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1、- 说 明 书全套图纸加扣 3012250582题 目 主动轴加工工艺与夹具设计学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 I目 录第一章 前言1第二章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第三章 工艺规程设计33.1 确定毛坯的制造形式33.2 基准的选择33.2.1 粗基准的选择33.2.2 精基准的选择33.3 制定工艺路线33.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定53.5确立切削用量及基本工时5第四章 车床夹具设计134.1确定夹具的结构方案134.2工件装夹方案的确定134.3.夹紧力计算134.4定位误差分析134.5夹具设计及操作的简要说明14
2、第 五章 设计体会15参考文献16第一章 前言机床夹具是随机械加工技术发展而发展的。机床夹具由适用于单件小批量生产的用工艺技术发展到大批量生产的专用工艺技术、随行夹具,经历了市场的发展和技术的推动。随着现在市场需要的多样化、多品种、中小批量及短周期的生产方式在世界贸易中逐渐成为主导方式,传统的专为某个零件的一道工序设计制造的专用夹具已经不能适应这种生产方式的要求。因此,适用于多品种、中小批量生产特点的通用工艺技术。数控技术的进步与发展,使得数控机床、加工中心在机械加工中广泛运用,数控机床工艺技术也迅速的发展起来。以上这些现代机床夹具技术的出现和发展,代表了现代机床工艺技术的发展趋势。具体的发展
3、方向有以下几个方面:功能柔性化;传动高效化、自动化;制造精密化;旋转夹具高速化;结构标准化、模块化;设计自动化;机床夹具方面的基础研究的强化15 第二章 零件的分析1.1 零件的作用 轴起着支持和固定齿轮零件,保证轴系运转精度和良好润滑等重要作用,一般通过轴.在机器中起传递运动与力的作用。1.2 零件的工艺分析轴 有几组加工表面，并有一定位置要求.其中尺寸要求较高的有：分述如下：1.以18外圆为中心的加工表面：这一组加工表面包括：13.5外圆及其倒角，尺寸为18外圆相垂直的左右外圆面,2.以轴线为中心的加工表面这一组加工表面包括：加工左右两端的4mm 键槽与5mm 键槽,这些加工表面之间有着一
4、定的位置要求，主要是：两键槽对轴线的对称度要求。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式“轴 ”零件材料采用20钢制造。材料为20钢，生产类型50000为大批量生产，采用锻造毛坯。3.2 基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。3.2.1 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较
5、高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取工件外圆面作为粗基准。3.2.2 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。同时 应有足够的刚度、可靠的密封及便于传动件润滑和散热、 应有良好的结构工艺性、 形状应力求匀称和美观。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，提高生产率、保证加工质量、减
6、轻工人劳动强度。工艺路线方案一：工序号工序名称工 序 内 容1锻锻造毛坯2时效热处理3铣铣4mm键槽4铣铣5mm键槽5车精车各级外圆6车粗车右端成型7车粗车左端成型9钻钻3孔10磨磨外圆11钳工去锐边毛剌12检检验工艺路线方案二工序号工序名称工 序 内 容1锻锻造毛坯2时效热处理3钻钻两端中心孔4车粗车右端成型5车粗车左端成型6车精车各级外圆7铣铣4mm键槽9铣铣5mm键槽10钻钻3孔11磨磨外圆12钳工去锐边毛剌13检检验工艺路线方案的比较： 两种工艺路线方案的工序是一样，只是加工顺序不一样。在第一个方案中，是车外圆面工序放在后面，不够合理，而方案二侧是放在前面，先把定位基准加工好后再把各级
7、处圆加工好后再行各孔与键槽 的的加工，对于整个加工工艺路线看来,最后的加工工艺路线方案二更优。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定轴 零件材料为20钢，硬度为220-250HBS,生产类型为大批量，采用锻造毛坯。据以上原始资料及加工工艺，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图：3.5确立切削用量及基本工时工序 热处理, 人工时效工序 按图纸尺寸,进行调质处理工序 钻两端中心孔1加工条件材料为45, ,b =175/Mpa(机械制造工艺设计简明手册)23工艺要求:孔径d=2mm,孔深4mm孔,粗糙度要求为Rz12.5.选用钻床型号为Z3025型钻床. (查机械制造工艺
8、设计简明手册)表4.2-12和4.2-13主轴转速: 50 80 125 200 250 315 400 500 630 1000 1600 2500进给量: 0.05 0.08 0.12 0.16 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.63 1.00 1.60 2选择钻头： 查切削用量简明手册表2.1,选用高速钢麻花钻钻削,麻花钻直径为d=5mm.钻头几何形状为：双锥修磨横刃, 后角o11，二重刃长度b=3.5mm,横刃长b=2mm,弧面长度l=4mm,棱带长度 3选择切削用量:1）决定进给量f：按加工要求决定进给量：根据（切削手册表2-7），因为材料为45, 硬度为137205HB
9、S,b =175/Mpa ,d=17mm时，所以f=0.700.86mm/r。 由于8,所以f=0.70-0.86mm/r。2)按钻头强度决定进给量:根据（切削手册表28）,材料为45,硬度为137-205HB d=17mm,钻头强度允许的进给量是f=1.45(或1.75)mm/r从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为f=0.70-0.86mm/r根据Z3025钻床说明书,选择f=1.00mm/r，由于是加工孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故在孔即将钻穿的时候停止自动进给采用手动进给.机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力在进行比较来校验。由（切削手册
10、表219）可以查出钻孔时的轴向力，轴向力F= 7260N 轴向力的修正系数为1.0(或0.85) ,故F=7260N.根据Z3025钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力F远大于F,由于F F校验成功.故f=1.00mm/r可用.(1)决定钻头磨钝标准及寿命:查（切削手册表212）,当d=17mm时,钻头后刀面最大磨损量0.5-0.8mm.寿命T=60min(2)决定切削速度:查（切削手册表215），由于材料是45，进给量f=0.81mm/r, d=17mm,.所以取切削速度V=20m/min查（切削手册）切削速度的修正系数为: 故m/min根据Z3025钻床的实际钻速,可以考虑选择n=
11、400r/min.这个转速基本与计算转相符合,对麻花钻,以及其他方面的影响会比较小,所以可以直接采用工序 粗车右端成型机床：车床 机械加工工艺手册表刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸， 机床加工工艺设计实用手册表12-7。粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时，选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8： 当时， 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故粗车M12外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时，选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故
12、工序：粗车左端成型粗车外圆粗车 切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故工序 精车各级外圆精车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中；故车M12螺纹切削深度：单边余量，进行5次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中；故工序: 铣5mm键槽机床：X52K铣床刀具：查参考文献9表1.3-1，选择拉刀类型为矩形拉刀第三型号，该刀具特点：铣削长度大于20mm，同时加工齿数不小于
13、5。材料：W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料（具体刀具设计见拉刀设计）。铣削过程中，刀具进给方向和拉削方向一致，铣刀各齿齿升量详见拉刀设计，铣削的进给量即为单面的齿升量。查参考文献5表2.4-118和2.4-119，确定拉削速度=0.1160.08，取。铣削工件长度：；铣刀长度：（见拉刀设计）；拉刀切出长度=510mm，取。走刀次数一次。根据以上数据代入公式（计算公式由参考文献5表2.5-20获得），得机动时间工序 ：铣4mm键槽机床：铣床（）刀具：根据参考文献4表21-5选用高速钢镶齿三面刃铣刀。刀宽粗铣4mm，齿数为24齿。铣削深度：每齿进给量：查参考文献5表2.4-75，得，
14、取。铣削速度：查参考文献8表30-33，得机床主轴转速：查参考文献5表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数1次机动时间：工序 磨外圆磨削外圆工件速度,工件转速由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为故最大的切削速度：选择选取，工件的轴向进给量时，横向进给量 工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：且则 磨削外圆工件速度,工件转速由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为故最大的切削速度：选择选取，工件的轴向进给量时，横向进给量 工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机
15、时间：且则 工序 去毛刺 ，检验 第四章 车床夹具设计4.1确定夹具的结构方案为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度和生产成本通常需要设计专用夹具，我设计的是该道工序的专用夹具设计粗车右端成型。本夹具将用于C6132普通机床，刀具为YT15硬质合金刀，对工件进行外圆的加工。4.2工件装夹方案的确定车床夹具主要以设计一个 V型块来定位,以端面为固定面，限制5个自由度，用螺柱来限制Z方向的转动。以螺母为夹具元件。4.3.夹紧力计算切削力为：其中：=，=2.5，=1.0，=0.85，=0，=1，=0.15，所以683.87 (N)在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 1.756
16、1.756683.871200.87(N)夹紧采用开槽螺母来夹紧，其夹紧力由机床夹具设计手册表1-2-13查得： 夹紧力F=4640N由上可知，满足切削要求。214.4定位误差分析定位基准与工序基准一致，因此不存在基准不重合误差。工件上外圆与刚性V型块间隙配合,定位元件垂直放置,此时,由于定位副存在径向间隙,因此也必将引起径向基准位置误差。不过这时的定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比V型块平放置时大一倍，所以基准位置误差为：式中 -定位副间的最小配合间隙(mm) -工件圆孔直径公差(mm) -心轴外圆直径公差(mm) 因此（mm） 所以(mm)4.5夹
17、具设计及操作的简要说明如前所述，在夹具设计中，应注意提高劳动生产率。夹具的零件和部件既要重量轻又要具有足够的刚度和强度，尤其夹具体上各更应该有足够的刚度，以保证装在夹具体上的各元件的位置不变，并在加工过程中不产生振动从而保证工件的加工精度，由于夹具体的结构形状比较复杂，从工艺性和刚度观点考虑夹具体应采用铸铁材料。第 五章 设计体会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,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.此次设计是在学完机械制造技术基础和机械装备等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用；更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次
18、理论与实践相结合的综合训练。此次设计涉及到的知识面很广，涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础、机械制造装备设计、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理等课程的相关知识，同时还联系到了生产实习中的一些经验，应用到的知识广、全面。参考文献1 刘鸿文.材料力学(第四版).北京:高等教育出版社,20042 唐金松.简明机械设计手册.上海:上海科学技术出版社,1987 3 哈尔滨工业大学.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,19794 哈尔滨工业大学.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社,19845 李洪.机械加工工艺手册 .北京:北京出版社,19896 刘朝儒 彭福荫.机械制图(第四版).北京:高等教育出版社,20017 孙桓 陈作模.机械原理(第六版).北京:高等教育出版社,2001
机械制造技术课程设计-主动轴加工工艺及车右端面夹具设计
