毕业设计论文轴承套数控车削加工工艺编制及其夹具设计

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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目：轴承套数控车削加工工艺编制及其夹具设计 所属系部： 航空制造工程学院指导老师： 职 称： 学生姓名： 学号: 13101509专 业： 机械制造与自动化西安航空职业技术学院制2015年 9 月 10 日西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目：轴承套数控车削加工工艺编制及其夹具设计任务与要求：1.掌握-零件夹具的设计；2.选择毛坯制造方法，填写机械加工工艺卡片，填写工序卡片；3.设计专用夹具一套，绘制A4零件图， A1夹具装配图1张；4.合理编写-零件的数控加工程序；5.编写设计说明书一份，不少于9000字；时间： 2015年 8

2、月 31 日至 2015年 10 月 23 日 共 8 周所属系部： 航空制造工程学院学生姓名： 学 号： 专业： 机械制造与自动化指导单位或教研室： 汽车工程学院指导教师： 职 称： 西安航空职业技术学院制摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。轴承套加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹

3、具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套CAD图纸，工艺卡 ，加153893706ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference

4、coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. M

5、ust first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size com

6、putation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the

7、 part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the workin

8、g procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目录序 言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择42.3制定工艺路线52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切削用量及基本工时8三 夹具设计123.1问题的提出123.2定位基准的选择123.3压紧原件的设计143.4切削力和夹紧力的计算173.5定位误差分析173.6夹具设计及操作的简要说明18总 结19致 谢21参 考 文 献2222序 言机

9、械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。轴承套的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专

10、用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1零件的作用轴承套的作用，里面安装轴承，是支撑轴承，保证轴承里面的轴旋转。1.2零件的工艺分析轴承套有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以端面和外圆为基准的加工面，这组加工面主要是左右端面，和22孔。2：以22孔为基准的加工面，这组加工面主要是精车各段的外圆。二. 工艺规程设计2.

11、1确定毛坯的制造形式ZQSn6-6-3刚的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精

12、基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取右端面和外圆作为定位基准，。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准

13、为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的偏心孔12孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基

14、准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一锻造退火处理粗车34端面，外圆，退刀槽粗车42端面，外圆，车22孔钻4孔以内孔定位，精车34外圆以34外圆定位精车22内孔去毛刺检验入库方案二锻造退火处理粗车34端面，外圆，退刀槽，粗车42端面钻4孔以内孔定位，精车

15、34外圆以34外圆定位精车22内孔切断去毛刺检验入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一在加工整个零件的时候采取了掉头装夹，这样的好处是工件留的余量较少，可以节省成本，虽然工序比较分散，但是由于工件的材料价格比较高，并且是批量生产，因此方案一比较合理，而方案二则需要毛坯长度较长，留出装夹的地方，在最后一个工序切断，但是因为批量生产，需要留的毛坯就太大了。对材料是极大的浪费，增加很多额外的成本，因此综合考虑我们选择方案1具体的加工路线如下锻造退火处理粗车34端面，外圆，退刀槽粗车42端面，外圆，车22孔钻4孔以内孔定位，精车34外圆以34外圆定位精车22内孔去毛刺检验入库2.4机械加工余量、工序尺

16、寸及毛坯尺寸的确定轴承套零件材料为45生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。2、 轴承套的端面由于轴承套端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、轴承套的孔毛坯为空心，锻造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序：粗车34端面，外圆，退刀槽1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削

17、手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.966(min)粗车42端面，外圆，退刀槽切削用量与上面类似，不再叙述工序：精车34端面，外圆，退刀槽1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算

18、切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 585r/min与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=0.4833(min)其余精车工序与次类似。工序：钻4孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻41)进给量 取f=

19、0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 1190r/min与1190r/min相近的机床转速为1200r/min。现选取=1200r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.429min三 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配第4道工序的车42端面的车床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于车42端面，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑

20、。3.2定位基准的选择工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。1. 六点定位原则定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。2. 工件定位中可能出现的集中情况（1）完全定位六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。（2）不完全定位根据工

21、件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。（3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。本道工序车42端面，精度不高，因此我们采用已加工好的34定位，端面限制工件的3个自由度，两个V型块限制3个自

22、由度，这样就限制了空间的6个自由度。V型块如下定心轴如下图：3.3压紧原件的设计工件的夹紧及夹紧装置在机械加工过程中，工件受到切削力、离心力、重力、惯性力等的作用，为了保证在这些外力的作用下，工件仍在夹具中保持已有点位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移。因此，一般夹具都必须设置一定的夹紧装置将工件可靠固定。夹紧装置的组成夹紧装置有两部分：力源装置和夹紧机构。力源装置是产生夹紧作用力的装置。来自人力的，称为手动加紧；来自动力装置的，如气动、液压、电动等，成为机动夹紧。夹紧机构用来接受和传递作用力，使之变为夹紧力并执行夹紧任务。对夹紧装置的基本要求夹紧机构的设计或选用是否正确合理，直接影响

23、到加工质量与生产率。因此，对夹紧装置提出如下基本要求。（1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。（2）夹紧可靠和适当。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动。夹紧工件时，不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。（3）夹紧装置应操作方便、省力、安全。（4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产方式相适用。结构设计力求简单、紧凑，并尽可能采用标准化元件。（5）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。为此一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面。（6）夹紧力的作用方向应尽可能与工件刚度最大的方向一致，以减少工件变形。（7）夹紧力的作用方向应尽可能与

24、切削力、工件重力方向一致，以减少所需夹紧力。夹紧力作用点的选择（1）夹紧力作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内，用以保证工件已获得定位不变。（2）夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减少工件的夹紧变形。（3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减少切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支撑并施加夹紧力，以减少切削过程中的振动和变形。卡爪如下图：3.4切削力和夹紧力的计算查表1-2-3 圆周力： 径向力： 轴向力：其中：查机床夹具手册表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计

25、手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3.5定位误差分析工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，V型块的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在车床上加工，所以工件上孔与夹具上的V型块保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0

26、.029 本工序采用V型块定位，工件始终靠近V型块的一面。本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。3.6夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本工序为车切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床

27、夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；

28、以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计

29、，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是

30、分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年