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1、机 械 制 造 工 艺 学 课 程 设 计设计题目： ZJKJXY-0零件的机加工工艺规程及夹具设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制083 学 号： 学生姓名： 指导老师： 叶岳松 机 械 与 汽 车 工 程 学 院2011 年7月10日机械加工工艺规程与机床夹具设计一、 设计任务1. 设计课题:螺纹连接轴的加工工艺规程设计2. 钻2孔专用夹具设计3. 生产纲领：大批量生产4. 设计要求：1) 零件毛坯图 1张2) 机械加工工艺过程卡片 1套3) 机械加工主要工序的工序卡片 1套4) 夹具装配图 1张5）夹具零件 1套5) 设计说明书 1份二、设计说明书序言机械制造工艺学课程
2、设计是学完了机械制造工艺学 、机床夹具设计 、金属切削机床与刀具等主要专业课程，并进行了生产实习之后进行的一个实践性环节，是应用所学基础理论？专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合性训练。我希望通过这次课程设计能巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论连系实际、严肃认真的工作能力，为以后进行毕业设计和毕业后从事工作打下一个良好的基础。1 零件的工艺分析1、 以轴中心线为中心的外圆加工表面包括：尺寸为、的阶梯轴和尺寸为的槽，外圆表面粗糙度0.8，需精车，与相接的轴肩表面粗糙度
3、为1.6，半精车。尺寸为轴的圆度0.01mm、圆柱度0.01mm、A、B同轴度，且与轴的垂直度为0.02mm（B侧）、轴向圆跳度为0.02mm（A侧）。 2、 以轴中心线为中心的孔加工孔尺寸为，内圆表面粗糙度1.6，精扩孔得，与公共基准线A-B的同轴度0.01mm。3、 以轴中心线和轴端面为精基准的孔加工孔尺寸为，内圆表面粗糙度6.3，与公共基准线A-B的垂直度0.2.4、 以为基准车出尺寸为的外螺纹5、 其他未注表面粗糙度为6.3，粗加工即可满足。6、 半精加工之前进行热处理，使硬度达到HRC3035.7、 未标注倒角0.5X45。8、 零件加工好后去毛刺。2 机械加工工艺规程设计2.1 毛
4、坯的制造形式根据零件的形状、大小、结构特性，可选零件材料为40Cr的圆钢。生产类型:大批大量生产。2.2 基准面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。也是保证加工精度的关键。2.2.1 粗基准的选择 对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）2.2.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的
5、中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：1.当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。2.采用锥堵或锥套心轴。3.精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。有零件图中的尺寸工艺可看出，加工本零件采用第一种方法较。另外加工径向孔时，轴端面和中心轴线为精基准。此工序加工时需要特制的夹具（本次课程设计的另一个重要任务设计夹具）。2.3 制订工艺路线工艺路线确定如下：工序1 下料,得的原坯件。工序2 车削端面I、中心孔，粗车、外圆。 车削端面II、中心孔，粗车、
6、外圆。工序3 热处理工序4 修中心孔工序5 车、外圆及轴肩，切槽和倒角。 车、外圆及轴肩，切槽和倒角。工序6 钻轴向孔。 钻径向孔，与轴向空通。 工序7 扩孔。工序8 精修中心孔。工序9 车靠近端面I的螺纹， 车靠近端面II的螺纹。工序10 磨、外圆、轴肩， 磨、轴肩。工序11 去毛刺。工序12 终检。以上工艺过程详见械加工工艺过程卡片2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述材料及加工工艺，分别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：1）.外圆表面(、)考虑到尺寸不多且相差不大，可直接选用型材中的圆钢,外圆表面加工精度和、相接的轴肩侧表面粗糙度0.8，需精磨实现，其
7、他未标注表面，只要粗车就可满足加工要求。2）.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差。查机械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册表2.2-34,铸件轮廓尺寸(长度方向小于100mm，直径,长度方向的余量查表2.2-35,其余量值规定为4 mm，故毛坯件长度101mm。3）.毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R为6.3、1.6,钻孔、扩孔即可满足要求。的孔，直接可通过钻孔得到的孔，先钻，再粗扩，再精扩。4）槽表面粗糙度3.2，半精车即可5）外螺纹为自由尺寸精度要求。确定机械加工余量，工序尺寸及公差。根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺技术手册，分别确定各加工表面的加工余量，工序
8、尺寸及公差如下：表1 加工余量表工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度工序二粗车端面，外圆2970.13.2 m工序五半精车外圆0.5mm、mm1.6m工序六钻孔、mm6.3m工序七扩孔0.2mmmm1.6m工序九车螺纹0.6425mmmm自由精度工序10粗磨外圆，轴肩精磨外圆，轴肩0.2mm0.02mm、mm、mm1.6m0.8m2.5 确定切削用量2.5.1 车削端面（a）加工条件：工件材料：40Cr，热轧。（b）加工要求：粗车、端面粗糙度3.2。（c）机床：CM6125精密卧式车床。（d）刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为12X20mm。因零件是大批量生产，所以刀具选用可转位车刀（GB
9、5343.1-85），车端面时用装SN型刀片的75片头端面车刀。（e）计算切削用量：确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为，则毛坯长度方向的最大加工余量为2.1mm,一次加工, 计。长度加工方向取IT12级，取mm。确定进给量f:根据切削用量简明手册（第三版）表1.4,当刀杆, a=2mm时,以及工件直径为时。按CM6125车床说明书（见切削手册表1.30）取f=0.3 mm/r计算切削速度: 按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为： 式中：, , ,m=0.2。修正系数K见切削手册表1.28,即T=60min 所以 =72.9736(m/min)确定机床主轴转速 n=1452.
10、5(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.28）与1452.5r/min相近的机床转速选取2000r/min。实际切削速度 V=100.48m/min （f）计算切削时间，其中，i=2，可取T=4s2.5.2 粗车外圆 （a）机床：CM6125精密卧式车床（b）刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为12X20mm。因零件是大批量生产，所以刀具选用可转位车刀（GB5343.1-85），车外圆时使用装WN刀片的90偏头外圆车刀（c）切削深度:先车至以及。（d）进给量: f=0.3mm ，所能达到的精度见切削手册表1.4 V=(m/min) = =90.487(m/min)确定机床主轴转速: n=
11、1801.1(r/min)按机床选取n=2000 r/min。所以实际切削速度V=100.48 m/min检验机床功率 切削时的功率可由表查出：由表切削手册1.24，且HRC3035，时，。 削功率的修正系数（切削手册表1.29-2），故实际切削时的功率为P=1.504kw由切削手册表1.30中CM6125机床说明书可知, CM6125主电动机功率为2.5KW,当主轴转速为2000r/min时,主轴传递的最大功率为1.67kw,所以机床功率足够,可以正常加工。 （e）计算切削时间，其中查表计算得，取T=45s，取T=35s，取T=10s2.5.3 钻扩、及孔。钻床：Z3025摇臂钻床刀具：材料
12、为高速钢，钻孔刀具型号为直柄麻花钻（简明手册表3.1-5GB1436-85），；，扩孔刀具型号为直柄扩孔钻（简明手册GB4256-2004），。1），a） 钻孔，根据有关资料介绍，利用高速钢钻头进行扩钻时，查切削手册得 =0.030.04mm/r（表2.18）= =14.85mm/r查表得：Z3025摇臂钻床主轴转速及级数 50-2350r/min12 进给速度及级数 0.13-0.56mm/r 40.005-0.022/r4，可以使用。(b)计算切削时间，其中，取 ，取T=7s ，取T=4s2）扩孔（a）根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切
13、削速度之关系为，查切削手册得 =0.040.06mm/r（表2.7）=16.294mm/r查表得：Z3025摇臂钻床主轴转速及级数 50-2350r/min12 进给速度及级数 0.13-0.56mm/r 40.005-0.022/r4，可以使用（b），其中，取 ， ，取T=5s2.5.4 半精车、的外圆、倒角及槽1)车外圆及倒角（a）车床：CM6125（b）刀具材料：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为12X20mm。因零件是大批量生产，所以刀具选用可转位车刀（GB5343.1-85），车外圆时使用装WN刀片的90偏头外圆车刀，挖槽则使用挖槽刀具，B=2mm。（c）加工量：2Z=0.8(d)进给量
14、：f=0.2mm/r，所能达到精度（m/min）式中， ，修正系数见切削手册表1.28,所以查简明手册表1.31可取 n=2000r/min所以实际切削速度（e），其中查表计算得，取T=45s，取T=35s2）车槽 采用切槽刀，r=0.2mm 根据机械加工工艺师手册表27-8取 f=0.3mm/r n=2000r/min计算切削时间：，其中，可取T=3s2.5.5 粗磨外圆及轴肩磨床：M1331（查表4.2-29简明手册）磨具：采用非金刚石磨具，粒度磨具，加工外圆表面粗糙度1.25，磨粒率50%，采用的是树脂结合剂，刀型为平行砂轮。砂轮转速n=1110r/min，工件转速（即主轴转速）n=21
15、2r/min。背吃刀量a=0.02mm，纵向进给量f=0.5mm/min（表5.5-8机械加工工艺手册）横向进给量f=0.02mm/r。计算磨削时间：其中：，为单边加工余量，为纵向进给量，为为横向进给量，查表得k=1.3 ，取T=60s2.5.6精磨外圆及轴肩磨床：M1331磨具：采用非金刚石磨具，粒度磨具，加工外圆表面粗糙度0.8，磨粒率50%，采用的是树脂结合剂，刀型为平行砂轮。砂轮转速n=1110r/min，工件转速（即主轴转速）n=115r/min。背吃刀量a=0.01mm，纵向进给量f=12.5mm/min（表5.5-9机械加工工艺手册）横向进给量f=0.01mm/r。计算磨削时间：
16、其中：，为单边加工余量，为纵向进给量，为为横向进给量，查表得k=1.3 ，取T=10s2.5.7车外圆螺纹车床CM6125刀具材料：高速钢，螺纹刀型号LN1216-03，基本尺寸150mm。进给量：f=1mm/r，分四次走刀，背吃刀量0.4mm、0.2mm、0.05mm、0.025mm，查表1.18，可知使用高速钢切螺纹时，切削速度912m/min，取V=10m/min，则查简明手册表1.31可取 n=320r/min所以实际切削速度，符合条件计算切削时间：,其中, ,q=1 ,取T=12s ，取T=15s2.6加工过程中使用到的量具量具量程范围分度值游标卡尺01250.02mm千分尺0250
17、.01mm杠杆百分表00.80.01mm千分表0.001mm3指定工序的专用机床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。经过与指导老师协商，决定设计2mm钻孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。3.1 问题的指出本夹具主要用来钻2mm孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择由零件图可知，2mm尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为轴端面和轴中心线，可使工艺基准与设计基准统一，以10mm轴端面作为定位基准。为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材
18、料使用高速钢，用于对2mm孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用手动夹紧。3.2.2 切削力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为2mm。 则轴向力：见工艺师手册表28.4 式中： ，,f=0.04，转矩式中: ,， 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.33; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 3.3 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为V型槽、调整螺钉，而V型槽的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。另外孔为径向孔，基准位置误差不影响其尺寸标准，而其基准不
19、重合误差可以通过调整螺栓进行调整消除误差。3.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率。通过对钻孔时切削力的计算结果及零件的尺寸大小，可采取手动施力加紧，本夹具结构比较紧凑。钻床夹具的装配图及零件图分别见附图3及附图4。4.方案综合评价与结论本夹具加工过程稳定,经济方面也大大减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方案适合大批量生产。5. 本次课程设计体会与展望本次课程设计是我们在结束所有专业课程以后的一次综合性设计，它不仅测试了我们所学的知识是否扎实，而且还为我们接下来的毕业设计做好了铺垫。通过这次课程设计，我所学的知识得到了巩固，充分发挥了我们个人的潜力。在这
20、次设计过程中，虽然遇到过很多的困难，但是我们经过小组讨论以及老师的细心教导，使我们一次次地突破困难，最终圆满的完成了设计。对于接下来的毕业设计，因为有了这次积累的经验，我相信我一定可以圆满地完成。 参考资料1.机床夹具设计 第2版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社2.机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛主编 冶金工业出版社3.机械制造工艺学周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社4. 机械制造工艺设计简明手册李益民 主编 机械工业出版社社6. 机床夹具设计手册王光斗、王春福主编 上海科技出版社7. 机床专用夹具设计图册南京市机械研究所 主编 机械工业出版社8. 机械原理课程设计手册 邹慧君主编 机械工业出版社9.金属切削手册第三版 上海市金属切削技术协会 上海科学技术出版社10.几何量公差与检测第五版 甘永立 主编 上海科学技术出版社11机械制造工艺学课程设计指导书， 机械工业出版社12机床夹具设计 王启平主编 哈工大出版社
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