滾輪軸零件的工藝編制及夾具設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)成果(產(chǎn)品、作品、方案)設(shè)計(jì)題目：滾輪軸零件的工藝編制及夾具設(shè)計(jì)二級(jí)學(xué)院 航空機(jī)械制造工程學(xué)院 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級(jí) 數(shù)計(jì)1302 學(xué) 號(hào) 201300152025 姓 名 劉鏗 指導(dǎo)老師 宋宏明 二一五年 十二月 二十日誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。盡我所知，除設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注的地方外，設(shè)計(jì)中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 2015 年 12 月 20 日摘要滾輪軸零件的工藝編制及夾具設(shè)計(jì)包括零件的加工工藝編制以及專用夾具的設(shè)計(jì)兩部分。在工藝設(shè)計(jì)

2、中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝設(shè)計(jì)及毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的定位基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后編制出規(guī)程設(shè)計(jì)，以及各個(gè)加工的計(jì)算用量。然后進(jìn)行數(shù)控銑工序50的夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件及尺寸，以及夾具的設(shè)計(jì)方案，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。關(guān)鍵詞：滾輪軸；編制機(jī)械加工工藝規(guī)程；數(shù)控銑專用夾具的設(shè)計(jì)目錄誠信聲明.2摘要. 3一 零件的分析.5 1.1滾輪軸的作用.5 1.2零件的工藝分析.6二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì).8 2.1確定毛坯的制造形式8 2.2基準(zhǔn)的選擇.9 2.3制定工藝

3、路線.11 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.12 2.5切削用量的確定.13三 夾具設(shè)計(jì)18 3.1設(shè)計(jì)主旨.18 3.2定位基準(zhǔn)的選擇19四 心得體會(huì)20五 參考文獻(xiàn)21六 致謝22一 零件的分析1.1滾輪軸的作用滾輪軸，一般情況下所受的承載能力較大，能夠適用于各種安裝尺寸大小受限制的支撐結(jié)構(gòu)。在軸承的安裝之前，一般都會(huì)注入適量的潤滑脂。通常情況下，產(chǎn)品安裝完成之后，用戶就不需要再單獨(dú)加入潤滑油了。產(chǎn)品的封面進(jìn)行封閉了，已達(dá)到能夠起到密封的作用，并且能夠承受在較小的軸向環(huán)境下進(jìn)行滑。零件如下圖：1.2零件的工藝分析零件名稱為滾輪軸，材料為45鋼，45鋼為普通材料，廣泛用于機(jī)械制

4、造，這種鋼的機(jī)械性能很好。相對(duì)加工性系數(shù)Kv為1.01.6零件需要調(diào)質(zhì)處理。零件圖如下：現(xiàn)對(duì)零件具體分析如下:1. 6的孔：公差為6+0.012 0，長度為40mm，精度等級(jí)IT7，表面粗糙度為Ra3.2um。2. 20的鏜孔：深度為5mm，表面粗糙度要求為Ra3.2。3. 22外圓表面：尺寸長度為14mm；表面粗糙度為Ra6.3um。4. 13外圓表面：尺寸長度為21mm，表面粗糙度為Ra3.2um。5. 7.5外圓表面：尺寸長度為29mm，表面粗糙度為Ra3.2um。6. 9+0.3 +0.2的圓柱與梯形槽：9的圓柱的上偏差為+0.3,下偏差為+0.2;梯形槽的長邊為10,其上偏差為0,下

5、偏差為-0.09;短邊為9,其上偏差為0,下偏差為-0.09;表面粗糙度均為Ra3.2um。7. 22圓柱上的臺(tái)階面：臺(tái)階面距6孔的距離為7,表面粗糙度為Ra6.3um。8. 螺紋孔：M4-7H的螺紋孔，深度為4mm，其螺紋中經(jīng)和頂經(jīng)公差為7H。其中6孔的軸線與9圓柱的軸線要求同軸,同軸度公差為0.08。通過以上分析可知該零件的重要表面為6孔、9圓柱與梯形槽。因該零件直徑尺寸?。ㄗ钚?.5），而長度尺寸較大（84mm），為提高加工的剛性，需在工件有右端面做中心孔。二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼，由于零件年產(chǎn)量為500件，屬于小批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大,

6、機(jī)械性能要求一般，為降低毛坯制造成本，選擇毛坯為 25X87 的圓棒料,這對(duì)于提高生產(chǎn)效率、降低成本也是有利的。尺寸如下圖：2.2基準(zhǔn)的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一。定位基準(zhǔn)的選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件各個(gè)表面的加工程序也有很大影響，基準(zhǔn)合理的選擇，可以保證加工質(zhì)量，簡化加工順序、提高生產(chǎn)效率，否則，就會(huì)使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。1.粗基準(zhǔn)的選擇 車22mm 長度為64mm的外輪廓時(shí)，選擇前表面長度為23mm的毛坯表面為粗基準(zhǔn)。2精基準(zhǔn)的選擇車22mm 長度為64mm的外輪廓

7、時(shí)，選擇左右兩端的中心孔(雙頂尖裝夾)作為精基準(zhǔn)。銑22mm 長度為13mm的平臺(tái)，鉆孔、攻絲M4-7H的孔時(shí)，選擇工件左端面和22的內(nèi)孔作為精基準(zhǔn)。2.3制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為小批量生產(chǎn)的條件下可以采用通用機(jī)床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以降低生產(chǎn)成本。1工藝路線方案一工序10: 備料,45鋼, 25X87的圓柱材料工序20：熱處理，調(diào)質(zhì)處理工序30：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、精車外圓左端。工序40：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、精車外圓右端

8、。工序50：鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔6+0.012 0工序60：粗鏜、半精鏜內(nèi)孔20工序70：檢驗(yàn)工序80：粗銑、精銑22外圓上的平面；鉆螺紋底孔，攻絲工序90：鉗工 去毛刺工序100: 檢驗(yàn)2工藝路線方案二 工序10：備料,45鋼, 25X87的圓柱鍛件。工序20：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、半精車外圓左端。工序30：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、半精車外圓右端。工序40：檢驗(yàn)工序50：粗銑、精銑零件22外圓上的平面；鉆螺紋孔，攻絲工序60：鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔6+0.012 0工序70：粗鏜、半精鏜內(nèi)孔20工序80：熱處理，調(diào)質(zhì)處理工序90：鉗工 去毛刺工序100：檢驗(yàn)2.4工藝方案的比較和分析上述

9、兩個(gè)方案分析：方案一是先加工左端22mm的外圓，精度較易保證，定位及裝夾都比較方便。方案二是先加工右端14mm的外圓，裝夾次數(shù)較多，精度不容易保證。即選擇方案一作為本零件工藝路線。2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 滾輪軸零件為45鋼，調(diào)制處理后硬度為220250HBW，生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，毛坯規(guī)格為長25X87mm的圓棒料。根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸如下：1.外圓表面（22、13、7.5）22外圓粗糙度為Ra6.3，根據(jù)實(shí)訓(xùn)期間的加工經(jīng)驗(yàn)所得：精加工留余量0.4mm 13外圓粗糙度為Ra3.2，根據(jù)實(shí)訓(xùn)期間的加工經(jīng)驗(yàn)所得：精加工留余量

10、0.4mm7.5外圓粗糙度為Ra3.2，根據(jù)實(shí)訓(xùn)期間的加工經(jīng)驗(yàn)所得：精加工留余量0.4mm2.銑臺(tái)階面（22） 粗銑平面加工余量經(jīng)過查表（工藝手冊）得：余量值規(guī)定為2.16.5mm，現(xiàn)取5mm3. 鏜孔（20） 根據(jù)工序要求，20鏜孔的加工要求分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個(gè)工序完成，各工序余量如下： 粗鏜：查表（工藝手冊）得其余量值為0.2mm，加工至尺寸21.8mm 半精鏜：查表（工藝手冊）得其余量值為0.1mm，加工至尺寸21.9mm 精鏜：加工至尺寸22mm4. 6+0.012 0的孔 根據(jù)工序要求需要： 鉆孔：留余量1mm，加工至尺寸5.0mm 擴(kuò)孔：留余量0.15mm，加工至尺寸5.85

11、mm 鉸孔：加工至尺寸6mm2.6切削用量的確定1.切削用量確定的原則 粗加工：去余量，主要以提高加工效率為主。背吃刀量ap（側(cè)向吃刀量ae）進(jìn)給速度（F）主軸轉(zhuǎn)速（r/min）。精加工：保證零件圖紙加工尺寸和粗糙度要求。主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給速度（F）背吃刀量ap（側(cè)向吃刀量）。（半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。）2.各工序切削用量的計(jì)算工序30粗車、半精車零件左端 機(jī)床：CK6143臥式車床 刀具：查（切削手冊）選用YT15硬質(zhì)合金外圓車刀，主偏角為90° 后刀面最大磨損限度1.01.4，刀具壽命60min。切削速度：查表（工藝手

12、冊）4-3選用75100m/min，故選用Vc=75m/min進(jìn)給量：查表（工藝手冊）4-2得f=0.400.55mm/r，故選用f=0.40mm/r主軸轉(zhuǎn)速： n=1000VC/D=1000x75/3.14x221085r/min,故取整為1100r/min進(jìn)給速度： Vf=fn=0.40x1100=434mm/min加工22 背吃刀量ap=2.4mm 切削長度L=14mm工序40粗車、半精車零件右端機(jī)床：CK6143臥式車床 刀具：查（切削手冊）選用YT15硬質(zhì)合金外圓車刀，主偏角為90° 后刀面最大磨損限度1.01.4，刀具壽命60min。切削速度：查表（工藝手冊）4-3得 1

13、00130m/min，故選用 Vc=120m/min進(jìn)給量：查表（工藝手冊）4-2得f=0.250.30mm/r，故選用 f=0.25mm/r進(jìn)給速度：Vf=0.25x2939734mm/min主軸轉(zhuǎn)速：n=1000VC/D=1000x120/3.14x13=2939r/min，故取整為2950r/min加工13 背吃刀量ap=1.5mm 切削長度L=53.5mm主軸轉(zhuǎn)速：n5095r/min，故取整為5100r/min加工7.5 背吃刀量ap=2mm 切削長度L=29mm主軸轉(zhuǎn)速：n=1000VC/D=1000x120/3.14x14.52635r/min, 故取整為2650r/min加工1

14、4.5背吃刀量ap=1.5mm 切削長度L=11.5mm 工序50鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔機(jī)床：CK6143臥式車床 鉆頭：查（切削手冊）選用高速鋼麻花鉆鉆頭，直徑為6mm。切削速度：查表（工藝手冊）6-8選用825m/min ，故選用Vc=10m/min進(jìn)給量：查表（工藝手冊）6-8得f=0.050.1mm/r ，故選用 f=0.05mm/r進(jìn)給速度：Vf= 0.05x3x530=79.5mm/min主軸轉(zhuǎn)速：N =1000VC/D=1000x10/3.14x6=530r/min加工6 背吃刀量ap=2.0mm，切削長度L=40mm工序60粗鏜、半精鏜零件機(jī)床：CK6143臥式車床 刀具：查（工藝手

15、冊）選用高速鋼鏜刀切削速度：查表（工藝手冊）6-11得1550m/min，選用 Vc=30m/min進(jìn)給量：查表（工藝手冊）6-11得f=0.150.45mm/r，故選用f=0.20mm/r進(jìn)給速度：f=0.2x47795mm/min主軸轉(zhuǎn)速：n=1000vc/D=1000x30/3.14x20477r/min，故取整為500r/min.加工20 背吃刀量ap=2.4mm，切削長度L=5mm工序80粗銑、精銑零件機(jī)床：加工中心VMC850刀具：采用高速鋼立式銑刀，半徑為8mm；銑削深度：4mm切削速度：查表（工藝手冊）5-9得1236m/min，故選用Vc=20m/min每齒進(jìn)給量：查表（工藝

16、手冊）5-8得fz=0.080.12mm/z故選用fz=0.1mm/z進(jìn)給速度：Vf= 0.1x289=31.8mm/min主軸轉(zhuǎn)速：n =1000VC/D=1000x20/3.14x20318r/min, 故取整為320r/min。加工22 背吃刀量ap=2.5mm，切削長度L=13mm三 夾具設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)主旨 工序80加工要在軸22的外圓表面上銑平面，表面粗糙度為Ra6.3um，無其他技術(shù)要求，該工序在VMC850立式銑床上加工，零件屬于小批量生產(chǎn)。3.2 定位基準(zhǔn)的選擇出于定位簡單和快速的考慮， 選擇工件左端面和22的內(nèi)孔作為基準(zhǔn)。用一個(gè)圓柱銷和一個(gè)圓型快固定兩端面，然后用活動(dòng)螺桿卡緊

17、。理論上限制自由度分析：22平面由刀具保證；保證平面深度應(yīng)該限制：x移動(dòng)、y轉(zhuǎn)動(dòng)；保證平面長度應(yīng)限制：x移動(dòng)；保證平面對(duì)稱度應(yīng)限制：y移動(dòng)，z轉(zhuǎn)動(dòng)；綜合結(jié)果限制：x移動(dòng)、y移動(dòng)、有、轉(zhuǎn)動(dòng)、z轉(zhuǎn)動(dòng)，z移動(dòng)；實(shí)際上限制自由度分析：圓柱銷和圓型塊定位限制：y移動(dòng)、z移動(dòng)、y轉(zhuǎn)動(dòng)、z轉(zhuǎn)動(dòng)。四 心得體會(huì)在大學(xué)期間經(jīng)過三年的努力和學(xué)習(xí)，對(duì)于數(shù)控一些問題已初具雛形。作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生，我覺得能做這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)是十分有意義。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次畢

18、業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時(shí)也是對(duì)討論和共同學(xué)習(xí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。我們作為小工程師，一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級(jí)為設(shè)計(jì)。另外，課堂上也有部分知識(shí)不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也許是我大學(xué)生涯交上的最后一個(gè)作業(yè)了。想籍次機(jī)會(huì)感謝三年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學(xué)，你們的友誼是我人生的財(cái)富，是我生命中不可或缺的一部分。整個(gè)設(shè)計(jì)我基本上還滿意，由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。希望答辯時(shí)，老師多提些問題，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。五 參考文獻(xiàn)1董玉紅數(shù)控技術(shù)M北京：高等教育出版社，2004 2覃嶺數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)M重慶：重慶大學(xué)出版社，2004 3惠延坡，沙杰等加工中心的數(shù)控編程與操作技術(shù)M 北京：機(jī)械工業(yè) 出版社，2001. 4王啟平等.機(jī)械制造工藝學(xué)M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2002. 5葉伯生計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)原理、編程與操作M武漢：華中理工大學(xué)出版 社1999 6劉慧芬等.機(jī)床與夾具M(jìn).北京: 清華大學(xué)出版社,2