机械制造技术课程设计-吊环轴的工工艺规程及车Ф30外圆的夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： 吊环轴的工工艺规程及车吊环轴的工工艺规程及车30 外圆的夹具设 计 外圆的夹具设 计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 辽宁工程技术大学课程设计 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目: 吊环轴的工工艺规程及车吊环轴的工工艺规程及车30 外圆的夹具设计外圆的夹具设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的 零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。 （约 5000-8000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，绘制零件图。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工 艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前 提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具装配图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 辽宁工程技术大学课程设计 五、指导教师评语五、指导教师评语 该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ， 设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 综合评定成绩：综合评定成绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽宁工程技术大学课程设计 摘摘 要要 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。 吊环轴加工工艺规程及其车30 外圆的夹具设计是包括零件加 工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。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；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如 定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它 部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与 不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 辽宁工程技术大学课程设计 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; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting 辽宁工程技术大学课程设计 specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言序言1 1. 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 2. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.5 确定切削用量及基本工时6 3 夹具设计夹具设计8 3.1 问题的提出8 3.2 定位基准的选择8 3.3 切削力及夹紧力计算9 3.4 定位误差分析10 3.5 夹具设计及操作简要说明10 总 结11 致 谢12 参考文献参考文献 13 辽宁工程技术大学课程设计 辽宁工程技术大学课程设计 1 序序 言言 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。 吊环轴的加工工艺规程及其车30 外圆的夹具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。 辽宁工程技术大学课程设计 2 1 零件的分析零件的分析 1.1：零件的作用：零件的作用 吊环轴的作用待查，零件图如下 1.2、零件的工艺分析、零件的工艺分析 吊环轴加工共有 3 组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现分述 如下： 1、以工件的上端面为基准加工面。这组加工面，主要是下端面 2、以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是上端面直径 38 的通 孔。 3：以下端面和38 孔为基准加工面，这组加工面主要是30 的外圆 和端面 辽宁工程技术大学课程设计 3 2 、工艺规程的设计、工艺规程的设计 2.1 、确定毛坯的的制造形式、确定毛坯的的制造形式 零件材料为 ht200。因为工件是批量生产，因此我们采用砂型铸 造。 2.2 、基准的选择、基准的选择 （1） 、 粗基准的的选择 根据粗基准的选择原则，要亦非加工表 面为粗基准，且粗基准只能使用一次，对本工件来说选择左端面为粗基准 是非常合理的。 （2） 、精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与 工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。以38 孔作为精基准。 2.3 、制订工艺路线、制订工艺路线 （1） 、工艺路线方案一： 工序一：铸造、 工序二：时效处理 工序三：铣下端面 工序四；铣上端面 工序五：钻，扩38 的孔 工序六：车30 的端面和外圆 工序七 ：钳工去毛刺 工序八：质检，入库 （2） 、工艺路线方案二： 辽宁工程技术大学课程设计 4 工序一：铸造、 工序二：时效处理 工序三：铣下端面 工序四；铣上端面 工序五：钻，扩38 的孔 工序六：车30 的端面 工序七 ：车30 的外圆 工序八：去毛刺 工序九：质检，入库 （3） 、工艺方案的分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是在加工30 端面和外圆的时 间放在了一起加工，这样一次装夹既可以把端面和外圆加工出来，减少了 装夹误差，极大的保证了加工质量，同时又大大的提高的生产效率，适合 大批量生产，因此综合考虑我们选择方案一. 具体的工艺过程如下： 工序一：铸造、 工序二：时效处理 工序三：铣下端面 工序四；铣上端面 工序五：钻，扩38 的孔 工序六：车30 的端面和外圆 工序七 ：钳工去毛刺 辽宁工程技术大学课程设计 5 工序八：质检，入库 2.4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “吊环轴”零件材料为 ht200，生产类型为大批量生产。查参考文 献可以知道，底面和端面的余量留 1.5mm 比较合适。 2.5、 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 vi：车30 的端面和外圆的切削用量及基本工时的计算如下 粗车30 端面及外圆柱面， 1.加工条件 工件材料：ht15- 33 b=220mpa 模铸 加工要求：车削30mm 端面及外圆柱面， 机床：ca6140 卧式车床 刀具：采用刀片的材料为 yt15，刀杆尺寸 16x25mm 2 , g k =90 o , 0 g=15 o , 0 a=12 o , e g=0.5mm 2计算切削用量 (1) 粗车30mm 端面 1) 已知毛坯长度方向的加工余量为 1.5mm,考虑的模铸拔模斜度， p a =4mm 2) 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册中表 2.4- 3,当刀杆尺寸为 1625 mm 2 p a 35mm,以及工件直径为 30 时，f =0.71.0mm/r 按 ca6140 车床说明书（见切削手册）取 f =0.9mm/r 3) 计算切削速度，按切削手册表 1.27,切削速度的计算公式为(寿命 t=60min) v yx p m v c k fat c v vv =(m/min) 其中： v c =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见切削手册表 1.28, 即 mv k=1.44 , sv k =0.8 , kv k =1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 辽宁工程技术大学课程设计 6 所以 v xx vc 35 . 0 15 . 0 2 . 0 5 . 0460 342 =x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns= w d 1000 c v = x30 6 . 1581000 504r/min 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近的机床转速为 480r/min 及 600r/min。现选取 w n =480r/min。 所以实际切削速度 v=110r/min/。 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1 l=30mm , 1 l =2mm, 2 l =0, 3 l =0 tm= fn l w 321 lll+ = 0.9480 230 + =0.074(min) (2) 粗车30mm 外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度 1) 切削深度，单边余量 z=1.5mm,分二次切除。 2) 进给量， 根据机械加工工艺手册取 f=0.9mm/r 3)计算切削速度 v yx p m v c k fat c v vv =132m/min 4)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = x30 1321000 420r/min 与 420r/min 相近的机床转速为 480r/min 现选取 480r/min 所以实际切削速度 c v = 1000 s dnp =min/150 1000 48030 m= 5) 检验机床功率 c f c c f c f c f c f n c yx pf kvfac 其中 c f c 2985， c f x 1.0， c f y0.65， c f n - 0.15， mp k= f nb ) 650 ( s = 65 . 0 ) 650 600 (=0.63 kr k =0.61 辽宁工程技术大学课程设计 7 c f =2985 1.0 0.5 65 . 0 150 15 . 0 - 0.63 0.89=1122.4(n) 切削时消耗功率 c p 4 106x vf cc 4 106 150 4 . 1122 x x 2.81(kw) ca6140 主电机功率为 7.5kw.转速为 480r/min 时主轴传递的最大功率为 4.5kw.所以 机床功率足够，可以正常加工。 6) 校验机床进给系统强度 已知主切削力 c f 1122.4n.径向切削力 p f p f p p f fpp f p f n c y x pf kvfac 其中 p f c1940， p f x0.9， p f y0.6， p f n- 0.3， mp k= f nb ) 650 ( s = 85 . 0 ) 650 220 (=0.59 kr k =0.5 所以 c f =1940 1.5 9 . 0 0.5 6 . 0 150 3 . 0- 0.59 0.5=203(n) 而轴向切削力 f f f f f fff f f f n c y x pf kvfac 其中 f f c2880， f f x1.0， f f y0.5， f f n- 0.4， m k= f nb ) 650 ( s = 0 . 1 ) 650 220 (=0.34 k k =1.17 轴向切削力 f f =2880 1.5 0.5 5 . 0 150 4 . 0- 0.34 1.17=442(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的 作用力为 f= f f +( c f + p f )=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为 3530n(见切削手册表 1.30)故机床 进给系统可正常工作。 7)切削工时 t= fn l w 21 ll + 其中 l=33mm 1l=4mm 1l=2mm 所以 t= 0.9480 2433 + 0.090min 辽宁工程技术大学课程设计 8 3、 专用夹具的设计专用夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需计专用的夹具。 有老师分配的任务，我被要求设计 车38 孔的夹具，选用机床：ca6140 卧式车床 3.1、问题提出、问题提出 本夹具主要用来车30 的外圆和端面，因为钻30 外圆本身没有什么精度 要求，因此以提高生产效率为主。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、 。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 我们已已经加工好的38 孔作为定位基准，采用一个心轴定位，26 孔端 面限制 3 个自由度，圆柱销限制 2 个自由度，最后一个方向的自由度我们 采用一个定位挡销定位，这样空间的 6 个自由度都已经限制完了，我们就 可以开始加工工件了。 3.3 切削力切削力和和夹夹紧紧力的计力的计算算 查表 1-2-3 圆周力： ppc kfaf 75 . 0 902= 径向力： ppp kfaf 75 . 0 9 . 0 530= 轴向力： ppc kfaf 4 . 0 451= 其中： xspropprmp kkkkkp = 查机床夹具手册表 1-2-4 n mp b k) 150 1 ( + =， 表 1-2-58 . 0, 0 . 1, 4 . 0=nfnfnf fpc 辽宁工程技术大学课程设计 9 表 1-2-60 . 1,0, 0 . 1,01, 0 . 145 0 = spsrpkrpr kkrkk l l 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。 满足加工要求。 3.4:定位误差分析定位误差分析 （1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔 心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在 铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心 在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基 准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差 为： td=dmax-dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近挡销的一面，而定位销的 会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力， 因此， 工件不在在定位销 正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当 能满足定位要求。 3.5 夹具设计及简要操作说明 本工件采用圆柱销和挡销销定位，用移动压板压紧，这样操作更加简单， 迅速，特别适合打批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批 量生产要求 装配图附图如下 辽宁工程技术大学课程设计 10 夹具体附图如下 辽宁工程技术大学课程设计 11 总总 结结 设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次 的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理 论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌 握了设计的步骤和要领，使我们更好的