山东大王职业学院题目典型零件加工工艺分析及夹具设计学生姓名部景利专业班级08数控技术3 指导教师高艳云完成时间2010年12月  1 目录摘
要
1 关键
词
1 1零件的工艺分析及生产类型的确定................................................... 3 1.1技术要求分析............................................................... 3 1.2零件的工艺分析............................................................. 3 2选择毛坯确定毛坯尺寸设计毛坯图............................................... 3 2.1选择毛坯................................................................... 3 2.2毛坯尺寸的确定............................................................. 3 3选择加工方法制定加工艺路线..................................................... 4 3.1定位基准的选择............................................................. 4 3.2零件表面加工方法的选择..................................................... 4 3.3制定艺路线................................................................. 5 4工序设计......................................................................... 6 4.1选择加工设备与工艺装备..................................................... 6 4.2选择机床根据工序选择机床................................................... 6 4.3选用夹具.................................................................... 6 4.4选用刀具.........................................................
........... 6 4.5选择量具.................................................................... 6 4.6确定工序尺寸............................................................... 7 5确定切削用量及基本工时........................................................... 9 5.1切削用量。................................................................ 9 5.2基本时间.................................................................. 10 6夹具设计........................................................................ 10 6.1定位方案.................................................................. 10 6.2分度设计.................................................................. 11 6.3切削力和夹紧力的计算...................................................... 11 7结论............................................................................ 1
2 参考文献......................................................................... 12 致谢........................................................................... 12 附录............................................................................. 12 2 输出轴加工工艺及夹具设计学生部景利指导老师高艳云摘要机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计着重于几个重要表面的加工具有一定的尺寸、形状、位置要求还有一些强度、表面粗糙度要求等然而这些都会在文中得以体现。关键词制造输出轴加工工艺夹具THE DESIGH OF OUTPUT SHAFT PROCESSING AND FIXTURE Student: bujingli Tutor: gaoyanyun Abstract: Machinery manufacturing industry on the world economy
plays an important role and the machining process is the establishment of machinery manufacturing technology and an important part of the critical work. In this paper the output shaft is a fixture of the processing technology and
design focused on several important processing on the surface of a certain size shape location requirements there are still some strength surface roughness and other requirements but these will be reflected in the text . Key words: manufacturing output shaft processing technology fixture 3 前言：机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接也是一次理论联系实际训练。因此它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练从锻炼自己分析问题、解决问题的能力为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来系统而全面的做好设计。本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限设计会有许多不足之处所以恳请老师给予指导。第1章零件的工艺分析及生产类型的确定1.1技术要求分析题目所给定的零件车床输出轴其主要作用一是传递转矩使车床主轴获得旋转的动力二是工作过程中经常承受载荷三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢是最常用中碳调质钢综合力学性能良好淬透性低水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件选用铸件。
1.2零件的工艺分析从零件图上看该零件是典型的零件结构比较简单其主要加工的面有φ55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面φ50、φ80、φ104的内圆柱表面10个φ20的通孔图中所给的尺寸精度高大部分是IT6级粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um大端端面为Ra3.2um其余为Ra1
2.5um要求不高位置要求较严格
表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm φ20
孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm键槽对φ55外圆轴线的对称度
为.0.08mm热处理方面需要调质处理到200HBW保持均匀。通过分析该零件其布局合理方便加工我们通过径向夹紧可保证其加工要求整个图面清晰尺寸完整合理能够完整表达物体的形状和大小符合要求。第2章选择毛坯确定毛坯尺寸设计毛坯图2.1选择毛坯毛坯种类的选择决定与零件的实际作用材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性毛坯的制造方法主要有以下几种1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料推荐用型材或锻件但从经济方面着想如用型材中的棒料加工余量太大这样不仅浪费材料而且还增加机床刀具及能源等消耗而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量所以综上所叙选择锻件中的模锻。2.2毛坯尺寸的确定毛坯锻件图是根据产品零件设计的经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量从而可得毛坯余量lt或查表得到gt见表。铸件的外圆角半径按表5-12确定内圆角
半径按5-13确定。结果为外圆角半径2r内圆按表5-11外模锻斜度5内模锻斜度7。下图为本零件的毛坯图角半径3R。图1毛坯图4 第3章选择加工方法制定加工艺路线3.1定位基准的选择本零件为带孔的管状零件孔是其设计基
准亦是装配基准和测量基准为避免由于基准不重合而产生的误差应选孔为定位基准即遵守“基准重合”的原则。具体而言即选48孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工而孔作为精基准应先进行加工因此应选外圆及一端面为粗基准。
3.2零件表面加工方法的选择加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时往往
不可能用一道工序来满足要求而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地
使用设备、人力零件的加工过程通常按工序性质不同可以分为粗加工半精加工精加工三个阶段。①粗加工阶段其任务是切除毛坯上大部分余量使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品因此主要目标是提高生产率去除内孔端面以及外圆表面的大部分余量并为后续工序提供精基准如5 加工φ176、φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。②半精加工阶段其任务是使主要表面达到一定的精加工余量为主要表面的精加工做好准备如φ55、φ60、φ65、φ75外圆柱面φ80、φ20孔等。③精加工阶段其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度留一定的精加工余量为主要表面的精加工做好准备并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求主要目标是全面保证加工质量。基面先行原则该零件进行加工时要将端面先加工再
以左端面、外圆柱面为基准来加工因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的才能使定位基准更准确从而保证各位置精度的要求然后再把其余部分加工出来。先粗后精即要先安排粗加工工序再安排精加工工序粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉一方面提高金属切削效率另一方面满足精车的余量均匀性要求若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时则要安排半精车以此为精车做准备。先面后孔对该零件应该先加工圆柱表面?蠹庸た渍庋 才偶庸に承蛞环矫媸抢 眉庸す 钠矫娑ㄎ晃榷 煽苛硪环矫媸窃诩庸す 钠矫嫔霞庸た妆冉先菀撞⒛芴岣呖椎募庸ぞ 人 远杂谑涑鲋崂唇蚕燃庸う?5外圆柱面做为定位基准再来加工其余各孔。工序划分的确定工序集中与工序分散工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多工序集中使总工序数减少这样就减少了安装次数可以使装夹时间减少减少夹具数目并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行每道工序的内容很少最少时每道工序只包括一简单工步工序分散可使每个工序使用的设备刀具等比较简单机床调整工作简化对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述考虑到工件是中批量生产的情况采用工序分散辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺倒棱角清洗除锈退磁检验等。热处理工序的安排热处理的目的是提高材料力学性能消除残余应力和改善金属的加工性能热处理主要分预备热处理最终热处理和内应力处理等本零件CA6140车床输出轴材料为45钢在加工过程中预备热是消除零件的内应力在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。3.3制定艺路线按照先加工基准面先粗后精基准统一等原则该零件加工可按下述工艺路线进行。工序1 粗车圆柱面φ176及端面。工序2 粗车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序3 精车φ176外
圆柱面及倒角。工序4 半精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序5 精车圆柱面φ55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。6 工序6 倒角。工序7 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。工序8 精镗内孔φ50、φ80、φ104。工序9 钻孔10??φ20。工序10 扩孔10??φ20。工序11 铰孔10??φ20。工序12 铣键槽16??10。工序13 钻斜孔2??φ8。工序15 去毛刺。工序15 终检。第4章工序设计  4.1选择加工设备与工艺装备4.择机床根据工序选择机床1工序1、2、3、4和5是粗车和精车。各工序的工步数不多大批大量生产不要求很高的生产率故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大选用最常用的CA6140型卧式车床。2工序7、8为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大又是回转体故宜在车床上镗孔选用C616A型卧式车床。3工序12铣削。工序工步简单外廓尺寸不大考虑本零件属成批大量生产所选机床使用范围较广泛为宜故可选常用用的X61W型铣床能满足加工要求。4工
序9、10和11是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工故选用Z525。
4.12选用夹具本零件除铣销钻小孔等工序需要专用夹具外其他各工序使用通用夹
机械加工工艺系统
具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。4.13选用刀具由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率工件的加工精度已加工表面质量刀具的磨损和加工成本所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分刀具应具有高刚度足够的强度和韧度高耐磨性良好的导热性良好的工艺性和经济性抗粘接性化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢推荐用硬质合金中的YT15类刀具因为加工该类零件时摩擦
严重切削温度高而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性尤其具有高的耐热性在
高速切削钢料时刀具磨损小寿命长所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面90°半精车精车外圆柱面前角为90°的车刀。钻头高速钢刀具直径为φ30直径为φ18扩孔钻直径为φ19.8铰刀直径为φ20。镗刀刀杆长度为200.B??H16??25。
4.14选择量具本零件属大批大量生产一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点参考参考文献4》相关资料选择如下读数值0.02、测量范围0150游标卡尺读数值0.01、测量范围0150游标卡尺。读数值0.01、测量范围50125的内径千分尺读数值0.01、测量范围50125的外径千分尺读数值0.01、测量范围50125的内径百分表表5-108。7 4.2确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量毛坯余量应将毛坯余量分为各工序加工余量然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表表3外圆柱面φ176 轴段加工余量计算Tab3 工序名称工序间余量/mm 工序工序基本尺寸/mm 标注工序尺寸公差/mm 经济精度/mm
表面粗糙度R a/μm 精车  2 IT10 6.3 176 14.0176 粗车  3 IT12 12.5 179 4.0179 毛坯
±2 181 2181 表4外圆柱面φ55轴段加工余量计算Tab4 工序名称工序间余量/mm
工序工序基本尺寸/mm 标注工序尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度
Ra/μm 精车1.0 IT6 1.6 55 019.055 半精车  1.5 IT10 3.2 56 120.056 粗车2.5 IT12 6.3 57.5 3.05.57 毛坯±2 60 260 表5φ60轴段加工余量计算Tab5 工序名称工序间
余量/mm 工序工序基本尺寸/mm 标注工序尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车  1.0 IT6 1.6 60 0019.060 半精车  1.5 IT10 3.2 61 0120.061 粗车  2.5 IT12 6.3 62.5 030.05.62 毛坯±2 65 265 表5φ65轴段加工余量计算Tab5 工序名称
工序间工序工序基本标注工序8 余量/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 尺寸/mm 尺寸公差/mm 精车  1.0 IT6 1.6 65 0019.065 半精车  1.5 IT10 3.2 66
0120.066 粗车2.5 IT12 6.3 67.5 030.05.67 毛坯±2 70 270 表5φ75轴段加工余量计算Tab5 工序名称工序间余量/mm 工序工序基本尺寸/mm 标注工序尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精车1.0 IT6 1.6 75 0019.075 半精车1.5
IT10 3.2 76 0120.076 粗车2.5 IT12 6.3 77.5 030.05.77 毛坯±2 80 280 表5φ104内
孔加工余量计算Tab5 工序名称工序间余量/mm 工序工序基本尺寸/mm 标注
工序尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 精镗  1.8 IT7 3.2 104
035.00104 粗镗3.2 IT10 6.3 103.2 140.002.103 毛坯±2 99 299 表5φ80内孔加工余量计算Tab5 工序名称工序间余量/mm 工序工序基本尺寸/mm 标注工序尺寸公差/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm精镗  1.5 IT7 3.2 80 030.0080 粗镗2.5 IT10 6.3 78.5 12.005.78 毛坯±2 76 276 表5φ50内孔加工余量计算Tab5 工序名称
工序间工序工序基本标注工序9 余量/mm 经济精度/mm 表面粗糙度Ra/μm 尺寸/mm 尺寸公差/mm 精镗  1.5 IT7 3.2 50 025.0050 粗镗  2.5 IT10 6.3 48.5 1.005.48 毛坯±2 46 246 第5章确定切削用量及基本工时切削用量包括背吃刀量pa、进给量f 和切削速度v。确定顺序是确定pa、f再确定v。本说明书选取工序1粗车外圆mm55为例确定其切削用量及基本时间。5.1切削用量。本工序为粗车。已知加工材料为45钢锻件有外皮机床为CA6140型卧式车床工件装夹在三爪自定心卡盘中。确定mm55外圆的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀根据表5-112由于CA6140机床的中心高为200mm故选用刀杆尺寸B??H16mm??25mm刀片厚度为
4.5mm。根据表5-133选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面前角120后角60、主偏角90、副偏角10、刃倾角0s、刀尖圆弧半径mm8.0。1确定背吃刀量pa 由于粗车双边余量为2.5mm则pa2.25mm。2确定进给量f 根据表5-114在粗车钢件、刀杆尺寸为mmmm2516、mmap3、工件直径为mm10060时rmmf/9.0
5.0。按CA6140机床的进给量选择rmmf/65.0。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求故需进行校验。根据表5-55CA6140机床进给机构允许的进给力NF3530max。根据表5-123当钢材MPab670570、mmaP0.2、rmmf/75.045rmin/65mv 预计时进给力NFf760。Ff的修正系数为0.10fFk0.1fsFk17.1fFkk故实际进给力为NNFf2.88917.1760由于maxFFf所选的rmmf/65.0可用。10 3选择车刀磨钝标准及耐用度根据表5-119车刀后刀面最大磨损量取为1mm可转位车刀耐用度min60T。4确定切削速度v 根据表5-120当用YT15硬质合金车刀加工钢材时mmaP0.2rmmf/75.0时切削速度min/97mv。切削速度的修正系数为8.0sv65.0tv81.0Tv0.1Tv0.1vMv表2-9。则有min/9.40min/81.065.08.097mmv min/4.203min/649.4010001000rrdvn 按CA6140机床的转速选择srrn/08.3min/185则实际切削速度min/2.37mv。最后确定切削用量为
mmap25.1rmmf/65.0min/185rnmin/2.37mv。5.2基本时间确定粗车外圆55的基本时间t 根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为ifnlllifnLTj21 式中
mml4.83mmalp232tan102lrmmf/65.0min/08.3rn1i 则ssTj4308.365.024.83 其余工步切削用量及基本工时计算从略第6章夹具设计本夹具是第11道工序钻82通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.31996。在给定的零件中对本步加工的定位并未提出具体的要求是自由公差定位要求较低。因此本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。下面是夹具设计过程6.1定位方案夹具特
点工件以另一端面和键槽定位通过轴心用螺栓夹紧。结构简单制造容易。分度副间有污物时不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度度间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套与圆柱定位销采用H7/g6配合。其结构图如图3所示11 图3 82夹具装配图  6.2分度设计通过分度盘来实现。拧紧螺母并通过开口垫圈将工件夹紧。转动手柄可将分度盘松开。此时用捏手将定位销从定位套中拔出使分度盘连同工件一起回转180°将定位销重新插入定位套中即实现了分度。再将手柄转回销紧分度盘即可进行加工。6.3切削力和夹紧力的计算本工序加工是钻削可估算其夹紧力其为螺旋夹紧机构。实际效果可以保证可靠的卡紧。根据公式0211tantanZKQrrWM QM——原动.