手柄軸零件的工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)

1、前言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完上學(xué)期基礎(chǔ)課程以及全部專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是對(duì)我們所學(xué)課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是我們?cè)谧哌M(jìn)社會(huì)工作崗位前的一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。 本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容是手柄軸加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)。詳細(xì)討論手柄軸從毛坯到成品的機(jī)械加工工藝過(guò)程，分析總結(jié)手柄軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要加工表面并制定相應(yīng)的機(jī)械加工工藝規(guī)程。 就我個(gè)人而言，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，基本上掌握了零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)等。并學(xué)會(huì)了使用和查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。并在設(shè)計(jì)過(guò)程中

2、，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。  本著力求與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的指導(dǎo)思想，本次課程設(shè)計(jì)達(dá)到了綜合運(yùn)用基本理論知識(shí)，解決實(shí)際生產(chǎn)問題的目的。由于個(gè)人能力所限、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少、資料缺乏，設(shè)計(jì)上有許多不足之處，還請(qǐng)老師多多指導(dǎo)。 目錄1. 零件分析.2 1.1零件的作用.2 1.2零件的加工工藝分析.3 1.3主要加工表面和技術(shù)要求.32. 毛坯制造.4 2.1選擇毛坯.5 2.2.確定機(jī)械加工余量,毛坯尺寸和公差.5 2.3確定機(jī)械加工余量.6 2.4確定毛坯尺寸.6 2.5確定毛坯尺寸公差.7 2.6設(shè)計(jì)毛坯圖.73. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).8 3.1選擇基準(zhǔn).8 3.2確定加工工藝路線

3、.8 3.3選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備.10 3.4 加工余量，工序尺寸，及其公差的確定.114. 切削用量與工時(shí)定額的計(jì)算.124.1切削用量及基本時(shí)間的確定.125. 夾具設(shè)計(jì).14 5.1定位方案.16 5.2夾緊機(jī)構(gòu).16 5.3夾具與機(jī)床的連接元件.16 5.4夾具的技術(shù)要求.16 5.5使用說(shuō)明.166. 設(shè)計(jì)總結(jié).17參考文獻(xiàn).181.零件分析 1.1零件的作用 手柄軸零件如圖所示，屬于典型軸類零件，是機(jī)床操縱桿上的一個(gè)零件，該零件的主要功用是傳遞扭矩。工人操縱手柄即可使操縱手柄獲得不同的轉(zhuǎn)動(dòng)位置，從而使機(jī)床主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。零件圖 1.2零件的加工工藝分析 從零件圖上看，該

4、零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面有16、20、17.2的外圓柱面，一個(gè)錐面凸臺(tái),一個(gè)M10的螺紋孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級(jí)；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、20圓柱表面為Ra1.6, 16外圓柱面為Ra1.6,15.7鍵槽為Ra3.2，其余為Ra6.3。要求不高，位置要求較嚴(yán)格，表現(xiàn)在20圓柱面。 通過(guò)分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過(guò)徑向夾緊可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。 1.3主要加工表面和技術(shù)要求加工表面表面粗糙度公差/精度等級(jí)加工方法20圓柱表面Ra1.6IT6粗車-半精車-精車16外圓柱面Ra1

5、.6IT6粗車-半精車-精車15.2槽Ra6.3IT11粗車15.7槽Ra3.2IT8粗車-半精車左端Ra6.3粗車右端錐面Ra1.6IT6粗車-半精車-精車-拋光鍍鉻右端面Ra1.6IT6粗車-半精車-精車-拋光鍍鉻M8螺紋孔R(shí)a3.2自由公差鉆孔-絲錐攻螺紋鍵槽Ra3.2IT8粗銑-精銑倒角Ra6.32.毛坯制造 2.1選擇毛坯 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個(gè)比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對(duì)機(jī)械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個(gè)非常重要的問題。 毛坯種

6、類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料為45號(hào)鋼，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟(jì)方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費(fèi)材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強(qiáng)度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件，所以使用鍛件。 2.2.確定機(jī)械加工余量,毛坯尺寸和公差 鋼質(zhì)模鍛件的公差及機(jī)械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素： （1）鍛件公差等級(jí) 由該零件的功用和技

7、術(shù)要求，確定其鍛件公差等級(jí)為普通等級(jí)。 （2）鍛件質(zhì)量 通過(guò)計(jì)算可知零件成品質(zhì)量為0.36kg，估算為=0.478kg （3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)SS=/=0.85/1.203=0.397該零件為圓形，假設(shè)其最大直徑為44mm，長(zhǎng)126mm，則由公式（5-4）、公式（5-5）得 =/4×4×4×12.2×7.85×=1.203kg由于0.5655介于0.32與0.63之間，故零件形狀復(fù)雜系數(shù)S屬等級(jí) （4）鍛件材質(zhì)系數(shù)為 （5）零件表面粗糙度 由零件圖知各加工表面為1.6。 2.3確定機(jī)械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)查表5-

8、9，由此差得單邊余量在厚度方向加工余量為1.52.0mm， 水平方向亦為1.52.0mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.52.0mm，各軸向的單面余量亦為1.52.0mm。 2.4確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度1.6的表面，余量要適當(dāng)增大。分析本零件各加工表面為1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量值即可（當(dāng)表面只粗加工時(shí)，可取所查數(shù)據(jù)中較小的值。當(dāng)表面需經(jīng)粗加工和半精加工時(shí)，可取其較大值）。零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸224402441222126 2.5確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)從表5-6、表5-7中查得

9、。本零件毛坯尺寸允許偏差件表鍛件尺寸偏差2444106126 2.6設(shè)計(jì)毛坯圖毛坯圖3.工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1選擇基準(zhǔn) 工件在加工第一道或最初幾道工序時(shí)，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)是粗基準(zhǔn)，該零件選用40外圓柱面作為粗基準(zhǔn)來(lái)加工16、20外圓柱面和左端面。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，在以后的工序中，則使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，20的外圓柱面和左端面作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。在選精基準(zhǔn)時(shí)采用有基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡(jiǎn)單可靠，為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。 3.2確定加工工藝路線 根據(jù)以上各個(gè)零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則

10、，可以確定加工工藝路線，具體方案如下：方案一1 備料 鍛造毛坯2 熱處理 退火（消除內(nèi)應(yīng)力）3 普車 粗、精車左端面，鉆中心孔4 普車 粗車個(gè)圓柱面留半精車、精車余量5 普車 粗車15.2、15.7槽6 熱處理 調(diào)質(zhì)7 數(shù)控車 半精車15.7槽，倒角8 數(shù)控車 粗、精車右端面及圓錐凸臺(tái)9 數(shù)控車 倒角10 磨 磨削右端面及圓錐凸臺(tái) 、面 11 拋 拋光右端面及錐面12 鉆床 鉆孔813 絞 絲錐攻螺紋M1014 鏜 鏜孔1415 銑 銑鍵槽16 去毛刺 17 檢驗(yàn)方案二1備料鍛造毛坯2熱處理正火3 粗車 粗車左端面，凸臺(tái)面及， 的圓柱，4 粗車 切四個(gè)槽5 粗車 粗車圓柱及右端面6 半精車，精

11、車左邊各圓柱面，倒角7 半精車 半精車右端面及圓錐面，倒圓角9 鉆孔 鉆，的兩盲孔10 攻螺紋 用絲錐攻M10的內(nèi)螺紋11 拋光鍍鉻 拋光鍍鉻右端面及圓錐面12 銑鍵槽 銑兩鍵槽51413 去毛刺 去除毛刺14 終檢 按零件圖樣要求全面檢查從零件本身來(lái)考慮，由于軸類零件在切削加工時(shí)易產(chǎn)生彎曲變形，如采用工序分散，在加工時(shí)零件的位置精度無(wú)法保證，為了同時(shí)保證零件圖示的圓跳動(dòng)要求，所以采用工序集中。選擇方案二。3.3選擇加工設(shè)備與工藝設(shè)備 1. 機(jī)床的選擇 （1）工序3、4、5是粗車，各工序的工步數(shù)不多，零件的外廓尺寸不大，精度要求不高，采用CA6140普通臥式車床即可 。 （2）工序6精車 精度

12、要求比較高，表面粗糙度小，需選用較精密的車床，因此用C6140臥式車床。 （3）工序7加工的是圓錐面，加工難度較大，所以用數(shù)控車床CK6108A臥式。（4）工序9銑鍵槽，加工精度比較低，選用X62臥式銑床。（5）工序10、11鉆孔和攻螺紋選用Z3025搖臂鉆床。 2.刀具的選擇 由于零件CA6140車床輸出軸材料為45鋼，推薦用硬質(zhì)合金刀具，因?yàn)榧庸ぴ擃惲慵r(shí)摩擦嚴(yán)重,切削溫度高,而YT類硬質(zhì)合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時(shí)刀具磨損小壽命長(zhǎng),所以加工45鋼這種材料時(shí)采用硬質(zhì)合金的刀具。1粗車外圓用YT5，精車,精車選用YT15。為提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性可選用可轉(zhuǎn)位車

13、刀。切槽刀可選用高速鋼GB5343.1-1995。2銑刀選用直柄立銑刀GB/T6117.1-1996。3攻螺紋選擇直徑為10mm的絲錐GB3464-83。4鉆頭直柄麻花鉆GB1436-85。 3.量具的選擇根據(jù)本零件的尺寸和公差外圓加工面所選用的量具為游標(biāo)卡尺和千分尺。3.4 加工余量，工序尺寸，及其公差的確定根據(jù)各資料及制定的零件加工工藝路線，采用計(jì)算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟(jì)精度選定，上下偏差按入體原則標(biāo)注，確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：加工表面工序雙邊余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精20js6外圓2.21.00.8

14、Ra6.3Ra3.2Ra1.620g6外圓2.21.00.8Ra6.3Ra3.2Ra1.616js6外圓6.21.00.8Ra6.3Ra3.2Ra1.64.切削用量與工時(shí)定額的計(jì)算 4.1切削用量及基本時(shí)間的確定 由于工序較多在此只計(jì)算銑削鍵槽的的切削用量以及時(shí)間定額，其他工序可以參考此計(jì)算1.切削用量本工序?yàn)榘刖姴?，所選刀具為直柄立銑刀。，d=5mm，L=14mm機(jī)床選用X62型臥式銑床。（1）確定每齒進(jìn)給量。本工序要求保證的表面粗糙度為m(側(cè)槽面)，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取則 （2）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4mm;耐用度 T= 60min （3） 確定切削速度和工

15、作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 。按公式計(jì)算得 根據(jù)X62型臥式車床主軸轉(zhuǎn)速表選擇 ，實(shí)際切削速度 ,工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量.根據(jù)X62型臥式車床工作臺(tái)進(jìn)給量表，選擇.則實(shí)際每齒進(jìn)給量為=0.032 .2.基本時(shí)間 5.夾具設(shè)計(jì)本夾具是用于銑床銑鍵槽的一般專用夾具，所設(shè)計(jì)的夾具裝配圖，及夾具零件如圖所示。有關(guān)說(shuō)明如下。夾具裝配圖夾具體零件圖 5.1定位方案 工件以20的圓柱面及圓錐大斷面為定位基準(zhǔn)，采用V型塊和支撐釘?shù)慕M合定位方案，兩個(gè)V形塊限制4個(gè)自由度，左端支撐釘限制一個(gè)自由度，共限制5個(gè)自由度。鍵槽在圓周上無(wú)位置要求，該自由度不用限制。 5.2夾緊機(jī)構(gòu)根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用壓板夾緊機(jī)構(gòu)

16、，擰緊螺母即可實(shí)現(xiàn)壓緊，使用方便。壓緊板夾緊力主要作用是防止工件在銑銷力的作用下擺動(dòng)和震動(dòng)，手動(dòng)螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計(jì)算。 5.3夾具與機(jī)床的連接元件采用18的定位銷確定夾具與機(jī)床的相對(duì)正確位置，夾具體底座上開有兩個(gè)U形槽，用M14的螺栓固定在機(jī)床工作臺(tái)上。 5.4夾具的技術(shù)要求（1）定位鍵：H7/h6 （2）形位公差要求：夾具體底平面的平面度0.02mm，底座上表面工藝凸臺(tái)與底平面的平行度0.02，立板與底平面的垂直度0.02mm 5.5使用說(shuō)明安裝工件時(shí)，松開右邊螺栓上的螺母，抬起壓板，把工件放在V形塊上，注意工件的左端面一定要緊貼在左邊支撐釘，實(shí)現(xiàn)可靠定位，然后壓緊壓板，擰緊螺母實(shí)現(xiàn)可靠夾緊。6.設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的夾具課程設(shè)計(jì)，充分了解了夾具在制造系統(tǒng)的重要作用。夾具對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本有著直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質(zhì)零件的保證。手柄軸的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)過(guò)程，主要是確定加工工藝路線，機(jī)械加工余量和切削用量、基本工時(shí)等。夾具的設(shè)計(jì)主要是要設(shè)計(jì)出正確的定位夾緊機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中也遇到了很多問題，主要在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)一些機(jī)構(gòu)的掌握不夠全面，導(dǎo)致設(shè)計(jì)