机械专业毕业论文---弯轴压孔加工工艺及精镗压轴孔夹具.doc

弯轴压孔加工工艺及精镗压轴孔夹具 关键词： 弯轴压轴孔，加工工艺，镗孔夹具 摘要：本次设计是对弯轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 弯轴零件的主要加工表面是平面及内孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加 工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔 与平面的加工明确划分成粗加工、半精加工精加工阶段以保证加工精度。基准 选择以零件底平面为粗基准加工出四垂直孔底平面，以弯轴零件四垂直孔底平 面作为精基准。主要加工工序安排是先先加工四垂直孔和两上平面，再以四底 平面为基准加工压轴孔艺孔。整个加工过程需用镗床、铣床等。 目录 前言.1 1 弯轴零件的工艺分析.2 1.1 零件技术要求的分析.2 1.2 零件结构的分析2 2 毛坯的选择.3 3 机械加工工艺规程.3 3.1 工艺路线3 3.2 工艺基准的确定3 3.3 工艺流程4 4，精镗压轴孔夹具.5 4.1 定位基准.5 4.2 夹具尺寸及公差确定5 4.3 工件的装夹5 结束语.6 参考文献.7 前言 机械加工工艺规程，是规定零件机械加工工艺过程和操作方法的重要工艺 文件。它不仅是企业生产重要技术文件，也是机械过程中用于指导生产、组织 加工和管理工作的重要依据，还是新建和改建工厂和车间的基本资料，是实现 产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产 准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据， 也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统， 夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和 提高加工精度，降低生产成本等。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企 业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计 具有十分重要的意义。 弯轴压孔加工工艺及精镗压轴孔夹具 弯轴是用于轻轨列车上的关键零件。一般客车的轮对是两个轮子压在同一 根轮轴上，轮子和轮轴一起转动，轮对两端装有轴承及轴承座，车厢通过一系 列较复杂的机构装在两端轴承座上，车厢前后装有两组轮对，这样组成客车车 厢，能在导轨上运行。而轻轨列车的弯轴简化了轮子与车厢的复杂连接，车厢 减震系统直接装于弯轴上，在弯轴两端压入轮轴，在轮轴上装入滚动轴承及车 轮。列车运行时弯轴及轮轴不转动，通过滚动轴承只要车轮滚动，这样是国外 先进的结构，但是弯轴制造较复杂，难度大，精度要求高。 该零件为单位小批量生产 1 弯轴零件的工艺分析 1.1 零件技术要求的分析 弯轴与机构中的零件通过紧配合，减震等作用。形状对称，尺寸要求，形 状精度要求均较高。两个 134 mm 的孔为主要配合孔，两孔的同心度必须50。 保证在 0.1mm。两孔轴心与两端端面的垂直度 0.02mm，且圆柱度要求 0.02mm。 四周 70.5 mm 四孔上公差为，四孔之间位置0.2mm，且四孔底部与与压轴2.01 孔上部的平面距离是 325 mm。见附图 1.50 1.2 零件结构的分析 弯轴零件主要有内孔，平面，零件通过紧配合，减震等作用。形状对称， 尺寸要求，形状精度要求均较高，弯轴 属于轴类零件基本加工表面有 4 个垂 直方向的孔，2 个水平方向的压轴孔以及 2 个上平面组成。 4 垂直方向的孔主要 采用画线铣和镗加工，2 上平面主要采用画线铣床上进行加工， 2 压轴孔采用画 线粗镗，半精镗，补焊，回火，最终在夹具上精镗。 弯轴加工要求也很高，弯轴四周有 70.5 mm 的四个垂直孔，该四孔中201。 心距较大，分别为 1100mm 和 480mm，中心距公差为0.2mm，弯轴两端压轴孔 精度要求最高，孔径为 134 mm，孔的圆柱度为 0.02mm，并且是里口大外5.0 口小，弯轴两端孔的相互位置也有要求，假设弯轴两端孔分为 a 与 b，要求 a 对 b 轴线的同轴度为 0.1mm，a 孔的外平面与 a、b 的轴线垂直度为 0.02mm，另 外 a-b 轴线对称 4 个 70.5mm 的垂直孔对称度要求是0.1mm，该形位公差是 立体空间位置公差（垂直轴线对水平轴线） ，属于加工难度较高的公差要求。 弯轴采用铸钢件，材料是 c 级钢，对于弯轴零件的铸造毛坯，需要的材料和 机械性能试验和化学成分析，对铸造后的弯轴要做正火和回火 2 种热处理，并 且进过磁粉探伤和射线探伤，铸件要求很高。 2 毛坯的选择 毛坯的选择与零件的实际作用，材料，形状，生产性子以及在生产过程中 获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下及种：1、型材 2、锻造 3、铸造 4、 焊接 5 其他毛坯。根据零件的材料要求以及零件在机构中的作用，最终制造方 法是锻造或铸造。 该零件材料是 c 级钢（铁路设备专用钢材） ，当选用锻造时，因为毛坯种类 的选择不仅影响毛坯的制造工艺、设备及制造费用，而且对零件机械加工工艺、 设备和工具的消耗以及工作时定额也都有很大影响，由于毛坯精度低，加工余 量比较大，生产类型为单件小批量生产，锻造费用较高。综合上述考虑，采用 铸钢件，铸造缺陷不得超过 tb/t 1464-91 中 3.14 项的要求范围。 3 机械加工工艺规程 3.1 工艺路线 因为弯轴是铸钢件，在加工中铸钢内部有的缺陷经过加工会显露出来，铸 件内部有缩孔，夹沙，等铸造缺陷，而这是成品检验所不允许的，所以确定弯 轴加工工艺为：粗加工补焊铸件缺陷局部回火（a,b 两孔）半精加工 精加工。由于粗加工与精加工之间的加工余量较多，铸造缺陷在粗加工后没有 显露出来，另外粗加工压轴孔时因为工件装夹变形，加工余量大工件走动而且 粗加工机床精度较低，加工余量不可能会很少，所以在粗加工与精加工之间增 加了一道半精加工工序。 四垂直孔主要采用画线方式进行机加工，利用工装装夹紧零件，校对所划 得线，铣出 4 个 70.5 孔的底平面，再以底平面为基准镗出 4 个 70.5 的孔 以及 2 上平面。 压轴孔粗加工主要采用画线的方式进行机加工，用四个 70.5 孔的底平面 为基准，螺栓穿过 70.5 的孔进行压紧，校对所划的线进行粗加工，再利用工 装装夹紧进行半精镗加工、在补焊、回火过后再利用夹具定位进行精镗压轴 3.2 工艺基准的确定 在机械加工工艺路线确定以后，要选择工件的工艺基准，在制定零件加工 的工艺规程时，正确选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准的选 择正确与否，不仅影响到零件的尺寸精度和相互位置精度，而且对零件个表面 的加工顺序也有很大的影响。 对于弯轴来讲，选择 4 垂直孔底平面为水平方向的工艺基准，虽然该 4 孔 底平面没有加工要求，但它符合作为基准的一种要素，在弯轴整件上是距离相 距较远的点，处于同一平面上。选择弯轴侧面带螺孔的搭子作为横向工艺基准， 在加工过程中横向工艺基准还有一次工艺基准的转换，在加工 4 垂直孔时，以 搭子平面为横向工艺基准，在精加工先后的程序中，相距同一侧的两个孔中心 连线作为横向工艺基准，这样选用基准是为了保证两压轴孔加工孔的 a-b 轴线 对 4 孔的对称度达到0.1mm。 为了保证追最终成品的尺寸满足图纸要求，并且便于加工及测量，所以对加 工弯轴必须确定工艺尺寸及公差。 在垂直方向上，尺寸基准要尽量与工艺基准在相同方向上，选择以 4 垂直孔 底面作为尺寸基准，并把产品要求的尺寸转化为工艺尺寸。 在弯轴中产品分辨标注为分段高度：800.5mm,1150.2mm,1300.5mm。 工艺尺寸标注为：800.1mm,1950.1mm,3250.4 如下所示： 这样标注时，加工过程中很容易确定加工精度，而且测量容易，高度保证尺寸 要求： 195mm-80mm115mm 尺寸公差 0.1mm+0.1mm=0.2mm 325mm-195mm130mm 尺寸公差 0.1mm+0.4mm=0.5mm 在横向基准尺寸上 4 垂直孔的横向距离为：4500.2mm,对称度为 0.1mm，所以 4 垂直孔距工艺尺寸为 4500.05，而且标注压轴孔对 4 孔中心距 为 2550.05mm，这样加工后的对称度尺寸才能保证为 0.1mm,则对称度为： 0.05mm+0.05mm=0.1mm. 3.3 工艺流程： 5）弯轴毛坯 10）清理：去除铸件飞边，毛刺，外形缺陷，补焊 15）划线:检查毛坯，划出高度校对线及检查线 20）铣垂直方向平面：加工底平面，4 个搭子上的平面，压轴孔 2 端 顶面平面 25）铣横向平面：铣横向搭子平面，铣横向搭子开档 30）铣轴向端面：铣压轴孔两端平面 35）划线：划 4 个 70.5mm 的孔和压轴孔 40）粗镗孔：镗 4 个 70.5mm 的孔和压轴孔 45）半精加工压轴孔 50）补焊：补焊压轴孔内铸造缺陷 55）局部回火：压轴孔补焊部位进行局部回火，回火温度 520 560持续 3 小时 60）精镗压轴孔：用夹具最后精加工压轴孔 65）钳工去毛刺打磨外形 70）各项检验 75）油漆，包装，装箱 4 精镗压轴孔夹具 4.1 定位基准 定位基准尽可能与工艺基准一致 选用 4 垂直孔定平面为一个定位基准，可以限制供 3 个自由度及 2 个方向 移，x,y 方向的旋转。 选用 2 个 70.5mm 垂直孔定位，可以限制 z 轴方向的旋转，x 方向的位移 这样限制了零件在 x,y,z 方向的旋转，x,z 方向的位移，共限制了零件 5 个自 度，这样就可以对 y 方向进行顺利加工 4.2 夹具机构 夹具选用大平板形成夹击体为一块 130060040 的大平板，在该平板上 安装有 4 个等高垫块，安装位置在 4 个垂直孔相应的位置，该 4 个等高铁就是 水平定位，在 4 个等高铁的同一侧的上面分别设计有一处圆柱销和一处菱形销， 这种圆柱销加菱形销的结构就是通常对凌空定位的基本形式，可以对两孔轴线 定位，又避免了 2 孔因加工误差而不能装入夹具内的麻烦。 4.2 夹具尺寸及公差确定 1）平板要有一定的刚性，因为面积较大，所以选用厚度为 40mm 的钢板， 平面上下面的平行度为 0.02mm 1） 块等高铁必须等高，其误差为 0.01mm，这样装于底板上总体平行度为 0.02mm+0.01mm=0.03mm。 2） 柱销与菱形销的定位直径选用比定位孔最小尺寸少 0.02mm,才能顺利将 工件安装，因为定位孔图纸标定为 700.2mm，如果按图纸尺寸做，定位销 外径应设计为 75mm-0.02 到-0.03，这样定位销当孔位最大尺寸 70.7 时对 称度会偏移0,去，再加上前面的0.1mm 加工误差最终成品对称度最大可达 0.2mm，已超差 1 倍，所以 4 垂直孔加工尺寸应改为工艺尺寸 70.60.015mm，两定位销的尺寸为 70.580.05，这样制作的零件最终对 称度因安装因素造成的误差为 0.015mm0.05=0.02mm，见附图 2。 4.3 工件的装夹 1） 与机床连接的底板上设计有 4 个压装孔，与机床的 t 型槽对应，可安 装于机床上 2） 个等高垫块中心设计有 4m20 的螺孔，可用于弯轴在夹具体上的安 装 3） 具体上装有 4 个 m12 的吊环，用于夹具的吊装。 工装示意图见附图 2 弯轴压孔加工工艺及精镗压轴孔夹具，主要是对弯轴压孔加工工艺及精镗 压轴孔夹具进行设计。弯轴的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，压轴孔 夹具的设计主要是设计正确的定位夹紧机构，在本设计中的加工工艺路线正确 合理，夹具的紧定位夹机构也能达到定位夹紧的目的，能够保证压轴孔的精度。 结束语 弯轴的加工工艺及压轴孔设计，主要是对压轴孔加工工艺和夹具进行设计。 弯轴的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，压轴孔夹具设计主要是要设计 出正确的定位夹紧机构。在本设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定 位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在设计中遇到 了很多问题。经过自身的不断努力，这些问题都一一解决。在这个过程中，对 机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知 识运用的能力，使我对专业知识、技