軸的加工工藝規(guī)程設(shè)計及夾具設(shè)計

/重慶高校網(wǎng)絡(luò)教化學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目25噸平板車輪對軸的機械加工工藝規(guī)程及周向Ф8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、機械設(shè)計制造及自動化學(xué)號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日書目摘要 0前言 1第一章工藝設(shè)計說明書 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.機械加工工藝路途確定 53.1加工方法的確定 53.2加工依次的支配 63.3定位基準(zhǔn)的選擇 63.4加工階段的劃分 63.5主要機加工工序簡圖 74.工序尺寸及公差的確定 84.1基準(zhǔn)重合時的工序尺寸 85.設(shè)備及其工裝的確定 95.1機床及夾具的選用 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選擇切削用量時應(yīng)留意的幾個問題 13其次章第6號工序夾具設(shè)計說明書 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)計體會 18參考文獻 19摘要軸是機械設(shè)備中的重要零件之一，它的主要功能是干脆支承回轉(zhuǎn)零件，如齒輪、車輪和帶輪等，以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動并傳遞動力,軸要由軸承支承以承受作用在軸上的載荷。本設(shè)計依據(jù)所在工廠的實際加工實力及其所加工的產(chǎn)品的特點，針對具體的零件，進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，確定加工依次和加工路途，通過整個工藝的過程的制定，將自己所學(xué)理論聯(lián)系到實際的工作中，加深對本專業(yè)的理解和相識，鞏固所學(xué)的基本專業(yè)學(xué)問，挺高自身設(shè)計實力和創(chuàng)建實力。關(guān)鍵詞工藝分析加工方案加工依次工裝前言隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，機械產(chǎn)品的更新速度越來越快，但大多數(shù)的機械加工行業(yè)還是依托傳統(tǒng)的加工工藝來進行生產(chǎn)的，傳統(tǒng)切削加工工藝為新技術(shù)的發(fā)展供應(yīng)了最基本的技術(shù)支持，在機械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本次設(shè)計就是進行傳統(tǒng)加工工藝設(shè)計礦車軸，主要設(shè)計內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝過程卡、工序卡和數(shù)控刀具卡）和主要工序的工裝設(shè)計。并繪制零件圖、夾具圖。限于編者的水平有限，對書中的不妥之處，敬請讀者指責(zé)指正。通過對我國礦車運行狀況的調(diào)查，我們發(fā)覺，因礦車是礦井上下設(shè)備、物料運輸?shù)闹饕ぞ?，故其載重大，運用頻繁高，運行環(huán)境差，而在礦車運用過程中其行走車輪的軸部分，擔(dān)當(dāng)了絕大多數(shù)的載重負(fù)荷，干脆影響到礦車的日常運用。因此，車軸的設(shè)計制作我國礦車制作工作中的一項重要工作內(nèi)容。第一章工藝設(shè)計說明書1.零件圖工藝性分析如圖1.1所示零件圖，其生產(chǎn)規(guī)模為中批量生產(chǎn)，試依據(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，該零件視圖精確、完整，表達直觀清晰，符合國家標(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、形態(tài)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)是能夠保證零件運用性能前提下的極限值。進行零件技術(shù)要求分析，主要是分析這些技術(shù)要求的合理性，以及實現(xiàn)的可能性，重點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。同時通過分析以確定技術(shù)要求是否過于嚴(yán)格，因為過高的精度和過小的表面粗糙度要求會使工藝過程變得困難，加工難度大，增加不必要的成本。該零件的尺寸精度要求有：Φ70精度等級為IT6，其余精度等級為IT10；位置精度有：Φ70的同軸度允差跳動為0.04mm；端面A對Φ72的圓跳動允差0.015mm；表面粗糙度：Φ70表面粗糙度Ra1.6um、Φ8孔表面粗糙度6.3、Φ80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)鑄件鑄件適用于形態(tài)較困難的零件毛坯。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)鍛件鍛件適用于強度要求高、形態(tài)比較簡潔的零件毛坯。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)焊接件焊接件是依據(jù)須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特殊接近成品要求，在小型機械、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)計基準(zhǔn)一般同零件圖一樣。依據(jù)該零件的圖紙要求，確定該零件毛坯材料為型材，選擇Φ80熱軋45#圓鋼，長度余量單邊2mm，如圖1.2圖1.23.機械加工工藝路途確定01下料鋸床截取須要長度02熱處理調(diào)質(zhì)處理HB230-25003車夾Φ80，車削端面，鉆Φ10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Φ72限制長度117，車Φ45限制長度4，車Φ48限制長度45并挑絲，調(diào)頭加工05精車車Φ70限制長度97，調(diào)頭加工06鉆鉆4-Φ8孔07鉗去毛刺08檢驗檢驗各尺寸09入庫3.1加工方法的確定（1）Φ72外圓粗車（精度等級IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→精車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。（2）Φ70外圓粗車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精車（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等級IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。（3）Φ45外圓粗車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→精車（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）。（4）M48螺紋粗車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→精車（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→挑絲（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等級IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。。（5）Φ10孔鉆中心孔→鉆底孔（精度等級IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→鉸孔（精度等級IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。（6）4-Φ8孔鉆底孔（精度等級IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→鉸孔（精度等級IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。3.2加工依次的支配工件的機械加工工藝路途中要經(jīng)過切削加工、熱處理和幫助工序。因此，當(dāng)擬定工藝路途時要合理、全面支配好切削加工、熱處理和幫助工序的依次。切削加工工序的支配原則1）基準(zhǔn)先行選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進行價格，以便為后續(xù)工序供應(yīng)牢靠的精基準(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)支配在初始工序加工完成。2）先粗后精各表面均應(yīng)依據(jù)粗加工→半精加工→精加工的依次依次進行，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），次要表面常穿插進行加工，一般支配在主要表面達到確定精度之后、最終精加工之前。該零件的加工依次應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)以上原則進行加工。3.3定位基準(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇加工中心孔時，以外圓Φ80為基準(zhǔn)（2）精基準(zhǔn)的選擇精加工時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，往往不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行，為此，一般都將整個工藝過程劃分幾個加工階段，這就是在支配加工依次時所應(yīng)遵循的工藝過程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程可劃分如下幾個階段：（1）粗加工階段——這階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工供應(yīng)定位基準(zhǔn)，因此主要是提高生產(chǎn)率問題。（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作好準(zhǔn)備，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工階段——對于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7級或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要支配精加工階段。這階段的主要任務(wù)是提高加工表面的各項精度和降低表面粗糙度。3.5主要機加工工序簡圖工序號工序內(nèi)容工序簡圖31..夾Φ80外圓，車端面，鉆Φ10中心孔2.調(diào)頭夾Φ80外圓，車端面限制長度、鉆Φ10中心孔4兩端頂針頂住中心孔夾持，車Φ72限制長度117，車Φ45限制長度4，車Φ48限制長度49并挑絲。調(diào)頭重復(fù)上述工藝51.車Φ70限制長度972.調(diào)頭加工5鉆底孔4-Φ8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。工件上的設(shè)計尺寸及其公差是經(jīng)過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)計尺寸接近。為了最終保證工件的設(shè)計要求，各中間工序的工序尺寸及其公差須要計算確定。工序余量確定后，就可計算工序尺寸。工序尺寸及其公差的確定要依據(jù)工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)是否重合，實行不同的計算方法。4.1基準(zhǔn)重合時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/μm粗半精精粗半精精粗半精精Φ7220.15Φ766.33.2Φ7020.50.15Φ74Φ716.33.21.65.設(shè)備及其工裝的確定5.1機床及夾具的選用工序15該工序主要加工端面和中心孔，在一般機床完成，夾具選用三爪卡盤裝夾，其次次裝夾時也接受三爪卡盤進行裝夾。工序20該工序主要加工外圓，在一般機床上完成，夾具接受兩端頂針和三爪卡盤裝夾工序25該工序主要加工外圓，在一般機床上完成，夾具接受兩端頂針和三爪卡盤裝夾工序30該工序加工直孔Φ8，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，依據(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刀寬切外直槽中心鉆高速鋼Φ10mm鉆中心孔中心鉆高速鋼Φ8mm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行測量，長度尺寸可用卷尺，外圓尺寸可干脆接受游標(biāo)卡尺測量；外徑Φ70可用千分尺測量，各孔選用專用量具進行測量。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）、進給速度vf或進給量f。這些參數(shù)均應(yīng)在機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，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次依據(jù)機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量f，最終依據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)削減，增大進給量f有利于斷屑。精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較勻整。選擇精車的切削用量時，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，精車時應(yīng)選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M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①背吃刀量的選擇

粗加工時，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。在中等功率機床上，粗加工的背吃刀量可達8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。②進給速度（進給量）的確定

粗加工時，由于對工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時主要依據(jù)機床進給機構(gòu)的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、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選取進給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進給速度。進給速度νf可以按公式νf=f×n計算，式中f表示每轉(zhuǎn)進給量，粗車時一般取0.3～0.8mm／r；精車時常取0.1～0.3mm/r；切斷時常取0.05～0.2mm/r。③切削速度的確定

切削速度vc可依據(jù)己經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度進行選取。實際加工過程中，也可依據(jù)生產(chǎn)實踐閱歷和查表的方法來選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時，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，宜選用較高的切削速度。切削速度vc確定后，可依據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式n=l000vc/πD來確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。在工廠的實際生產(chǎn)過程中，切削用量一般依據(jù)閱歷并通過查表的方式進行選取。常用硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金切削不同材料時的切削用量舉薦值見表1表2為常用切削用量舉薦表，供參考。表1

硬質(zhì)合金刀具切削用量舉薦表刀具材料工件材料粗

加

工精

加

工切削速度（m／min進給量（mm／r）背吃刀量mm切削速度（m／min進給量（mm／r）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

常用切削用量舉薦表工件材料加工內(nèi)容背吃刀ap／mm切削速度vc／m·min-1進給量f/mm·r-l刀具材料碳素鋼σb>600MPa粗加工5-760～800.2～0.4YT類粗加工2-380～1200.2～0.4精加工2-6120～1500.1～0.2碳素鋼σb>600MPa鉆中心孔

500～800r·min-1鉆中心孔W18Cr4V鉆孔

25～30鉆孔切斷（寬度<5mm）70～1100.1～0.2切斷（寬度<5mm）YT類鑄鐵HBS<200粗加工

50～700.2～0.4YG類精加工

70～1000.1～0.2切斷（寬度<5mm）50～700.1～0.2

切斷（寬度<5mm）50～700.1～0.2切斷（寬度<5mm）6.3選擇切削用量時應(yīng)留意的幾個問題主軸轉(zhuǎn)速

應(yīng)依據(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確定。切削速度除了計算和查表選取外，還可依據(jù)實踐閱歷確定，須要留意的是溝通變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。依據(jù)切削速度可以計算出主軸轉(zhuǎn)速。其次章第6號工序夾具設(shè)計說明書1.工序尺寸精度分析該工序的主要內(nèi)容為鉆Φ8直孔，其精度等級為IT12，表面粗糙度為6.3，設(shè)計夾具的目的是為了能夠有正確的位置加工四個直孔，并保證加工效率。2.定位方案確定依據(jù)工件的加工要求，該工件必需限制工件的五個自由度，即：X移動、X轉(zhuǎn)動、Z轉(zhuǎn)動、Y移動、Y轉(zhuǎn)動，為了便利限制刀具的走刀位置，還應(yīng)限制Z移動，因而六個自由度均被限制了。加工Φ8孔時以M48、Φ72圓、為定位基準(zhǔn)，以M48下端面限制Z移動。3.定位元件確定加工Φ8孔時的定位元件有臺鉗、夾具，在夾具上運用Φ8定位銷釘。4.定位誤差分析基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=0，基準(zhǔn)位移誤差ΔY=0.025mm。ΔD=ΔY=0.025mm。所以，ΔD<1/3T，滿足要求。5.夾緊方案及元件確定加工Φ8孔時，選用壓板進行壓緊，臺鉗裝夾，鉆孔；在松臺鉗，車軸旋轉(zhuǎn)90度后，往夾具兩個端面孔放入Φ8定位銷釘定位后，臺鉗裝夾再進行其次次鉆孔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)計體會通過完成畢業(yè)設(shè)計，駕馭機械加工的流程，對于以后從事機械加工行業(yè)具有重要的實踐意義，在本次