钻床主轴工艺和铣加工腰型孔夹具设计【CAD高清图纸和文档打包】
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机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共2页第1 页材 料 牌 号45毛 坯 种 类锻件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1锻造自由锻金工2热处理正火热处理3粗车车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆金工4粗车车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆金工5热处理调质处理热处理6车半精车小端外圆、端面金工7车半精车大端外圆和端面金工8钳划两腰型孔金工9铣铣两腰型孔及倒角按图金工10热处理70138mm段表面淬火热处理11车精车小端各段外圆,留磨削余量金工12铣粗铣花键金工13磨粗磨各段外圆金工14磨粗磨锥孔金工设计(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钻床零件名称主轴共2页第2 页材 料 牌 号45毛 坯 种 类锻件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15车车螺纹M331.5-6h金工16铣半精铣花键金工17热处理时效处理热处理18磨半精磨各段外圆金工19磨磨花键至图纸尺寸金工20磨磨轴各端至图纸尺寸金工21磨精磨锥孔至图纸尺寸金工22检验去毛刺,检验入库设计(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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1模锻成型2正火处理 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工345毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车大端端面2通用夹具610153.50.5212钻顶尖孔通用夹具610230.513粗车大端外圆1通用夹具610153.50.511 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工445毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车小端端面2通用夹具61091.980.5210.152钻顶尖孔通用夹具610230.510.0523粗车小端外圆1通用夹具610920.5112.924粗车大端台阶1通用夹具610149.50.5110.112 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第4页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工645毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1半精车小端48至尺寸43,长432通用夹具12001810.351.521.4652半精车小端48至尺寸38,长30通用夹具12001810.35150.4223半精车小端48至尺寸34,长416通用夹具12001810.351772 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第5页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工645毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1半精车大端78至尺寸73,长154通用夹具760186.20.35131.7452半精车台阶78至尺寸68,长9通用夹具760186.20.35150.2623半精车台阶78至尺寸57,长6通用夹具760186.20.35111 0.4524钻孔16,长107通用夹具76038.20.3510.425粗车锥孔,留余量0.5通用夹具76072.30.350.5522 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第6页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工945毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1腰型孔划线通用夹具052铣削加工腰型孔,按图要求专用夹具30015.122.1410 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第7页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工1145毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助170138段表面淬火2精车小端43至尺寸41.6,长432专用夹具9551290.20.712.2653精车小端43至尺寸32,长3专用夹具9551290.210.0234精车小端43至尺寸36,长27专用夹具9551290.20.750.7125精车小端43至尺寸30,长34专用夹具9551290.2171.2526精车小端43至尺寸24,长3专用夹具9551290.210.0527精车小端43至尺寸32及端面,如图专用夹具9551290.216122 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第8页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1精车大端73至尺寸71.6,长154专用夹具9552190.20.710.852精车大端68至尺寸67,长8专用夹具9552040.20.510.0423精车大端58至尺寸57,长5专用夹具9551740.20.510.0324567 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第9页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗铣花键,留加工余量1专用夹具475149.21055621.710234567 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第10页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数万能外圆磨床M131W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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗磨大端外圆从71.6至尺寸70.8专用夹具1000.20.0516.952粗磨小端外圆从41.6至尺寸40.8专用夹具1000.20.05121.63 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共19页第11页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数万能外圆磨床M131W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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1粗磨锥孔,留余量0.3专用夹具1000.20.0515.255 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第12页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床C620-1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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1车螺纹M361.5,按图纸专用夹具9551080.33120.25 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第13页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床X62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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1半精铣花键,留磨削余量0.3专用夹具475149.21050.35621.7102时效处理 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第14页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数万能外圆磨床M131W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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1半精磨各端外圆,尺寸如图专用夹具1000.20.05128.510 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第15页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数夹具编号夹具名称切削液万能外圆磨床M131W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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1磨花键到图纸尺寸要求专用夹具1000.20.0561910 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第16页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数万能外圆磨床M131W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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1磨各段外圆到图纸尺寸要求专用夹具1000.20.05128.510 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型号零件图号产品名称钻床零件名称主轴共17页第17页车间工序号工序名称材 料 牌 号金工45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻造1设备名称设备型号设备编号同时加工件数万能外圆磨床M131W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 装 备主轴转速切削速度进给量被吃刀量进给次数工时/minr/minm/minmm/rmm机动辅助1磨锥孔到图纸尺寸要求专用夹具1000.20.0515.2510 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16I 目 录 序 言 II 1 计算生产纲领,确定生产类型 .1 2 零件的分析 .2 2.1 零件的作用 .2 2.2 零件图 .2 2.3 零件的工艺分析 .3 3 零件毛坯的选择 4 4 工艺过程设计 6 4.1 基面的选择 .6 4.2 零件表面加工方法的选择 .9 4.3 制订工艺路线 .11 5、确定机械加工余量及毛坯尺寸,设计毛坯图 .15 6 工序设计 .16 6.1 选择机床 .16 6.2 选择刀具 .16 6.3 选择量具 .16 7 确定切削用量及基本时间 .17 7.1 工序 3 车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆 .17 7.2 工序 4 车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆 19 7.3 工序 6 半精车小端外圆、端面 20 7.4 铣两腰型孔及倒角按图 .22 7.5 粗磨各段外圆 .24 8 夹具设计 .25 8.1 设计夹具的目的 .25 8.2 夹具的分类 .26 8.3 专用夹具的组成 .28 8.4 铣夹具设计 .29 8.4.1 设计思路说明 .29 8.4.2 定位基准的选择 30 8.4.3 相关受力计算 30 8.4.4 定位误差分析 32 致 谢 .33 参考文献 .34 II 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。 本次毕业设计的钻床主轴零件的加工工艺规程设计及其专用夹 具的设计,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之后的又一个教学环节。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,才能更好的完 成本次设计工作。 本次设计水平有限,其中难免有缺点、错误,敬请各位老师给 予批评指正。 1 1 计算生产纲领,确定生产类型 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用,包 括决定各工作点的专业化程度,加工方法,加工工艺设备和工装等。 同一种产品,生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程 度,即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同, 生产组织类型可分为单件生产,成批生产,和大量生产三种,其中 成批生产可分为大批生产,中批生产和小批生产,是各种生产组织 管理类型的划分,从工艺特点上看单件生产与小批生产相近,大批 生产和大量生产相近,因此在生产中一般按单件小批,中批,大批 大量生产来划分生产类型,这三种类型有着各自的工艺特点。各种 生产类型不同,零件和产品的制造工艺,所用的设备及工艺装备、 对工人的技术要求、采取的技术措施和达到的技术经济效果也不同。 大批大量的生产,采用专用高效设备及工艺装备,因而产品的成本 低,但是往往不能适应多品种的生产的要求:而单件小批量的生产 采用的是通用设备及工艺装备,因而容易适应品种的变化,但是生 产成本高,有时还跟不上市场的需求。因此,目前各种生产类型的 企业既要适应多品种的生产的要求,又要提高经济效益,他们的发 展是既要朝着生产过程柔性化的方向发展,又要上规模、扩大批量, 以提高经济效益。成组技术为这种发展趋势提供了重要的基础,各 种现代先进制造技术都是在这种要求下应运而生的。 根据毕业设计课题要求,本次设计的生产纲领为:批量生产。 2 2 零件的分析 2.1 零件的作用 钻床是指用钻头在工件上加工孔的机床,是具有广泛用途的通 用性机床,可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加 工。在钻床上配有工艺装备时,还可以进行镗孔,在钻床上配万能工 作台还能进行分割钻孔、扩孔、铰孔。而钻床主轴在钻床上也起着 必不可少的作用,它可以支撑零件传动,承受载荷,传递扭矩等。 2.2 零件图 3 2.3 零件的工艺分析 通过对该零件图的重新绘制,知原图样的视图正确、完整,尺 寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工, 各表面的加工精度和表面粗糙度都有很高的加工要求,根据零件的 技术要求及其在产品中的装配要求,结合生产类型和生产条件,从 工艺角度出发,对零件图样进行工艺性审查。 1)钻床主轴结构比较复杂,又属细长轴类零件,其刚性较差。 因此所有表面加工分为粗加工、半精加工和精加工三次,而且工序 分得很细,这样经过多次加工以后,逐次减小了零件的变形误差。 2)安排足够的热处理工序,也是保证消除零件内应力,减少零 件变形的手段。 3)为了保证支撑轴和锥孔的同轴度,加工过程中,配用锥堵使 外圆和锥孔的加工能达到圆跳动公差为 0.015mm 要求。 4)在磨削莫氏 4 号锥孔时,利用基准轴径 A 做为支撑部位,用 基准轴径 B 找正工件,保证了锥孔与基准轴的同轴度。 5)无论是车削还是磨削,工件夹紧力要适度,在保证工件无轴 向窜动的条件下,应尽量减小夹紧力,避免工件产生弯曲弯形,特 别是在最后精车、精磨时,更应重视这一点。 其具体的加工面及技术要求如下:1)尺寸 70mm 对公共轴线 A-B 的圆跳动公差为 0.01mm。 4 2)尺寸 40 mm 对公共轴线 A-B 的同轴度公差为013.2 0.008mm。 3)尺寸 40 mm 对公共轴线 A-B 的同轴度公差为06.5 0.008mm。 4)花键轴部份外圆 32 mm 对公共轴线 A-B 的圆跳动公差09.25 为 0.03.mm。 5)花键轴花键的齿侧面对基准轴线 C 的平行度公差为 0.05mm,对称度公差为 0.012mm。 6)莫氏 4 号的内圆锥孔对公共轴线 A-B 的圆跳动公差为 0.015mm。 7)40 mm52mm 的左端面对公共轴线 A-B 的圆跳动公差为013.2 0.02mm。 8)锥孔接触面涂色检查接解面75%。 9)热处理先整体调质处理 HB217-255,尺寸 70mm138mm 部 分淬火 4248HRC。 根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度, 该零件没有很难加工的表面,上述各表面的技术要求采用常规加工 工艺均可以保证。 3 零件毛坯的选择 分析完零件的加工性能之后,确定零件毛坯。选择毛坯包括选 择毛坯类型以及制造方法、确定毛坯的精度。零件机械加工的工序 5 数量、材料消耗和劳动量,在很大程度上与毛坯有关。例如毛坯的 形状和尺寸越接近成品零件,即毛坯精度越高,则零件的机械加工 劳动量接越少,材料的消耗也少,机械加工的生产率可以提高,成 本可以降低,但是,毛坯的制造费用提高了,因此确定毛坯要从机 械制造和毛坯制造两方面综合考虑,以求得最佳效果。 毛坯类型有铸造、锻压、压制、冲压、焊接、型材和板材等。 各种毛坯的制造方法和特点各不相同。但是确定毛坯主要考虑一下 几点: (1) 、零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后,毛坯 的类型就大致确定了材料是铸铁,就选择铸造成型;材料是钢材, 且力学性能要求高的就选择锻压成型,当力学性能要求较低时,可 选择型材或则铸钢。 (2) 、零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯,长采用铸造方法。 薄壁零件不可以用砂型铸造,尺寸大的铸件宜选用砂型铸造;中、 小型零件可用较先进的铸造方法。常见一般用途的钢制阶梯轴零件, 如各台阶的直径相差不大,可用棒料;如各台阶的直径相差较大, 宜用锻件。尺寸大的零件,因为受设备限制一般使用自由锻;中、 小型的零件可以选用模锻。形状复杂的钢制零件不宜选用自由锻。 (3) 、生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯 制造方法,用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加 工费用的降低来补偿,如铸件应选用金属模机械造型或者精密铸造, 锻件应采用模锻、冷轧或者冷拉型材等;单件小批生产则应采用木 6 模手工制作或者自由锻。 (4)具体生产条件。确定毛坯必须结合具体的生产条件,如现 场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时,应积 极组织专业化生产,统一供应毛坯。 (5)充分考虑使用新工艺、新技术和新材料的可能性。为节约 材料和能源,随着毛坯制造和专业化生产发展,目前毛坯制造方面 的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如:精铸、精锻、冷轧、 冷挤压、粉末冶金和工程塑料等,在机械中的应用日益的广泛。应 用这些方法后,可大大减少机械加工量,有时甚至可以不再进行机 械加工。 本次设计的钻床主轴零件,材料为 45,运行时经常受到冲击性 载荷,需要保证零件的强度。因此综合零件工艺特性,生产纲领大 小及其经济性,确定为锻件经过模锻锻造后,进行正火处理以消除 锻件在锻造过程中产生的内应力,提高材料的性能。 毛坯的具体外形尺寸通过确定加工余量后决定。 4 工艺过程设计 4.1 基面的选择 基面的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,生产率得以提高。否则,加 工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使 7 生产无法正常进行。 粗基准的选择:粗基准的选择要求应能保证加工面与非加工面 之间的位置关系及合理分配各加工面的余量,同时要为后续工序提 供精基准。主要的选择原则有以下:1、为了保证加工面和非加工面 之间的位置要求,应选非加工面为粗基准。当工件上有多个非加工 面与加工面之间有位置关系要求时,则应以其中要求较高的非加工 面为粗基准。2、合理分配各加工面的余量。其中在分配余量时,应 考虑到以下:为了保证各个加工面都有足够的加工余量,应选择毛坯 余量最小的面为粗基准;为了保证重要加工面的余量均匀,应选重 要加工面为粗基准。当工件上有多个重要加工面都要保证时,应选 余量要求最严的面为粗基准。3、粗基准基准避免重复使用,在同一 尺寸方向上通常只允许用一次。粗基准是毛面,形状误差也很大, 如重复使用就会造成较大的定位误差。一般来说基准应避免重复使 用,希望以粗基准定位首先把精基准加工好,为后续工作做好定位 面。4、选择粗基准的表面应该光洁平整,要避开锻造毛边和铸造浇 冒口、分型面、毛刺等缺陷,以保证定位准确、夹紧可靠。当用夹 具装夹时,选择的粗基准面还应使夹具的结构简单、操作方便。 具体到本次的主轴零件的加工上说,粗基准的选择:按基准的 选择原则,即当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面作粗基 准;若零件有若干不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置 精度高的不加工表面作粗基准。钻床主轴属轴类零件,设计基准为 圆柱的表面,工序基准为两中心孔,选轴的轴线为定位基准,既符 8 合基准重合原则,又符合基准统一原则。 。 选择精基准时,应能保证加工精度和装夹可靠方便,主要有以 下一些原则:1、基准重合原则。采用设计基准作为定位基准称为基 准重合,这样可以避免基准不重合而引起的基准不重合误差,保证 加工精度应遵循基准重合原则。2、基准统一原则。在工件的加工过 程中尽可能地采用统一的定位基准,称为基准统一原则(也称为基 准单一原则或者基准不变原则) 。3、自为基准原则。当某些表面精 加工要求加工余量小而均匀的时候,选择加工表面本身作为定位基 准称为自为基准原则,遵循自为基准原则时,不能提高加工面的位 置精度,只是提高加工面本身的精度。4、互为基准原则。为了使加 工面之间有较高的位置精度,又为了使加工面余量小而均匀,可以 采取反复加工、互为基准原则。5、保证工件定位准确、夹紧可靠、 操作方便原则。所选择的精基准应能保证工件定位准确、稳定、夹 紧可靠。精基准应该是精度较高、表面粗糙度值较小、支撑面积较 大的表面。当使用夹具装夹时,选择的精基准面还应使夹具结构简 单、操作方便。 具体到主轴零件来说,精基准的选择:考虑要保证零件的加工 精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则, 选择 40 轴段为精基准。 精、粗基准选择的各条原则,都是从不同的方面提出的要求。 有时,这些要求会出现相互矛盾的情况,甚至在一条原则内也会出 现相互矛盾的情况,这就要求全面辩证的分析,分清主次,解决主 9 要矛盾。如在选择箱体零件的粗基准时,既要保证主轴孔和内壁腔 的位置要求,有要求主轴孔的余量足够且均匀,或者要求孔隙的各 孔余量足够且均匀,就会产生相互矛盾的情况。此时,在保证加工 质量的前提下,结合具体生产类型和条件,灵活运用原则。当中、 小批生产或者箱体零件的毛坯精度较低时,常用划线来找正装夹, 兼顾各项要求,解决几方面的矛盾。 4.2 零件表面加工方法的选择 为了正确的选择加工方法,应了解选择加工方法时考虑的因素, 选择加工方法时经常根据经验或者查表来确定,再根据实际情况或 者通过工艺试验进行修改。选择时应考虑以下几点因素:1) 、工件 材料的性质。如淬火钢的精加工要用磨削,有色金属的精金加工为 避免磨削时堵塞砂轮,要用高速精细车或者精细镗。2) 、工件的外 形和尺寸。如对于公差为 IT7 的孔采用镗、铰、拉、磨削等都可以。 但是,箱体上的孔一般不宜采用拉或者磨削,而是常常选择镗孔 (大孔时)或者铰孔(小孔时) 。3)、生产类型及考虑生产率和经济 性问题。选择加工方法要与生产类型相适应。大批大量生产应选用 生产率高和质量稳定的加工方法。例如:平面和孔采用拉削加工, 单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔;又如为保证 质量可靠和稳定,保证有高的成品率,在大批大量生产中采用超精 加工加工比较精密零件,常常降级使用高精度加工方法。4) 、具体 生产条件,应充分利用现有设备和工艺手段。5) 、充分考虑新工艺、 10 新技术的可能性,提高工艺水平。6) 、特殊工艺要求,如表面纹路 方向的要求,铣削和镗削孔的纹路方向与拉削的纹路方向不同,应 根据设计的要求选择相应的加工方法。 本次工艺设计的加工面上面已经初步分析过了,这里就需要加 工的地方依次选择相应的加工方法:本零件的加工面有外圆、端面、 螺纹、花键、锥孔等,材料为 45 钢,参考机械制造工艺设计简明手 册(哈尔滨工业大学李益民主编)相关资料,其加工方法选择如下: (1)70 的外圆柱表面:表面粗糙度为 1.6,属于 IT7IT8 级, 需要经过粗车、半精车、精车才能达到。但是因为该段淬火 4248HRC。查机械工程材料第 75 页淬火 可知在淬火时工件会 有很大的内应力,往往会引起工件的变形所以在淬火后腰安排磨销 以修正变形的外圆。硬度又比较高,所以取消精车改为粗磨。 (2)40 的外圆柱表面:表面粗糙度为 0.8 属于公差等级为 IT5 级需要经过粗车、半精车、粗磨、精磨才能达到。 (3)M361.56h 外螺纹:该外螺纹在 40 的外圆柱表面上, 所以也要经过粗车、半精车、精车这三部才能进行螺纹切削。该处 外表面车削要比图纸 M361.56h 的外圆直径小 0.2mm,这样便于 外螺纹的配合。外螺纹小径= 导程公称直径 0.62=1.5360.62=33.48mm。 (4)30 的外圆柱表面:此外圆没有标注粗糙度要求,也没有 长度要求所以安自由公差来切削。 11 (5)32:表面粗糙度为 1.6,属于 IT7IT8 级,需要经过粗 车、半精车、精车才能达到。 (6)此处花键及腰型孔等,要铣削。 (7)锥孔加工需要磨削。 4.3 制订工艺路线 制订工艺路线即是安排零件的加工工序,复杂零件的机械加工 工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此,在拟定工 艺路线时要全面地把切削加工,热处理和辅助工序三者一起加以考 虑,现在分述如下: 1、机械加工工序安排原则。先加工基准面,选为精基准的表面 应安排在起始工序进行加工。划分工序阶段,工件的加工质量要求 较高时,都应划分阶段,一般可分为粗加工、半精加工和精加工三 个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时,还可以增加光整加工 和超精密加工。粗加工阶段是从坯料上切除较多余量,所得的加工 精度和表面质量都比较低的加工过程。半精加工是在粗加工和精加 工之间所进行的切削加工过程。精加工是从工件上切除较少余量, 所得精度和表面质量都较高的加工过程。 当然上述的加工阶段划分并非所有的工件都应如此,在应用时 应该灵活掌握。而且,划分加工阶段是对整个工艺过程来说的,因 而应以工件的主要加工面来分析,不应该以个别表面或者个别工序 来判断。对于箱体、支架、连杆等工件,应该先加工平面后加工孔。 12 这是因为平面的轮廓平整,安放和定位比较稳定可靠,若先加工好 平面,就能以平面定位加工孔,保证平面和孔的位置精度。次要表 面的加工量都较少,加工比较方便。所以一般的机械加工的顺序是: 加工精基准-粗加工主要面-精加工主要面-光整加工主要面-超精密 加工主要面,次要表面的加工穿插在各个阶段之间进行。 另外,热处理是用于提高材料的力学性能、改善金属的加工性 能以及消除残余应力,制订工艺时应根据设计和工艺要求全面考虑, 热处理分为:1、最终热处理,主要目的是提高力学性能,如调质、 淬火、渗碳淬火、液体碳氮共渗和渗氮等都属于最终热处理,应安 排在精加工前后,变形较大的热处理,如渗碳淬火应安排在精加工 磨削前进行,以便在精加工磨削时纠正热处理的变形,调质处理也 应安排在精加工前进行。变形量小的热处理如渗氮等,应安排在精 加工后。表面装饰性镀层和发兰处理一般安排在机械加工完毕后进 行。2、预备热处理预备热处理的目的是改善加工性能,为最终热处 理做好准备和消除残余应力,如正火、退火和时效处理等。它应安 排在粗加工前后和需要消除应力处。放在粗加工前,可改善粗加工 是材料的加工性能,并可减少车间之间的运输工作量;放在粗加工 后,有利于粗加工残余应力的消除。调质处理能得到组织均与细致 的回火索氏体,有时也作为预备热处理,常安排在粗加工之后。精 度要求较高的精密丝杠和主轴等工件,常需要安排多次时效处理, 以消除残余应力,减少变形。 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 13 以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 为中批生产的条件下,考虑采用普通机床,配以专用夹具,多用通 用刀具,万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。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。 通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下工艺方案: 工艺路线一: 准备毛坯正火调质把小端深入主轴孔,夹住台阶 处平端面,钻中心孔粗车、半精车这头外圆调头 夹大端托小钻中心孔粗车半精车小端端各处外圆铣,用分 度头夹大端顶小端,铣两长孔,至图样要求热处理 70mm138mm 部分淬火 4248HRC夹大端顶小端,精车小端各 段外圆,倒角分度头夹端、顶小端、粗铣、半精铣花键夹 小端,顶大端(活顶尖) ,粗磨各段外圆夹小端,中心架托大端 70mm 处,粗磨锥孔车螺纹 M361.56h 至图样要求磨内 圆锥孔修中心孔 工艺路线二: 准备毛坯正火夹小端托大端钻中心孔粗车这头外 圆调头夹大端托小钻中心孔粗车小端端各处外圆 调质 半精车各处外圆铣,用分度头夹大端顶小端,铣两长孔, 至图样要求夹大端托小端精车各处外圆分度头夹端、顶小 14 端、粗铣、半精铣花键车螺纹 M361.56h 至图样要求热 处理 70mm138mm 部分淬火 4248HRC夹小端,顶大端,粗磨 大端外圆夹小端,中心架托大端 70mm 处,磨锥孔 方法一与方法二相比较,方法一要用到大型车床,大型车床的 每小时的能耗比小型车床的能耗高,经济效益就相对的低了不符合 任务书的要求设计方案必须注重经济性,尽量选用通用工装及设备, 减少实际生产加工中的外委加工。调质后进行粗车,磨耗会比较高, 刀具的磨损也会提高,零件的尺寸误差就会提高。 综合以上,我们修订工艺方案最终如下; 工艺方案: 工序 1:模锻成型 工序 2:正火 工序 3:粗车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆, 工序 4:粗车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆 工序 5:调质处理 工序 6:半精车小端端面及外圆 工序 7:半精车大端端面及外圆 工序 8:划线两腰型孔的位置 工序 9:铣两腰型孔,按图 工序 10:70138 段表面淬火 工序 11:精车小端各端外圆,留磨削余量 工序 12:粗铣花键 15 工序 13:粗磨各段外圆 工序 14:粗磨锥孔 工序 15:车螺纹 M331.5-6h 工序 16:半精铣花键 工序 17:时效处理 工序 18:半精磨各段外圆 工序 19:磨花键至图纸尺寸 工序 20:磨各段轴至图纸尺寸 工序 21:磨锥孔至图纸尺寸 工序 22:去毛刺,检验入库 以上工艺过程详见附表 1“机械加工工艺过程综合卡片” 。 5、确定机械加工余量及毛坯尺寸,设计毛坯图 本次设计的主轴零件,采用自由锻造成型,这种方式成型结构 细密,尺寸变形小。考虑到零件长径比很大,属于细长轴类零件。 所有表面的加工分为粗加工、半精加工和精加工阶段,并且工序分 的细,加工精度高,细长轴的刚度差,这里我们选择直径方向上单 边余量 5,长度方向两端各留 3。 毛坯图如以下附图: 16 6 工序设计 6.1 选择机床 本次设计的零件的加工主要分为车削、磨削、铣削三类。 这里我们的车削加工选择卧式车床 C620-1:其最大加工直径 210- 400,最大加工长度 1900,完全满足钻床主轴零件的加工需要, 机床最大功率 7 千瓦。 铣削加工选择卧式铣床 X62:工作台面积 1250320,横向行程 620,完全满足钻床主轴零件的铣削腰型孔及键槽的加工需要,机 床最大功率 7.5 千瓦。 磨削加工选择万能外圆磨床 M131W:其磨削外圆直径 8315, 最大长度 1400,可磨内孔直径 13125,最大直径 125,砂轮 17 轴电动机功率 4 千瓦。 6.2 选择刀具 这里加工材料为 45 钢,我们选择加工的刀具为硬质合金类车刀、 铣刀。磨具选择刚玉系列的砂轮。 6.3 选择量具 本零件属于大批生产,但是外形规矩,且尺寸不大,方便测量, 这里采用通用量具。选择量具的方法有两种:一种是按计量器具的 不确定度选择;另外是按照计量器具的测量方法极限误差选择。选 择时,任选其一即可。选择测量范围为 0-150,分度值为 0.01的 深度百分尺;选择分度值为 0.01, 0-1200游标卡尺;根据测量 表面的不同这里选择外径千分尺、游标卡尺等工具。 7 确定切削用量及基本时间 7.1 工序 3 车大端端面、钻顶尖孔、车大端外圆 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定的方法是先确 定切削深度,进给量,再确定切削速度。 1)已知条件:加工材料 45, =600MPa,锻件,b 工件尺寸坯件 D=80mm,车削后 d=78mm,加工长度 155mm; 分析:由于工件是锻造毛坯,加工余量单边 5mm,本次加工为粗车,加工 要求 12.5m,粗车吃刀量取 1mm, aR 机床为卧式车床 C620-1,工件装夹在三抓自定心卡盘。 2)选择刀具 18 选择直头焊接式外圆车刀。 根据表 1.1 由于 C620-1 车床中心高 200mm,选择刀杆尺寸 BH=16mm25mm,刀片厚度 4.5mm。 根据表 1.2,粗车锻造毛坯,可选择 YT15 牌硬质合金。 车刀几何形状根据表 1.3,选择卷屑槽带倒棱前刀面, r=60, /r=10, o=6, o=10, 3)选择切削用量 确定切削深度 由于粗加工余量仅为 1mm,可以在一次走刀内切完,故p =1mmp 4)确定进给量 f 根据表 1.4,在粗车钢料、刀杆尺寸为 16mm25mm, =3-5mm 以及工件直p 径在 60-80mm 时,f=0.5-0.7mm/r 按 C620-1 车床说明书选择 f=0.5mm/r 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求,故需进行校验。 根据 C620-1 车床说明书,其进给机构允许的进给力 =3530N 根据表maxF 1.21,当钢的强度, =980-1110MPa, 4mm, f0.75mm/r, =45,bpr =65m/min 时,进给力为 =2600NcVfF 切削时 的修正系数为 =1.0, =1.0, =1.11(见表 1.29-2) ,f ofoFfFf 故实际进给力为 =26001.11=2886Nf 由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力,故所选 f=0.5mm/r 的进给量可用。 选择车刀磨钝标准及寿命 根据表 1.9,车刀后刀面最大磨损量为 1mm,车 刀寿命 T=60min. 5)确定切削速度 cV 切削速度 可根据公式计算,也可以直接由表查出。c 根据表 1.10,当用 YT15 硬质合金车刀加工 =560-620MPa, 1.4mm, bp f0.54mm/r, =156m/min,tv 19 n= =620.7r/min8015610 /DVc 根据 C620-1 车床说明书,选择 n=610 r/min, 则实际切削速度 =Dn=153.3m/minc 6)校验机床功率: 由表 1.24 当 =(580970)MPa, 2mm, bp f0.6mm/r, 162m/min, =4.9Kw,tvcp 查得车床 C620-1 的主轴允许的功率为 7Kw,故选择的切削量可用,最后决 定的粗车时的切削用量为 =1mm, f=0.5mm/r,n=610 r/min, =153.3m/minpv 7)计算切削工时 t= 式中: nfl21 式中 L 加工的实际长度 L 切入时工进的长度1 L 切出时工进的长度2 1)粗车大端轴外圆时, 车端面 L=155,L =5,L =512 计算切削工时 T= =0.54min5.06 粗车的装夹工件及换刀等辅助时间考虑为 5min,则 总时间 T=0.05+5=5.54 min 2)粗车端面时时的切削时间 车端面 L=39,L =5,L =012 计算切削工时 T= =0.14min5.0639 其余粗车的工序计算类似,这里不再赘述,详细计算结果见工序过程卡。 7.2 工序 4 车小端端面、钻顶尖孔、车小端外圆 根据上面选择的切削用量 =1mm, f=0.5mm/r,n=610 p 20 r/min,1)粗车小端端面 计算本工序的切削速度 V=Dn=91.98 m/min 计算切削工时 t= 式中: nfl21 式中 L 加工的实际长度 L 切入时工进的长度1 L 切出时工进的长度2 粗车轴时, (1) 、车端面 L=24,L 1=5,L 2=0 计算切削工时 T= =0.1min5.0624 换刀等辅助时间考虑为 5 分钟 2)钻顶尖孔 L=10,L 1=5,L =02 计算切削工时 T= =0.05min5.06 换刀等辅助时间考虑为 2 分钟 3)车小端外圆 L=878,L 1=5,L =02 计算切削工时 T= =2.9min5.0687 换刀等辅助时间考虑为 2 分钟 4)车小端台阶 L=30,L 1=5,L =02 计算切削工时 T= =0.11min5.063 换刀等辅助时间考虑为 2 分钟 7.3 工序 6 半精车小端外圆、端面 根据上面选择的切削用量 =11.5mm, p 21 根据表 1.6 硬质合金车刀半精车进给量推荐,当切削速度大于 50,表面粗糙度大于 6.3 时,进给量的范围为 f=(0.3-0.5) mm/r,本工序为半精加工,这里我们参考机床进给量表选择 f=0.35mm/r 根据表 1.10,当 =(560-620)b MPa, p1.4mm,f0.38mm/r 时,推荐的切削速度为 176m/min, 根据公式计算: n= =1167r/min4817601 /DVc 查车床转速表,取其转速为 n=1200 r/min,计算得其实际的切 削速度为: =181m/minv 计算切削工时 t= 式中: nfl21 式中 L 加工的实际长度 L 切入时工进的长度1 L 切出时工进的长度2 1)半精车外圆48 至43 段,加工长度 432,吃刀量 1.5, 走刀次数 2 加工长度 L=432,L 1=5,L 2=0 计算切削工时 T= =0.73min35.024 则 2 次切削工时为 1.46 换刀等辅助时间考虑为 5 分钟 2)半精车外圆48 至38 段,加工长度 30, 吃刀量 1,走刀 22 次数 5 L=30,L 1=5,L =02 计算切削工时 T= =0.083min35.0 则 5 次切削工时为 0.42 换刀等辅助时间考虑为 2 分钟 3)半精车外圆48 至34 段,加工长度 416, 吃刀量 1,走 刀次数 7 L=416,L =5,L =012 计算切削工时 T= =1min35.046 则 7 次切削工时为 7 换刀等辅助时间考虑为 2 分钟 7.4 铣两腰型孔及倒角按图 本工序为铣削钻床主轴腰型孔,刀具选为硬质合金直柄立铣刀, 铣刀直径 d=16mm,长度 L=123mm,粗齿齿数 Z=3,加工机床选用卧 式铣床 X62。 1).确定每齿进给量 fz 根据卧式铣床 X62 的主要技术参数,机床最大功率为 7.5kW, 工艺系统刚性为中等;根据表 3.5 当选用 YT5 刀具时,机床功率 5- 10 kW 查得每齿进给 fz=0.12-0.18mm/z, ,现取 fz=0.12mm/z。 2).选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据表 3.7(铣刀磨钝标准) ,铣刀粗加工时后刀面磨损限度 23 =0.8-1mm;根据表 3.8(铣刀平均寿命) ,铣刀耐用度 T=60min 3).确定切削速度和工作台每分钟进给量 fMz 根据表 3.13 当刀具寿命 T=60min ,进给量 fz=0.12mm/z 时, 推荐的切削速度为 V=14m/min, 计算转速:n= =278.5r/min1640 根据卧式铣床的主轴转速,选择卧式铣床 X62 主轴 n=300r/min,则实际切削速度 V=15.1m/min, 工作台每分钟进给量为 fMz=0.123300=108mm/min ,查机 床进给量表,选择 X62 型卧式铣床 fMz=95mm/min,则实际的每齿进 给量为 fz= =0.11mm/z。3095 所确定的切削用量为: fz=0.11mm/z, fMz=95mm/min, n=300r/min, V=15.1m/s 确定铣 1635 孔基本时间 根据铣削机动时间的计算公式, 打穿工序的基本时间为 Tf= mzl21 )+(13)=1.3mmeadl21(5.0 式中 l =73mm l1=1.3mm l2 =1.3mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.79min. 953.7 完成工序的基本时间为 Tf= mzl21 24 式中 l =19mm l1=0mm l2 =0mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.2min. 9501 则总共时长 0.2+0.79=0.99 换刀等辅助时间考虑为 5 分钟 确定铣 2032 孔基本时间 根据铣削机动时间的计算公式, 打穿工序的基本时间为 Tf= mzl21 )+(13)=1.3mmeadl21(5.0 式中 l =73mm l1=1.3mm l2 =1.3mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.79min. 953.7 完成工序的基本时间为 Tf= mzl21 式中 l =12mm l1=0mm l2 =0mm、f Mz=95mm/min Tf= =0.36min. 95012 则总共时长 0.36+0.79=1.15 换刀等辅助时间考虑为 5 分钟 7.5 粗磨各段外圆 机床:万能外圆磨床 M131W 1)砂轮的直径与宽度:砂轮的直径与宽度:根据3表 3.1- 25 45,砂轮的直径 D=500mm,砂轮的宽度取 B=75 mm 2)工件回转速度与转数:根据3表 2.4-148,查得 =0.2330.476 ,取 =0.350 ,WV/msWV/ms2.5/nrs 3)轴向进给量 :根据3表 2.4-148,查得af =(0.50.8)B,取 =45aBf aBf/r 4)径向切入进给量 :根据3表 2.4-1480,r 预估 =0.350mm 可查得 =0.01760.0110 ,取 =0.150WVrf /mrrf/mr 5)每分种金属磨除量 Z 可用公式计算: Z=1000 mmWVafr3/min1015426.5Z3/in 6) 机动时间 :jt 被磨削层长度 :L=138+432=570 l 单面余量 :bZ0.4 局部修磨的系数 k:根据3表 2.5-11, 1.k 机动时间 jt =24.7min45.107rabjfnKLZt 以上的计算表格参数查自切削用量简明手册 ,相似的工时计 算这里不再一一赘述,具体数值见工序卡。 26 8 夹具设计 8.1 设计夹具的目的 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热 工艺过程中,使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工 对象,使之占有正确位置,接受施工或者检测的装置。在机械制造 中采用大量的夹具,机床夹具就是夹具中的一种。它装在机床上, 使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置,并能承受切削力的作 用。机床夹具的作用主要有以下几个方面:较容易、较稳定地保证 加工精度,因为用夹具装夹工件时,工件相对机床(刀具)的位置 由夹具来保证,基本不受工人技术水平的影响,因而能较容易、较 稳定地保证工件的加工精度;提高劳动生产率,因为采用夹具后, 工件不需要划线找正,装夹也方便迅速,显著地减少了辅助时间, 提高了劳动生产率;扩大机床的使用范围,因为使用专用夹具可以 改变机床的用途、扩大机床的使用范围,例如,在在车床或摇臂转 床上安装镗模夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工;改善劳动 条件、保证生产安全,因为使用专用机床夹具可以减轻工人的劳动 强度、改善劳动条件,降低对工人操作技术水平的要求,保证安全。 8.2 夹具的分类 (1)通用夹具 27 通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工 件的夹具。例如, 车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头; 铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性, 无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已 经标准化。由专业工厂生产,作为机床附件供应给用户。 (2)专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹 具,具有结构紧凑,操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用 厂根据要求自行设计和制造,适用于产品固定且批量较大的生产中。 (3)组合夹具 组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上,由一整套预先 制造好的,具有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件, 按照组合化的原理,针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹 具使用完毕后,可以拆卸,留待组装新夹具时使用。 组合夹具的应用范围十分广泛。它最适合于品种多、产品变化 快、新产品试制和单件小批生产等场合,在批量生产中也可利用组 合夹具代替临时短缺的专用夹具,以满足生产要求。用组合夹具元 件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现,更 加推动了组合夹具技术的进步,扩大了组合夹具的应用范围。 组合夹具具有以下特点:组合夹具元件可供多次使用,但其一 旦组装成某个夹具后,该夹具结构仍属专用性,只能一次使用。当 28 变换加工对象时,一般仍需全部拆开,重新组装成新夹具结构,以 满足新工件的加工要求。和专用夹具不一样,组合夹具的最终精度, 是靠各组成元件的精度,直接组合来保证的,不允许进行任何补充 加工,否则无法保证元件的互换性。由于组合夹具是由各标准元件 组合起来的,因此刚性较差,尤其是元件连接的结合面接触刚度, 对加工精度影响较大。一般组合夹具的外形尺寸较大,不及专用夹 具那样紧凑。这种夹具不受生产类型的限制,可以随时组装,以应 生产之急。 (4)拼装夹具 拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求,由标准化、 系列化的夹具元件,直接按专用夹具的装配方法(销钉定位、螺栓 紧固)装配成的专用夹具。采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设 计与制造周期,而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下 重新使用,适用于多品种、小批量生产中。 (5)通用可调夹具 通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件,调整或更换个 别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。加工对象不很确定,通 用范围较大,适用于多品种、小批量生产中。 (6)成组夹具 成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹 具。加工对象明确,只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可 使用,调整范围只限于本零件组被的工件,适用于成组加工。 29 通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新 型夹具。采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量,缩短生产准备 周期,降低生产成本,加快产品的更新换代,并可有效地促进并实 现机床夹具标准化、系列化和通用化。 通用可调夹具与成组夹具的区别在于:前者的加工对象不很确 定,其更换调整部分的结构设计,往往具有较大的适应性,通用范 围大;而成组夹具则是为成组加工工艺中一组零件而专门设计的, 加工对象十分明确,可调范围也只限于本组内的零件,因此后者亦 称为专用可调夹具。 8.3 专用夹具的组成 (1)定位装置 这种装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中 的位置,即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正 确的位置,如支撑钉、支撑板、V 形块、定位销等。 (2)夹紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在定位时所占据的位置 在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位 移,同时防止或减小振动。它通常是一种机构,包括夹紧元件(如 夹爪、压板等) ,增力及传动装置(如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸 轮等)以及动力装置(如气缸、油缸)等。 (3)对刀引导装置 30 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置,或引导刀具进行加工, 如对刀块、钻套、镗套等。 (4)其他元件及装置 如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置, 如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。 (5)夹具体 用于连接夹具各元件及装置,使其成为一个整体的基础件,并 与机床有关部位连接,以确定夹具相对于机床的位置。 8.4 铣夹具设计 8.4.1 设计思路说明 本套夹具利用 V 型块定位。固定 V 型块定心,活动 V 型块调整, 消除了零件在制造过程中公差给下一步加工带来的不便利。定位销 轴找平零件后,用压板将零件夹紧,从而实现对零件的完全固定。 通过调整丝杆,保证零件加工位置与对刀块的相对位置后,在对刀 块的导引下完成对主轴零件长孔的加工。简单方便,坚固耐用。 8.4.2 定位基准的选择 因为本工序的加工时,零件已经完成了对外圆的半精车,零件 的外形已经有了一定的精度,所以本次工序我们选择利用 V 型块支 撑半精车过的外圆面,来完成对腰型孔的加工定位。 31 8.4.3 相关受力计算 根据现代夹具设计手册可查得:硬质合金立铣刀的铣削力 计算公式为: ZnDPwfp13.0973.05.8.012 式中:P铣削力(N) 背吃刀量(),这里选择按 73计算p 每齿进给量(),这里选择的 0.11f D铣刀直径() ,这里选择的为 16 铣削宽度(),这里按 16计算w n铣刀每分钟转速,这里选择为 300 z铣刀的齿数,这里选择为 3 计算得:P=8869.26N 则,切削力产生的扭矩为:M=FR=190689.09N R 回转半径 432=21.5 根据夹具设计中的压紧方式,选择夹紧力的计算公式: =36737.68 牛2sin12DfMKW M 切削扭矩,这里取 190689.09N D 回转直径,这里为 43 V 型的角度,这里为 90 f 摩擦系数,这里取 0.25 K 安全系数,这里取 2.5 32 即夹紧力大小为 36737.68N 根据受拉螺栓强度计算条件: 4/21dF6.12S 查得 35 钢调质处理,屈服极限为(275-295)MPa,这里我们按 285 MPa 计算,螺栓直径大小 d = =15.1F44.1/285637 根据结构尺寸需要,我们这里选择的夹紧螺纹的大小选择为 M20, 两处,其和值远远大于其最小直径 15.1,故夹紧是非常安 全可靠的。 8.4.4 定位误差分析 本套夹具中选用了双 V 型块定位的方式,利用零件的外圆表面 33 和 V 型定心的原理来实现对主轴的加工。 本套夹具中,夹具精度只需要保证,零件端面与调整定位用的丝 杠的平面度,即可保证腰型孔的加工位置精度。其他方向的尺寸公 差为自由公差,按线性尺寸未注公差等级精密级考虑,尺寸再 30- 120 之间的公差为0.15,零件中的 V 型考虑的是同一模具,考虑 外形相对公差为0.05 这样,将理论与实际的 V 型定位误差控制在 0.05 的范围内,而自由尺寸的公差范围为0.15,所以该定位的 公差满足图纸的需要。 致 谢 大学的生活多彩丰富,4 年的学习随着毕业论文的结束画上圆 34 满的句号。在这段时间里,在所有老师的细心教育和自己的刻苦努 力下,我学到了很多很实用的知识。更重要的是,我学到不仅仅是 书本上的知识,更是一种学习的能力。相信,这一定可以帮助我在 今后的工作中发挥积极的作用。 在这次毕业论文中,给予我帮助最大无疑就是我的指导老师。 虽然老师工作繁忙,但却对我的悉心指导却丝毫没有怠懈,从书本 的理论知识到工厂的加工细节,给予了我很多详细的知道与启发。 不断拓展自己的思维,培养了我独立思考、处理问题的能力。在这 次论文中,真的感觉学到了很多很多知识,在此表示我衷心的感谢。 最后,再次感谢所有在这次论文中给予我帮助的老师和同学。 也再次致敬,渐行渐远的美丽的大学校园。 参考文献 1李益民.机械设计制造工艺简明手册M. 哈尔滨:哈尔滨工 35 业大学,1994 2艾兴. 切削用量简明手册M. 北京:机械工业出版社,1994 3常汉青.主轴和箱体类零件的机械加工工艺分析J. 机械工 程学报, 2008, 28(16). 19-8. 4 彭庆林,陈从桂. 箱体加工工艺方案分析J. 机械工程学 报, 2004, 22(4): 99-25 5 Gao J S, Chase K W, Magleby S P, Generalized 3D tolerance analysis of mechannical assemblies with small kinematic adjustments.IIE Transactions. 1998.30: 367-377. 6 WU Y, RONG Y, MA W. automated modular fixture planning: geometric analysis J. Robotics and Computer Integrated Manufacturing 1998, 14(1): 1- 15. 7泰莉, 箱体零件在加工中心机床上加工的工艺方案探讨J. 机械工程师, 2010, 09(02): 15-02. 8 张增刚. 齿轮减速箱体的加工工艺分析 J. 中国机械, 2015,07:9-10 9 来逢亮. 浅谈箱体类零件加工工艺J. 机械工程师, 2014,11:229-230
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