機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)制定軸零件的加工工藝設(shè)計(jì)車外圓尺寸的車床夾具【全套圖紙】

1、機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目： 制定軸零件的加工工藝 設(shè)計(jì)車外圓尺寸夾具專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 機(jī)械工程系目 錄序 言 1一. 零件的分析 41.1 軸的作用 41.2 軸的工藝分析 41.3 軸的零件圖 5二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 62.1確定毛坯的制造形式 62.2定位基準(zhǔn)的選擇 62.3擬定軸的工藝路線 72.4加工工序的設(shè)計(jì) 102.5確定切削用量及基本工時(shí) 11三、機(jī)床的設(shè)備選擇 123.1機(jī)床設(shè)備選擇 153.2工藝設(shè)備選用 163.3各工序所用機(jī)床、夾具、刀具、量具和輔具 17 四、機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn) 19工藝卡片 19工序卡片 20

2、設(shè)計(jì)總結(jié) 21序 言 本課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完機(jī)械制造工藝學(xué)課程的一個(gè)綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計(jì)，能綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，掌握機(jī)械制造過程中的加工方法、加工裝備等基本知識(shí)，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際工程問題的能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事科學(xué)研究、工程技術(shù)工作打下較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)不僅僅能幫助我們利用已學(xué)的知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還培養(yǎng)了我們自己分析，獨(dú)立思考的能力。這次綜合性的訓(xùn)練，我在以下幾方面得到鍛煉：全套圖紙，加153893706（1） 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)零件的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，

3、設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的零件的能力。（2） 學(xué)會(huì)使用手冊(cè)以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。就我個(gè)人而言，我希望通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力，為今后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。一、零件的分析1.1 軸的作用軸的主要作用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。按照軸的承受載荷不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作中既承受彎矩又承受扭矩的軸成為轉(zhuǎn)軸，只承受彎矩的軸稱為心軸，只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。1.2 軸的工藝分析該軸主要采用40cr鋼能承受一定的載荷與沖擊

4、。此軸為階梯軸類零件，尺寸精度，形位精度要求均較高。20,29.295，33，35，45,35，30為主要配合面，精度均要求較高，需通過磨削得到。兩鍵槽有同軸度要求。在加工過程中須嚴(yán)格控制。（1）該軸采用合金結(jié)構(gòu)鋼40cr，中等精度，轉(zhuǎn)速較高。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，具有較高的強(qiáng)度、較好的韌性和塑性。（2）該軸為階梯軸，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等，其有多個(gè)過渡臺(tái)階，根據(jù)表面粗糙度要求和生產(chǎn)類型，表面加工分為粗加工、半精加工和精加工。加工時(shí)應(yīng)把精加工、半精加工和粗加工分開，這樣經(jīng)多次加工以后逐漸減少了零件的變形誤差。（3）零件毛坯采用模鍛，鍛造后安排正火處理。（4）該軸的加工以車削為主，車削

5、時(shí)應(yīng)保證外圓的同軸度。（5）在精車前安排了熱處理工藝，以提高軸的疲勞強(qiáng)度和保證零件的內(nèi)應(yīng)力減少，穩(wěn)定尺寸、減少零件變形。并能保證工件變形之后能在半精車時(shí)糾正。（6）同一軸心線上各軸孔的同軸度誤差會(huì)導(dǎo)致軸承裝置時(shí)歪斜，影響軸的同軸度和軸承的使用壽命。在兩端面鉆中心孔進(jìn)行固定裝夾可以有效防止徑向圓跳動(dòng)、保證其同軸度零件圖如下軸的各表面粗糙度、公差及偏差見表一加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等級(jí)表面粗糙度ra（m）形位公差軸段120it60.8軸段229.295it80.8軸線直線度為軸段2端面3.2軸段333未注軸線直線度為軸段3端面3.2軸段435it60.8軸線直線度為軸段4端面3.2軸段

6、545未注0.8軸線直線度為軸段6350.8軸段7300.8鍵槽210h9it73.2鍵槽36it73.2鍵槽610h9it73.2表一二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 確定毛坯的制造形式階梯軸材料為40cr鋼，要求強(qiáng)度較高，且工件的形狀比較簡(jiǎn)單，毛坯精度低，加工余量大，因年產(chǎn)5000件，所以達(dá)到批量生產(chǎn)水平。綜上考慮，采用鍛件，其鍛造方法為模鍛，毛坯的尺寸精度要求為it12以下。2.2 定位基準(zhǔn)的選擇正確的選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過程中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵，定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)，以下為定位基準(zhǔn)的選擇。粗基準(zhǔn)的選擇。（1） 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理

7、分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。所以為了便于定位、裝夾和加工，可選軸的外圓表面為定位基準(zhǔn)，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定位基準(zhǔn)。用外圓表面定位時(shí)，因基準(zhǔn)面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該表面為粗基準(zhǔn)，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇次要加工表面為粗基準(zhǔn)。又考慮到階梯軸的工藝特點(diǎn)，所以選擇33的外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)軸的技術(shù)要求，軸的中心線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是測(cè)量基準(zhǔn)，按照基準(zhǔn)重合原則及加工要求，應(yīng)選軸心線及一端面為精基準(zhǔn)，其他各面都能以此為定位，從而也體現(xiàn)了基準(zhǔn)統(tǒng)一

8、的原則。2.3 擬定軸的工藝路線2.3.1零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、端面、鍵槽等，材料為40cr，參考有關(guān)資料，加工方法選擇如下： 45 外圓面：為未注公差尺寸，表面粗糙度為ra0.8m，需進(jìn)行粗車、半精車。35外圓面：公差等級(jí)為it8，表面粗糙度為ra0.8m，需進(jìn)行粗車、半精車、精車。 35 外圓面：公差等級(jí)為it6，表面粗糙度為ra0.8m需進(jìn)行粗車、半精車、精車、粗磨、精磨。 端面：本零件端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度為ra1.6m，需進(jìn)行粗車、半精車。 鍵槽：槽寬公差等級(jí)為it7，槽深公差等級(jí)未注，表面粗糙度為ra3.2m，需采用三面刃銑刀，粗銑、

9、半精銑2.3.2 工藝順序的安排（一）機(jī)械加工工序（1）遵循先基準(zhǔn)平面后其他的原則：機(jī)械加工工藝安排是總是先加工好定位基準(zhǔn)面，所以應(yīng)先安排為后續(xù)工序準(zhǔn)備好定為基準(zhǔn)。先加工精基準(zhǔn)面，鉆中心孔及車表面的外圓。（2）遵循先粗后精的原則：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工。（3）遵循先主后次的原則:先加工主要表面，如車外圓各個(gè)表面，端面等。后加工次要表面，如銑鍵槽等。（4）遵循外后內(nèi)，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時(shí)先加工直徑較大的后加工直徑小的外圓。（5）次要表面的加工：鍵槽等次要表面的加工通常安排在外圓精車或粗磨之后，精磨外

10、圓之前。（6）對(duì)于軸右端及中間軸段35加工質(zhì)量要求較高的表面，安排在后面，并在前幾道工序中注意形位公差，在加工過程中不斷調(diào)整、保證其形位公差。（7）按照先面后孔的原則：先加工端面，再銑鍵槽。（二）熱處理工序的安排 在切削加工前宜安排正火處理，能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精車之后磨削加工之前。其能提高材料強(qiáng)度、表面硬度和耐磨性。在精加工之前安排表面淬火，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形，提高表面耐磨性。（三）輔助工序的安排 在粗加工和熱處理后，安排校直工序。在半精車加工之后安排去毛刺和中間檢驗(yàn)工序。在精加工之

11、后安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該軸的工序安排順序?yàn)椋?下料鍛造預(yù)備熱處理。 該軸的加工工序:車端面粗車調(diào)質(zhì)半精車精車車端面銑鍵槽淬火磨外圓精磨檢驗(yàn)。2.3.3 加工階段的劃分該軸精度要求較高，其加工階段可劃分為粗加工、半精加工、精加工階段。1、在粗加工階段，粗車外圓，以高生產(chǎn)效率去除毛坯余量。2、在半精加工階段，對(duì)外圓進(jìn)行半精車，銑鍵槽等，減小粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備。3、精加工階段，30、35、29.295外圓面表面粗糙度要求為ra0.8m，對(duì)其進(jìn)行精車以達(dá)到要求。而對(duì)于30外圓面其公差等級(jí)為it6，表面粗糙度要求為ra0.8m安排粗磨、精磨。

12、2.3.4 確定工藝路線根據(jù)以上的加工工藝過程的分析確定零件的工藝路線如表二工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容10模鍛毛坯鍛造加工20熱處理正火30車端面車斷頭及端面保證端面尺寸，鉆中心孔；調(diào)頭車另一端面，鉆中心孔；40粗車粗車軸段5外圓，以其端面為基準(zhǔn)面，依次粗車軸段1、2外圓；調(diào)頭再以軸段5右端面為基準(zhǔn)粗車軸段6、7；粗車各退刀槽50熱處理調(diào)質(zhì)60半精車以軸段5外圓為基準(zhǔn)依次半精車軸段2、6外圓；半精車鍵槽10h9的2個(gè)；調(diào)頭再以軸段5外圓為基準(zhǔn)半精車軸段5外圓；半精車槽深3。70精車用調(diào)整法找正以頂尖中心線為基準(zhǔn)精車軸段1；精車軸段2;調(diào)頭精車軸段6；精車軸段7；80車端面車端面保持長287；倒角1

13、x45調(diào)頭車另一端面保持全長285；倒角1x45度。90粗銑鍵槽銑兩個(gè)寬為10的鍵槽和寬為6的鍵槽100半精銑鍵槽半精銑三個(gè)鍵槽110熱處理表面淬火120粗磨粗磨軸段1；調(diào)頭粗磨軸段6130精磨精磨軸段6；調(diào)頭精磨軸段1140檢驗(yàn)表二2.4加工工序的設(shè)計(jì)2.4.1 加工余量的確定 加工余量見表三加工表面工序名稱工序余量工序尺寸精度等級(jí)軸段5粗車445it11軸段1、6外圓面半精磨0.135it6粗磨0.2535.1it7精車0.2535.35it8半精車2.235.6it9粗車8.737.8it11軸段2外圓面精車0.335it8半精車1.535.3it9粗車8.236.8it11軸段5外圓面

14、精車0.329.295it8半精車1.529.595it9粗車8.231.095it11鍵槽半精銑1.510it7粗銑611.5it11表三2.4.2毛坯尺寸及公差等級(jí)由工藝人員手冊(cè)可查得鍛件單邊余量厚度方向1.5-2mm，取2mm，水平方向?yàn)?.0-2.7mm，取2.5mm.鍛件質(zhì)量小于1kg，長度等于120mm，取其上偏差+0.17mm，下偏差-0.08mm。鍛件厚度尺寸小于40mm，取其上偏差+0.12mm，下偏差-0.04mm。b/h1,故取起偏角為5度。則鍛件毛坯長度尺寸為289 mm，直徑尺寸為49 mm。根據(jù)零件圖各部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級(jí)為8-12級(jí)，加工余量等級(jí)

15、為普通級(jí)，故取it=12級(jí)。2.4.3毛坯圖的繪制根據(jù)零件圖可知該軸各加工表面的粗糙度至少為3.2m。綜上，鍛件毛坯圖如下所示。2.5確定切削用量及基本工時(shí)確定切削用量的原則：首先應(yīng)選取盡可能大的背吃刀量，其次在機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進(jìn)給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。1）工序30，粗車軸的左右端面 該工序?yàn)閮蓚€(gè)工步，工步1是以左邊定位。粗車右端面；工步2是以右邊定位，粗車左端面。由于這兩個(gè)工步是在一臺(tái)機(jī)床上經(jīng)一次走刀加工完成的，故其選用的切削用量相同。1 加工條件：工件材料：材料為40cr鋼加工要求：粗車20端面及35外圓，機(jī)床：ca61

16、40臥式車床。工步1和工步2的背吃刀量都為0.5mm2 進(jìn)給量的確定：本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是40cr，查表取進(jìn)給量f0.5mm/r3 切削速度的計(jì)算： vc=cv*kv/tm*a*f硬質(zhì)合金車刀切削40cr時(shí)，得切削速度v=50m/min。4 確定車床主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式 可得車床轉(zhuǎn)速 n=100050/（49）r/min=325r/min查表ca6140的主軸轉(zhuǎn)速范圍為101400，14001580（r/min），符合要求。 5 計(jì)算切削工時(shí) l=20/2mm=10mm, l1=2mm, l2=0, l3=0 tm= (l+l1+l2+l3)*i/n*f=0.03min2）工序

17、40粗車及工序60半精車 該工序?yàn)楣げ?粗車和工步2半精車，則背吃刀量依次為ap1=z=8.2mm，ap2=z=2.2mm查表得 粗車 f1=0.81mm/r，取vc為60m/min，則n=796r/min半精車取f2=0.4mm/r，vc為90m/min，則n=1194r/min (n=1000vc/d)3）工序40、60的過渡面部分 粗車半精車尺寸為45的軸肩兩端面粗車軸段2與軸段1的過渡端面，其切削用量與上述結(jié)論類似，不再計(jì)算4）工序90、100粗銑及半精銑鍵槽 粗銑 取f=2mm/r vc=60m/min n=118 r/min 半精銑取f=0.8mm/r vc=74m/min n=2

18、00 r/min5）工序120、130粗磨、精磨加工軸段1、5外圓面 查表取粗磨、精磨深度進(jìn)給量為分別為0.032mm，0.008mm 工件的運(yùn)動(dòng)速度為15m/min，18m/min 背吃刀量等于磨削余量0.25mm及0.1mm6）其余工序粗車加工時(shí)，取f=0.81mm/r vc=60m/min 半精車加工時(shí)，取f=0.51mm/r vc=90m/min 精加工時(shí)，取f=0.2mm/r vc=120m/min 皆符合要求。三、機(jī)床設(shè)備的選用一 車床專用夾具為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)粗車工件外形，選用機(jī)床：臥式車床c620-1

19、。一.1 一 機(jī)床夾具的總體形式夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，它直接影響到機(jī)械加工的質(zhì)量、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對(duì)設(shè)計(jì)的夾具，提出以下幾點(diǎn)基本要求。1、能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求。若工件達(dá)到到加工技術(shù)要求，成為廢品，則夾具設(shè)計(jì)是失敗的，該夾具不能用于生產(chǎn)。2、操作簡(jiǎn)單，便于工件安裝（即定位和夾緊），減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工件安裝時(shí)間，降低輔助工時(shí)，保證高的生產(chǎn)效率。3、具有良好的工藝性，便于制造，降低夾具制造成本，從而降低分?jǐn)傇诠ぜ系募庸こ杀?。?2 二 夾具的設(shè)計(jì)步驟當(dāng)接到夾具設(shè)計(jì)任務(wù)后，按下面6個(gè)步驟，逐步設(shè)計(jì)。1、明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集研究設(shè)計(jì)的原始資料。原始資

20、料包括如下內(nèi)容。 加工零件的零件圖、毛坯圖及加工工藝過程，所設(shè)計(jì)夾具應(yīng)用的工序圖，并了解該工序所使用的設(shè)備、刀具、量具、其他輔具以及該工序的加工余量、切削用量、加工要求、生產(chǎn)節(jié)拍等參數(shù)。 了解零件的生產(chǎn)類型，這是決定夾具采用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的依據(jù)。若屬大批量生產(chǎn)，則力求夾具結(jié)構(gòu)完善、生產(chǎn)率高；或是單件小批量生產(chǎn)或急于應(yīng)付生產(chǎn)，則夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，以便迅速制造交付使用。 收集該夾具所用機(jī)床的資料，主要指夾具連接部分的安裝尺寸。如銑床夾具要求安裝在工作臺(tái)上，要收集工作臺(tái)大小，工作臺(tái)t形機(jī)槽及槽距，以及機(jī)床的技術(shù)參數(shù)。 收集所使用刀具的資料如刀具的精度、安裝方式、使用要求及技術(shù)條件等。 收集國內(nèi)國外

21、同類型夾具資料，吸收其中先進(jìn)而又能結(jié)合本廠情況的合理部分。 了解本廠制造夾具的能力和使用的條件，如夾具制造的條件及精度水平，有無壓縮空氣、氣壓值等。 收集有關(guān)夾具零件件的標(biāo)準(zhǔn)（包括國標(biāo)、部標(biāo)、企標(biāo)、廠標(biāo)），典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)等。2、確定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖。其主要內(nèi)容如下. 根據(jù)工件加工尺寸、要求和形狀，確定工件的定位方式，選擇或設(shè)計(jì)定位元件，計(jì)算定位誤差。 確定刀具的引導(dǎo)方式及引導(dǎo)元件（指鉆夾具、鏜夾具）。 確定工件夾緊方式，選擇或設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，計(jì)算夾緊力。 確定其他裝置（如分度裝置、頂出裝置）的結(jié)構(gòu)型式。 確定和設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機(jī)床的連接裝置、對(duì)刀裝置。3、繪制夾具總圖。應(yīng)注

22、意以下幾點(diǎn)。 繪制夾具總圖，盡量按1：1繪制，以保證直觀性。 主視圖盡量符合操作者的正面位置。 工件輪廓用雙點(diǎn)畫線繪制，并視為假想透明體，不影響其他元件的繪制。 繪圖順序?yàn)椋汗ぜㄎ辉龑?dǎo)元件夾緊裝置其他裝置夾具體。4、標(biāo)注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件。5、編寫零件明細(xì)表。明細(xì)表應(yīng)包括零件序號(hào)、名稱、代號(hào)（指標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)或通用件代號(hào)）、數(shù)量、材料、熱處理、質(zhì)量等。6、繪制總圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。一.3 三 問題的提出 本夾具主要用于粗車工件外形，本工序切削量大，主要用來車出工件的外形，選擇已經(jīng)加工的兩中心孔定位，對(duì)應(yīng)的定位元件為兩頂尖（即固定頂尖和回轉(zhuǎn)頂尖）。一.4 四 切削力及夾緊力計(jì)算 1、車削力計(jì)算機(jī)床：c620-1型臥式車床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 f=889.4n 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) k=其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 一.5 五 誤差分析定位采用兩頂尖，一固定端、一活動(dòng)端共限制五個(gè)自由度一批工件在卡具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后