工件在數控銑床上進行銑加工。
(2)專用銑削夾具：是特別為某一項或類似的幾項工件設計制造的夾具，一般在批量生產或研制時非要不可時采用。
(3)多工位夾具：可以同時裝夾多個工件，可減少換刀次數，也便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短準備時間，提高生產率，較適宜于中批量生產。
(4)氣動或液壓夾具： 適用于生產批量較大，采用其他夾具又特別費工、費力的工件。這類夾具能減輕工人的勞動強度和提高生產率，但其結構較復雜，造價往往較高，而且制造周期長。
(5)真空夾具：適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。有的數控銑床(如壁板銑床)自身帶有通用真空夾具，工件利用定位銷定位，通過夾具體上的環形密封槽中的密封條與夾具密封。啟動真空泵，使夾具定位面上的溝槽成為真空，工件在大氣壓力的作用下被夾緊在夾具體。
除上述幾種夾具外，數控銑削加工中也經常采用機用平口虎鉗、分度頭和三爪自定心卡盤等通用夾具。
結束語
通過做畢業設計，使我對書本的知識有了更深一步的認識和理解，知道了理論聯系實際的重要性;另外，對如何查閱資料與合理利用有了更深入的了解;本次畢業設計過程中進行了工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、軸類零件與夾具的設計與分析，是對我在大學期間所學的專業知識的一個檢驗，也是對所學知識的運用和綜合;通過做畢業設計的這個過程，對我以后參加實際工作一定有很好的鍛煉意義和指導作用。
謝 詞
本論文設計在x老師的悉心指導和嚴格要求下業已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著金江老師的心血和汗水，在我的畢業設計期間，牛老師為我提供了種種專業知識上的指導和一些富于創造性的建議，x老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業設計。在此向牛老師表示深深的感謝和崇高的敬意!
在臨近畢業之際，我還要借此機會向在這三年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們三年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現，順利完成畢業論文。
同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。
我還要感謝同組的各位同學以及我的各位室友，在畢業設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝! 1
參考文獻
軸類零件的設計及加工范文第2篇
軸類零件加工工藝及夾具設計
學生姓名： 學 號: 所在院部： 所學專業： 指導老師：
完成時間：2010年03月
摘 要
軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數軸介于兩者之間;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。根據零件的結構及其功能，運用定位夾緊的知識完成了夾具設計。
關鍵詞：軸類零件、軸頸、夾具
Abstract
The machine shaft is often encountered in one of the typical components. It is mainly used for support in mechanical gears, pulleys, cams and connecting rods and other transmission parts, to transfer torque. Different forms according to the structure, the axis can be divided into stepped shaft, taper spindle, axis, hollow shaft, crankshaft, camshaft, eccentric shafts, all kinds of screw shaft such as short axis aspect ratio of less than 5 large known as the slender shaft 20, most shaft in between; shaft bearings bearing, and bearing with the shaft segment called the journal. Journal is the axis of the assembly base, and their general requirements for precision and high surface quality. According to parts of the structure and function, using the knowledge of locating and clamping fixture design completed.
Key words：Shaft, journ 2
目錄
1. 軸類零件技術要求 ................................. 3
1.1、尺寸精度 ........................................ 3 1.
2、幾何形狀精度 .................................... 3 1.3、 相互位臵精度 ................................... 3 1.
4、表面粗糙度 ...................................... 3 2. 軸類零件的毛胚和材料 .............................. 4 2.1 軸類零件的毛胚 ................................... 4 2.2 軸類零件的材料 ................................... 4 3. 軸類零件一般加工要求及方法 ........................ 5 3.1 軸類零件加工工藝規程注意點 ....................... 5 3.2 軸類零件加工的技術要求 ........................... 5 3.3 軸類零件的熱處理 ................................. 6 4. 軸類零件工藝路線 .................................................................................................... 6 4.1、傳承軸圖樣分析 .................................. 7 4.
2、確定毛坯 ........................................ 8 4.3、 確定主要表面的加工方法 ......................... 8 4.
4、確定定位基準 .................................... 8 4.5、劃分階段 ........................................ 9 4.
6、熱處理工序安排 .................................. 9 4.7、加工尺寸和切削用量 .............................. 9 4.
8、 擬定工藝過程 ................................... 9 5.細長軸加工工藝特點 ............................................................................................... 10
5.1、 改進工件的裝夾方法 ... ………………………………..10 5.
2、采用跟刀架 .................................... .10 5.3、采用反向進給 ................................... 11 5.
4、采用車削細長軸的車刀 ........................... 11 6. 夾具的設計 ................................................................................................................... 12 6.1 銑床夾具設計 ..................................................................................................... 12 6.1.1、六點定位原理 ........................................ 13 6.1.
2、應用定位原理幾種情況 ................................ 11 (1)完全定位 ............................................. 11 (2)部分定位 ............................................. 11 (3)過定位(重復定位) ................................... 11 6.1.3、確定要限制的自由度 .................................. 14 6.1.
4、定位方案選擇 ........................................ 14 6.1.5、計算定位誤差 ........................................ 15 (1)夾緊方案 .............................................. 16 (2)對刀方案 .............................................. 16 (3)夾具體與定位鍵 ........................................ 16 (4)夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求 ...................... 16 (5)夾具精度分析 .......................................... 17 6.2 各類銑床夾具 ..................................................................................................... 18
6.2.1、銑床夾具 ............................................ 18 (1)銑床夾具的分類 ........................................ 18 (2)銑床常用通用夾具的結構 ................................ 18 (3)銑床夾具的設計特點 .................................... 18 6.2.
2、典型數控機床夾具 .................................... 19
1、數控銑床夾具 ............................................ 19
2、數控銑削加工常用的夾具大致有以下幾種： ................... 7
結束語 ............................................. 21 謝 詞 ............................................ 22 參考文獻 ........................................... 23
2
1. 軸類零件技術要求 2. 1.1尺寸精度
起支承作用的軸頸為了確定軸的位臵，通常對其尺寸精度要求較高(IT5～IT7)。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低(IT6～IT9)。
1.2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。對精度要求較高的內外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。
1.3 相互位臵精度
軸類零件的位臵精度要求主要是由軸在機械中的位臵和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件(齒輪等)的傳動精度，并產生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.01～ 0.03mm ，高精度軸(如主軸)通常為0.001～ 0.005mm。
1.4表面粗糙度
一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63～0.16μm。
3
2.軸類零件的毛胚和材料
2.1 軸類零件的毛胚
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。對于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，這樣既節約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。
根據生產規模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛，大批大量生產時采用模鍛。
2.2 軸類零件的材料
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。
45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調質(或正火)后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45～52HRC。
40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。
軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。
精密機床的主軸(例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸)可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經調質和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。
3.軸類零件一般加工要求及方法
3.1 軸類零件加工工藝規程注意點
在學校機械加工實習課中，軸類零件的加工是學生練習車削技能的最基本也最重要的項目，但學生最后完工工件的質量總是很不理想，經過分析主要是學生對軸類零件的工藝分析工藝規程制訂不夠合理。
軸類零件中工藝規程的制訂，直接關系到工件質量、勞動生產率和經濟效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機械加工工藝規程中，須注意以下幾點：
(1)零件圖工藝分析中，需理解零件結構特點、精度、材質、熱處理等技術要求，且要
4
研究產品裝配圖，部件裝配圖及驗收標準。
(2)滲碳件加工工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工(對不需提高硬度部分)→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時效→半精磨→低溫時效→精磨。
(3)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鑄件軸，根據加工余量最小表面找正。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，粗基準不可重復使用。
(4)精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統一原則。盡可能在多數工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩定可靠表面為精基準。
3.2 軸類零件加工的技術要求
(1)尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位臵并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～IT7;另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6~IT9。
(2)幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內，對于精密軸，需在零件圖上另行規定其幾何形狀精度。
(3)相互位臵精度包括內、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行 5
度等。
(4)表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據加工的可能性和經濟性來確定。
3.3 軸類零件的熱處理
(1)鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
(2)調質一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。
(3)表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。
(4)精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。
4.軸類零件工藝路線
(1)軸類零件是常見的零件之一。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類;或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉矩或運動。
(2)對于7級精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般傳動軸，其工藝路線是：正火-車端面鉆中心孔-粗車各表面-精車各表面-銑花鍵、鍵槽-熱處理-修研中心孔-粗磨外圓-精磨外圓-檢驗。
(3)軸類零件一般采用中心孔作為定位基準，以實現基準統一的方案。在單件小批生產中鉆中心孔工序常在普通車床上進行。在大批量生產中常在銑端面鉆中心孔專用機床上進行。
(4)中心孔是軸類零件加工全過程中使用的定位基準，其質量對加工精度有著重大影響。所以必須安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在車床上用金剛石或硬質合金頂尖加壓進行。
(5)對于空心軸(如機床主軸)，為了能使用頂尖孔定位，一般均采用帶頂尖孔的錐套心軸或錐堵。若外圓和錐孔需反復多次、互為基準進行加工，則在重裝錐堵或心軸時，必須按外圓找正或重新修磨中心孔。
(6)軸上的花鍵、鍵槽等次要表面的加工，一般安排在外圓精車之后，磨削之前進行。因為如果在精車之前就銑出鍵槽，在精車時由于斷續切削而易產生振動，影響加工質量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。但也不應安排在外圓精磨之后進行，以免破壞外圓表面的加工精度和表面質量。
(7)在軸類零件的加工過程中，應當安排必要的熱處理工序，以保證其機械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯鍛造后安排正火工序，而調質則安排在粗加工后進行，以便消除粗加工后產生的應力及獲得良好的綜合機械性能。淬火工序則安排在磨削工序之前。
(8)臺階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內容與基本規律。下面就以減速箱中的傳動軸為例，介紹一般臺階軸的加工工藝。
4.1、傳承軸圖樣分析
圖4.1
(1)圖4.1所示零件是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位臵，各環槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位臵，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便;鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉矩;螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調整螺母。
(2)根據工作性能與條件，該傳動軸圖樣(圖4.1)規定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位臵精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。
4.2、確定毛坯
該傳動軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠60mm的熱軋圓鋼作毛坯。
4.3、 確定主要表面的加工方法
傳動軸大都是回轉表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級(IT6)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車→磨削。
4.4、確定定位基準
(1)合理地選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位臵精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。
(2)粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓;然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。
4.5、劃分階段
對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質量。該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。
4.6、熱處理工序安排
軸的熱處理要根據其材料和使用要求確定。對于傳動軸，正火、調質和表面淬火用得較多。該軸要求調質處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。
綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：
下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調質→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗。
4.7、加工尺寸和切削用量
(1)傳動軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內容。
(2)車削用量的選擇，單件、小批量生產時，可根據加工情況由工人確定;一般可由《機械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。
4.8、 擬定工藝過程
定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在調質之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調質之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圓時，應車到圖樣規定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋;三個鍵槽應在半精車后以及磨削之前銑削加工出來，這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準，又可避免在精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。
在擬定工藝過程時，應考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。綜上所述，所確定的該傳動軸加工工藝過程見表4.1。
5.細長軸加工工藝特點
5.1、 改進工件的裝夾方法
粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡拉法可避免這種現象的產生。
精車時，采用雙頂尖法(此時尾座應采用彈性頂尖)有利于提高精度，其關鍵是提高中心孔精度。
5.2、采用跟刀架
跟刀架是車削細長軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調整，使跟刀架的中心與機床頂尖中心保持一致。
5.3、采用反向進給
車削細長軸時，常使車刀向尾座方向作進給運動(此時應安裝卡拉工具)，這樣刀具施加于工件上的進給力方向朝向尾座，因而有使工件產生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。
5.4、采用車削細長軸的車刀
車削細長軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負刃傾角，使切屑流向待加。
6. 夾具的設計
6.1 銑床夾具設計
圖6-1所示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的銑床夾具。根據工藝規程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度公差為0.08mm，槽側面與E面的距離12 ±0.2mm，槽底面與B面平行。
撥插零件圖6—1 6.1.1、六點定位原理
當工件在不受任何條件約束時，其位臵是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位臵變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態的鋼體，具有六個自由度，即沿著X、Y、Z三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。
六個自由度是工件在空間位臵不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當的與工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。
6.1.2、應用定位原理幾種情況 (1)完全定位
工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位臵，稱為完全定位。 (2)部分定位
工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。
在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝臵，在生產中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 (3)過定位(重復定位)
幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。 A、一般情況下，應該避免使用過定位。
通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件(或定位件)產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。 B、過定位亦可合理應用
雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。
工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產率的有效措施，生產中常有應用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床(夾具)有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現穩定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質量和效率也大為提高。 6.1.3、確定要限制的自由度
按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿x軸移動的自由度不需要限制，但若在此方向設臵一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。 6.1.4、定位方案選擇
如圖6-1.1所示，有三中定位方案可供選擇：
方案I：工件已E面作為主要定位面，用支承板1和短銷2(與工件Ф26H7孔配合)限制工件五個自由度，另設臵一防轉擋銷實現六點定位。為了提高工件的裝夾剛度，在C處加一輔助支承。
方案II：工件以Ф26H7孔作為主要定位基面，用長銷3和支承釘4限制工件五個自由度，另設臵一防轉擋銷實現六點定位。在C處也加一支承。 方案III：工件以Ф26H7孔為主要定位基面，用長銷3和長條支承板5限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞z軸轉動的自由度被重復限制了，另設臵一防擋銷。在C處也加一輔助支承。
圖6.1.1銑床定位方案
1-支撐板2-短銷3-長銷4-支撐釘5-長條支撐板
比較以上三種方案，方案I中工件繞x軸轉動的自由度由E面限制，定位基準與設計基準不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度。方案II中雖然定位基準與設計基準重合，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而是施加夾緊力P時，支承釘4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案III中雖是過定位，但若在工件加工工藝方案中，安排Ф26H7孔與E面在一次裝夾中加工，使Ф26H7孔與E面有較高的垂直度，則過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力P時，工件的變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案III較好。
對于防轉擋銷位臵的設臵，也是三種不同的方案。當擋銷放在位臵1時，由于B面與Ф26H7孔的距離較進(230 -0.3mm)，尺寸公差又大，定位精度低。擋銷放在位臵2時，雖然距Ф26H7孔軸線較遠，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也較低。而當擋銷放在位臵3時，距Ф26H7孔軸線較遠，工件定位面的精度較高(Ф55H12)，定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉矩。因此，防轉擋銷應放在位臵3較好。 6.1.5、計算定位誤差
除槽寬14H11由銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與E面的距離及槽的中心平面與Ф25H7孔軸線的垂直度，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位誤：
(1)加工尺寸12±0.2mm的定位誤差 采用3-1.1(c)所示定位方案時，E面既是工序基準，又是定位基準，故基準不重合誤差為零。有由于E面與長條支承板始終保持接觸，故基準位移誤差為零。因此，加工尺寸12±0.2mm沒有定位誤差。
(2)槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度的定位誤差 長銷與工件的配合去Ф26H7 g6，則
Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025(mm)
Ф26H7=Ф25+0.025 0(mm)
由于定位基準與設計基準重合，故基準不重合誤差為零。 基準位移誤差
△ y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01(mm)
由于定位誤差△D=△y=0.01‹0.08/3(mm)，故此定位方案可行。
(1)夾緊方案
根據工件夾緊的原則，除施加夾緊力外，還應在靠近加工面處增加一夾緊力，用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構可采用鉤形壓板，使結構緊湊，操作方便。 (2)對刀方案
加工槽的銑刀需兩個方向對刀，故應采用直角對刀塊。 (3)夾具體與定位鍵
為保證工件在工作臺上安裝穩定，應按照夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設臵耳座，以便固定。
為了使夾具在機床工作臺的位臵準確及保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度要求，夾具體底面應設臵定位鍵，定位鍵的側面應與長銷的軸心線垂直。 (4)夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求
下面以撥叉銑槽夾具為例給予說明。
A、夾具最大輪廓尺寸為234mm，210mm，250mm。
B、影響工件定位精度的尺寸和公差為工件內孔與長銷10的配合尺寸為Ф26H7g6和擋銷的位臵尺寸為6±0.024mm及107±0.07mm。
C、影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合尺寸14h6。
D、影響夾具精度的尺寸個公差為定位長銷10的軸心線對定位鍵側面B的垂直度為0.03mm;定位長銷10的軸心線對夾具底面A的平行度為0.05mm;對刀塊的位臵尺寸為9±0.04和13±0.04mm。
本例中，塞尺厚度為2h8mm，所以對刀塊水平方向的位臵尺寸為 a=12-2=10(mm) (基本尺寸) 對刀塊垂直方向的位臵尺寸為 b=23-7-2=14(mm)(基本尺寸)
對刀塊位臵尺寸的公差取工件相應尺寸公差的2/1～1/5。因此 a=10±0.04mm b=14±0.04mm E、影響對刀精度的尺寸和公差;塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。 (5)夾具精度分析
為確使夾具能滿足工序要求，在夾具技術要求指定以后，還必須對夾具進行精度分析。若工序某項精度不能被保證時，還需要夾具的有關技術要求作適當調整。
按夾具的誤差分析一章中的分析方法，下面對本例中的工序要求逐項分析; A、槽寬尺寸14H11mm;此項要求由刀具精度保證，與夾具精度無關; B、槽側面到E面尺寸12±0.2mm;對此項要求有影響的是對刀塊側面到定位板 間的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度(2h8mm)。上述兩項誤差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm)
因此，尺寸12±0.2mm能保證;
C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位臵由定位銷確定，而該尺寸的設計基準為B面。因此有定位誤差，其中△B=0.2VMM、△y=(&d+&D)/2=(0.16+0.025)/2=0.02mm(&d為銷公差，&D為工件公差)?！鱀=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸(2h8mm)及對刀塊水平面到定位銷的尺寸(13±0.04mm)也對槽深尺寸有影響，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都對槽深無影響，因此
△D+△G+△A+△J+△T=0.314(mm)
尺寸8的公差(按IT14級)為0.36mm，故尺寸8mm能保證;
D、槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度公差0.08mm;影響該項要求的因素有：
a、定位誤差△D= △y=0.01mm; b、加工方法誤差△G=0.012mm; c、夾具定位心軸17的軸線與夾具底面A的平行度公差0.05mm，即△A=0.05mm d、定位心軸17的軸線對定位側面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm;而△J△T都對垂直度無影響。由于這些誤差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位臵誤差在YOZ面之上為0.01+0.012+0.05=0.072mm;在YOX平面上為 0.01+0.012+0.03=0.052mm。此兩項都小于垂直度公差0.08mm，故該項要求能保證。
綜上所述，該銑槽家具能滿足銑槽工序要求，可行。
6.2 各類銑床夾具
6.2.1、銑床夾具 (1)銑床夾具的分類
銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具(如仿形裝臵)三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同(如氣動、電動、液壓)以及裝夾工件數量的多少(如單件、雙件、多件)等進行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。 (2)銑床常用通用夾具的結構
銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。
機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼?、螺母、絲桿(及方頭的)和緊固螺釘可作為夾緊元件?；剞D底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 (3)銑床夾具的設計特點
銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝臵決定銑刀相對于夾具的位臵。
A、床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位臵，直接影響被加工表面的位臵精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺T形槽的配合為H7/h
6、H8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。
作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條T 形槽中，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設臵兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個T形槽間的距離一致。
B、銑床夾具的對刀裝臵 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調整銑刀對夾具的相對位臵，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位臵能迅速而正確地對準，在夾具上可以采用對刀裝臵。對刀裝臵是由對刀塊和塞尺等組成，其結構尺寸已標準化。各種對刀塊的結構，可以根據工件的具體加工要求進行選擇。
由于銑削時切削力較大，振動也大，夾具體應有足夠的強度和剛度，還應盡可能降低夾具的重心，工件待加工表面應盡可能靠近工作臺，以提高夾具的穩定性，通常夾具體的高寬比H/B≤1～1.25為宜。
6.2.2、典型數控機床夾具
數控機床夾具有高效化、柔性化和高精度等特點，設計時，除了應遵循一般夾具設計的原則外，還應注意以下幾點：
(1)數控機床夾具應有較高的精度，以滿足數控加工的精度要求;
(2)數控機床夾具應有利于實現加工工序的集中，即可使工件在一次裝夾后能進行多個表面的加工，以減少工件裝夾次數;
(3)數控機床夾具的夾緊應牢固可靠、操作方便;夾緊元件的位臵應固定不變，防止在自動加工過程中，元件與刀具相碰。
所示為用于數控車床的液動自定心三爪卡盤，在高速車削時平衡塊所產生的離心力經杠桿給卡爪一個附加的力，以補償卡爪夾緊力的損失?？ㄗτ苫钊浝瓧U和楔槽軸的作用將工件夾緊。而作為數控銑鏜床夾具結構的，要防止刀具(主軸端)進入夾緊裝臵所處的區域，通常應對該區域確定一個極限值。
(4)每種數控機床都有自己的坐標系和坐標原點，它們是編制程序的重要依據之一。設計數控機床夾具時，應按坐標圖上規定的定位和夾緊表面以及機床坐標的起始點，確定夾具坐標原點的位臵。 6.2.3、數控銑床夾具
(1)對數控銑床夾具的基本要求實際上，數控銑削加工時一般不要求很復雜的夾具，只要求有簡單的定位、夾緊機構就可以了。其設計原理也和通用銑床夾具相同，結合數控銑削加工的特點，這里只提出幾點基本要求：
(2)為保持零件安裝方位與機床坐標系及程編坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現定向安裝，還要求能協調零件定位面與機床之間保持一定的坐標尺寸聯系。
(3)為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開敞，因此夾緊機構元件與加工面之間應保持一定的安全距離，同時要求夾緊機構元件能低則低，從防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刀具在加工過程中發生碰撞。
(4)夾具的剛性與穩定性要好。盡量不采用在加工過程中更換夾緊點的設計，當非要加工過程中更換夾緊點不可時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞夾具或工件定位精度。
6.3、數控銑削加工常用的夾具大致有下幾種：
(1)組合夾具：適用于小批量生產或研制時的中、小型工件在數控銑床上進行銑加工。
(2)專用銑削夾具：是特別為某一項或類似的幾項工件設計制造的夾具，一般在批量生產或研制時非要不可時采用。
(3)多工位夾具：可以同時裝夾多個工件，可減少換刀次數，也便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短準備時間，提高生產率，較適宜于中批量生產。
(4)氣動或液壓夾具： 適用于生產批量較大，采用其他夾具又特別費工、費力的工件。這類夾具能減輕工人的勞動強度和提高生產率，但其結構較復雜，造價往往較高，而且制造周期長。
(5)真空夾具：適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。有的數控銑床(如壁板銑床)自身帶有通用真空夾具，工件利用定位銷定位，通過夾具體上的環形密封槽中的密封條與夾具密封。啟動真空泵，使夾具定位面上的溝槽成為真空，工件在大氣壓力的作用下被夾緊在夾具體。
除上述幾種夾具外，數控銑削加工中也經常采用機用平口虎鉗、分度頭和三爪自定心卡盤等通用夾具。
結束語
通過做畢業設計，使我對書本的知識有了更深一步的認識和理解，知道了理論聯系實際的重要性;另外，對如何查閱資料與合理利用有了更深入的了解;本次畢業設計過程中進行了工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過程的分析、軸類零件與夾具的設計與分析，是對我在大學期間所學的專業知識的一個檢驗，也是對所學知識的運用和綜合;通過做畢業設計的這個過程，對我以后參加實際工作一定有很好的鍛煉意義和指導作用。
謝 詞
本論文設計在x老師的悉心指導和嚴格要求下業已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著金江老師的心血和汗水，在我的畢業設計期間，牛老師為我提供了種種專業知識上的指導和一些富于創造性的建議，x老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業設計。在此向牛老師表示深深的感謝和崇高的敬意!
在臨近畢業之際，我還要借此機會向在這三年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們三年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業知識，并在設計中得以體現，順利完成畢業論文。
同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。
我還要感謝同組的各位同學以及我的各位室友，在畢業設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝! 1
參考文獻