长380机床传动轴的铣两处键槽夹具设计及机械加工工艺规程含4张CAD图
长380机床传动轴的铣两处键槽夹具设计及机械加工工艺规程含4张CAD图,机床,传动轴,铣两处,键槽,夹具,设计,机械,加工,工艺,规程,cad
XXXXXX设计任务书批次、层次、专业_ 校外学习中心 学生姓名 学号 一、 毕业设计题目 机床传动轴机械加工工艺规程及夹具设计 如图1所示,某机床设备中传动轴零件,年产量为9000件,备品率为3%,机械加工废品率为2.5%,对该零件进行技术及工艺分析,确定其毛坯制造方法,设计毛坯图,制定该零件的机械加工工艺过程(包括机械加工工艺过程卡片和工序卡片)及铣两处键槽用夹具设计。图1 传动轴零件草图二、毕业时间:设计工作自 20XX 年 8月 31 日起至 20X 年 10 月 28日止三、毕业设计内容要求:1、计算生产纲领,确定生产类型 根据题目中给定的零件的年产量计算生产纲领,确定生产类型。2、零件的分析(1)熟悉零件图,了解零件的用途及工作条件。(2)分析零件图上各项技术要求,确定主要加工表面。(3)加工表面的尺寸精度和形状精度。(4)主要加工表面间的相互位置精度。(5)加工表面粗糙度及其它方面的表面质量要求。(6)热处理要求及其它要求。3、选择毛坯(1)根据零件用途确定毛坯类型。(2)根据生产批量确定毛坯制造方法。(3)根据手册查定表面加工余量及余量公差。4、工艺规程设计(1)定位基准的选择(包括粗、精基准的选择)(2)零件表面加工方法的选择(3)制定工艺路线(4)确定机械加工余量及毛坯尺寸,设计毛坯零件综合图(5)工序设计选择加工设备与工艺装备a. 选择机床b.选择夹具c.选择刀具d.选择量具工序尺寸的确定及计算(6)选择切削用量、确定时间定额(7)填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片。5、机床夹具设计(1)拟定夹具的结构方案确定夹具的类型确定工件的定位方案确定工件的夹紧形式确定刀具的导向方式或对刀装置确定其它机械,如分度、装卸用的辅助装置等。夹具体的结构类型的设计(2)夹具总图设计(3)夹紧力的计算及夹具精度的校核(4)绘制夹具零件图样6、编写说明书说明书内容如下:(1)目录(2)设计任务书。(3)总论或前言(4)对零件的工艺性分析(零件的作用结构特点、结构工艺性、关键表面的技术要求分析等)。(5)工艺设计确定生产类型。毛坯选择与毛坯图说明。工艺路线的确定(粗、精基准的选择依据,各表面加工方法的确定,工序集中与工序分散的运用,工序前后顺序的安排,选择的加工设备及安装,列出不同工艺方案,进行分析比较等)。加工余量、切削用量、工时定额(时间定额)的确定(说明数据来源,计算指定工序的时间定额)。夹具定位夹紧方案分析与论证(含夹紧力的计算)。夹具总体结构分析及夹具的使用说明。设计小结。参考文献。7、夹具装配图的绘制8、主要要求及应达到的技术指标(1)完成表1所示文件,各项图幅可以自行调整,但要求布局合理。 表1 提交文件名 称比 例要 求备 注机械加工工艺规程卡片1:1填写机械加工工序卡片1:1填写毛坯零件合图1:1AutoCAD绘制零件图1:1AutoCAD绘制夹具装配图1:1AutoCAD绘制夹具体1:1AutoCAD绘制(2) 设计说明书一份。字数在5000以上,文字的编排要符合网络学院关于毕业设计的要求,设计说明书必须查重,并符合要求。9、夹具设计参考资料1刘守勇,李增平机械制造工艺与机床夹具,北京:机械工业出版社,2013年2杨叔子,机械加工工艺师手册,北京:机械工业出版社,2011年;3魏康民,机械加工工艺方案设计与实施,北京:机械工业出版社,2010年;4崔长华,机械加工工艺规程设计,北京:机械工业出版社,2009年;5金建华,黄万友,典型机械零件制造工艺与实践,清华大学出版社,2011年;6吴慧媛,韩邦华,零件制造工艺与装备,电子工业出版社,2010年。机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 1 页车间工序号工序名称材料牌号金工1备料45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1按毛坯图下料;设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 2 页车间工序号工序名称材料牌号热处理2热处理45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1对棒料进行热处理;设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 3 页车间工序号工序名称材料牌号金工3钻中心孔45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1两端面钻中心孔;合金钻头,游标卡尺50012.60.1420.20.12设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 4 页车间工序号工序名称材料牌号金工4粗车45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车380两端面;合金车刀,游标卡尺20055.30.2221.10.15设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 5 页车间工序号工序名称材料牌号金工5粗车45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘、顶尖乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车88外圆;合金车刀,游标卡尺20055.30.2119.50.152粗车80外圆及端面;合金车刀,游标卡尺28070.30.2312.380.113粗车2处70外圆及端面;合金车刀,游标卡尺28061.50.2620.980.114粗车2处60外圆及端面;合金车刀,游标卡尺33062.20.2420.530.095粗车54.4外圆及端面;合金车刀,游标卡尺33056.40.22.811.290.09设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 6 页车间工序号工序名称材料牌号金工6半精车45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘、顶尖乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1半精车80外圆及端面;合金车刀,游标卡尺28070.30.250.8511.110.092半精车2处60外圆及端面;合金车刀,游标卡尺33062.20.250.8520.420.073半精车54.4外圆及端面;合金车刀,游标卡尺45076.90.250.8511.030.05设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 7 页车间工序号工序名称材料牌号金工7精车45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘、顶尖乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1精车80外圆及端面;合金车刀,游标卡尺33082.90.30.1510.790.062精车2处60外圆及端面;合金车刀,游标卡尺45084.80.30.1520.260.043精车54.4外圆及端面;合金车刀,游标卡尺45076.90.30.1510.630.04设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 8 页车间工序号工序名称材料牌号金工8铣45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X50321夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣两处键槽;立铣刀,游标卡尺37521.20.26.920.730.08设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 9 页车间工序号工序名称材料牌号金工9磨45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数外圆磨床M1420-5201夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1磨80外圆及端面;砂轮,千分尺80050.20.30.0210.330.032磨2处60外圆及端面;砂轮,千分尺80050.20.30.0220.150.033磨54.4外圆及端面;砂轮,千分尺80050.20.30.0210.350.03设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 10 页车间工序号工序名称材料牌号清洗10清洗45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1对加工后的零件进行清洗;设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 11 页车间工序号工序名称材料牌号质检11终检45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1对加工后的零件进行终检;设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品名称机床零件名称传动轴共 12 页第 12 页车间工序号工序名称材料牌号仓库12入库45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数棒料90X38411设备名称设备型号设备编号同时加工件数1夹具编号夹具名称切削液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r/minm/minmm/rmm机动辅助1对终检合格的零件入库;设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表3 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品名称机床零件名称传动轴共 2 页材料牌号45钢毛坯种类棒料毛坯外形尺寸90X384每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备1备料90X384;2热处理3钻中心孔两端面钻中心孔;金工CA6140三爪卡盘、合金钻头、游标卡尺4粗车粗车380两端面;金工CA6140三爪卡盘、合金车刀、游标卡尺5粗车粗车各外圆及端面;金工CA6140三爪卡盘、顶尖、合金车刀、游标卡尺6半精车半精车80、54.4及两处60外圆;金工CA6140三爪卡盘、顶尖、合金车刀、游标卡尺7精车精车80、54.4及两处60外圆;金工CA6140三爪卡盘、顶尖、合金车刀、游标卡尺8铣铣两处键槽;金工X5032专用夹具、立铣刀、游标卡尺9磨磨80、54.4及两处60外圆;金工M1420-520专用夹具、砂轮、千分尺10清洗设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表3 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品名称机床零件名称传动轴共 2 页材料牌号45钢毛坯种类棒料毛坯外形尺寸90X384每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备11终检12入库设计(日期)校对(日期)审核(日期)标准化(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期摘要传动轴是机床设备上非常重要的零件之一。该零件连接机床上其他零部件,传递相应的运动和动力,为机床设备的正常工作提供保障。传动轴是比较典型的轴类零件,轴类零件应用非常广泛,从而对传动轴进行研究非常有必要。这次设计的内容主要有零件的机械加工工艺过程及铣两处键槽专用夹具设计。在一开始对其进行设计的时候,主要研究传动轴的作用,材料的选择,加工工艺路线的制定还有零件在加工的时候其切削用量的选择等等。依据设计任务书确定设计铣两处键槽专用夹具。依据零件的结构特点设计了定位方案和夹紧方案并选择了相应的定位和夹紧元件。对夹具体进行设计,画出装配图以及主要零件图等。关键词:传动轴、机床设备、加工工艺、铣两处键槽、专用夹具AbstractThe drive shaft is one of the most important parts on machine tools. The part is connected to other parts of the machine tool to transmit the corresponding motion and power to ensure the normal operation of the machine tool. The drive shaft is a typical shaft type, and the shaft parts are widely used, so it is necessary to study the drive shaft.The contents of this design mainly include the machining process of the parts and the special fixture design for the two keyways of the milling. At the beginning of the design, the main research of the role of the drive shaft, the choice of materials, the development of the processing route and the selection of the cutting amount of the parts during processing.According to the design task book, the fixtures for designing two keyways of the milling machine are determined. According to the structural characteristics of the parts, the positioning scheme and clamping scheme are designed and the corresponding positioning and clamping components are selected. Design the clip specifically, draw the assembly drawing and the main part drawing.Key words: drive shaft, machine tool equipment, machining process, milling two keyway, special fixture目 录1 设计任务书12 总论33 零件的工艺性分析43.1 零件的作用结构特点分析43.2 零件的结构工艺性分析43.3 零件关键表面的技术要求分析44 工艺设计64.1 确定生产类型64.2 毛坯选择与毛坯图说明64.2.1 毛坯选择64.2.2 毛坯图说明64.3 工艺路线的确定74.3.1 加工基准的选择74.3.2 各表面加工方法的确定84.3.3 加工工艺装备的选择84.3.4 工艺路线的选择84.3.5 工艺路线的分析与确定94.4 加工余量、切削用量、工时定额的确定94.4.1 加工余量的确定94.4.2 切削用量、工时定额的确定104.5 专用夹具的设计174.5.1 定位方案的设计174.5.2 夹紧方案的设计174.5.3 设计夹具体174.5.4 对刀块的选择194.5.5 铣削力和夹紧力的计算194.6 夹具总体结构分析及夹具的使用说明205 设计小结216 参考文献22I1 设计任务书一、 毕业设计题目 机床传动轴机械加工工艺规程及夹具设计 如图1所示,某机床设备中传动轴零件,年产量为9000件,备品率为3%,机械加工废品率为2.5%,对该零件进行技术及工艺分析,确定其毛坯制造方法,设计毛坯图,制定该零件的机械加工工艺过程(包括机械加工工艺过程卡片和工序卡片)及铣两处键槽用夹具设计。图1 传动轴零件草图二、毕业时间:设计工作自 2019 年 8月 31 日起至 2019 年 10 月 28日止三、毕业设计内容要求:1、计算生产纲领,确定生产类型 根据题目中给定的零件的年产量计算生产纲领,确定生产类型。2、零件的分析(1)熟悉零件图,了解零件的用途及工作条件。(2)分析零件图上各项技术要求,确定主要加工表面。(3)加工表面的尺寸精度和形状精度。(4)主要加工表面间的相互位置精度。(5)加工表面粗糙度及其它方面的表面质量要求。(6)热处理要求及其它要求。3、选择毛坯(1)根据零件用途确定毛坯类型。(2)根据生产批量确定毛坯制造方法。(3)根据手册查定表面加工余量及余量公差。4、工艺规程设计(1)定位基准的选择(包括粗、精基准的选择)(2)零件表面加工方法的选择(3)制定工艺路线(4)确定机械加工余量及毛坯尺寸,设计毛坯零件综合图(5)工序设计选择加工设备与工艺装备a. 选择机床b.选择夹具c.选择刀具d.选择量具工序尺寸的确定及计算(6)选择切削用量、确定时间定额(7)填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片。5、机床夹具设计(1)拟定夹具的结构方案确定夹具的类型确定工件的定位方案确定工件的夹紧形式确定刀具的导向方式或对刀装置确定其它机械,如分度、装卸用的辅助装置等。夹具体的结构类型的设计(2)夹具总图设计(3)夹紧力的计算及夹具精度的校核232 总论本次设计的传动轴主要研究机械加工工艺过程及铣两处键槽专用夹具设计,下面将对这2点进行讲述:1、工艺过程的概述进行生产的时候,将需要生产的零部件形状,大小,所处地点等都改变了,这样原材料就加工成为我们需要的半成品或者是成品,这么一个流程就是工艺过程。比方说生产毛坯,进行机械生产,热处理等这些都是工艺过程。在工艺过程里面,如果说只需要进行机械生产,零部件的外形,大小,产品表面质量都符合质量要求,这个流程就是我们说的机械工艺过程。2、机床夹具的概述机床夹具是机床上用以装夹工件和引导刀具的一种装置。指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。它与工件的定位基准相接触,用于确定工件在夹具中的正确位置,从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。机床夹具的组成如下:(1)定位元件 它与工件的定位基准相接触,用于确定工件在夹具中的正确位置,从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。(2)夹紧装置 用于夹紧工件,在切削时使工件在夹具中保持既定位置。(3)对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件,称为对刀元件,如对刀块。(4)连接元件 使夹具与机床连接的元件,保证机床与夹具间的相互位置关系。(5)夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置,使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定,使夹具相对机床具有确定的位置。(6)其它元件及装置有些夹具根据工件的加工要求,要有分度机构,铣床夹具还要有定位键等。3 零件的工艺性分析3.1 零件的作用结构特点分析轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件,但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状,各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。零件的材料有:1、碳素钢35、45、50等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能,应用较多,其中以45钢用得最为广泛。为了改善其力学性能,应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴,则可采用Q235、Q275等碳素结构钢。2、合金钢合金钢具有较高的力学性能,但价格较贵,多用于有特殊要求的轴。例如采用滑动轴承的高速轴,常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金结构钢,经渗碳淬火后可提高轴颈耐磨性;机转子轴在高温、高速和重载条件下工作,必须具有良好的高温力学性能,常采用40CrNi、38CrMoAlA等合金结构钢。轴的毛坯以锻件优先、其次是钢;尺寸较大或结构复杂者可考虑铸钢或球墨铸铁。例如,用球墨铸铁制造曲轴、凸轮轴,具有成本低廉、吸振性较好,对应力集中的敏感性较低、强度较好等优点。轴的力学模型是梁、多数要转动,因此其应力通常是对称循环。其可能的失效形式有:疲劳断裂、过载断裂、弹性变形过大等。轴上通常要安装一些带轮毂的零件,因此大多数轴应作成阶梯轴,切削加工量大。上面已经对零件的作用进行了分析,本次设计的机床设计传动轴材料选择45钢。3.2 零件的结构工艺性分析轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸,为轴设计的重要步骤。本零件的结构分析如下:1、尺寸380所在的两端面;88外圆所在的端面以及表面;2、80外圆所在的端面以及表面;两处70外圆所在的端面以及表面;两处60外圆所在的端面以及表面;54.4外圆所在的端面以及表面;3、两处键槽所在的端面以及表面;零件图上的倒角等。3.3 零件关键表面的技术要求分析1、80外圆,对其完成金加工后确保Ra为1.6um;2、54.4外圆,对其完成金加工后确保Ra为1.6um;3、两处60外圆,对其完成金加工后确保Ra为1.6um;4、零件图上没有标注Ra公差的表面、端面,其金加工后确保Ra为12.5um。5、54.4外圆所在轴线相对于“右端60外圆所在轴线”的同轴度公差为0.02;6、左端60外圆所在轴线相对于“右端60外圆所在轴线”的同轴度公差为0.02;7、80外圆所在轴线相对于“右端60外圆所在轴线”的同轴度公差为0.02;4 工艺设计4.1 确定生产类型生产类型是按工业产品生产工艺技术过程的连续程度或生产产品的重复程度划分的类型。按工业产品生产工艺技术过程的连续程度不同,可以分为连续生产和间断生产。连续生产的工艺技术过程连续程度高,不允许有任何间断出现,一般没有在产品、半成品和其它中间产品,如发电、化工、冶炼生产等。间断生产的工艺技术过程可以分阶段间断进行,产品整个生产过程既可以由一个企业单独完成,也可以由若干个企业分工协作完成,生产过程中一般都需要有一定的在制品和半成品储备,如机械、电器产品的生产等。通过对上面任务书的分析,知晓年产量为9000件,备品率为3%,机械加工废品率为2.5%,确定生产类型为批量生产。4.2 毛坯选择与毛坯图说明4.2.1 毛坯选择轴类零件的毛坯常见的有型材(圆棒料)和锻件。大型的,外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。型材毛坯分热轧或冷拉棒料,均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。锻件毛坯经加热锻打后,金属内部纤维组织沿表面分布,因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度,一般用于重要的轴。通过对零件图的分析,决定选择90X384棒料为毛坯。4.2.2 毛坯图说明通过上面对毛坯制造方式的选择,结合零件图的加工要求和现代夹具设计手册。毛坯图如图2所示。图2 传动轴毛坯图4.3 工艺路线的确定4.3.1 加工基准的选择基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念,机械产品从设计时零件尺寸的标注,制造时工件的定位,校验时尺寸的测量,一直到装配时零部件的的装配位置确定等,都要用到基准的概念。基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点,线或面。1、粗基准的选择选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。结合零件图,选择80外圆及端面作为粗基准。2、精基准的选择应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面,这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作,减少夹具设计、制造工作量和成本,缩短生产准备周期;由于减少了基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准,称为自为基准原则。所选精基准应保证工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便。结合零件图,选择右端60外圆及端面作为粗基准。4.3.2 各表面加工方法的确定轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法,但就其经济精度来说,一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法;磨削加工是外圆表面主要精加工方法,特别适用于各种高硬度和淬火后零件精加工;光整加工是精加工后进行的超精密加工方法(如滚压、抛光、研磨等),适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同,因此必须根据具体情况,选用合理的加工方法,从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。考虑到零件为回转件并且开设了2处键槽,还有4处外圆的加工要求较好。决定对其外圆进行车削和磨削加工,2处键槽采用铣削加工。4.3.3 加工工艺装备的选择1、车削加工加工设备:卧式车床,型号CA6140;装夹夹具:三爪卡盘、顶尖;切削刀具:合金钻头、合金车刀;检测量具:游标卡尺。2、铣削加工加工设备:立式铣床,型号X5032;装夹夹具:专用夹具;切削刀具:立铣刀;检测量具:游标卡尺。3、磨削加工加工设备:外圆磨床,型号M1420-520;装夹夹具:专用夹具;切削刀具:砂轮;检测量具:千分尺。4.3.4 工艺路线的选择方案1:工序1、备料90X384;工序2、热处理;工序3、两端面钻中心孔;工序4、车两端面;工序5、车各外圆及端面;工序6、磨80、54.4及两处60外圆;工序7、铣两处键槽;工序8、清洗;工序9、终检;工序10、入库;方案2:工序1、备料90X384;工序2、热处理;工序3、两端面钻中心孔;工序4、粗车380两端面;工序5、粗车各外圆及端面;工序6、半精车80、54.4及两处60外圆;工序7、精车80、54.4及两处60外圆;工序8、铣两处键槽;工序9、磨80、54.4及两处60外圆;工序10、清洗;工序11、终检;工序12、入库;4.3.5 工艺路线的分析与确定方案1先对零件的端面进行加工,第二步加工零件的外圆及端面,第三步磨削零件的外圆,最后对零件的键槽进行铣加工。本加工方法简便,但不能保证零件的精度,粗精加工未分开,磨削加工应该放在最后。在对方案1分析的基础上加以改进,形成方案2。因此,本次加工零件选择方案2。4.4 加工余量、切削用量、工时定额的确定4.4.1 加工余量的确定本次设计的零件其加工余量,见下表1零件加工余量对照表。表1 零件加工余量对照表工序号工序名称工序内容加工余量(mm)1备料90X3842热处理3钻中心孔两端面钻中心孔4(单边)4粗车粗车380两端面25粗车粗车88外圆1(单边)粗车80外圆及端面3(单边)粗车2处70外圆及端面6(单边)粗车2处60外圆及端面4(单边)粗车54.4外圆及端面2.8(单边)6半精车半精车80外圆及端面0.85(单边)半精车2处60外圆及端面0.85(单边)半精车54.4外圆及端面0.85(单边)7精车精车80外圆及端面0.15(单边)精车2处60外圆及端面0.15(单边)精车54.4外圆及端面0.15(单边)8铣铣两处键槽6.99磨磨80外圆及端面0.01(单边)磨2处60外圆及端面0.01(单边)磨54.4外圆及端面0.01(单边)10清洗11终检12入库4.4.2 切削用量、工时定额的确定工序1、备料90X384;工序2、热处理;工序3、两端面钻中心孔;1、加工机床及型号:卧式车床,型号CA6140;2、加工刀具:合金钻头;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量4mm;5、进给量0.1。6、初步取机床切削速度=12m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查CA6140卧式车床转速图,取n=500r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=10,则9、辅助时间 式中:,则工序4、粗车380两端面;1、加工机床及型号:卧式车床,型号CA6140;2、加工刀具:合金车刀;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量2mm;5、进给量0.2。6、初步取机床切削速度=60m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查CA6140卧式车床转速图,取n=200r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=44,则9、辅助时间 式中:,则工序5、粗车各外圆及端面;工步1:粗车88外圆;1、加工机床及型号:卧式车床,型号CA6140;2、加工刀具:合金车刀;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量2mm;5、进给量0.2。6、初步取机床切削速度=60m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查CA6140卧式车床转速图,取n=200r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=380,则9、辅助时间 式中:,则工步2:粗车80外圆及端面;1、加工机床及型号:卧式车床,型号CA6140;2、加工刀具:合金车刀;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量2mm;5、进给量0.2。6、初步取机床切削速度=60m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查CA6140卧式车床转速图,取n=280r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=133,则9、辅助时间 式中:,则工步3:粗车2处70外圆及端面;工步4:粗车2处60外圆及端面;工步5:粗车54.4外圆及端面;上面工序3至工序5,切削用量以及计算方法与工步2基本一致,在此省略。工序6、半精车80、54.4及两处60外圆;工步1:半精车80外圆;1、加工机床及型号:卧式车床,型号CA6140;2、加工刀具:合金车刀;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量0.85mm;5、进给量0.25。6、初步取机床切削速度=70m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查CA6140卧式车床转速图,取n=280r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=78,则9、辅助时间 式中:,则工步2:半精车2处60外圆;工步3:半精车54.4外圆;上面工序2至工序3,切削用量以及计算方法与工步1基本一致,在此省略。工序7、精车80、54.4及两处60外圆;工步1:精车80外圆;1、加工机床及型号:卧式车床,型号CA6140;2、加工刀具:合金车刀;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量0.15mm;5、进给量0.3。6、初步取机床切削速度=80m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查CA6140卧式车床转速图,取n=330r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=78,则9、辅助时间 式中:,则工步2:精车2处60外圆;工步3:精车54.4外圆;上面工序2至工序3,切削用量以及计算方法与工步1基本一致,在此省略。工序8、铣两处键槽;1、加工机床及型号:立式铣床,型号X5032;2、加工刀具:立铣刀;3、检查量具:游标卡尺;4、背吃刀量6.9mm;5、进给量0.2。6、初步取机床切削速度=20m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查X5032立式铣床转速图,取n=375r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=55,则9、辅助时间 式中:,则工序9、磨80、54.4及两处60外圆;工步1:磨80外圆;1、加工机床及型号:外圆磨床,型号M1420-520;2、加工刀具:砂轮;3、检查量具:千分尺;4、背吃刀量0.02mm;5、进给量0.3。6、初步取机床切削速度=50m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查M1420-520外圆磨床转速图,取n=800r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=78,则9、辅助时间 式中:,则工步2:磨2处60外圆;1、加工机床及型号:外圆磨床,型号M1420-520;2、加工刀具:砂轮;3、检查量具:千分尺;4、背吃刀量0.02mm;5、进给量0.3。6、初步取机床切削速度=50m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查M1420-520外圆磨床转速图,取n=800r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=35,则9、辅助时间 式中:,则工步3:磨54.4外圆;1、加工机床及型号:外圆磨床,型号M1420-520;2、加工刀具:砂轮;3、检查量具:千分尺;4、背吃刀量0.02mm;5、进给量0.3。6、初步取机床切削速度=50m/min。7、选择主轴转速及计算实际切削速度,查M1420-520外圆磨床转速图,取n=800r/min;计算实际切削速度8、基本时间 式中:l=85,则9、辅助时间 式中:,则工序10、清洗;工序11、终检;工序12、入库;4.5 专用夹具的设计4.5.1 定位方案的设计设计V型定位块利用90V型面对2处60外圆定位,限制4自由度;设计定位座利用凸台端面对零件轴向进行定位,限制1自由度;通过加工工艺路线确定,本次铣削的键槽只需在外圆上即可,旋转自由度不需要限制。因此,完成零件定位。4.5.2 夹紧方案的设计利用双头螺栓,六角螺母、垫圈、V型压板及弹簧等对工件70外圆进行夹紧。具体结构详见图3夹具装配图:图3 夹具装配图4.5.3 设计夹具体夹具体是夹具的基础件。在夹具体上,要安装组成该夹具所需要的各种元件,机构和装置等。在设计的时候,应该满足下面的一些基本要求。夹具体的刚度和强度要满足相应的要求;夹具体的设计结构要简单,具有良好的工艺性;尺寸要稳定;便于排屑。1、夹具体的毛坯结构在选择夹具体的毛坯机构时,应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。2、夹具体外形尺寸的确定夹具制造属于单件生产,为缩短设计和制造周期,减少设计和制造费用,所以在夹具体设计时,需要计算的地方都不是特别复杂。我们通常的做法是参照相同或类似的其它夹具结构,并根据相关的夹具体设计经验进行确认。当我们在设计夹具体总体装配图的时候,根据当前现有工件、对刀和定位元件、预紧和装夹装置、以及其他的一些机构和装置之间的装配关系,夹具体的外形结构和外形尺寸我们就可以大概的确定下来了。3、夹具体的排屑结构为了便于排除切屑,不使其聚积在定位工件工作表面上而影响工件正确定位,一般在设计夹具时,应采用必要措施。4、夹具设计相关技术要点在夹具的设计过程中,要保证整个夹具工作的精度,需要满足下面两方面要求。第一要确定相关的尺寸精度,第二要保证夹具的各个元件和相关元件间的位置。我们通常用符号来表示,也可以使用文字来表示,并统称为夹具的设计技术要点。大致可以概括为以下几方面内容:(1)各个定位元件之间的相互位置是有要求的,各个定位元件与夹具体底面之间也是有相互的位置要求的。(2)对刀元件与各个连接元件之间也要有相互的位置要求。(3)各个定位元件与各个定位元件的连接元件之间要有相应的位置要求。(4)各个定位元件与其他元件之间(如引导元件)也要有相应的位置要求。通过上面的分析,本次设计的夹具体其材料选择HT200,制造方式选择砂型铸造,结构详见图4。图4 夹具体零件图4.5.4 对刀块的选择在铣削加工中,为了便于调整刀具与夹具的相对位置,通常要在夹具上设置对刀块。最常用的对刀块是用钢板或角板固定。对刀块就像一个基准面一样,从此处给出刀具到被加工工件安装位置的尺寸。对刀块的种类有:高度对刀块、直角对刀块、侧装对刀块、圆形对刀块。本次选择GB/ 2240-1991直角对刀块作为铣键槽的对刀装置。4.5.5 铣削力和夹紧力的计算1、铣削力的计算计算公式为:,z=4,。代入得 F=815N2、计算夹紧力。基本安全系数,取1.5;加工性质系数,取1.1;刀具钝化系数,取1.1;继续切削系数,取1.1;夹紧力稳定系数,取1.3;手动夹紧位置系数,取1.0。=2.6。定位面摩擦系数,;夹紧面摩擦系数,。取螺栓预紧力。选M18双头螺栓,材料为45#钢。则,小于45#钢许用应力故M18双头螺栓,合适。4.6 夹具总体结构分析及夹具的使用说明本夹具是为铣两处键槽而设计,传动轴采用2处60外圆及端面定位。工件的夹紧利用双头螺栓,六角螺母、垫圈、V型压板及弹簧等对工件70外圆进行夹紧。夹具体与铣床的连接和定位采用2个定位键。5 设计小结本次设计共分为3部分,具体总结如下:1、对生产过程与工艺过程进行概述,对其主要内容做到了了解和掌握,为后面设计工艺做好铺垫。掌握铣床及其加工范围,为后面设计专用夹具做好铺垫。2、设计零件加工工艺规程主要包括零件的作用、零件组成表面、加工要求及形位公差分析、零件材料选择和分析、零件生产类型、加工基准、加工工艺路线、切削用量及工时等,这部分内容设计比较麻烦也是耗时较长的。3、设计专用夹具主要包括确定定位方案、确定定位元件、确定夹紧方案、确定夹紧元件、设计夹具体、计算铣削力、夹紧力等。因我能够有限设计水平也有限,请指导老师批评指正,我将在今后的学习和工作中改进。在这里尤其要感谢我的指导老师,在遇到困难的时候,老师就算是再忙,都会抽出时间来给我指导,告诉我应该怎么去解决遇到的问题,怎么去查找专业资料,一时找不到书写方向也不要着急,告诉我接下来应该向什么方向去进行研究,所以,如果没有老师的帮助,相信我的设计是没有这么顺利完成的,在这里再次对我的论文指导老师表示衷心的感谢。6 参考文献1 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,19802 张进生 机械制造工艺与夹具设计指导M,机械工业出版社,19953 李庆寿 机床夹具设计M,机械工业出版社,19914 李洪 机械加工工艺手册M,北京出版社,19965 上海市金属切削技术协会,金属切削手册M,上海科学技术出版社,20056 黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册M,化学工业出版社,20057 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。8 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