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

1、機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 制定軸零件的加工工藝 設(shè)計車外圓尺寸夾具專 業(yè)： 機電一體化技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 機械工程系目 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 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 102.5確定切削用量及基本工時 11三、機床的設(shè)備選擇 123.1機床設(shè)備選擇 153.2工藝設(shè)備選用 163.3各工序所用機床、夾具、刀具、量具和輔具 17 四、機床的夾具設(shè)計參考文獻(xiàn) 19工藝卡片 19工序卡片 20

2、設(shè)計總結(jié) 21序 言 本課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完機械制造工藝學(xué)課程的一個綜合性和實踐性很強的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計，能綜合運用所學(xué)基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本訓(xùn)練，掌握機械制造過程中的加工方法、加工裝備等基本知識，提高學(xué)生分析和解決實際工程問題的能力，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)工作打下較堅實的基礎(chǔ)。本次機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計不僅僅能幫助我們利用已學(xué)的知識進(jìn)行設(shè)計，還培養(yǎng)了我們自己分析，獨立思考的能力。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)計能力。通過設(shè)計零件的訓(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)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。就我個人而言，我希望通過這次課程設(shè)計對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)零件及傳遞運動和動力。按照軸的承受載荷不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。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，其有多個過渡臺階，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糾正。（6）同一軸心線上各軸孔的同軸度誤差會導(dǎo)致軸承裝置時歪斜，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、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2.1 確定毛坯的制造形式階梯軸材料為40cr鋼，要求強度較高，且工件的形狀比較簡單，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)計工藝過程中的一項重要的內(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，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，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)計基準(zhǔn)，也是測量基準(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：槽寬公差等級為it7，槽深公差等級未注，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）機械加工工序（1）遵循先基準(zhǔn)平面后其他的原則：機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為： 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。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，對其進(jìn)行精車以達(dá)到要求。而對于30外圓面其公差等級為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；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粗銑鍵槽銑兩個寬為10的鍵槽和寬為6的鍵槽100半精銑鍵槽半精銑三個鍵槽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檢驗表二2.4加工工序的設(shè)計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由工藝人員手冊可查得鍛件單邊余量厚度方向1.5-2mm，取2mm，水平方向為2.0-2.7mm，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為8-12級，加工余量等級

15、為普通級，故取it=12級。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，其次在機床動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 該工序為兩個工步，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。由于這兩個工步是在一臺機床上經(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 切削速度的計算： vc=cv*kv/tm*a*f硬質(zhì)合金車刀切削40cr時，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 計算切削工時 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 該工序為工步1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 工件的運動速度為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，取f=0.81mm/r vc=60m/min 半精車加工時，取f=0.51mm/r vc=90m/min 精加工時，取f=0.2mm/r vc=120m/min 皆符合要求。三、機床設(shè)備的選用一 車床專用夾具為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計粗車工件外形，選用機床：臥式車床c620-1

19、。一.1 一 機床夾具的總體形式夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響到機械加工的質(zhì)量、工人的勞動強度、生產(chǎn)率和加工成本。因此對設(shè)計的夾具，提出以下幾點基本要求。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)計是失敗的，該夾具不能用于生產(chǎn)。2、操作簡單，便于工件安裝（即定位和夾緊），減輕工人的勞動強度，節(jié)省工件安裝時間，降低輔助工時，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)計步驟當(dāng)接到夾具設(shè)計任務(wù)后，按下面6個步驟，逐步設(shè)計。1、明確設(shè)計任務(wù)，收集研究設(shè)計的原始資料。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)簡單，以便迅速制造交付使用。 收集該夾具所用機床的資料，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上，要收集工作臺大小，工作臺t形機槽及槽距，以及機床的技術(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)計定位元件，計算定位誤差。 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)計夾緊機構(gòu)，計算夾緊力。 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)計其他結(jié)構(gòu)，如銑床夾具與機床的連接裝置、對刀裝置。3、繪制夾具總圖。應(yīng)注

22、意以下幾點。 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。 繪圖順序為：工件定位元件引導(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、名稱、代號（指標(biāo)準(zhǔn)件代號或通用件代號）、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 切削力及夾緊力計算 1、車削力計算機床：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 因在計算切削力時，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、一活動端共限制五個自由度一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后