軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)

1、重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 25噸平板車輪對(duì)軸的機(jī)械加工工藝規(guī)程及周向8孔加工用夾具設(shè) 學(xué)生所在校外學(xué)習(xí)中心 棗莊安培 批次 層次 專業(yè)151、本科二學(xué)歷、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化學(xué) 號(hào) W15106257 學(xué) 生 王亮亮 指 導(dǎo) 教 師 陳沛 起 止 日 期 2016年9月8日至2016年10月20日目錄摘要0前 言1第一章 工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書21.零件圖工藝性分析21.1零件圖的完整性和正確性31.2零件技術(shù)要求分析41.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析42.毛坯的選擇42.1毛坯類型42.2毛坯余量確定43.機(jī)械加工工藝路線確定53.1加工方法的確定53.2加工順序的安排63.3定位基準(zhǔn)的選

2、擇63.4加工階段的劃分63.5主要機(jī)加工工序簡(jiǎn)圖74.工序尺寸及公差的確定84.1基準(zhǔn)重合時(shí)的工序尺寸85.設(shè)備及其工裝的確定95.1機(jī)床及夾具的選用95.2刀具的選擇95.3量具的選擇106.切削用量的確定106.1切削用量的選用原則106.2切削用量的選取方法106.3選擇切削用量時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題13第二章 第6號(hào)工序夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書131.工序尺寸精度分析132.定位方案確定143.定位元件確定144.定位誤差分析145.夾緊方案及元件確定146.夾具總裝草圖157.夾具零件圖16第三章 畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)18參考文獻(xiàn)19摘要軸是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回轉(zhuǎn)零件，如齒

3、輪、車輪和帶輪等，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并傳遞動(dòng)力,軸要由軸承支承以承受作用在軸上的載荷。本設(shè)計(jì)根據(jù)所在工廠的實(shí)際加工能力及其所加工的產(chǎn)品的特點(diǎn)，針對(duì)具體的零件，進(jìn)行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，通過(guò)整個(gè)工藝的過(guò)程的制定，將自己所學(xué)理論聯(lián)系到實(shí)際的工作中，加深對(duì)本專業(yè)的理解和認(rèn)識(shí)，鞏固所學(xué)的基本專業(yè)知識(shí)，挺高自身設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造能力。關(guān)鍵詞 工藝分析 加工方案加工順序 工裝前 言隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品的更新速度越來(lái)越快，但大多數(shù)的機(jī)械加工行業(yè)還是依托傳統(tǒng)的加工工藝來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)的，傳統(tǒng)切削加工工藝為新技術(shù)的發(fā)展提供了最基本的技術(shù)支

4、持，在機(jī)械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本次設(shè)計(jì)就是進(jìn)行傳統(tǒng)加工工藝設(shè)計(jì)礦車軸，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝過(guò)程卡、工序卡和數(shù)控刀具卡）和主要工序的工裝設(shè)計(jì)。并繪制零件圖、夾具圖。限于編者的水平有限，對(duì)書中的不妥之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。通過(guò)對(duì)我國(guó)礦車運(yùn)行情況的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，因礦車是礦井上下設(shè)備、物料運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?，故其載重大，使用頻繁高，運(yùn)行環(huán)境差，而在礦車使用過(guò)程中其行走車輪的軸部分，承擔(dān)了絕大多數(shù)的載重負(fù)荷，直接影響到礦車的日常使用。因此，車軸的設(shè)計(jì)制作我國(guó)礦車制作工作中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。 第一章 工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.零件圖工藝性分析如圖1.1所示零件圖，其生產(chǎn)規(guī)模為

5、中批量生產(chǎn)，試根據(jù)零件圖分析其加工工藝。圖1.1軸零件圖1.1零件圖的完整性和正確性經(jīng)審查，該零件視圖準(zhǔn)確、完整，表達(dá)直觀清晰，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差以及技術(shù)要求的標(biāo)注齊全、合理。1.2零件技術(shù)要求分析零件的技術(shù)要求主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度要求等，這些技術(shù)要求應(yīng)當(dāng)是能夠保證零件使用性能前提下的極限值。進(jìn)行零件技術(shù)要求分析，主要是分析這些技術(shù)要求的合理性，以及實(shí)現(xiàn)的可能性，重點(diǎn)分析重要表面和部位的加工精度和技術(shù)要求，為制定合理的加工方案做好準(zhǔn)備。同時(shí)通過(guò)分析以確定技術(shù)要求是否過(guò)于嚴(yán)格，因?yàn)檫^(guò)高的精度和過(guò)小的表面粗糙度要求會(huì)使工藝過(guò)程變得復(fù)雜，加工難度大，增加不必要的成本

6、。該零件的尺寸精度要求有：70精度等級(jí)為IT6，其余精度等級(jí)為IT10；位置精度有：70的同軸度允差跳動(dòng)為0.04mm；端面A對(duì)72的圓跳動(dòng)允差0.015mm；表面粗糙度：70表面粗糙度Ra1.6um、8孔表面粗糙度6.3、80表面為不加工表面，其余表面粗糙度為Ra3.2um。1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析該零件屬于軸類零件，其結(jié)構(gòu)特征主要由內(nèi)外圓柱面、外槽、端面孔、螺紋等組成。其中內(nèi)外圓柱面、外槽、螺紋可在車床上加工；端面孔可在鉆床上加工。2.毛坯的選擇2.1毛坯類型(1) 鑄件鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。 (2) 鍛件鍛件適用于強(qiáng)度要求

7、高、形狀比較簡(jiǎn)單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。(3) 型材型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。(4) 焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件 (5) 冷沖壓件冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機(jī)械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。2.2毛坯余量確定毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎(chǔ)上，加減總加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般同零件圖一致。根據(jù)該零件的圖紙要求，確定該零件毛坯材料為型材，選擇80熱軋45#圓鋼，長(zhǎng)度余量單邊2mm，如圖1.2圖1.23.機(jī)械加工工藝路線確定01 下料 鋸床截取需要長(zhǎng)

8、度02 熱處理 調(diào)質(zhì)處理HB230-250 03 車 夾80，車削端面，鉆10中心孔，調(diào)頭車削端面，鉆中心孔 04 粗車 兩端面頂中心孔 ，車72控制長(zhǎng)度117，車45控制長(zhǎng)度4， 車48控制長(zhǎng)度45并挑絲， 調(diào)頭加工05 精車 車70控制長(zhǎng)度97，調(diào)頭加工06 鉆 鉆4-8孔07 鉗 去毛刺08 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)各尺寸09 入庫(kù)3.1加工方法的確定（1）72外圓 粗車（精度等級(jí)IT12，表面粗糙度Ra6.3um）精車（精度等級(jí)IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。（2）70外圓 粗車（精度等級(jí)IT10，表面粗糙度Ra6.3um）半精車（精度等級(jí)IT8，表面粗糙度Ra3.2um）磨削（精度等級(jí)IT6

9、，表面粗糙度Ra1.6um）。（3）45外圓 粗車（精度等級(jí)IT10，表面粗糙度Ra6.3um）精車（精度等級(jí)IT8，表面粗糙度Ra3.2um）。（4）M48螺紋 粗車（精度等級(jí)IT10，表面粗糙度Ra6.3um）精車（精度等級(jí)IT8，表面粗糙度Ra3.2um）挑絲（精度等級(jí)IT8，表面粗糙度Ra3.2um）磨削（精度等級(jí)IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。（5）10孔 鉆中心孔鉆底孔（精度等級(jí)IT12，表面粗糙度Ra6.3um）鉸孔（精度等級(jí)IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。（6）4-8孔 鉆底孔（精度等級(jí)IT12，表面粗糙度Ra6.3um）鉸孔（精度等級(jí)IT10，表面粗糙度Ra3.2u

10、m）。3.2加工順序的安排工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過(guò)切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當(dāng)擬定工藝路線時(shí)要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。切削加工工序的安排原則1）基準(zhǔn)先行 選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進(jìn)行價(jià)格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應(yīng)安排在初始工序加工完成。2）先粗后精 各表面均應(yīng)按照粗加工半精加工精加工的順序依次進(jìn)行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進(jìn)行加工，一般安排在主要表面達(dá)

11、到一定精度之后、最終精加工之前。該零件的加工順序應(yīng)嚴(yán)格按照以上原則進(jìn)行加工。3.3定位基準(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇 加工中心孔時(shí)，以外圓80為基準(zhǔn)（2）精基準(zhǔn)的選擇 精加工時(shí)以端面中心孔為精基準(zhǔn)。3.4加工階段的劃分零件加工時(shí)，往往不是依次加工完各個(gè)表面，而是將各表面的粗、精加工分開進(jìn)行，為此，一般都將整個(gè)工藝過(guò)程劃分幾個(gè)加工階段，這就是在安排加工順序時(shí)所應(yīng)遵循的工藝過(guò)程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過(guò)程可劃分如下幾個(gè)階段：（1）粗加工階段這階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準(zhǔn)，因此主要是提高生產(chǎn)率問(wèn)題。（2）半精加工階段這階段的作用是為零件主要表面的精加工

12、作好準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工階段對(duì)于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7級(jí)或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要安排精加工階段。這階段的主要任務(wù)是提高加工表面的各項(xiàng)精度和降低表面粗糙度。3.5主要機(jī)加工工序簡(jiǎn)圖工序號(hào)工序內(nèi)容工序簡(jiǎn)圖31.夾80外圓，車端面，鉆10中心孔2.調(diào)頭夾80外圓，車端面控制長(zhǎng)度、鉆10中心孔41. 兩端頂針頂住中心孔夾持，車72控制長(zhǎng)度117，車45控制長(zhǎng)度4， 車48控制長(zhǎng)度49并挑絲。2. 調(diào)頭重復(fù)上述工藝51. 車70控制長(zhǎng)度972.調(diào)頭加工5鉆底孔4-8孔 4.工序尺寸及公差的確定每道工序完成后應(yīng)包子的尺寸成為該工序的工序尺寸

13、。工件上的設(shè)計(jì)尺寸及其公差是經(jīng)過(guò)各加工工序后得到的。每道工序的工序尺寸都不相同，他們組不向設(shè)計(jì)尺寸接近。為了最終保證工件的設(shè)計(jì)要求，各中間工序的工序尺寸及其公差需要計(jì)算確定。工序余量確定后，就可計(jì)算工序尺寸。工序尺寸及其公差的確定要根據(jù)工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是否重合，采取不同的計(jì)算方法。4.1基準(zhǔn)重合時(shí)的工序尺寸加工尺寸工序余量（單邊）mm工序尺寸及公差mm表面粗糙度Ra/m粗半精精粗半精精粗半精精7220.15766.33.27020.50.1574716.33.21.65.設(shè)備及其工裝的確定5.1機(jī)床及夾具的選用工序15 該工序主要加工端面和中心孔，在普通機(jī)床完成，夾具選用三爪卡盤裝

14、夾，第二次裝夾時(shí)也采用三爪卡盤進(jìn)行裝夾。工序20 該工序主要加工外圓，在普通機(jī)床上完成，夾具采用兩端頂針和三爪卡盤裝夾工序25 該工序主要加工外圓，在普通機(jī)床上完成，夾具采用兩端頂針和三爪卡盤裝夾工序30 該工序加工直孔8，選擇在鉆床上加工，夾具選用鉆床專用夾具。5.2刀具的選擇從零件圖中分析，根據(jù)其加工特性，確定該零件的加工刀具如表5.1所示。表5.1 機(jī)械加工刀具卡片刀具名稱刀具材料刀具規(guī)格加工部位外圓粗車刀YT1590°刀尖粗車外圓輪廓、端面外圓精車刀YT1575°刀尖精車外圓輪廓、端面螺絲車道YT1560°刀尖車削螺紋外切槽刀YT153mm刀寬切外直槽中心

15、鉆高速鋼10mm鉆中心孔中心鉆高速鋼8mm鉆孔5.3量具的選擇該零件屬于中批量生產(chǎn)，因此選用通用量具進(jìn)行測(cè)量，長(zhǎng)度尺寸可用卷尺，外圓尺寸可直接采用游標(biāo)卡尺測(cè)量；外徑70可用千分尺測(cè)量，各孔選用專用量具進(jìn)行測(cè)量。6.切削用量的確定數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度vc（用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度vf或進(jìn)給量f。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。6.1切削用量的選用原則粗車時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切

16、削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。精車時(shí)，對(duì)加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。6.2切削用量的選取方法背吃刀量的選擇  粗加工時(shí)，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。在中等功率機(jī)床上，粗加工的背吃刀量可達(dá)810mm；半精加工的背吃刀量取0.55mm；精加工的背吃刀量取0.2

17、1.5mm。進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的確定   粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性、刀桿的強(qiáng)度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。進(jìn)給速度f(wàn)可以按公式f =f×n計(jì)算，式中f表示每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，粗車時(shí)一般取0.30.8mmr；精車時(shí)常取0.10.3mm/r；切斷時(shí)常取0.050.2mm/r。切削速度的確定  切削速度vc可根據(jù)己經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度進(jìn)行選取。實(shí)際加工過(guò)程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和查表

18、的方法來(lái)選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。切削速度vc確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式n=l000vc/D 來(lái)確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。在工廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，切削用量一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)查表的方式進(jìn)行選取。常用硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金切削不同材料時(shí)的切削用量推薦值見(jiàn)表1表2為常用切削用量推薦表，供參考。 表1  硬質(zhì)合金刀具切削用量推薦表 刀具材料工件材料粗  加  工精  加  工切削速度（mmin進(jìn)給量（mmr）背吃刀量mm切削速度（mm

19、in進(jìn)給量（mmr）背吃刀量mm硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金碳鋼2200.232600.l0.4低合金剛1800.232200.l0.4高合金鋼1200.231600.l0.4鑄鐵800.231200.l0.4不銹鋼800.22600.l0.4鈦合金400.21.51500.l0.4灰鑄鐵1200.221200.150.5球墨鑄鐵1000.20.321200.150.5鋁合金16000.21.516000.l0.5表2  常用切削用量推薦表工件材料加工內(nèi)容背吃刀apmm切削速度vcm·min-1進(jìn)給量f/mm·r-l刀具材料碳素鋼b>600MPa粗加工5-7608

20、00.20.4YT類粗加工2-3801200.20.4精加工2-61201500.10.2碳素鋼b>600MPa鉆中心孔 500800r·min-1鉆中心孔W18Cr4V鉆孔 2530鉆孔切斷（寬度<5mm）701100.10.2切斷（寬度<5mm）YT類鑄鐵HBS<200粗加工 50700.20.4YG類精加工 701000.10.2切斷（寬度<5mm）50700.10.2 切斷（寬度<5mm）50700.10.2切斷（寬度<5mm）6.3選擇切削用量時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題主軸轉(zhuǎn)速 

21、應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。切削速度除了計(jì)算和查表選取外，還可根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定，需要注意的是交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。根據(jù)切削速度可以計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。第二章 第6號(hào)工序夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.工序尺寸精度分析該工序的主要內(nèi)容為鉆8直孔，其精度等級(jí)為IT12，表面粗糙度為6.3，設(shè)計(jì)夾具的目的是為了能夠有正確的位置加工四個(gè)直孔，并保證加工效率。2.定位方案確定根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的五個(gè)自由度，即：X移動(dòng)、X轉(zhuǎn)動(dòng)、Z轉(zhuǎn)動(dòng)、Y移動(dòng)、Y轉(zhuǎn)動(dòng)，為了方便控制刀具的走刀位置，還應(yīng)控制Z移動(dòng)，因而六個(gè)自由

22、度均被控制了。加工8孔時(shí)以M48、72圓、為定位基準(zhǔn)，以M48下端面限制Z移動(dòng)。3.定位元件確定加工8孔時(shí)的定位元件有臺(tái)鉗、夾具，在夾具上使用8定位銷釘。4.定位誤差分析基準(zhǔn)不重合誤差B=0，基準(zhǔn)位移誤差Y=0.025mm。D=Y=0.025mm。所以，D<1/3T，滿足要求。5.夾緊方案及元件確定加工8孔時(shí)，選用壓板進(jìn)行壓緊，臺(tái)鉗裝夾，鉆孔；在松臺(tái)鉗，車軸旋轉(zhuǎn)90度后，往夾具兩個(gè)端面孔放入8定位銷釘定位后，臺(tái)鉗裝夾再進(jìn)行第二次鉆孔6.夾具總裝草圖夾具裝配圖7.夾具零件圖V槽1圖V槽2圖鉆套圖 定位銷釘圖 第三章 畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握機(jī)械加工的流程，對(duì)于以后從事機(jī)械加工行業(yè)具有重要的實(shí)踐意義，在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我感到自己的思維和能力都得到了極大的提高，因?yàn)樾枰约翰殚営嘘P(guān)的資料和文獻(xiàn)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己動(dòng)手做一切與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的工作，也正因?yàn)槿绱耍瑢⒆约核鶎W(xué)理論聯(lián)系到實(shí)際的工作中，加深對(duì)本專業(yè)的理解和認(rèn)識(shí)，鞏固所學(xué)的基本專業(yè)知識(shí)，挺高自身設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造能力。整個(gè)成果上看，基本完成了畢業(yè)設(shè)