负重轴机械加工工艺和铣键槽夹具设计
负重轴机械加工工艺和铣键槽夹具设计,负重,机械,加工,工艺,以及,键槽,夹具,设计
哈尔滨理工大学专科生毕业论文 哈尔滨理工大学荣成学院本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名: 汪精芮 学号:1030060116学 院: 荣成学院 专业:机械设计制造及其自动化任务起止时间: 2014年02月24日至 2013年06月 20日毕业设计(论文)题目:负重轴轴工艺规程制订及工装设计毕业设计工作内容:1、实际调研,收集相关资料;完成开题报告;13周。2、结合生产实际,制订零件的机械加工工艺;3、填写个工序的工序卡;47周。4、设计指定工序的专用夹具,画出装配图 8-11周。5、设计所有零件的工作图;1214周。6、撰写毕业设计论文;准备答辩。 14-16周。注:要求全部用计算机绘图和打印文稿(交打印件和电子稿)资料:1、机械制造工艺学;2、机床夹具设计及图册;3、金属切削用量手册;4、相关的技术资料。指导教师意见: 签名:2013年 2 月 24 日系主任意见:签名:2013年2月 25日机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 1 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工30铣端面45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1铣端面立铣刀,游标卡尺8000.273000.2110min2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 2 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工40打中心孔45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1打中心孔立铣刀,游标卡尺8000.273000.2110min2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 3 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工50铣45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1铣140-150立铣刀,游标卡尺8000.273000.2110min2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 4 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工60钻孔,镗孔45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数镗床T68夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1钻孔,镗大端孔镗刀,游标卡尺14501190.21120min5min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 5 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工70粗车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗车右端面,粗车外圆60,粗车外圆50,粗车外圆48,粗车外圆30,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺800101.480.2310.16min0.2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 6 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工80粗车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1掉头,粗车左端面,粗车外圆136,粗车外圆63,粗车外圆55,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺800101.480.2310.16min0.2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 7 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工90半精车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1半精车右端面,半精车外圆60,半精车外圆50,半精车外圆48,半精车外圆30,半精车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺800103.240.7311.06min0.2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 8 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工100半精车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1掉头,半精车左端面,半精车外圆136,半精车外圆63,半精车外圆55,半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺800103.240.7311.06min0.2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 9 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工120半精车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1车退刀槽,车20到规定尺寸精度三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺38095.4560.895.456111min11min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 10 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工130车螺纹45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1车螺纹M24,M60三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺38095.4560.895.456115min15min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 11 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工140钻孔攻丝45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z525夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1钻圆周钻孔攻丝麻花钻,游标卡尺23325.60.451.2510.94min0.94min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 12 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工150铣键槽45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X52K夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1铣键槽立铣刀,游标卡尺8000.273000.2110min2min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 13 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工160磨花键45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数磨床M6132夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1磨花键,键侧,键底砂轮,游标卡尺5000.270.0060.2115min15min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 14 页产品名称负重轴零(部)件名称负重轴第 14 页车 间工序号工序名称材料牌号机加工170磨外圆45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造11设备名称设备型号设备编号同时加工件数磨床M6132夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1磨外圆30 50 60 55K6砂轮,游标卡尺5000.270.0060.2115min15min编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称负重轴零件名称负重轴共2页第1页材 料 牌 号45毛 坯 种 类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数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 工时/min 准终 单件10锻造锻造出毛坯锻造车间一20热处理毛坯热处理,时效处理锻造车间一30铣端面铣端面机加工车间二X52K立铣刀,游标卡尺40打中心孔打中心孔机加工车间二X52K立铣刀,游标卡尺50铣140-150铣140-150机加工车间二X52K立铣刀,游标卡尺60钻孔,镗大端孔钻孔,镗大端孔机加工车间二T68镗刀,游标卡尺70粗车粗车右端面,粗车外圆60,粗车外圆50,粗车外圆48,粗车外圆30,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量机加工车间二CA6140三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺15min15min80粗车掉头,粗车左端面,粗车外圆136,粗车外圆63,粗车外圆55,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量机加工车间二CA6140三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺18min18min90半精车半精车右端面,半精车外圆60,半精车外圆50,半精车外圆48,半精车外圆30,半精车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量机加工车间二CA6140三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺10min10min 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 期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称负重轴零件名称负重轴共2页第2页材 料 牌 号45毛 坯 种 类锻造毛坯外形尺寸每毛坯件数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 工时/min 准终 单件100半精车掉头,半精车左端面,半精车外圆136,半精车外圆63,半精车外圆55,半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角机加工车间二CA6140三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺11min110检验检验已加工工序是否合格120车车退刀槽,车20到规定尺寸精度机加工车间二CA6140三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺11min11min130车螺纹车螺纹M24,M60机加工车间二CA6140三爪卡盘,90度偏刀,盲孔偏刀,游标卡尺15min15min140钻孔攻丝钻圆周钻孔攻丝机加工车间二Z525麻花钻,游标卡尺5min5min150铣键槽铣键槽 机加工车间二X52K立铣刀,游标卡尺15min15min160磨花键磨花键,键侧,键底机加工车间二磨床游标卡尺170磨外圆磨外圆30 50 60 55K6机加工车间二磨床游标卡尺180钳去毛刺,清洗金工钳工台丝锥,锉刀,游标卡尺190终检终检入库 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 期哈 尔 滨 理 工 大 学毕 业 设 计 题 目: 负重轴加工工艺和夹具设计 院、 系:荣成学院 机械工程系 姓 名: 指导教师: 系 主 任: 2013 年 6 月 18 日负重轴加工工艺和夹具设计摘 要负重轴零件加工工艺及专用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Weight Bearing Axis Machining Process and Fixture DesignAbstractBearing shaft parts processing technology and special fixture design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, cutting dosage, clamping, positioning, 目 录摘 要IIAbstractIII第1章 序 言6第2章 零件的分析72.1零件的形状72.2零件的工艺分析7第3章 工艺规程设计83.1 确定毛坯的制造形式83.2 基面的选择83.3 制定工艺路线93.3.1 工艺路线方案一93.3.2 工艺路线方案二93.3.3 工艺方案的比较与分析103.4 选择加工设备和工艺装备113.4.1 机床选用113.4.2 选择刀具113.4.3 选择量具123.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定123.6确定切削用量及基本工时13第4章 铣键槽夹具设计224.1 工序尺寸精度分析224.2 定位方案确定234.3 切削力及夹紧力的计算234.4定位元件确定254.5 定位误差分析计算264.6 夹具设计及操作的简要说明27总 结28致 谢29参 考 文 献29 第1章 序 言机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。负重轴零件加工工艺及专用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、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。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,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。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。第2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是负重轴零件,主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示,从零件图上看,该零件是典型的零件,结构比较简单。具体尺寸,公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知,其材料为45,具有较高强度,耐磨性,耐热性及减振性,适用于承受较大应力和要求耐磨零件。负重轴零件主要加工表面为:1.车外圆及端面,表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面,表面粗糙度值3.2。3.车装配孔,表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面,及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5,法兰面粗糙度值6.3。负重轴共有两组加工表面,他们之间有一定的位置要求。现分述如下:(1)左端的加工表面: 这一组加工表面包括:左端面,外圆,内圆,倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求,。其要求并不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求,因此一道工序就可以达到要求,并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面: 这一组加工表面包括:右端面;外圆,粗糙度为1.6;带有倒角;钻中心孔。其要求也不高,粗车后半精车就可以达到精度要求。其中,内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本负重轴假设年产量为10万台,每台车床需要该零件1个,备品率为19%,废品率为0.25%,每日工作班次为2班。该零件材料为45,考虑到零件在工作时要有高的耐磨性,所以选择铸铁锻造。依据设计要求Q=100000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)(1+)=238595件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45,年产量已达成批生产水平,而且零件轮廓尺寸不大,可以采用砂型锻造,这从提高生产效率,保证加工精度,减少生产成本上考虑,也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。粗基准的选择,对像负重轴这样的零件来说,选好粗基准是至关重要的。对本零件来说,如果外圆的端面做基准,则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言,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,此处不在重复。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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理,时效处理。工序30 粗车右端面,粗车外圆60,粗车外圆50,粗车外圆48,粗车外圆30,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序40 掉头,粗车左端面,粗车外圆136,粗车外圆63,粗车外圆55,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序50 半精车右端面,半精车外圆60,半精车外圆50,半精车外圆48,半精车外圆30,半精车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序60 掉头,半精车左端面,半精车外圆136,半精车外圆63,半精车外圆55,半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角工序70 钻中心孔通孔,先钻底孔20。工序80 粗车内孔,粗车螺纹底孔。工序90 半精车车退刀槽,车螺纹,车到规定尺寸精度工序100 钻圆周钻孔攻丝工序110铣键槽工序120 钳去毛刺。工序130 终检入库。3.3.2 工艺路线方案二工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理,时效处理。工序30 粗车右端面,粗车外圆60,粗车外圆50,粗车外圆48,粗车外圆30,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序40 掉头,粗车左端面,粗车外圆136,粗车外圆63,粗车外圆55,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序50 半精车右端面,半精车外圆60,半精车外圆50,半精车外圆48,半精车外圆30,半精车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序60 掉头,半精车左端面,半精车外圆136,半精车外圆63,半精车外圆55,半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角工序70 钻中心孔通孔,先钻底孔20。工序80 粗车内孔,粗车螺纹底孔。工序90 半精车车退刀槽,车螺纹,车到规定尺寸精度工序100 钻圆周钻孔攻丝工序110铣键槽工序120 钳去毛刺。工序130 终检入库。3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案一的定位和装夹等都比较方便,但是要更换多台设备,加工过程比较繁琐,而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数,但是要及时更换刀具,因为有些工序在车床上也可以加工,镗、钻孔等等,需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度,要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案,取优弃劣,具体工艺过程如下:工序10 锻造出毛坯。工序20 毛坯热处理,时效处理。工序30 粗车右端面,粗车外圆60,粗车外圆50,粗车外圆48,粗车外圆30,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序40 掉头,粗车左端面,粗车外圆136,粗车外圆63,粗车外圆55,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序50 半精车右端面,半精车外圆60,半精车外圆50,半精车外圆48,半精车外圆30,半精车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量工序60 掉头,半精车左端面,半精车外圆136,半精车外圆63,半精车外圆55,半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角工序70 钻中心孔通孔,先钻底孔20。工序80 粗车内孔,粗车螺纹底孔。工序90 半精车车退刀槽,车螺纹,车到规定尺寸精度工序100 钻圆周钻孔攻丝工序110铣键槽工序120 钳去毛刺。工序130 终检入库。3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多,成批量生产,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求属于中等要求,选用最常用的CA6140型卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序钻孔,选用Z525摇臂专用。.工序是磨零件左右外圆面,这两个面的要求精度都比较高,从经济角度看,采用万能磨床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀,它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻,参考机械加工工艺手册(主编 孟少农),第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。.磨具的选用:磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册(主编 徐圣群) 表12-47,选择双斜边二号砂轮。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产,一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种:一是按计量器具的不确定度选择;二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“负重轴” 零件材料为45,查机械加工工艺手册(以后简称工艺手册),表2.2-17 各种铸铁的性能比较,球墨铸铁的硬度HB为143269,表2.2-23 球墨铸铁的物理性能,45密度=7.27.3(),计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型(零件重2000kg)中型(零件重1002000kg)轻型(零件重100kg)单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据,该零件的月工序数不低于3050,毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述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。3.6确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量,再确定切削速度。现根据切削用量简明手册(第三版,艾兴、肖诗纲编,1993年机械工业出版社出版)确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号,与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。3.6.1 工序粗车右端面,粗车外圆60,粗车外圆50,粗车外圆48,粗车外圆30,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量3.6.1.1确定粗车右端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于CA6140机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故 = (3-1).确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 (3-2)由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的锻件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-3) =120 (3-4)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-5).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 (3-6)根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=3.75,=,=,=.倒角 为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 (3-7)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=+= = (3-8)3.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知,当粗镗锻件时,镗刀直径,镗刀伸出长度为时: =0.150.40按CA6140机床的进给量(表4.29),选择, =0.25.确定切削速度 = (3-9)式中=,=0.2,=0.20,=,=0.15 (3-10) =37 = (3-11)按CA6140机床的转速,选择 =160=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=,则=,则: =117 3.6.2 工序掉头,粗车左端面,粗车外圆136,粗车外圆63,粗车外圆55,粗车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量本工序仍为粗车。已知条件与工序相同,车端面及倒角,可采用工序相同的可转位车刀。采用工序确定切削用量的方法,得本工序的切削用量及基本时间如下:a=2.5 f=0.65 n=3.8 v=50.4 T=563.6.3 工序半精车右端面,半精车外圆100,半精车外圆85,半精车外圆58,半精车各外圆台阶及圆弧圆角3.6.3.1确定半精车左端面的切削用量所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1,由于C6021机床的中心高为200(表1.30),故选刀杆尺寸=,刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面,前角=,后角=,主偏角=,副偏角=,刃倾角=,刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为,可在一次走刀内完成,故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知:表1.4刀杆尺寸为,工件直径400之间时, 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量(表4.29)在机械制造工艺设计手册可知: =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求,故需进行校验根据表130,CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21,当强度在174207时,=时,径向进给力:=950。切削时的修正系数为=1.0,=1.0,=1.17(表1.292),故实际进给力为: =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力,故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量取为,车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算,也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11,当硬质合金刀加工硬度200219的锻件,切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0,=0.92,0.8,=1.0,=1.0(见表1.28),故: =63 (3-12) =120 (3-13)根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为: = (3-14).校验机床功率切削时的功率可由表查出,也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25,=,切削速度时, =切削功率的修正系数=0.73,=0.9,故实际切削时间的功率为: =1.7=1.2 根据表1.30,当=时,机床主轴允许功率为=,故所选切削用量可在CA6140机床上进行,最后决定的切削用量为:=1.25,=,=,=.计算基本工时 (3-15)式中=+,=由切削用量简明使用手册表1.26,车削时的入切量及超切量+=,则=126+= =3.6.3.2确定半精车内孔的切削用量所选用的刀具为YG6X硬质合金圆形镗刀,主偏角为K=45,直径为16mm的圆形镗刀,其耐用度为。.确定切削深度 a.根据表1.5,当半精镗铸料,镗刀直径为,a,镗刀伸出长度时,进给量为:。 .确定切削速度 按表1.27的计算公式确定 V = (3-16)式中 C=189.8 m = 0.2 X=0.15 Y=0.20 V=124.6 选择C620-1机床转速:n= n =1200=20实际切削速度为: v = 2.08 .确定基本时间确定半精镗孔的基本时间50s3.6.4 工序半精车右端面,半精车外圆60,半精车外圆50,半精车外圆48,半精车外圆30,半精车各外圆台阶及圆弧圆角,注意各外圆留1mm的半精车余量本工序仍半精车。已知条件与工序相同,车端面,可采用工序相同的可转位车刀。3.6.5 工序钻中心孔通孔,先钻底孔203.6.5.1 确定钻孔20的切削用量钻孔20,本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围(mm)用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上,用钻模或不用钻模钻孔选用X308025摇臂专用,查机械加工工艺手册 孟少农 主编,查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得,耐用度为4500,表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长,麻花钻,则螺旋角=30,锋交2=118,后角a=10,横刃斜角=50,L=197mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度(摘自GB6137-85) mm直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值(根据GB6137-85) ()d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度(1)后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0(mm)20高速钢铸铁0.50.8(2)单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0(mm)1120钻头(钻孔及扩孔)铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编,第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知,进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁(190HBS)上钻孔的切削速度轴向力,扭矩及功率得,V=12,参考机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0,R=0.85。 V=12=10.32 (3-17)则 = =131 (3-18) 查表4.2-12可知, 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编,表10.4-43,钻孔时加工机动时间计算公式: T= (3-19)其中 l= l=5 l=23则: t= =9.133.6.5.2 确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =钻螺纹底孔及攻螺纹钻螺纹底孔 取 ()所以 ()按机床选取= ()所以实际切削速度 ()切削工时(一个孔): 攻螺纹根据表4-32选取所以 (293)按机床选取所以实际切削速度所以切削时间(一个孔): 第4章 铣键槽夹具设计4.1 工序尺寸精度分析本工序加工键槽,保证尺寸属于批量生产。为了提高劳动生产,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。本夹具无严格的技术要求,因此,应主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,精度不是主要考虑的问题。4.2 定位方案确定为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用手动夹紧。根据工件的加工要求,该工件必须限制工件的六个自由度,现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。(1) 必须限制Z向的移动及X向的转动。(2) 为了保证必须保证Z向的转动,X向的移动,Y向的转动。(3) 为了保证轴肩与键槽右端必须限制Y向的移动。4.3 切削力及夹紧力的计算刀具:键槽铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有:根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值,即: 安全系数K可按下式计算: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤:a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJFJ需。夹具的夹紧装置和定位装置1 2夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过,其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下,还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧,才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置,以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下,不发生移动和震动,确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的,正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力,使之变为夹紧力,并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式,利用螺旋杆直接夹紧元件,或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋,实际上相当于把契绕在圆柱体上,因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋,使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点:(1)结构简单;(2)扩力比大;(3)自琐性能好;(4)行程不受限制;(5)夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转,通过螺栓夹紧移动压板,实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板,通过精确的圆弧定位,实现定心。此套移动压板制作简单,便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动,以达到压紧的目的。压紧的同时,实现工件的定心,使其定位基准的对称中心在规定位置上。查参考文献51226可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有:式中参数由参考文献5可查得: 其中: 螺旋夹紧力:该夹具采用螺旋夹紧机构, 由上述计算易得: 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。4.4定位元件确定综上分析:为了限制六个自由度,其中的Z移动Z转动X移动X转动用两个V型块限制,Y移动由右端V型块上带有一挡块挡的右端面限制,Y的转动由的外圆柱面上的夹紧力限制。4.5 定位误差分析计算注:V型块夹角=90。基准位移误差:工件以外圆柱面在V型块定位,由于工件定位面外圆直径有公差D,因此对一批工件来说,当直径由最小DD变大到D时,工件中心(即定位基准)将在V型块的对称中心平面内上下偏移,左右不发生偏移,即工件由变大到,其变化量(即基准位移误差)从图(a)中的几何关系退出:Y=基准不重合误差:从图(b)中设计基准与定位基准不重合,假设定位基准不动,当工件直径由最小DD变到最大D时,设计基准的变化量为,即基准不重合误差B=。从图(c)中可知,设计基准为工件的下母线。即,上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反,故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求4.6 夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产,主要考虑提高劳动生产率。因此设计时,需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计,用移动夹紧的大平面定位三个自由度,定位两个自由度,用定位块定位最后一个转动自由度。总 结毕业设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入社会打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了很多,也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次毕业设计使我收益不小,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。这次毕业设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下他的休息时间,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。从题目的选择到项目的最终完成,他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,他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,他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 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,1980。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社,1995。3 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社,1991。4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社,1996。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社,2544。6 黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社,2544。7 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 周永强,高等学校毕业设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2542。9刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。10 王光斗,王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社,2542。11 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.上海科学技术出版社,1984。 12 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,1991。13 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2540:9-19。14 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2540。15 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2545:4-17
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