千斤丝杠毕业设计

济源职业技术学院毕业设计 1 毕业设计任务书 设计题目： 千斤丝杠制造工艺设计 设计要求： 1、编制零件制造工艺规程。 2、设计一套镗床夹具，绘制夹具装配图及非标准件零件图。 3、写出毕业设计论文：要论述方案选定、参数选择、计算过程等。 进度要求： 1-4 周 资料调研，确定题目和设计概况。 5周 完成设计的摘要和前言。 6-15 周 完成全部设计。 16-17 周 上交设计（论文），指导教师审核，修改设计（论文）。 18 周 答辩。 指导教师（签名）： 济源职业技术学院毕业设计 2 目录 摘要 . 3 前言 . 4 1、零件的分析 . 5 1.1 零件的作用 . 5 1.2 零件分析 . 5 2、工艺规程设计 . 8 2.1 确定毛坯 . 8 2.2 基准的选择 . 8 2.3 热处理 . 8 2.4 制订工艺路线 . 9 2.5 确定各工序参数 . 10 3、机械加工工艺过程综合卡片的填写 (附录 ) . 14 3.1 零件制造工艺过程卡片（一） . 14 3.2 零件制造工艺过程卡片（二） . 14 3.3 零件制造工艺过程卡片（三） . 14 4、焊接夹具设计 . 15 4.1 设计理由 . 15 4.2 焊接夹具的设计原理 . 15 4.3 确定夹具结构方案 . 16 结 论 . 20 致 谢 . 21 参考文献 . 22 济源职业技术学院毕业设计 3 摘要 本文从零件的分析，工艺规格设计，及加工过程中专用夹具的设计三个方面，阐述了组焊件千斤丝杠的工艺制造的全过程，尤其在工艺规程设计中，我们运用 已掌握的机械制造理论及计算公式，确定了毛坯的制造形式，选择了基准，制定了工艺路线，确定了机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后确定了切削用量及基本工时。 关键词： 工艺路线 加工余量 工序尺寸 切削用量 夹具设计 前言 毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、专业基础课以及专业课之后进行的。它是一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。 毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所掌握的专业技术理论知识和基本技能来分析和解决工程技术问题的能力，使我们建立正确的工程设计思想。通过毕业设计 我们把理论与实践相结合，初步学会了如何编写技术文件、正确使用技术资料手册及相关的工具书，培养了我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，进一步巩固和提高自己所掌握的基础知识、基本理论和基本技能，提高了自己的设计、计算、制图以及计算机绘图的能力。是从一名学生向一名工程技术人员转变的过渡过程。 本次设计的题目为千斤丝杠零件制造工艺规程的制订和镗床夹具的设计，是理论性、应用性、实践性、综合性的设计过程。 本设计得到赵永彪老师的悉心指导，并提出了许多宝贵意见和建议，在此深表谢意。由于实践经验不足，设计能力有限，设 计中错误难免，敬请批评、指正 。 济源职业技术学院毕业设计 5 1 零件的分析 1.1 零件的作用 本零件是济源市工业园区华新液压机械有限公司为三一重工股份有限公司配套加工的外协件，它用在飞机的起落架以及吊车的支撑架的机构中，主要是起到支撑作用。因此，该零件的质量及精度在使用中是非常重要的，必须制作出合理的工艺规程以确保零件的质量。 1.2 零件分析 该零件是一个组焊件，技术条件要求为：组焊后加工，热处理调质达到 HB240-280。表面粗糙度最高达到 Ra6.3m ，最低达到 Ra12.5m， 尺寸公差较小，另外有一处位置公差要求，这就需要经过粗加工、半精加工、精加工过程。本零件用于大批量生产，由于工序比较多，技术要求比较高，工件长度为 570mm，加工长度较长等，根据该公司现有设备，济源职业技术学院毕业设计 6 采用普通机床加工，只有合理的调配现有设备，选择正确的工艺路线及采用必要的工艺装置等，才能达到生产要求。 (1) 连接头的技术要求分析如下： 1） 同轴孔 120+ - 0.2, 42 和同轴外圆 150+0.7 0 , 140 同轴度 ,表面粗糙度 为 Ra 12.5 m； 2） 与基准孔有垂直度 要求的端面表面粗糙度为 Ra 6.3 m； 3） 121+0.05 0 孔本身尺寸精度不难保证 ,同轴度公差等级 为 8级 ,外圆位置度公差为 0.05 m； 4） 120-0.1 -0.3孔表面粗糙度 Ra 12.5 m.以保证装配合理； （ 2）杠体的技术要求分析如下 ： 济源职业技术学院毕业设计 7 1）梯形螺纹 Tr150 6-7e 的轴线与 150+0.2 0 轴线的同轴度为 0.05mm； 2） 150 的表面粗糙度为 6.3 m， 143 的左右侧面的表面粗糙度为 12.5 m； 3)应保证 160-0.043 -0.108 、 150+0.2 0 、 120+ - 0.2 等尺寸在要求的公差范围之内，倒角 2 45；及总长 490mm； 4)零件调质后硬度为 HB240-280； 济源职业技术学院毕业设计 8 2 工艺规程设计 2.1 确定毛坯 根据零件图样确定杠体毛坯采用 45 号钢，钢管 168 28；确定连接头毛坯采用 45号钢，圆钢 140。 2.2 基准的选择 2.2.1设计基准 该零件图选择杠体中心线为设计基准。在技术要求中规定有对公共中心轴线的同轴度要求、垂直度要求。 164 外圆左端面是工件的轴向主要设计基准，中心轴线是径向 主要设计基准。 2.2.2定位基准 (1)粗基准选择 以端面 76 为粗基准，先加工外圆，以求内孔表面加工余量均匀。不至产生误差，所以要按基准先行原则以外圆及端面，为粗基准先加工内孔 ,选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。 (2)选择精基准 为保证加工零件的要求，主要 以内圆表面 120 为基准，以 130 中心轴线为精基准，这样在加工 121+0.05 0 16、 100 10、 121+0.1 -0.15 15 时，就能作到基准统一、定位稳定、操作简单。 2.2.3装配基准 本工件以 143 的右端面作为装配基准。杠体和连接头在机床上进行夹紧点焊，最后进行焊接，使它们装配成一个整体 .。 2.3 热处理 千斤丝杠是由连接头和杠体组成的 ,它们都是采用 45钢的。而在它们加工前要经过正火处理，以增加它们的切削性能，来消除应力，细化组织，防止产生变形与开裂。接着进行粗加工、调质和精加工。然后需要进行高频感应加热淬火和低温回火，以便提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度；低温回火的目的是消除应力，防止，磨削加工时产生裂纹。 济源职业技术学院毕业设计 9 加工后需要 进行保温处理，可以使工件不宜变形，误差较小。最后用冷却液进行处理，为以后使连接头和杠体的装配打下基础。 2.4 制订工艺路线 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大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 2.4.1连接头的加 工工序如下 ： 工序一：选择实心钢外径为 140mm 的毛坯，在下料机上取 L=100mm 长。 工序二：在 CA6140x1500 车床上夹右端外圆车左端外圆车成 133、车成 121、 42、 100、 8 45、 1.5 45，掉头夹外圆找正车成 SR80 球面。 工序三：检验。 2.4.2杠 体的加工工序如下 ： 工序一：选择毛皮 168 28管材，在下料机上取 L=500mm 长。 工序二：车距左、右端面 100 往里车架位见圆， L-60，在左端面车深孔引孔 120+0.2 -0.2，L=90。 工序三：深孔镗：粗、精镗内孔为 120+0.1 -0.1。 工序四：夹左端内孔，右端上中心架，在右端车接头止口配合尺寸 121+0.05 0 ， L=16。 2.4.3组焊件的加工工序如下 ： 工序一：钳工：将焊接件备齐，并清洗干净。 用自制夹具按焊接图装配并点焊牢固。 工序二：焊接：局部预热按图要求焊接成型，保证质量。 工序三：热处理：硬质为 HB240 280 后（ 120 内孔酸洗干净） 。 工序四：夹右端 130 左端架中心架车端面保孔深 475。车成外圆 167 内孔倒角 245，调头夹外圆上中心架车成 130、焊接尺寸、打 中心孔 A3 保总长，夹顶车成 150、 143、 Tr150 6-7e 各尺寸，调头夹外圆找正在 0.05 内上中心架车成 160+0.1 -0.1、 160+0.2 0 、倒角、长度。 济源职业技术学院毕业设计 10 工序五：划 Z3/8 位置线。 工序六：钻孔 Z3/8、 14.4。 工序七：检验 。 2.5 确定各工序参数 2.5.1连接头的加工工序 工序一：选择实心钢外径为 140mm 的毛坯，在下料机上取 100mm 长。 确定毛坯长度尺寸：取粗车加工余量为 2mm 取精车加工余量为 1mm 所以，毛坯尺寸长度为： 95 +1 + 2 = 98mm 取为： 100mm 工序二 : 在 CA6140x1500 车床上夹右端外圆车左端外圆车成 133、车成 121、 42、 100、 8 45、 1.5 45，掉头夹外圆找正车成 SR80 球面。如图示 ： 选用 YG6 硬度合金车刀车端面，在万能机床上加工 42 孔，由于采用钻、扩、镗的工艺方案，故工序 06 可用钻扩 扩复合刀具一次加工。而工序 070 精镗 42 孔，因加工余量小，则选用高速钢内孔车刀。 工序三 ： 检验。 2.5.2杠体的加工工序 工序一：选择毛皮 168 28 管材， 在下料机上取 L=500mm 长。 (1)确定毛坯的外圆尺寸： 各工序加工余量：粗车 2mm 精车 1.0mm 总余量： 3mm 济源职业技术学院毕业设计 11 各工序工序尺寸：粗车前： 165 + 2 =167mm 精车前： 164 + 1 = 165mm 取为 168mm (2)确定毛坯长度尺寸 根据零件图样确定毛坯长度尺寸 Lm为 500mm 工序二：车距左、右端面 100 往里车架位见圆， L-60，在左端面车深孔引孔 120+0.2 -0.2， L=90。 工步 ：车距左、右端面 100 往里车架位见圆。依金属机械加工工艺手册可查得： 切削深度 ap取 2mm，进给量 f 取 0.2mm/r，切削速度 V取 151mm/min，车床转速 S取 800 r/mim。 工步 ：车左端面车深孔引孔 120+0.2 -0.2， L=90。 工序三：深孔镗：粗、精镗内孔为 120+0.1 -0.1。 选用高速钢内孔车刀，依金属机械加工工艺手册可查得： 切削深度 ap取 0.5mm，进给量 f取 0.1mm/r，切削速度 V 取 50mm/min，车床转速 S 取 180 r/mim。 工序四：夹左端内孔，右端上中心架。 在右端车接头止口配合尺寸 121+0.05 0 ， L=16。选用 YG6 硬度合金车刀，依金属机械加工工艺手册可查得： 切削深度 ap取 0.5mm，进给量 f取 0.5mm/r，切削速度 V 取 150mm/min，车床转速 S 取 800 r/mim。 2.5.3组焊件的加工工序 工序一：钳工：将连接头和杠体两个焊接件备齐，并清洗干净。 济源职业技术学院毕业设计 12 用自制夹具按焊接图装配并点焊牢固。 工序二：焊接 ，局部预热按图要求焊接成型，保证质量。如下图所示： 工序三：热处理，硬质为 HB240-280后（ 120 内孔酸洗干净）。 为了减少零件在热处理过程中发生变形与开裂，应整体进行调质处理，使硬质达到技术要求。 选择调质方法来满足零件的综合力学性能，得到较好的表面质量。为了能达到这种要求，经过热处理冷却后得到的外圆尺寸为： 167mm；总长为： 495mm 。 工序四：夹右端 130 左端架中心架车端面保孔深 475。车成外圆 167 内孔倒角为 2 45，调头夹外圆上中心架车成 130、 焊接尺寸、打中心孔。保总长，夹顶车成 150、 143、 Tr150 6-7e 各尺寸，调头夹外圆找正在 0.05 内上中心架车成 160+0.1 -0.1、 160+0.2 0 、倒角、长度。 采用四爪卡盘加紧右端 130，选用 YG6 硬度合金车刀，依金属机械加工工艺手册可查得： 切削深度 ap取 0.5mm，进给量 f取 1.5mm/r，切削速度 V取 200mm/min，车床转速 S取 1000 r/mim。 利用上述参数，把工件车成 475 深，再利用镗刀在 内孔倒角成 2 45。 换用 90 刀 车成 130，调头夹外圆车成 160+0.1 -0.1 、 160+0.2 0 。 换用 45 车刀完成倒角。 则： n = 1000Vc/(d) = 1000 165/(3.14 91) = 577r/min 取 n =580 r/min 车 Tr150 6-7e 螺纹时应注意：螺纹车刀的左右两侧刀刃必须是直线；两刃所夹的刀尖角等于螺纹的牙形角，车刀的径向前角应是零度；螺纹车刀必须正确安装；车削梯形螺济源职业技术学院毕业设计 13 纹时，一般先用一把宽度等于槽底宽的切削刀将螺纹车至需要深度，然后用形状与螺纹截面相同的车刀将螺旋车削正确；车螺纹时，还必须根据丝杠螺距大小， 按走刀箱上铭牌规定调整挂轮和走刀箱手柄位置。 工序五：根据图样划 Z3/8 位置线。 工序六：钻孔 Z3/8、 14.4。 选用直径为 12的麻花钻头，依金属机械加工工艺手册可查得： 切削深度 ap取 0.5mm，进给量 f取 0.1mm/r，切削速度 V 取 80mm/min，车床转速 S 取 350 r/mim。 工序七 : 检验 。 可用千分游标卡尺，内径百分表以及螺纹检验卡片，万能角度尺等工具按图纸要求进行检验，保证合格产品上市。 2.5.4 基本表面各种加工方案的经济精度 根据表面加工要求及加工方法所达到的经济精度，选 择主要的表面方法及加工方案如下： 164+0.1 -0.1 外圆柱面 D6 粗车 （ IT12） 半精车（ IT8） 130+0 -0.2外圆柱面 D8 粗车 （ IT12） 半精车（ IT8） 120-0.1 -0.3内孔 D1 钻孔 （ IT11） 扩孔（ IT10） 粗镗 （ IT12） 半精镗（ IT8） 精镗（ IT7） 42 内孔 D3 钻孔（ IT11） 扩孔（ IT10） 粗镗（ IT12） 半精镗（ IT8） 精镗（ IT7） 100 内 圆柱表面 D2粗镗（ IT12） 半精镗（ IT9） 121+0.05 0 为提高定位精度，保证连接头与千丝杠杆内孔精确连接，必须用夹具定位，校正确定在同一轴线上。 济源职业技术学院毕业设计 14 3、机械加工工艺过程综合卡片的填写 (附录 ) 3.1 零件制造工艺过程卡片（一） 3.2 零件制造工艺过程卡片（二） 3.3 零件制造工艺过程卡片（三） 济源职业技术学院毕业设计 15 4、焊接夹具设计 4.1 设计理由 千斤丝杠连接头和杠体在粗加工后，要将两者焊接到一起，进行热处理，再进行最后的成型加工。因本工件是大批量的生产，为了提高加工效率，并能保证加工精度， 因此，需设计制造专用焊接夹具来保证装配关系、焊接效率和质量。 4.2 焊接夹具的设计原理 千斤丝杠为轴类零件，一般都以中心轴线为基准来加工其外表面。焊接夹具就是以千斤丝杠的中心轴线为基准而设计的。 将千斤丝杠150 的部分放到60的 V形槽，（如右图所示） 使千斤丝杠杠体的轴线与装夹在机床上的连接头的轴线重合，用另一部分 V形槽夹紧杠体，使用特制的螺栓固定。如下图所示： 这样千斤丝杠和连接头就被固定两焊件。用电焊机进行点焊，使工件的位置固定。点焊后，取下工件，按照技术要求进行焊接就可以了。 此焊接 夹具结构简单，便于制造，经济实用，定位作用好。 济源职业技术学院毕业设计 16 4.3 确定夹具结构方案 4.3.1确定夹具结构 根据夹具原理的设计可得：夹具必须加紧杠体，使之在机床上固定，避免松动。为了使连接头更好的和杠体焊接起来，就设计了两种形状的夹具，形状如下： 4.3.2夹具非标准件零件图 1)夹紧盖零件图样如下所示 : 济源职业技术学院毕业设计 17 2)夹紧螺栓零件图样如下 : 3)连接铰链零件图样如下 : 4.3.3绘制夹具总 装图 1）布置图面 选择适当比例，在图纸上用绘出所设计的工装简略图（图 4-2），（图 4-1）各视图之间要留有足够的空间以便绘制夹具元件及标注尺寸。 2）绘制定位元件 根据选好的定位基准面确定定位元件类型、尺寸、结构，将其绘制在相应位置上（图 4-3）。 3）布置对刀、引导元件根据确定用于保证刀具和夹具相对位置的对刀元件类型，结构，空间位置，将其视图绘制在相应位置上。 4）设计夹具装置辅助支承 根据所确定的夹紧装置和辅助支承将其视图绘制在相应位置上（图 4-4）。 济源职业技术学院毕业设计 18 济源职业技术学院毕业设计 19 济源职业技术学院毕业设计 20 结 论 制订机械加工工艺是机械制造企业工艺技术人员的一项主要工作内容。机械加工工艺规程的制订与生产实际有着密切的联系，它要求工艺规程制订者具有一定的 专业技术理论和 生产实践知识。 在实际生产中，由于零件的结构形状、几何精度、技术条件和生产 批量 等要求不同，一个零件往往要经过一定的加工过程才能将其由图样变成成品零件。因此，机械加工工艺人员必须从工厂现有的生产条件和零件的生产 批量 出发，根据具体 情况 ，在保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本的前 提下，对零件上的各加工表面选择适宜的加工方法，合理地安排加工顺序，科学地拟定加工工艺过程，才能获得合格的机械零件。