毕业论文——轴销机械加工工艺规程和钻夹具设计

西北工业大学继续教育学院论文设计毕业 学生姓名 _ _论文（设计）题目_轴销机械加工工艺规程和钻夹具设计_指导教师姓名 _评阅教师姓名_ _20XX年4月28日_ _西北工业大学继续教育学院目录摘要3关键词41 零件分析51.1销轴的作用51.2销轴的工艺分析52 工艺规程设计62.1 确定毛还的制造形式62.2选择基准72.3制定工艺路线72.4 确定机械加工余量102.5 确定切削用量103.夹具设计143.1.设计思想153.2.夹具设计153.3工件在夹具中加工的精度分析21参考文献23心得体会24摘要毕业设计是对近三年所学知识的一次系统性的梳理，消化，巩固的过程。其检测了我们三年来对所学知识的掌握程度和运用所学知识解决实际问题的能力轴销是一类标准化的紧固件，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动。主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。轴销通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。我所设计的JZ17-YY-05零件的机械加工工艺规程和钻夹具设计包括以下几点：一.设计思路1.明确设计任务，研究原始资料，做好调查研究；2.拟定零件加工工艺以及夹具设计方案，绘制夹具草图；3.完成工艺的相关计算，分析；4.完成夹具的总装图及非标准零件图；5.撰写设计说明书。二.设计的方法1.零件的加工要求以及工艺分析；2.加工工艺方案确定及工艺计算；3.夹具体的设计方案；4.编写设计说明书。三.设计成果1.机械加工工艺规程夹具装配图；2.夹具非标准零件图；3.设计说明书。关键词轴销夹具设计设计方案1 零件分析1.1销轴的作用销轴常用于连接结构件，以满足构件之间的相对转动需求，也用于一些结构件吊装过程。无论是结构件连接节点，还是吊装节点，其节点都需要必要的计算。以满足结构安全以及吊装安全需要。1.2销轴的工艺分析1.工件材料：45号钢；2.未注倒角为1453.加工中18的外圆时，长度为50mm，由于没有标注长度公差尺寸，所以加工时，为保证经济的合理性，故而公差等级按IT7级加工，表面粗糙度为Ra3.2；4.加工左，右两个端面，由于未标注表面的粗糙度，所以加工时，为保证经济的合理性，故而公差等级按IT9级加工，表面粗糙度为Ra3.2；5.加工右端面上的一个M5-7H的内螺纹孔，按给定的精度尺寸加工；6.加工70的外圆时，以右端为加工基准，由于加工长度为5mm，且没标注长度公差尺寸，故为了保证加工经济的合理性，未标注的公差尺寸，均按照IT9级加工，表面粗糙度为Ra3.2；7.加工2-06.6的孔时，由于没标注公差寸，故为了保证加工经济的合理性，未注公差尺寸的，均按照IT11级加工，表面粗糙度为Ra6.3；8.加工2-012.8的孔时，由于没标注公差寸，故为了保证加工经济的合理性，未注公差尺寸的，均按照IT11级加工，表面粗糙度为Ra6.3。2 工艺规程设计2.1 确定毛还的制造形式销轴的加工要求比较高，加工的面也比较多，并且种类繁多，涉及到了车，铣，钻孔，扩孔，攻螺纹，车倒角，切退刀槽等。形状，位置，尺寸的精度要求等都各有要求。毛坯的选择，即要满足零件加工的过程的合理，也要满足零件的结构形状，尺寸大小，材料的强度，韧性，耐磨性。根据其生产纲领可知生产类型为中批量生产，采用45号钢，故而采用普通模锻。2.1.1：加工余量公差等级：普通级估算锻件重量：根据零件的重量估算锻件毛坯的重量，已知机械加工后销轴件的重量为0.54kg,由此可初步估计机械加工前锻件毛还的重量为1kg计算锻件形状复杂系数：S2(般）材质系数：销轴材料为45钢，碳的质量分数小于0.65%，故该锻件的材质系数属Ml级零件表面粗糙度：由零件图可知，拨叉各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6之后查手册确定各个方向的加工余量2.1.2：拔模斜度外模锻斜度：锻件在冷缩时趋向离开模壁的部分，用表示，一般=5度内模锻斜度：锻件在冷缩时趋向贴紧模壁的部分，用表示，一般=a+2-32.1.3：圆角半径外圆角半径r=35内圆角半径R=6102.1.4：毛坯如图2.2.4：图2.2.42.2选择基准定位基准是加工中用来使工件在机床或夹具上定位所依据的工件上的点，线，面。1.粗基准的选择粗基准的选择，一是不能影响工件上加工表而与不加工表而的相互位置，二是不能影响加工余量的分配。故加工外圆时，选取非加工表而为外圆为基准，利用二抓卡盘外圆定位夹紧。2.精基准的选择选择精基准主要从保证工件的位置精度和装夹方便两方面来考虑。主要包括了基准重合原则，基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。故而加工零件时，选择以加工好的外圆为精基准，能有较好的定位。2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度、位置精度等技术要求能得到合理保证。1.工序1：锻造毛坯，如图1图12.工序2：粗、精车长度为19mm的外圆，如图21) 粗，精车18的外圆至19mm处；2) 倒角1x45，切槽21。图23.工序3：粗、精车长度为26mm的外圆，并钻孔，攻丝。如图31) 掉头，用铜片包裹着夹紧；2) 粗，精车18的外圆至26mm处；3) 倒角145，切槽21；4) 钻4.2的螺纹底孔，攻丝到M5-7H.图34.工序4：粗，精铣距离中心20mm的平面，如图41)以圆柱的中心为基准，铣距离中心20mm的平面(图45.工序5：钻孔，如图51）钻孔加工时，用6.6的硬质合金麻花钻，钻削2-6.6的孔：2）用12.8的硬质合金锪钻，锪12.8的锥面沉孔，可一次加工成型。图56.工序6：磨削外圆表面；如图6图67.工序7：钳1)去毛刺。8.工序8：检1)按图样要求检验9.工序9：入库1)清洗，封油，入库。2.4 确定机械加工余量根据上述原始资料以及加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量。2.4.1 工序2：加工18f7的外圆时，因定位基准与工序基准重合，故不需要尺寸链的换算。因锻造毛坯时，毛坯单边余量为2mm；由于工件需要磨削，故金属切削手册查得，外圆的直径余量至少为0.35mm,故留单边余量为0.2mm,所以单边加I工余量为1.8mm。车18f7的外圆时，一毛坯的外圆定位，加工精度等级为IT7IT8，为了保证加工经济的合理性，取IT8，故可以一次加工成型。2.4.2 工序3：加工18f7的外圆时，因定位基准与工序基准重合，故不需要尺寸链的换算。因锻造毛坯时，毛坯单边余量为2mm；由于工件需要磨削，故金属切削手册查得，外圆的直径余量至少为0.35mm,故留单边余量为0.2mm,所以单边加工余量为1.8mm。车18f7的外圆时，一毛坯的外圆定位，加工精度等级为IT7IT8，为了保证加工经济的合理性，取IT8，故可以一次加工成型。钻4.2的螺纹底孔，攻M5-7H的螺纹时，查机械加工工艺师手册得，加工的单边余量为0.4mm,可一次加工成。2.4.3 工序4：铣削距离圆心20mm的端面时，因其表面有15ram的加工余量，查金属切削手册可得精加工余量为0.7mm，故而粗加工时的余量为11.8mm。2.4.4 工序5：钻削加工时，用6.6的硬质合金麻花钻钻削2-6.6的孔；用12.8的硬质合金锪钻，锪12.8的锥面沉孔。可一次加工成型。2.4.5 工序6：磨削18的外圆时，查金属切削手册得精加工余量为0.35ram,又因为该外圆有0.4mm的加工余量，所以其有0.4mm的余量。2.5 确定切削用量2.5.1 工序2：粗，精车18的外圆至19mm处，倒角145，切21的槽。本工序采用计算法确定切削用量。(1)加工条件工件材料：45#，锻造加工要求：粗车毛坯左右端面，保证表而粗糙度；粗，精车18的外圆之19mm处，保证尺寸精度，倒角1x45，切槽2x1.机床：CA6140卧式机床夹具：二抓卡盘刀具1：YT14硬质合金90外圆车刀刀具2：高速钢中心钻刀具3：高速钢切槽刀(2)计算切削用量查金属切削手册f肩面=0.4mm/r，f外圆粗=0.4mm/r，f切槽=0.05mm/r，V端面=143.4m/min,V外圆粗=158.59m/min，V切=105m/min。经计算切削时：n端面=616r/minn外圆粗=2294r/minn切断=1858r/min查机床说明书取n端面=600r/min，n外圆粗=2200r/min，n切断=1880r/min.则实际切削速度计算得：V端面=139.48m/minV外圆粗=152.05m/minV切断=101.78m/min2.5.2 工序3：粗，精车长度为26mm的外圆，并钻4.2的螺纹底孔，攻M5-7H的螺纹。本工序采用计算法确定切削用量。(1).加工条件加工材料：45#，锻造加工要求：1).粗，精车18的外圆至26mm处，保证尺寸的精度和表而粗糙度；2).倒角1x45，切槽2x1；3).钻中4.2的螺纹底孔，攻丝至M5-7H。机床：CA6140卧式车床夹具：二抓卡盘、尾座刀具1：采用YT14硬质合金90外圆车刀：；刀具2：高速钢中心钻（D=l.25mm，Dl=4mm)刀具3：高速钢切槽刀(a=2mm,L=183mm)刀具4：4.2硬质合金麻花钻量具：游标卡尺、量规(2).计算切削用量查金属切削手册得：f肩而=0.4mm/r，f外圆粗=0.4mm/r，f切槽=0.05mm/r，f钻4.2=0.lmm/r,f车螺纹=0.4mm/r；V端面=143.4m/min,V外圆粗=158.59m/min，V切=105m/min，V钻4.2=30.6m/min,v车螺纹=10m/min。经计算切削时：n端面=616r/minn外圆粗=2294r/minn切断=1858r/minn钻4.2=694r/minn攻=2319r/minn车螺纹=636m/min查机床说明书取n端面=600r/min，n外圆粗=2200r/min，n切断=1800r/min，n钻4.2=2200r/min，n车螺纹=600m/min。则实际切削速度计算得：V端面=139.48m/minV外圆粗=152.05m/minV切断=101.78m/minV钻04.2=29.02m/minV车螺纹=9.42m/min2.5.3 王序4：铣削距离圆心20mm的端面。本工序采用计算法确定切削用量。(1).加工条件工件材料：45#，锻造加工要求：以中心为基准，粗，精铣距离中心20mm的平面。机床：X6132夹具：专用铣具刀具：高速钢镶齿二面刃铣刀量具：游标卡尺(2)计算切削用量参考金属切削手册f粗z=0.10mm/z，f精z=0.04mm/z，切削速度确定V粗=21m/min、V精=40m/min，采用高速钢二齿立铣刀，D=20mm，齿数Z=3，则：n粗=334r/min，n精=636r/min现采用X6132立式铣床，根据机床说明书，取n粗=375r/min，n精=650r/min，故实际切削速度为：V粗=23.5m/minV精=40.8m/min当n粗=375r/min时，n精=650r/min时，工作台的每分进给量：fm粗=f粗zZn=l12mm/min；fm精=f精zZn=78mm/min查机床说明书，取f粗=118mm/min，实际f粗=0.31mm/r，f精可直接选用该值。2.5.4 工序5：钻孔加工(1)加工要求：加工材料：45#，锻造件加工要求：钻孔加工时，用6.6的硬质合金麻花钻，钻2-6.6的孔；用12.8的硬质合金锪钻，锪12.8的锥面沉孔。可一次加工成型。机床：摇臂钻床Z3025刀具1：6.6高速钢麻花钻刀具2：硬质合金锪钻细长柄机用丝锥M121.25(GB/T3464.2-2.3)量具：内孔塞规(2).切削用量计算：查金属切削手册，f钻6.6=0.lmm/r，f攻=0.02mm/r，V钻6.6=40m/min，V攻=1lm/mino切削时：n钻4.2=1929r/minn钻6.6=756r/minn攻=291r/min查机床说明书取n钻6.6=180r/min，n攻=280r/min。则实际切削速度：V钻6.6=37.32m/minV攻=15.7m/min2.5.5工序6：用砂轮机磨削18的外圆；本工序釆用计算法确定切削用量。(1)加工条件工件材料：45#，锻造加工要求：用砂轮磨削，精加工至表面的粗糙精度。机床：M1432A夹具：通用夹具刀具：黑碳化娃1号平行砂轮（GB/T4127-1997，P400x40x203,A60，L5，B35)(2)计算切削用量参考金属切削手册fm粗=120mm/min，fm精=105mm/min，切削速度确定V砂轮粗=17m/s，V砂轮精=35m/s，V工件粗=60m/min，V工件精=30m/min采用黑碳化鞋1号平行砂轮（GB/T4127-1997，P400X40X203，A60，L5，B35)则：n砂轮粗=812r/minn砂轮精=1624r/minn工件粗=146r/minn工件精=73r/min现采用M1432A立式铣床，根据机床说明书，取n砂轮粗=800r/min，n砂轮精=1650r/min，n工件粗=140r/min，n工件精=70r/mino故实际切削速度为：V砂轮粗=16m/minV砂轮精=34.8m/minV工件粗=57m/minV工件精=28.5m/min3.夹具设计为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计通用夹具。根据课题要求，设计工序的通孔钻床夹具。3.1.设计思想本夹具用来钻2-6.6的孔，锪12.8锥而沉孔，锪3-6锥孔，两个孔有着角度固定的要求，由于这是最后一道工序，对后而没有影响。因此，在本道工序加工时，主要是如何通过专用夹具来保证加工精度和加工质量，提高劳动生产效率和降低劳动强度。3.2.夹具设计3.2.1.定位方案由零件图1-1可知，2-6.6，12.8的孔，与圆的中心线有着角度一定的要求，因此，设计基准为70圆的中心线。为了使定位误差为零应该选择以70的精加工圆的中心线和被加工的而为设计基准和定位基准。为了消除定位所引起的不必要的误差，定位是以70外圆所铣削的端面为定位基准，用一个浮动块与之定位。这样可以消除定位误差。如图1-2：图1-1图1-23.2.2导向元件的设计钻套选择根据支架零件图求钻孔，采用快换钻套。因中批生产，故使用快换钻套，磨损后可迅速更换。钻套上凸缘与压板面平齐，钻套螺钉的台阶头部紧压在此钻套上凸缘上，为防止可换钻套转动及取工件时脱落，可用螺钉旋转至削边面，压紧钻套。同时，为了便于装卸工件，故将压板设计为翻盖，通过一根长的圆柱销与夹具体相连接，为了消除翻盖与圆柱销连接时的间隙，在翻盖定位时，使用两枚短的圆柱销用来确定其唯一位置，保证其定位精度。钻套引导孔设计时，其直径的基本尺寸应等于引导刀具的最大极限尺寸，与刀具的配合应按基轴制选定，与刀具之间应保持一定的距离。钻套高度常取1.5倍2倍的直径。对于较小的孔，则高度应选较小值。钻套下端与工件有一定的距离，目的是使细小的切屑易排出，而不致很多切屑倍刀具带进钻套中，另一方面避免刀具的切削刃在钻套中工作。钻套下端与工件距离一般去1/3倍1倍的直径。若被加工材料较硬，则该指应取的较小，反之则取的较大。由于需要钻削两种不同规格的孔，故需要设计两种不同规格的钻套；为了满足排屑的要求，而设计钻套的大小：12.8的锪孔取其大小的0.3倍，故其大小为16.64mm,为了方便加工，取17mm，如图3.2.2.1；钻6.6.的孔也取其大小的0.3倍，故其大小为8.58mm，取9mm，如图3.2.2.2。查机床夹具设计附表8可得出其他参数；如图3.2.2.3。图3.2.2.1图3.2.2.3图3.2.2.23.2.3夹紧方案由于零件加工工序较简单，定位较容易，工件批量不大，故可以选取简单的手动夹紧装置，使用浮动的夹紧装置。为保证夹紧时减少夹紧装置对工件表面产生损坏，故与工件表面的接触使用19的半圆面；保证夹紧力可克服切削力，使用浮动夹紧装置。再用螺母拧紧，便于操作，使工件装卸迅速，方便。如图3.2.3。图3.2.33.2.4夹具体的设计结合零件的结构、加工要求及以上分析，设计夹具体的结构。夹具体由于体积较小，且由v块、底板，浮动挡块等多个部分组成，解构较为复杂，切精度要求，故此采用铸造夹具体。同时，对铸造的夹具体的孔等精度要求较高的表而进行后续精加工处理。夹具体底而为安装基准而，在底板上开一个通槽，使底板与机床的工作台的接触平稳。此方案结构紧凑，安装稳定，刚性好，成本低，结构简单，较合理。夹具体的设计结构及各部分尺示如图3.2.4所示：3.2.43.2.5 夹具的设计方案以及简要说明在夹具设计时，为了提高劳动生产效率，便于拆装，钻床夹具采用翻盖式钻磨板。本工序的切削量小，故对夹紧力的需求也小。夹紧时，采用浮动的半圆块，使用长螺杆夹具。同时，为了提高夹具的精准度，保证钻磨板的唯一位置，故在夹具体与钻磨板的连接，使用销轴连接，同时使用过盈配合；钻套与钻磨板之间的配合，也使用过盈配合。加工时，为了实现工件的快速装卸，夹具的夹紧元件使用浮动的夹紧装置，即在夹紧工件或者拆卸工件时，只需要将夹紧的元件拧松，既可以取出工件，以提高工作效率。为了克服钻削时产生的震动或者切削力，故将钻磨板用蝶形螺母固定在夹具体上，保证了钻削时的精准度。装夹工件的大致过程：将待钻孔的工件的铣削而与定位浮动快接触，定位；然后拧动夹紧元件，夹紧；翻动钻磨板，并用蝶形螺母锁紧，固定。取工件时，只需要将上述步骤逆向即可。3.3工件在夹具中加工的精度分析3.3.1定位误差D由于夹具设计时，采用了浮动快的定位，所以工件的方位误差为0。又由于定位时，使用的是v块与己加工18的外圆定位；同时，钻套的定位基准与工件重合，所以不会有定位误差。对刀误差为钻头与导向孔间的最大间隙，导向孔尺寸T=+0.034+0.027=0.061mm夹具的安装误差A此夹具的安装基而为平而，因而没有安装误差夹具制造误差J夹具制造误差为夹具上安装定位柱孔的轴线对底而的平行度度J=0.03mm加工方法误差G因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因此，该项误差影响因素多，又不便于计算，所以在设计夹具时常根据经验为它留出工件公差的1/3。计算时可设G=k/3保证加工精度的条件。工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此，保证工件加工精度的条件为=上述各项误差的平方和的平方根k即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差k。为保证夹具有一定的使