CA6140车床输出轴加工工艺及钻10-Φ20mm夹具设计竖版【含CAD图纸和说明书】
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机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目: 输出轴夹具设计 姓 名学 号班 级指导老师 前言本说明书是编者根据输出轴设计过程所需夹具的设计原理编写的。主要包括任务介绍、方案选择、定位误差分析等内容。专业课程综合设计课程设计安排在大四上学期,是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、工程材料、机械设计、CAD/CAM等专业基础课和主要专业课,参加了金工实习、认知实习、生产实习,经过了机械设计、机械制造技术基础课程设计之后进行的又一次实践性环节,这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习,同时还要对相关课外知识进行查阅和学习,也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。并且,这次课程设计同样也会用到以前的金工实习、认知实习和生产实习的相关知识,也可以说这是对这几次实习效果的一次检验。马上就要步入社会,接触真正的生产加工,所以这次设计是个很好的锻炼机会。这次的课程设计,我的题目是输出轴钻孔夹具设计。希望通过对输出轴加工工艺规程的设计的熟悉,可以进一步了解专用夹具的设计。虽然这是大学以来的第三次课程设计,但毕竟还是第一次接触夹具的设计,对知识掌握、熟悉程度以及综合运用还会存在问题,因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方,这些也是第一次设计时常见的问题,希望老师多多批评和指正。目录1、 零件分析 1. 1、零件图分析41.2、零件加工工序分析 52、 夹具设计2.1、定位方案确定 62.1.1、定位方案分析62.1.2、定位误差分析72.2夹具结构方案确定82.2.1.确定导向装置82.2.2、确定夹紧机构 82.2.3、切削力及夹紧力的计算83、 总结12 4、 参考文献 13第1章 零件分析1.1、零件图分析如图1所示,所加工的工件为一输出轴,主要应用在动力输出装置中,是输出动力的主要零件之一。其作用是支撑传动零件并传递转矩。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩,故选用45钢作为毛坯的材料,并对工件进行调质处理使其硬度达到217255HBS,以增强耐磨性和抗扭强度。该输出轴结构简单,属于阶梯轴类零件,轴向最大尺寸为244mm,径向最大尺寸为176mm。零件的主要表面由55、60、65、75、176五段外圆柱面构成,其径向尺寸精度要求较高为IT7级,同时表面粗糙度要求为0.8。1.2、零件加工工序分析该工件钻1020孔的加工工序是工件精加工阶段的最后一道工序。由图2所示,前工序已加工得外圆面75.2H7 mm和总长尺寸244mm。需要加工的10个孔的直径20要求精度为IT7级,均布于以轴的中心线为基准的140mm圆周上,孔的中心线对基准A-B的位置度为0.05mm,且采用最大实体原则。由此可知工件加工时需限制的自由度有。本工序所用设备为Z550立钻,零件为大批大量生产,应选用专用夹具。第2章 夹具设计2.1、定位方案确定2.1.1、定位方案分析由图2可知,10-20mm孔对75mm外圆柱面有位置度要求,其设计基准为输出轴的轴心线。为了使定位误差为零,按照基准重合原则,应该选择以75mm外圆柱面定位的定心夹具。据此,该工序可有两种定位方案。夹具结构方案(一)定位方案:一外圆柱面一端面定位。如图3所示,选择输出轴左端面与75.2H7mm外圆柱面的轴线作为定位基准,端面限制,长V形块限制,共限制5个自由度。存在过定位,但由于该工序前各表面已基本加工完成,工件精度较高,所以过定位不会产生干涉,而且有助于提高定位的刚度和稳定性。夹紧方案:采用一铰链压板,夹紧部位为75.2H7mm外圆柱面,夹紧力的方向为水平方向。图3 方案1夹具结构方案(二)定位方案:一外圆柱面一端面定位。如图4所示,选择输出轴圆锥面端面与75.2H7mm外圆柱面的轴线作为定位基准,端面限制,长V形块限制,共限制5个自由度。同样存在过定位。夹紧方案:采用钻模板,夹紧力施加在50mm内圆柱端面,夹紧力的方向为垂直方向。图4 方案2方案对比与选择由于本工序为钻削加工,切削力方向与轴线平行。采用定位方案二时,工件的刚度较好,但夹具整体结构较笨重,铸造用材较多,对夹具各内圆柱面的加工精度要求较高,且工件的装卸不方便,不符合大批大量生产的要求。采用方案一时,这时切削力会以V形块为中心产生力矩,容易使夹具体产生变形,导致孔的中心线偏斜。但由于切削力主要为轴的左端面所承受,可减小力矩,使夹具体的变形减小。同时方案二采用活动V形块对工件进行夹紧,可实现快速的装卸,符合大批大量生产的要求。综上分析,决定选用方案1。2.1.2定位误差分析本工序的定位基准与设计基准重合,故定位误差主要是工件定位圆尺寸公差所引起的定位误差。已知工序的定位圆尺寸为75.2H7mm,查现代夹具设计手册得V形块定位误差公式:式中:D-定位圆直径的最大值;d-定位圆直径的最小值;如图所示。代入数值后可得定位误差。10-20mm孔的位置度公差为0.05,可知定位误差小于工件工序公差的1/3,故本定位方案符合定位误差要求。2.2夹具结构方案确定2.2.1.确定导向装置由于工件的10个20mm孔需经过钻-扩-粗铰-精铰多道加工,且工件为大批大量生产。为提高工作效率,故采用工序集中的方式,一次装夹多道加工,查现代夹具设计手册可选导向零件为快换钻套。同时可得钻模板应选用固定钻模板,可获得较好的加工精度。查现代夹具设计手册可得采用固定钻模板式夹具因钻套磨损而引起的磨损偏差为:错误!未找到引用源。,则可得工件由夹具所引起的加工误差为:图 5 夹紧力示意图故夹具整体方案满足工件尺寸公差要求。2.2.2、确定夹紧机构由于V形块为自定心元件,为了提高加工效率,在满足夹具定位精度要求并保证工件夹紧可靠度的情况下,应使夹具整体结构尽量简化。本夹具选用铰链压板夹紧机构,力源装置为螺旋夹紧式手动机械夹紧机构,可保证良好的夹紧准确性。2.2.3、切削力及夹紧力的计算已知钻削工序所用刀具为高速钢直柄麻花钻,尺寸为18mm,查现代夹具设计手册可得钻削的切削力计算公式为:式中:。,则可得切削力:由于钻削轴向力对零件会产生一个转矩,这个转矩由夹紧力来平衡,所需要钻削的空均匀分布在圆周下,对其进行分析可知,如下图两个位置时分别得到最大最小夹紧力:对于安全系数,查表如下:得安全系数为K=1.51.2111.31.2=2.08,从而=10796N, =8728N查表现代夹具设计手册得,活节螺栓的应用为=11305N,所以夹紧力符合要求。致谢为期将几周的机械制造工艺学中夹具课程设计结束了,这几周里有许多许多辛酸也有很多收获,辛酸让我们体会到我们即将面临走向社会走上工作,工作就要认真细致,不论工作再繁琐再辛苦,如此才能把工作做好;也让机械制造工艺学的知识得到复习并且有了更加深刻的认识,同时我们对夹具设计过程有了一个较为清晰的认识。在这个设计的过程中,最大的收获就是,在设计的过程中,前期的准备工作非常重要,初定方案后,还要进行仔细的论证,对于不同的工厂,生产环境、生产条件都不同,所以所设计的工艺方案要充分利用工厂现有的生产条件,来尽最大可能地在不增加成本的前提下大大提高生产效率。对于课程设计,和大三上做的减速箱的设计一样都大学需要静得下心来,如此才不会因为浮躁面错漏百出,因为设计的内容往往都是环环相扣的。这是也我们面对将来的工作所必须的一个素质。当然,这次课程设计自己的许多不足也充分的暴露出来,工艺学的专业知识缺乏较多,设计思路不够清晰,专业知识的融会贯通的能力需要加强,这些都让我清楚的意识的,学无止境,面对学习我们必须端正态度,掌握方向,这样才会有更大的进步。4、 参考文献1 张纪真主编 机械制造工艺标准应用手册, 机械工业出版社2 刘守勇主编 机械制造工艺与机床夹具, 机械工业出版社3 王先逵主编 机械制造工艺学(第二版),北京, 机械工业出版社,2007.54 王小华主编 机械夹具图册,机械工业出版社5 王春福主编 . 机床夹具设计手册,上海科技技术出版社,2008.16 张清宇主编 . 中文AutoCAD 2004操作教程 , 2005.37 张力真主编 . 金属工艺学实习教材, 高等教育出版社8 孙桓等主编 . 机械原理. 北京,高等教育出版社,2006.513机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工30铣端面,打中心孔45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数专用机床61夹具编号夹具名称切削液1双V型块工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣左、右两端面专用机床,双V型块50074.11.62193.75202打中心孔中心孔钻头255机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工40车外圆及台阶面45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CM612511夹具编号夹具名称切削液1三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车75圆柱面三爪自定心卡盘12529.450.72.51136.527.32粗车65圆柱面游标卡尺12525.50.752175.6353粗车60圆柱面12523.50.72.5183.016.64粗车55圆柱面12521.60.72.5154.2105半精车75圆柱面硬质合金刀具500117.750.20.9144.886半精车65圆柱面630128.60.20.915.117半精车60圆柱面630118.70.20.9120.858半精车55圆柱面630108.80.20.9139.48机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工50车右端外圆及台阶面45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CM612511夹具编号夹具名称切削液1三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车176外圆柱面三爪自定心卡盘(高速钢刀具)6334.81.12131.262粗车50内圆柱面游标卡尺16025.10.5311533粗车80内圆柱面12531.40.751.35110.224粗车104内圆柱面12531.40.75151299.84205半精车80内圆柱面12531.20.71.8111.52.5机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工70修中心孔45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车床CK7150A21夹具编号夹具名称切削液1三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1夹75圆柱面修中心孔三爪自定心卡盘1251机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工80车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车床CK7150A2夹具编号夹具名称切削液1三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1精车75外圆柱面三爪自定心卡盘500117.750.20.25144.2592精车65外圆柱面游标卡尺630128.60.20.2515.113精车60外圆柱面630118.80.20.25120.854精车55外圆柱面630108.80.20.25139.98555圆柱端面倒角500117.75114660圆柱端面倒角630102.05110.5765圆柱端面倒角630108.8112.1875圆柱端面倒角63098.91114机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工90车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车床CK7150A2夹具编号夹具名称切削液1三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1精车80内圆柱面三爪自定心卡盘500125.70.20.25110.122倒角500100.480.20.25161机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工100钻孔45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z55041夹具编号夹具名称切削液1专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1钻10*20的孔专用夹具351200.26181300602扩10*20的孔50031.10.71.8160123粗铰10*20的孔1257.80.20.1418401684精铰10*20的孔895.60.130.0611800360机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工110磨45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数外圆磨床MQ135051夹具编号夹具名称切削液1三爪卡盘,双顶尖工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1精磨75外圆柱面传动销、双顶尖、螺旋千分尺92336300.111.70.32精磨65外圆柱面92336300.112.20.63精磨60外圆柱面92332300.111.50.34精磨55外圆柱面92332300.111.70.3注:砂轮的宽度选85 砂轮速度与工件速度比q=v1/v2一般为60150,取70,v2取29机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工120铣45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X5131夹具编号夹具名称切削液1平口钳工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣键槽组合夹具150075.41.0纵向Vf=105mm/min,横向Vf=100 mm/min6248.392精铣键槽组合夹具150075.40.5纵向Vf=125mm/min,横向Vf=130 mm/min6237.67注:进给量按每齿的写机 械 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号车间工序号工序名称材料牌号金工130钻45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z55041夹具编号夹具名称切削液1专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时/分准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时/sr/minm/minmm/rmm机动辅助1钻2*8的孔专用夹具73518.50.2261244.8第 10 页 共 10 页 机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目: 输出轴工艺规程设计 姓 名:学 号:班 级:指导教师: 设计时间:目录1、零件的分析1.1、计算生产纲领,确定生产类型- 31.2、零件的作用-31.3、零件的工艺分析-32、工艺规程设计2.1、确定毛坯的制造形式-32.2、基准的选择-42.3、制定工艺路线-42.3.1、加工方法的选择-42.3.2、加工顺序的安排-42.3.3、拟定加工工艺路线-52.3.4、加工路线的确定-62.3.5、加工设备的选择-62.3.6、刀具的选择-73、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定-74、确定切削用量及加工时间4.1、切削用量选定-104.2、基本加工时间确定-145、 小结-186、参考文献-197、附件-19第1章 零件的分析1.1计算生产纲领,确定生产类型如下面零件图所示为输出轴,该产品年产量为5000台,设其备品率为16%,机械加工废品率为2%,现制订该零件的机械加工工艺规程。技术要求如下:锻件消除内应力;未注明倒角为145;调质处理217255HBS;材料45钢,N=Qn(1+a%+b%)=50001(1+16%+2%)=5900(件/年)。 输出轴的年生产量为5900件,现通过计算,该零件质量约为3kg。根据教材表2-3,生产纲领与生产类型的关系,可确定其生产类型为大批量生产。1.2 零件的作用题目所给定的零件为输出轴,主要应用在动力输出装置中,是输出动力的主要零件之一。其主要作用是支撑传动零件并传递转矩,其工作条件为:(1)承受交变扭转载荷、交变弯曲载荷或拉-压载荷;(2)局部承受摩擦和磨损(3)特殊条件下受温度或介质作用。因此,该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。1.3 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55、60、65、75、176的外圆柱面,50、80、104的内圆柱表面,10个20的通孔,还有2个8的斜孔,其中径向尺寸中的左端的55、60、65、75精度要求较高为IT7级,表面粗糙度为Ra0.8um,右端的80内圆柱面精度要求为IT7级,表面粗糙度为Ra3.2um,右端面上的的10个20的通孔精度为IT7级,表面粗糙度为Ra3.2um;位置要求较严格,表现在55、60的圆柱面、80内孔圆柱面对75、65外圆轴线的跳动量为0.04mm, 20孔的轴线对75、65外圆轴线的位置度为0.05mm,键槽对55外圆轴线的对称度为0.08mm;热处理方面需要调质处理,到217255HBW,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。 第二章 工艺规程设计2.1. 确定毛坯的制造形式毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比较重要的阶段,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难易,工序数量的多少有直接影响,因此,合理选择毛坯在生产占相当重要的位置,同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。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。 如上面所述,若采用棒料 棒料直径为180,最小的情况需要切削到55,切削掉的长度近200,则需要切掉的材料为保留下来材料的2.5倍(,),产生的废料过多,不经济,同时加工耗时过长,严重影响加工效率,再者刀具磨损严重,在大批量生产的前提下,毛坯采用模锻的方法来获得再大大提升效率,同时也能降低成本。2.2基准的选择 在选择基准时要遵循几个原则。对于粗基准:保证相互位置要求的原则;保证加工表面加工余量合理分配的原理;便于工件装夹的原则;粗基准一般不得重复使用的原则。对于精基准:基准重合原则;统一基准原则;互为基准原则;自为基准原则;便于装夹原则。 工件在加工第一道或最初几道工序时,一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准,这个是粗基准,该零件选用毛坯左端的80外圆柱面作为粗基准来加工180外圆柱面和右端面使其达到要求的尺寸176。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则,在以后的工序中,则使用经过加工的表面作为定位基准,176的外圆柱面和右端面作为定位基准,这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合,基准统一。这样定位比较简单可靠,为以后加工重要表面做好准备。2.3制定工艺路线2.3.1加工方法的选择 市场经济的前提下,一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的,同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下,提高工件的加工效率和经济性,而在具体的选择上,一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样,工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。 同样在该零件的加工方法的选择中,我们考虑了工件的具体情况,一般我们按加工顺序来阐述加工方案:加工表面表面粗糙度公差/精度等级 加工方法左端面Ra12.5自由公差粗车右端面Ra1.6自由公差粗车-精车75外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车-精磨65外圆柱面 Ra0.8 IT6 粗车-半精车-精车-精磨60外圆柱面 Ra0.8IT6 粗车-半精车-精车-精磨55外圆柱面 Ra0.8IT6 粗车-半精车-精车-精磨176外圆柱面Ra12.5自由公差粗车-半精车50内圆柱面 Ra12.5自由公差粗车-半精车104内圆柱面 Ra12.5自由公差粗车-半精车80内圆柱面Ra3.2IT7粗车-半精车-精车20通孔Ra3.2 IT7 钻孔-扩孔-铰孔8通孔Ra12.5自由公差钻孔键槽Ra2.5IT7 粗铣-精铣2.3.2加工顺序的安排(1) 工序的安排 1、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。 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,如加工176、55、60、65、75外圆柱表面。 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55、60、65、75外圆柱面,80内圆柱面、20孔等。 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。2、 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55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。3、 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。4、先面后孔 对该零件应该先加工平面,后加工孔,这样安排加工顺序,一方面是利用加工过的平面定位,稳定可靠,另一方面是在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度,所以对于输出轴来讲先加工75外圆柱面,做为定位基准再来加工其余各孔。(2) 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,并且利用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:考虑到工件是大批量生产的情况,采用工序集中。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。(3)、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。 2.3.3拟定加工工艺路线 根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则,可以初步确定加工工艺路线,具体方案如下:方案一10备料 锻造毛坯20热处理 退火(消除内应力)30车粗、精车右端面 钻中心孔40车粗176外圆柱面 倒角50车粗车、半精车各外圆柱面留精车余量,左端面60热处理 调质70车精车各外圆柱面到要求 倒角80车车104,车80孔留镗孔余量90车镗80孔到要求,倒角100车倒角110车镗50120钻钻、扩、铰20到要求130铣铣键槽 140去毛刺150检验方案二10备料锻造毛坯20热处理退火30铣夹80圆柱面,铣左右两端端面,使其总长为244,同时打中心孔40车 粗车,半精车左端55,60,65,75四个圆柱面及台阶面,留精车余量50车 夹75圆柱面,车180外圆面,车右端台阶面留精车余量60热处理 调质70车夹75圆柱面修中心孔80车夹176的圆柱面,精车55,60,65,75四个圆柱面及台阶面并倒角90车专用夹具,夹75圆柱面精车80内圆柱面并倒角100钻钻,扩,铰10*20的孔110磨夹两端中心孔,磨左端55,60,65,75四个圆柱面120铣铣键槽130钻 2*8的孔140去毛刺150检验160入库 综上所述:二个工艺方案的特点在于工序集中和工序分散和加工顺序,从零件本身来考虑,由于轴类零件在切削加工时易产生弯曲变形,如采用工序分散,在加工时零件的位置精度无法保证,为了同时保证零件图示的圆跳动要求,所以采用方案二。2.3.4加工路线的确定 确定刀具走刀路线主要是提高生产效率,正确的加工工艺程序,在确定走刀路线时主要考虑以下几个方面:1、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度2、应使走刀路线最短,减少刀具空行程时间,提高加工效率3、应使数值计算简单,程序段数量少,以减少编程工作量具体加工路线见工序图。2.3.5加工设备的选择工序40,50采用CM6125普通车床,车床的参数如下:型号TYPE CM6125,刀架最大横向行程350mm,刀架最大回转角度60,刀架进给量纵向0.020.4,横向0.010.2mm/r,主轴速度级数16级,主轴速度范围20-1800r.p.m,公制螺纹0.2-6mm,英制螺纹21-4牙/in,尾坐套孔锥度3#,主电机功率1.5KW。 工序70,80,90采用数控车床CK7150A,车床参数如下:8工位电动转塔刀架,可实现自动换刀,数控装置:FANUCOI,最大回转直径590mm,最大加工直径500 mm,最大加工长度1000 mm,主轴转速范围30-2000RMP/min,主轴电机功率7.5KW,主要精度X定位精度0.016 mm,Z定位精度0.025 mm,X重复定位精度0.007 mm,Z重复定位精度0.01 mm工序120采用X51,铣床的参数如下:型号X51,主轴孔锥度7:24,主轴孔径25mm。主轴转速651800r/min。工作台面积(长宽)1000250。工作台最大行程:纵向(手动/机动)620mm,横向手动190mm、机动170mm,升降手动370mm、机动350mm。工作台进给量:纵向35980mm/min、横向25765mm/min、升降12380mm/min。工作台快速移动速度:纵向2900mm/min、横向2300mm/min、升降1150mm/min。工作台T型槽数:槽数3、宽度14、槽距50。主电机功率7.5KW。工序100,130采用立式钻床Z550。工序110采用磨床MQ1350。 2.3.6刀具的选择 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:刀具号为T0101,90可转位车刀,圆弧半径为1,刀片型号为VCUM160408R-A4,刀具型号为PVJCR2525-16Q半精车,精车外圆柱面:刀具号为T0202,75可转位车刀,圆弧半径为1,刀片型号为WNUM080304EL-A2,刀具型号为PCRC2020-16Q钻头:高速钢刀具 刀具号为T0303,直径为18;刀具号T0404,直径为8 扩孔钻:刀具号为T0505,直径为19.8,铰刀:刀具号为T0606,直径为20内孔车刀:刀具号为T0707,93 内孔车刀,圆弧半径为1,刀片型号为TBUM080404R-04,刀具型号为PSUBR3215-16Q 粗铣键槽 刀具号为T0808,精铣键槽 刀具号为T0909。 综上可做一刀具表如下:加工表面刀具号刀具名称刀具参数刀片型号 刀具型号粗车外圆柱面 T0101可转位车刀90 r=1VCUM160408R-A4 PVJCR2525-16Q半精,精车外圆柱面T0202可转位车刀 75 r=1WNUM080304EL-A2 PCRC2020-16Q钻18T0303钻头18 钻8T0404 钻头8扩19.8T0505扩孔钻 19.8铰20T0606 铰刀20车内孔 T0707内孔车刀 93r=1 BUM080404R-04PSUBR3215-16Q粗铣、精铣键槽T0808铣刀YG8第3章 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据各资料及制定的零件加工工艺路线,采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量,中间工序公差按经济精度选定,上下偏差按入体原则标注,确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:3.1铣左右两端面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/um粗铣 4Ra12.5 240 毛坯2240+4=24424423.2车75外圆柱面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/um精磨0.2Ra0.875精车0.5Ra1.675.2半精车1.8Ra3.275.7粗车2.5Ra12.577.5毛坯2808023.3车65外圆柱面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/um精磨0.2Ra0.865精车0.5Ra1.665.2半精车1.8Ra3.265.7粗车2.5Ra12.567.5毛坯2707023.3车60外圆柱面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/um精磨0.2Ra0.860精车0.5Ra1.660.2半精车1.8Ra3.260.7粗车2.5Ra12.562.5毛坯2656523.4车55外圆柱面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/um精磨0.2Ra0.855精车0.5Ra1.655.2半精车1.8Ra3.255.7粗车2.5Ra12.557.5毛坯2606023.5车176外圆柱面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/um粗车4Ra12.5176毛坯218018023.6钻28的孔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/um钻Ra12.583.7车50内圆柱面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/um粗车2.5Ra12.550毛坯2443.8车104内圆柱面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/um粗车2Ra12.5104毛坯21003.9车80内圆柱面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/um精车0.5Ra3.280半精车1.8Ra6.479.5粗车2.7Ra12.577.7毛坯2777723.10 钻1020的孔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/um精铰0.06Ra3.219.94扩0.14Ra6.419.8钻1.8Ra12.5183.11 铣键槽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/um精铣0.5Ra2.515 粗铣15.5Ra12.5015.50.1第四章 确定切削用量及加工时间4.1切削用量选定1. 加工左右两端面铣削:2. 加工外圆柱面176粗车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=1.01.2 mm/r,取f=1.1 mm/r,ap=2 mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=45.2 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=63 r/min,故实际切削速度=34.8 m/min校验机床功率:由已知可得校核功率:Pc=KcapVcf/60000=23052.50.8173.4/60000=5.4Kw 由于机床说明书查得Pc=7.5 Kw,效率为0.8,机床功率PnPc,所以机床功率足够.3. 加工外圆柱面75粗车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=29.45 m/min半精车:查切削加工简明实用手册得f=0.030.3mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.9mm,查得取VC=2 m/s,则=509.3 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=500r/min,故实际切削速度=117.75 m/min精车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.200.25mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.25mm,查得VC=1.6672.17 m/s,取VC=2 m/s,则=509.3 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=500r/min,故实际切削速度=117.75 m/min精磨: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=29.45 m/min4. 加工外圆柱面65粗车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=122.4 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=25.5 m/min半精车:查切削加工简明实用手册得f=0.030.3mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.9mm,查得取VC=2 m/s,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=630r/min,故实际切削速度=128.6 m/min精车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.200.25mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.25mm,查得VC=1.6672.17 m/s,取VC=2 m/s,则=587.6 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=630r/min,故实际切削速度=128.6 m/min精磨:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=29.45 m/min5. 加工外圆柱面60粗车:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=132.6 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=23.5 m/min半精车:查切削加工简明实用手册得f=0.030.3mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.9mm,查得取VC=2 m/s,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=630r/min,故实际切削速度=118.7 m/min精车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.200.25mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.25mm,查得VC=1.6672.17 m/s,取VC=2 m/s,则=636.6 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=630r/min,故实际切削速度=118.8 m/min精磨:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=29.45 m/min6. 加工外圆柱面55粗车:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=144.7 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=21.6 m/min半精车:查切削加工简明实用手册得f=0.030.3mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.9mm,查得取VC=2 m/s,则=694.5r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=630r/min,故实际切削速度=108.8 m/min精车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.200.25mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.25mm,查得VC=1.6672.17 m/s,取VC=2 m/s,则=694.5 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=630r/min,故实际切削速度=108.8 m/min精磨:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=106.1 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=29.45 m/min7. 加工内圆柱面50粗车:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.50.6mm/r,取f=0.6mm/r,ap=2mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=30 m/min,则=190.9 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=160r/min,故实际切削速度=25.1 m/min8. 加工内圆柱面80粗车:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=1.35mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=29 m/min,则=115.4 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=31.4 m/min半精车:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.70.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=1.8mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=27 m/min,则=107.4 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=31.2 m/min精车: 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.200.25mm/r,取f=0.2mm/r,ap=0.25mm,查得VC=1.6672.17 m/s,取VC=2 m/s,则=477.5 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=500r/min,故实际切削速度=125.7 m/min9. 加工内圆柱面104粗车:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.60.8mm/r,取f=0.7mm/r,ap=2.5mm,查机械切削工艺参数速查手册得VC=25 m/min,则=99.5 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=31.4 m/min10. 加工2-8的孔钻:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.2 mm/r, VC=20 m/min,则=795.8 r/min, 由机械制造工艺设计简明手册查得取n=735r/min,故实际切削速度=18.5 m/min10. 加工通孔10-20钻:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.26 mm/r, VC=32.9 m/min,则=325.8 r/min, 由机械制造工艺设计简明手册查得取n=351r/min,故实际切削速度=20 m/min校验机床功率:由已知得23001819.80.26/60000=3.55KW,小于7.5KW,满足要求。扩:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.7 mm/r, VC=29.9 m/min,则=425.8 r/min, 由机械制造工艺设计简明手册查得取n=500r/min,故实际切削速度=31.1 m/min粗铰:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.2 mm/r, VC=2.9 m/min,则=159.2r/min, 由机械制造工艺设计简明手册查得取n=125r/min,故实际切削速度=7.8 m/min精铰:查机械切削工艺参数速查手册得f=0.13 mm/r, VC=3.5 m/min,则=102.8 r/min, 由机械制造工艺设计简明手册查得取n=89r/min,故实际切削速度=5.6 m/min12. 打中心孔 查机械切削工艺参数速查手册得f=0.08 mm/r, VC=1225 m/min,取VC=20 m/min,则 =1010.5 r/min,由机械制造工艺设计简明手册查得取n=995r/min,故实际切削速度 =19.7 m/min校验机床功率:由已知得0.8KW,小于7.5KW,满足要求。4.2基本加工时间确定1. 工序3:铣左右两端面以右端面的基本时间为本工序的基本时间。切屑深度为:2.0mm铣平面参数:每齿进给量为af=0.16mm/z,采用W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6,齿数为Z=10,直径D=200mm.刀具寿命180min,则每转进给量为:f=afZ=1.6mm/r切屑速度为:V=74.1m/min转速:nr/min代人相关数据可得:n =117.9r/min根据机床型号,选择转速n=160 r/min铣削基本时间i代人相关数据得:tj=93.75s2. 工序4:粗车,半精车左端55,60,65,75四个圆柱面查机械制造工艺设计简明手册得粗车外圆的基本时间其中;则可得:(1)粗车75圆柱面 =136.5s(2)粗车65圆柱面 =87.82=175.6s(3)粗车60圆柱面 =83.0s(4)粗车55圆柱面 =54.2s(5)半精车75圆柱面 =44.8s(6)半精车65圆柱面 =5.1s(7)半精车60圆柱面 =20.8s(8)半精车55圆柱面 =39.4s3. 工序5:粗车176外圆柱面、50内圆柱面、104内圆柱面,粗车、半精车80内圆柱面查机械制造工艺设计简明手册得车内圆柱面的基本时间其中;则可得:(1)粗车176圆柱面 =31.2s(2)粗车50圆柱面 =15s(3)粗车104圆柱面 =8.3212=99.84(4)粗车80圆柱面 =10.2s(5)半精车80圆柱面 =11.5s4. 工序6:钻2-8的孔钻:查机械制造工艺设计简明手册得钻孔的基本时间其中:;D为孔径(mm)则可得:T1=122=24s5. 工序9:精车左端55,60,65,75四个圆柱面及倒角查机械制造工艺设计简明手册得精车外圆柱面的基本时间其中;则可得:(1)精车75圆柱面 =44.25s(2)精车65圆柱面 =5.1s(3)精车60圆柱面 =20.8s(4)精车55圆柱面 =39.9s6. 工序10:精车80内圆柱面及倒角查机械制造工艺设计简明手册得精车内圆柱面的基本时间其中;则可得:10.1S7. 工序11:加工通孔10-20钻:查机械制造工艺设计简明手册得钻孔的基本时间其中:;D为孔径(mm)则可得:T1=3010=300s扩:查机械制造工艺设计简明手册得扩孔的基本时间其中:;l2=24(mm);d1为扩孔前的孔径(mm);D为扩孔后的孔径(mm);则可得:T2=610=60s铰:查机械制造工艺设计简明手册得铰孔的基本时间其中:;l2=24(mm);d1为铰孔前的孔径(mm);D为铰孔后的孔径(mm);则可得:粗铰T31=8410=840s精铰T32=18010=1800s8. 工序12:精磨左端55,60,65,75四个圆柱面查机械制造工艺设计简明手册得磨削外圆的基本时间其中:单面加工余量(mm);切入法磨削进给量(mm/min);k局部修磨系数;t光磨时间(s);光磨时间的修正系数;A切入次数;则可得:(1)精磨75圆柱面:1.7s(2)精磨65圆柱面:2.2s(3)精磨60圆柱面:1.5s(4)精磨55圆柱面:1.7s9. 工序13:铣键槽查机械制造工艺设计简明手册得铣键槽的基本时间其中:工作台的垂直进给量(mm/min);工作台的水平进给量(mm/min);12(mm)则可得:(1)粗铣:23.3+25.0=48.3s(2)精铣:18.1+19.5=37.6s第五章 小结为期将近两周的机械制造工艺学课程设计结束了,这两周里有许多许多辛酸也有很多收获,辛酸让我们体会到我们即将面临走向社会走上工作,工作就要认真细致,不论工作再繁琐再辛苦,如此才能把工作做好;也让机械制造工艺学的知识得到复习并且有了更加深刻的认识,同时我们对零件的工艺设计过程有了一个较为清晰的认识。在这个设计的过程中,最大的收获就是,在设计的过程中,前期的准备工作非常重要,初定工艺方案后,还要进行仔细的论证,对于不同的工厂,生产环境、生产条件都不同,所以所设计的工艺方案要充分利用工厂现有的生产条件,来尽最大可能地在不增加成本的前提下大大提高生产效率。对于课程设计,和上学期做的减速箱的设计一样都大学需要静得下心来,如此才不会因为浮躁面错漏百出,因为设计的内容往往都是环环相扣的。这是也我们面对将来的工作所必须的一个素质。当然,这次课程设计自己的许多不足也充分的暴露出来,工艺学的专业知识缺乏较多,设计思路不够清晰,专业知识的融会贯通的能力需要加强,这些都让我清楚的意识的,学无止境,面对学习我们必须端正态度,掌握方向,这样才会有更大的进步。第六章 参考文献1 王先逵.机械制造工艺学(第2版).北京:机械工业出版社,2006.12 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南.北京:化学工业出版社,2006.123 沈莲.机械工程材料(第2版).北京:机械工业出版社,2007.84 陈宏钧.实用机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1996.125 黄如林.切削加工简明实用手册.北京:化学工业出版社,2010.16杨振宽.机械产品设计常用标准手册.北京:中国标准出版社,2010.57吴国梁.铣工实用技术手册.北京:江苏科学技术出版社,2003.18樊东黎.热加工工艺规范.北京:机械工业出版社,2003.19闻邦椿.机械设计手册(第一卷).北京:机械工业出版社,2010.110实用车工手册编写组.实用车工手册.北京:机械工业出版社,2009.311薄宵.磨工实用技术手册. 北京:江苏科学技术出版社,2003.112技术制图与机械制图标准规定汇编.北京:中国电力出版社,2002.1113谢懿.实用锻压技术手册.北京:机械工业出版社,2003.514李益民.机械制造工艺简明手册.北京:机械工业出版社,1994.715彭林中.机械切削工艺参数速查手册.北京:化学工业出版社,2009.8第七章 附件及附件预览附件一:零件图;附件二:毛坯图;附件一预览:零件图附件二预览:毛坯图第 20 页 共 20 页
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