机械毕业设计（论文）-槽轮工艺分析及夹具设计【全套图纸】 .pdf

西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 西安航空职业技术学院西安航空职业技术学院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 论文题目：论文题目： 槽轮工艺分析及夹具设计槽轮工艺分析及夹具设计 所属系部：所属系部： 航空制造工程学院航空制造工程学院 指导老师：指导老师： 职职 称：称： 讲师讲师 学生姓名：学生姓名： 班级、学号班级、学号: 专专 业：业： 机械设计与制造机械设计与制造 西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院制 2015 年 11 月 16 日 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 【摘【摘 要】要】 本文主要阐述了对槽轮的工艺性能，还有毛坯的各项性能进行了详细的分析来确定 一条合适的制造工艺路线，再根据槽轮的各项性能选择合适的机床和合适的刀具来进行 精密的制造。再根据零件的外部形态以及零件的物理性能的一系列数据进行详细的分析 研究设计出了一种适合其制造的一种夹具。 通过这次设计也使我对机械设计和机械制造有了更深入的了解。 关键字：工艺性 定位基准 切削用量 尺寸精度 定位误差 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 目录目录 【摘 要】 1 1.工艺设计说明书 . 1 1.1 零件图工艺性分析 1 1.1.2 零件技术条件分析 . 1 1.1.3 零件结构工艺性分析 . 2 1.2 毛坯选择 2 1. 2.1 毛坯类型 2 1.2.2 毛坯余量确定 . 2 1. 2.3 毛坯零件合图草图 3 1.3 机加工工艺路线确定 3 1.3.1 加工方法分析确定 . 3 1.3.2 定位基准选择 . 3 1. 3.3 加工阶段的划分说明 3 1. 3.4 主要机加工工序简图 4 1.4 工序尺寸及其公差确定 4 1.5 设备及其工艺装备确定 4 1.6 切削用量及工时定额确定 5 2.夹具设计说明书 . 9 2.1 工序尺寸精度分析 9 2.2 定位方案确定 9 2.3 定位元件确定 9 2.4 定位误差分析计算 9 2.5 夹紧方案及元件确定 10 2.6 夹具总装草图(见附图) 10 3.刀具设计说明书 . 11 3.1 刀具类型确定 11 3.2 刀具设计参数确定 11 结束语 13 谢辞 14 参考资料 15 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 1.工艺设计说明书工艺设计说明书 1.1 零件图工艺性分析零件图工艺性分析 1.1.1 零件结构功用分析零件结构功用分析 题目所给的零件是槽轮：该零件主要起锁紧作用，它图样视图正确,完整,主要 加工表有面 1）钻65.5、72 孔 2）两端面； 3）车100 的外圆 4）6xm2螺纹孔 5）铣6-r48和6-26.5宽6-r13.25的槽 1.1.2 零件技术条件分析零件技术条件分析 1)尺寸精度、形状精度和表面粗糙分析： 该零件在加工时虽分左右二端加工，不过从图形看加工尺寸分明： 左端径向尺寸有：110mm，261mm 的外圆直径，及72mm、65.5 的内孔， 轴向尺寸有： 23mm、 22mm。 右端径向尺寸有:内螺纹尺寸 6- m2 深度 22， 铣 6- r48 和 6- 26.5 宽 6- r13.25 的槽。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 从尺寸及加工精度看， 零件的尺寸要求及精度要求较高， 对于加工有一定的难度。 1.1.3 零件结构工艺性分析零件结构工艺性分析 从图样看出该零件表面由内外圆柱面、 内螺纹等表面组成， 零件图尺寸标注完整， 轮廓描述清楚完整，其中多个直径尺寸和轴向尺寸有较高的尺寸精度、表面粗糙 度及形位公差， 所以采用数控机床加工， 仔细观察， 该零件由内螺纹， 宽槽构成， 还要钻孔，是个内表面较复杂的零件。如图所示它的最大直径为 261mm，长度 为 55mm，属于直径较大而长度较短的零件，在加工完左端时需调头加工右端， 所以在加工时最要注意的就是装卡，便于加工时的定位和加紧，装卡次数要少， 避免在加工时产生变形，保证平稳和同轴。 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具，同时还注意退 刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等，所以在选材 时长度选用长度为 60mm，直径为270mm 的铸铁，以便于保证加工精度。 1.2 毛坯选择毛坯选择 1. 2.1 毛坯类型毛坯类型 （该零件采用的是钢件，钢件是零件的常用材料，它的价格便宜，经调质或 者正火）后，可得到较好的切削性能，并且能够得到较高的强度和韧性等综合机 械性能，淬火后表面硬度可达 4552hrc。 1.2.2 毛坯余量确定毛坯余量确定 我们选用的材料是钢件，一般用锯切法就可以了，但下料还得考虑其加工余 量，质量要求： 1. 加工余量的确定 1)计算法 如果对影响加工余量的因素比较清楚， 则采用计算法确定加工余 量比较准确。要弄清影响余量的因素，必须具备一定的测量手段，掌握必要的统 计分析资料。在掌握了各种误差因素大小的条件下，才能比较准确地计算加工余 量。 2)查表法 此法主要以根据工厂的生产实践和实验研究积累的经验所制成 的表格为基础，并结合实际加工情况对数据加以修正，确定加工余量。这种方法 方便、迅速，在生产上应用较广泛。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 3)经验法 由一些有经验的工程技术人员或工人， 根据经验确定加工余量的 大小。 由经验法确定的加工余量往往偏大， 这主要是因为主观上怕出废品的缘故。 根据零件图的尺寸来看，最大尺寸是261mm，所以按照上述原则，选 用270 的毛坯。 1. 2.3 毛坯零件合图草图毛坯零件合图草图 1.3 机加工工艺路线确定机加工工艺路线确定 1.3.1 加工方法分析确定加工方法分析确定 按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线。 1.3.2 定位基准选择定位基准选择 （1）粗基准的选择 对于本零件而言，以零件外圆作粗基准 （2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹。当设计基准与 工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。此零件采用中 心孔作为精基准。 1. 3.3 加工阶段的划分说明加工阶段的划分说明 加工阶段分为：粗加工阶段、精加工阶段。 1.粗加工阶段：a.毛坯下料 b.粗加工，车外圆端面， ，中心孔。 目的：切除大部分余量，把毛坯加工至接近零件的最终形状和尺寸，只 留下少许加工余量。 2.精加工阶段：精车中心孔和端面。以孔为基准精车螺纹端面和外圆。钻 m4 螺纹底孔确保孔的位置，用 m4 丝锥攻螺纹孔。 目的：达到零件设计要求。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 1. 3.4 主要机加工工序简图主要机加工工序简图 工序号 工序名 工序内容 01 铸件成型 02 车 粗车外圆和端面 03 钻、扩、铰 钻、扩、铰孔中心孔 04. 车 精车外圆和端面 05 钻 钻 6-m2 孔锥丝 06 铣 铣槽和圆弧槽 07 检 检验 1.4 工序尺寸及其公差确定工序尺寸及其公差确定 72 孔加工孔加工 工艺路 线 工序基本余 量 工序经济精 度 工序尺寸 工序尺寸及公差 钻 1 it12（0.21) 70 70 扩 1 it11（0.21) 71.8 71.8 铰 0.5 it9（0.023) 72 72+0.03 0 1.5 设备及其工艺装备确定设备及其工艺装备确定 1、选择机床 （1） 图中的精车和粗车工艺不多， 中批生产。 所以选用卧式车床就能满足要求。 本零件尺寸不大，精度要求不高，选用最常用 ca6140 卧式车床即可。 （2）钻孔用 z532 立式钻床 。 2、选择夹具 本零件主要钻和铣加工需设计专用夹具， 。 3、选择刀具 在车床上加工的面均用 90 度外圆车刀 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔 钻；铰孔标准高速铰刀 4、选用量具 本零件属于中批生产，一般情况下尽量采用通用量具。 1.6 切削用量及工时定额确定切削用量及工时定额确定 确定粗车100 和261mm 外圆的切削用量 所选刀具为 yt5 硬质合金可转 位车刀， 根据 切削用量简明手册 表 1.1， 由于 c620-1 机床的中心高为 200mm， 故选用刀杆尺寸 bh=16mm25mm， 刀片厚度为 4.5mm 根据 切削用量简明手册 表 1.3， 选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面， 前角o=12， 后角o6、 主偏角 kr=90、,副偏角 kr=10、刃倾角s=0、刀尖圆弧半径r =0.8mm。 确定切削深度 ap 由于粗车单边余量仅为 1.2mm,可一次走刀完成. 确定进给量 f 根据表 1.4，在粗车钢料、刀杆尺寸为 16 mm25 mm、 ap3 mm、工件直径为 100 mm 400 mm 时，f=0.6-1.2 mm/r 确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。 根据查表得，c620-1 机床进给机构允许的进给力 fmax=3530n。 根据查表得，当钢料 170212hbs，ap2 mm，f0.75 mm/r，kr=45， v=65m/min(预计)时，进给力 ff=760n. ff的修正系数为1 . 000=frk，0 . 1=fsfk，17 . 1 =ffkk,故实际进给力为 ff=760 1.17=889.2n,由于切削时的进给力小于机床进给允许的进给力，所选的 f=0.65 mm/r 可用。 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据查表得，车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，可转位车刀耐用度 t=30min。 确定切削速度 v 切削速度 v 可根据公式计算，也可直接由表中查出。 当用 yt5 硬质合金车刀加工钢料时，ap3 mm，f0.75 mm/r 时，切削速度 v=109m/min。 切削速度的修正系数为 ksv=0.8,ktv=1.0,ktv=1.12,73. 0=rvkk,kmv=0.85,故 v=710.81.00.731.120.850.85=33.55m/min min/68 157 55.3310001000 r d v n= = 按 c620-1 机床的转速选择 n=90r/min=1.5r/s 则实际切削速度 v=44.4m/min。 最后确定切削用量为： mmap1=，f=0.65 mm/r，n=90r/min=1.5r/s，v=44.4m/min 确定车端面及台阶面的 ap=1.25mm，f=0.52 mm，主轴转速与车63mm 外圆相同。 工序 2：加工孔22.376 到要求尺寸 工件材料为 45#钢。 孔的直径为 22.376mm， 公差为 h7， 表面粗糙度1.6 a rm。 加工机床为 z535 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 20mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔21mm 标准高速 钢扩孔钻；铰孔22.376mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用量。 （1）确定钻削用量 1）确定进给量 f 根据参考文献7表 28-10 可查出 0.47 0.57/fmm r= 表 ，由于孔深度比/=55/13=4.23，0.9 lf k =，故 (0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r= 表 。查 z535 立式钻床说明书，取 0.43/fmm r=。 根据参考文献7表 28-8， 钻头强度所允许是进给量 1.75/fmm r。 由于机床进 给机构允许的轴向力 max 15690fn=（由机床说明书查出） ，根据表 28-9，允许的 进给量 “ 1.8/fmm r。 由于所选进给量 f 远小于 f 及 “ f ，故所选 f 可用。 2）确定切削速度v、轴向力 f、转矩 t 及切削功率 m p 根据表 28-15，由 插入法得： 17/minvm= 表 ，4732fn= 表 51.69tn m= 表 ，1.25 m pkw= 表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 由参考文献7表 28-3，0.88 mv k=，0.75 lv k =，故 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm= 表 0 10001000 11.22/min 162 /min 22 vmm nr dmm = 表 查 z535 机床说明书，取195 /minnr=。实际切削速度为： 0 22195 /min 14/min 10001000 d nmmr vm = 由表 28-5，1.06 mfmt kk=，故 47321.065016()fnn= 51.691.0654.8tn mn m= 3）校验机床功率 切削功率 m p 为 /) mmmm ppn n k= 表 （ 1.25(195/246) 1.061.05kwkw= 机床有效功率 4.50.813.65 eem ppkwkwp= 故选择的钻削用量可用。即 0 22dmm=，0.43/fmm r=，195 /minnr=，14/minvm= 相应地 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 5016fn=，54.8tn m=，1.05 m pkw= （2）确定扩孔切削用量 1）确定进给量 f 根据参考文献7表 28-31， f=: 表 （0.70.8）mm/r 0.7=0.490.56mm/r。根据 z535 机床说明书，取 f =0.57mm/r。 2）确定切削速度v及n 根据参考文献7表 28-33，取25/minvm= 表 。修 正系数： 0.88 mv k=， 24.722 1.02(/1.50.9) 2 p pr a v p a k a =根据 故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm= 表 0 1000/)nvd= 表（ 1000 11.22/min/(24.7) 286 /min mmmm r = = 查机床说明书，取275 /minnr=。实际切削速度为 3 0 10vd n = 3 24.7275 /min 10 21.3/min mmr m = = （3）确定铰孔切削用量 1）确定进给量 f 根据参考文献7表 28-36，1.3 2.6fmm= 表 ，按该表 注 4，进给量取小植。查 z535 说明书，取1.6/fmm r=。 2）确定切削速度v及n 由参考文献7表 28-39，取8.2/minvm= 表 。 由 参考文献7表 28-3，得修正系数0.88 mv k=，0.99 p a v k= 2524.7 (/0.1251.2) 2 pr p a a =根据 故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm= 表 0 1000/()nvd= 表 1000 7.14(/min)/(25) 91.5 /min mmm r = = 查 z535 说明书，取100 /minnr=，实际铰孔速度 3 0 10vd n = 3 25100 /min 107.8/minmmrm = 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下： 钻孔： 0 22dmm=，0.43/fmm r=，195 /minnr=，14/minvm= 扩孔： 0 24.7dmm=，0.57/fmm r=，275 /minnr=，21.3/minvm= 铰孔： 0 25dmm=，1.6/fmm r=，100 /minnr=，7.8/minvm= 工序 5：钻螺纹 6-m2 工件材料为铸件。孔的直径为 2mm。加工机床为 z535 立式钻床，加工工序为钻孔至 1.5，选用1.5 的麻花钻头。攻 m2 螺纹，选用 m2 细柄机用丝锥攻螺纹。 切削深度 p a：mmap25. 4= 进给量f：根据参考文献5表 2.4-39，取rmmf/25. 0= 切削速度v：参照参考文献5表 2.4-41，取smv/43. 0= 由式（2.1）机床主轴转速n： 0 10001000 0.43 60 1643 /min 3.14 5 v nr d = ，取900 /minnr= 实际切削速度 v ： 0 3.14 5 900 0.24/ 10001000 60 d n vm s = = 被切削层长度l：15lmm= 刀具切入长度 1 l： 1 5 (1 2)12023.5 22 r d lctgkctgmm=+=+ 刀具切出长度 2 l：0 2 =l 走刀次数为 1 攻 m20.5 的螺纹 机床：z535 立式钻床 刀具：细柄机用丝锥（m40.7） 进给量f：由于其螺距 p=1.25,因此进给量 f=1.25mm/r 切削速度v：参照参考文献5表 2.4-105，取min/88. 8/148. 0msmv= 由式（2.1）机床主轴转速n： 0 10001000 8.88 471.3 /min 3.14 6 v nr d = ，取480 /minnr= 丝锥回转转速 0 n ：取480 /min n nr= 实际切削速度 v ： 0 3.14 6 480 0.15/ 10001000 60 d n vm s = = 被切削层长度l：15lmm= 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 刀具切入长度 1 l： 1 4.5lmm= 刀具切出长度 2 l：0 2 =l 走刀次数为 1 校验 工序六 在立式铣床上铣6-r48和6-26.5宽6-r13.25的槽，尺寸达图纸要求。 检验 2.夹具设计说明书夹具设计说明书 2.1 工序尺寸精度分析工序尺寸精度分析 保证中心孔与端面垂直，端面螺纹孔的位置关系和 2mm 槽的位置 表面粗糙： ra3.2 2.2 定位方案确定定位方案确定 限制自由度分析： 应限制 5 个自由度就行，x 移动、y 移动 、y 转动、z 转动、z 移动 心轴限制 2 个自由度：z 移动、z 转动 夹具体限制 3 个自由度： x 移动、y 移动、y 转动. 综合结果实际限制：x 移动、y 移动 、y 转动、z 移动、z 转动 故此定位 方案可行。 2.3 定位元件确定定位元件确定 主要定位用心轴。 2.4 定位误差分析计算定位误差分析计算 分析72+0.03 0 的定位误差： 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 基准不重合误差：铣端面和外圆时，定位基准为心轴中心线，工序基准也为心轴 中心线。故：jb=0 基准位移误差：工序基准为心轴中心线，引起加工方向上的最大变化量为工序 尺寸22.376+0.375 0 公差的一半。 故： db=0.375/2=0.1875 定位误差： dw=jb+db=0+0.1875=0.1875t/3=3.75/3=1.25 所以,此定位方案可行。 2.5 夹紧方案及元件确定夹紧方案及元件确定 主要用心轴定位，用螺母进行夹紧，用开口垫片实现快卸。 2.6 夹具总装草图夹具总装草图(见附图见附图) 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 3.刀具设计说明书刀具设计说明书 3.1 刀具类型确定刀具类型确定 此加工精度要求不高，因此可用因此可用 90 度外圆车刀。 3.2 刀具设计参数确定刀具设计参数确定 序号 项目 数据及公式计算 采用值 1 刀 具 类 型 刀具课程设计指导书 焊接式 90 度外圆车刀 2 刀片材料 yt5 刀杆材料 45 钢 3 几何角度 s=-10 度 o=20 度 o=6 度 o=4 度 r=90 度r=5 度 =2mm 4 断 削 参 数 前面型式 估计 f=1mm/r 带倒棱曲面圆弧卷削槽 前面 ln=8.5m o1=-20度 br1=0.6 qn=9.3 5 过渡刃 表 2-13（ap=2.6mm） 直线过渡刃 kre=45 度 b=1 6 车 刀 外 型 结构尺寸 表 2-1、2-2、2-5 bxh=20x30 l=150 m=8(90 度弯头车刀) 7 刀槽形式 表 2-4 sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.4 43 c=o-j=20 度-26.3 度 hc=h+(12)-ccoso/cos( o+ c) =30+1-7cos5/cos(5+6.3)=3 1-7x1/1=24 bc=b-ctg(o+c) j=26.3 度 c=6.3 度 hc=24mm bc=10.6mm 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 =12-7tg(5+6.3)=10.6 lc=l-ccoso/ cos(o+ c).tgo =20-7.cos5/ cos(5+6.3).tg5 =20-7x0.08=19.4 lc=19.4mm 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 结束语结束语 这次对槽轮的夹具设计的毕业设计历时 6 周， 在这次设计中碰到了许多问题 与困难，但是最主要的是通过这次设计，让我学习到了许多知识。本次设计基本 上达到了设计的目的，设计的各项任务都已完成。更主要的是，这次设计让我对 机械设计有了更深层次的了解。 知道了在进行夹具设计的时候应该从哪个方面入 手以及机械设计技术的一些应用领域。 通过这次设计我的专业知识不仅得到了更进一步的扩展，而且收获了许 多实践经验。这种设计对于我们来说是非常重要的，它可以让我们把从书本上学 来的知识运用到实际的生活、生产中，这对于我们对理论知识的掌握是非常重要 的锻炼机会。还可以培养我们严谨求实的工作作风和认真负责的工作态度，对于 我们即将进入社会是非常宝贵的经验收获。在次，非常感谢老师对我这次设计帮 助。 总之，通过这次设计我学到了许多书本中学不到的知识，这次设计对我 受益非浅。对于我以后的学习，生活将有深远的意义。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 谢辞谢辞 三年的时光匆匆而过，我即将面临着毕业，毕业前做自己的最后一次设计 -毕业设计。这也算是对自己三年学习的一次考察。在设计过程中出现 了一些问题，但是自己没有泄气，不断地查阅有关资料，终于完成了设计，但 看着自己的设计成果， 一切疲惫与先前的无奈都被遮掩了， 喜悦之情油然而生， 与此同时，我也深深体会到了自己所学甚少。 从拿到零件图纸的第一天开始，辅导老师就详细的给我们讲了设计的步骤， 还安排了辅导时间。 为我们的设计指引了方向， 这样使我们不会感到太多的盲目。 我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺、夹具、量具等只有基本 的了解。但是通过这次设计，我们才全方位的懂得了什么是机械设计，从而更加 了解到机械知识的重要性。 刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什