轴套机械加工工艺及车右端面夹具设计

轴套机械加工工艺及车右端面夹具设计,轴套,机械,加工,工艺,端面,夹具,设计 设计说明书 题目：轴套的工艺规程设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 轴套加工工艺规程设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计两部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量。 关键词：工艺、工序、切削用量。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications 目 录 ABSTRCT 2 序 言 1 一 零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二 毛坯的确定 3 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2毛坯形状及尺寸 3 三 拟定加工工艺路线 4 3.1 基准的选择 4 3.1.1粗基准选择 4 3.1.2 精基准的选择 5 3.2制定工艺路线 6 3.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 3.4 确定切削用量及基本工时 8 四 车夹具设计 14 4.1问题提出 14 4.2 定位基准的选择 14 4.3定位的基本原理 15 4.4夹紧方案的设计 16 4.5夹紧装置的设计 16 4.6切削力和夹紧力的计算 17 4.7定位误差分析 17 4.8夹具设计及简要操作说明 18 总 结 19 致 谢 21 参 考 文 献 22 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 轴套的加工工艺规程设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 一 零件的分析 1.1 零件的作用 轴套的作用：定位，支撑的作用。 1.2 零件的工艺分析 轴套的工艺有2组加工面的分别为 1：以左端面为基准的加工面，这组加工面包括粗精车右端面。 2：以右端面为基准的加工面，这组加工面主要是其他面及孔的加工。 二 毛坯的确定 2.1确定毛坯的制造形式 由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2毛坯形状及尺寸 毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 三 拟定加工工艺路线 3.1 基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。 3.1.1粗基准选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取外圆为定位基准，利用V型块为定位元件。 3.1.2 精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： 1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为精基准。 　2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为精基准。 　3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。 　4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。 　5) 精基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一精基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。 以φ18孔为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。 3.2制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 车 粗精车左端面 4 车 粗精车右端面 5 车 粗精车外圆 6 车 粗精车内孔 7 钻 钻M12的螺纹孔，攻丝 8 锪 锪孔Φ14 9 检验 检验 10 入库 入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 钻 钻M12的螺纹孔，攻丝 4 锪 锪孔Φ14 5 车 粗精车左端面 6 车 粗精车右端面 7 车 粗精车外圆 8 车 粗精车内孔 9 检验 检验 10 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先车端面及外圆，再钻孔，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效处理 时效处理 3 车 粗精车左端面 4 车 粗精车右端面 5 车 粗精车外圆 6 车 粗精车内孔 7 钻 钻M12的螺纹孔，攻丝 8 锪 锪孔Φ14 9 检验 检验 10 入库 入库 3.3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。 2、 轴套的端面 由于轴套端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。 3、轴套的孔 毛坯为空心，锻造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm 3.4 确定切削用量及基本工时 工序：粗精车右端面 1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r 3) 计算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速　 ns== 753r/min 与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。 所以实际切削速度== 5) 切削工时， t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.966(min) 工序：粗精车左端面 1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=92m/min 4) 确定机床主轴转速　 ns== 545r/min 与545r/min相近的机床转速为575r/min。现选取=600r/min。 所以实际切削速度 == 5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 　　　　　　　　　 t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i==0.4833(min) 工序：粗精车外圆 1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 2) 进给量 根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=96m/min 4) 确定机床主轴转速　 ns== 585r/min 与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。 所以实际切削速度 == 5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 　　t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i==0.4833(min) 工序：钻M12螺纹孔 确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当 钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则： 根据Z525机床说明书，现取 切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 攻丝M12 攻螺纹M12mm。 按机床选取，则 机动时，， 工序：锪孔 Φ14mm孔 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 　　　 式中的、——加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (《切削手册》)表2.7 =100m/min (《切削手册》)表2.13 　　　　　　　　 1) 给量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r 2) 削速度　　v=0.4×100=40m/min. 3) 定机床主轴转速　　 ns== 489r/min 与489r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。 所以实际切削速度 == 5) 削工时，按《工艺手册》表6.2-1。 t=i ;其中l=4mm; =6mm; =0mm; t= ==0.04(min) 四 车夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。有老师分配的任务，我被要求设计车右端面，选用机床：CA6140 4.1问题提出 机械制造里，用以夹住工件的装置，叫做夹具。它能固定加工对象，让它处于正确位置，接受检测的装置。 机械制造过程中，由于保证零件加工精度，第一步要让工件在机床上处于正确位置，这就叫做工件的定位。夹紧是将工件加工过程中始保持定位位置不变的操作。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹 本夹具主要用来车右端面，因为车右端面自身精度要求比较高，因此我们要考虑保证加工质量上，采用精基准定位，同时由于批量生产我们还要考虑如何提高生产效率上因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、保证加工质量。 4.2 定位基准的选择 在加工零件时往往要选择零件的基准，基准分为工艺基准和设计基准。然而在加工不同零件，它们用途也会不同，因此工艺基准又包括了定位、装配、测量还有工序基准。 定位基准的选择制定工艺的第一步。 定位基准的要合理，否则将直接影响所最后零件的加工质量，加工工艺。基准选择不当会增加工序，使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难，甚至达不到零件的加工精度要求。 4.3定位的基本原理 1. 六点定位原理 定位也就是把工件空间的6个自由度限制好。根据我们机械制造工艺学学习的，一个支承点限制工件的一个自由度，六个自由度需要合理的六个支承点来限制，才能使工件在夹具中固定好，这就是工件定位的“六点定位 2. 工件定位中可能出现的一下几种情况 （1）完全定位 六个自由度通过合理的六个支撑点完全限制，这叫完全定位。 （2）不完全定位 工件空间的6个自由度没有被限制完，这称不完全定位 （3）欠定位 六个自由度定位，应该限制的自由度没有被限制，称为欠定位。在机床夹具中不能存在欠定位，这样容易造成加工的时候工件的移动，转动和振动，从而影响工件的加工质量，造成废品率变高。 （4）过定位 在同一个方向上有多个面限制重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位通常会造成夹具定位的时候干涉现象。。 消除或减小过定位有两种方法： 1：提高定位基准与定位元件工作表面之间的位置精度。 2：改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。 4.4夹紧方案的设计 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。 4.5夹紧装置的设计 1. 夹紧装置的组成 （1）力源装置 （2）中间传动机构 作用如下： 1）改变夹紧作用力的方向 2）改变夹紧作用力的大小 3）具有一定的自锁性能 （3）夹紧元件 2. 对夹紧装置的基本要求 （1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 （2）夹紧力的大小要适当 （3）夹紧装置要操作方便 （4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准件 4.6切削力和夹紧力的计算 查表1-2-3 圆周力： 径向力： 轴向力： 其中： 查《机床夹具手册》表1-2-4， 表1-2-5 表1-2-6 由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N 夹紧力的计算：由《机床夹具设计手册》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 4.7定位误差分析 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合 4.8夹具设计及简要操作说明 本工件采用液性塑料定位，用柱塞阀压紧，这样操作更加简单，迅速，特别适合批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求。 总 结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。 这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！ 致 谢 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年 第 22 页 共 26 页