旋风铣头空心主轴工艺及夹具设计(磨100外圆)

摘 要 在机械制造工业中，由于被加工零件形状和表面以及精度要求不同而发展、产生了种类繁多的金属切削机床。在生产实际中大量使用铣床、磨床、钻床、镗床以及直线运动机床等。 毕业设计是学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，其目的在于通过机床运动的结构设计，使学生在设计构思，方案分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件和查阅技术资料等方面得到综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 本次 设计是对铣床主轴机械加工工艺规程与磨 100外圆夹具进行全面设计，使其满足实际生产工作的需要。 关键字： 铣床； 工艺； 专用夹具； 主轴； 设计 n is as as as as so is on in is s in in to up in so on up to is a to of 目 录 摘 要 . I . 1章 生产纲领及生产类型 . 1 第 2章 零件的分析 . 2 件的作用 . 2 件的工艺分析 . 2 第 3章 确定毛坯的制造形式 . 4 第 4章 基准的选择 . 5 基准的选择 . 5 基准的选择 . 5 第 5章 制定工艺方案 . 5 艺路线的制定 . 5 艺方案的比较与分析 . 6 第 6章 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 . 8 的确定 . 9 . 9 工余量的确定 . 9 第 7章 确定切削用量及基本工时 . 11 端面 . 11 70端面 . 11 00端面 . 13 车各外圆 . 14 车 170外圆 . 14 车 120外圆 . 16 车 100外圆 . 17 序五：半精车各外圆 . 17 70外圆 . 18 20外圆 . 20 精车 100 . 21 85孔及其倒角 . 22 序七：钻 4. 22 4. 22 序八：钻 4销孔 . 23 销孔 . 23 序九：攻 4. 24 序十：绞 4孔 . 25 铣前端键槽 . 25 . 26 车各外圆、切槽，并倒角 . 27 车 170外圆 . 27 车 120外圆 . 28 00 . 29 1 . 30 工序十三：车螺纹 . 30 序十四：粗磨外圆 170, 120, 100 . 31 70 . 32 20 . 32 00 . 33 工序十五：粗磨端面 . 33 磨 . 33 第 8章 工艺规程总结 . 35 第 9章夹具设计 . 35 . 35 . 36 . 36 . 37 . 37 . 38 具设计及操作的简要说明 . 38 总 结 . 40 参 考 资 料 . 41 致 谢 . 42 附 录 . 43 机械加工工艺规程 毕业设 计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。这是我们对大学四年所学课程的一次深入的综合性复习，是一次理论联系实际的训练，是学生在校学习阶段的最后一个重要教学环节，也是完成工程师基本训练的重要环节，其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。因此，它在我们四年的大学生生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析能力和实践能力，为今后参加祖国 的“四化”建设。 由于零件的工艺设计过程可以是多种多样的，工艺人员的任务是从现有生产任务条件出发，制定一个切合实际的最优工艺设计过程，制定机械加工工艺规程的原则是：在一定的生产条件下，以最低的成本，按计划规定的速度，可靠地加工符合图纸要求的零件。在制定工艺过程时，应该要注意技术的先进性、经济的合理性及劳动条件的良好性。这次的毕业设计就是这样一个制定机械加工工艺规程的过程，由于能力所限，设计肯定会有许多不足的地方，恳请各位老师给予指教。 第 1 章 生产纲领及生产类型 题目所给的零件图是旋风铣头空心主轴。 原始资 料： （ 1）生产纲领： 12000 件年 （ 2）生产类型：大批量生产； （ 3）车间工作制度： 3 班制 技术要求： （ 1）锻件不得有沙皮和飞边。 （ 2）热处理调质 行时效处理。 （ 3）加工后除去锐边。 （ 4） 170与 100不同心度允差 （ 5）材料为 40第 2 章 零件的分析 件的作用 题目所给的零件是旋风铣头空心主轴，它夹持刀具直接参加切削运动。因此，它的回转精度对零件的加工质量和铣床的生产率有较大的影响。 旋风铣是安装在车床上与车床配套的高速铣削螺纹装置 ，将旋风铣安装在车床中拖板上车床夹持工件完成低速进给运动，旋风铣带动外旋刀盘或内旋刀杆上的硬质合金刀具高速旋转，完成切削运动。从工件上铣削出螺纹的螺纹加工方法。因其铣削速度高（速度达到 400m/工效率快。并采用压缩空气进行排屑冷却。加工过程中切屑飞溅如旋风而得名 1不改动车床结构，安装方便 2螺旋升角可以有效调整 3切削速度高，不需要退刀槽，铣 削一刀成型 4主轴进给慢，铣头高速切削，退刀方便，操作简单 5加工零件表面粗 糙度可达 现以铣代磨 件的工艺分析 旋风铣头空心主轴共有 2 组加工表面，它们之间有一定的位置要求，具体分述如 下： 100一组加工表面包括： 主轴的所有外圆及倒角、退刀槽、越程槽、两端面、螺纹孔 4销孔 4 100要包括： 100 这 2 组加工表面之间有着一定的位置要求，具体如下： (1)85外圆与 100120 前 面端面与 85中心轴线垂直度公差 孔 85与 100 120170 100位置度公差为 对 85中心的位置度公差为 由以上分析可知，对于这 2 组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后再借助专用夹具加工其他两组表面，并保证它们之间的位置精度要求。 第 3 章 确定毛坯的制造形式 产品从原材料加工到成品一般要经过多道工序才能完成，对于金属制品，虽然可以应用少无切削 加工新工艺直接从原材料制成成品。但目前大多数是通过铸造、锻造、冲压或焊接等加工方法制成毛坯，在经过切削加工制成。毛坯的质量之机影响成品的质量。毛坯的选择是否合适，影响到成品的制造周期、成本、性能、以及使用寿命。因此正确的选择毛坯是机械设计与制造当中的首要问题。毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。 一、常见的毛坯种类 常见的毛坯种类有以下几种： （一）铸件 对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。各种铸造方法 及工艺特点见表 3 （二）锻件 锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。其锻造方法 及工艺特点 根据零件的材料是 40定毛坯为锻件。又已知零件的生产纲领 为 12000 件年，生产类型为大批量生产。毛坯的铸件方法选用模锻成 型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。 第 4 章 基准的选择 基准的选择 粗基准的选择 ， 由于该零件为普通的轴类零件，故选外圆为粗基准。 基准的选择 精基准的选择，选轴前端的端面和 100 外圆作为精基准。 第 5 章 制定工艺方案 艺路线的制定 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，可以考虑采用灵活性大的机床并配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则以及加工零件的几何形状精度、尺寸精度、位置精度等技术要求，制订方案如下： 表 5艺路线方案一 工序一 热处理 （正火） 工序二 车端面，粗车各外圆（以小端加工大端） 工序三 热处理（调质） 工序四 半精车外圆面 工序五 车 85内孔及倒角 工序六 铣前端键槽至图纸要求 工序七 钻 4纹底孔、 4工序八 攻 4纹 工序九 绞 4 工序十 精车各外圆、车退刀槽和越程槽，并倒角 工序十一 粗磨外圆 170、 120、 100外圆至图纸要求 工序十二 粗磨端面至图纸要求 工序十三 车螺纹 序十四 钳工 工序十五 检验 表 5艺路线方案二 工序一 热处理 （正火） 工序二 车端面。选用 式车床及专用夹具 工序三 粗车各外圆。选用 式车床及专用夹具 工序四 热处理（调质） 工序五 半精车外圆面，选用 式车床 及三爪卡盘 工序六 车 85孔及其倒角。选用 式车床及三爪卡盘 工序七 钻 4纹底孔。选用 式钻床加工以及专用夹具 工序八 钻 4用 式钻床加工以及专用夹具 工序九 攻 4纹。选用 式钻床加工以及 专用夹具 工序十 绞 4用 式钻床加工以及专用夹具 工序十一 铣前端键槽至图纸要求。选 床以及专用夹具 工序十二 精车各外圆、车退刀槽和越程槽，并倒角。选用 床及三爪卡盘 工序十三 车螺纹 用 式车床及三爪卡盘 工序十四 粗磨外圆 170、 120、 100 外圆至图纸要求。选用外圆磨床和专用夹具 工序十五 粗磨端面至图纸要求。选用平面磨床和专用夹具 工序十六 钳工 工序十七 检验 艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按照先面后孔的规则来加工零件，这样虽 然可以保证加工零件的精度，但在实际加工过程中会遇到麻烦，这样在加工过程中会带来不小的麻烦。相比之下，方案二可以避免这样的事情发生，而且能够更好的定位零件。而且方案二的工序比较简洁，减 少了工件装夹的次数。 另外通过加工精度的对比，也可以发现，第二种方案的加工过程比较符合精度要求，可以避免零件产生比较严重的误差。 经分析比较，用方案二加工零件更易加工又符合设计要求，故采用方案二。 第 6 章 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 该零件的材料为 40度为 生产类型为大批生产，采用在锻锤模锻生成毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，用查表法分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 坯直径的确定 查机械制造工艺手册以下简称工艺手册表 1 6义直径（ 表面加工法 直径余量（ 170 粗车 精车 车 磨 120 粗车 精车 车 磨 100 粗车 精车 车 磨 坯直径的确定： 工件直径 170，公差为 械加工总余量为： 2( 2 毛坯尺寸 为 工件直径 120，公差 械加工总余量： 2( 24=8 毛坯尺寸为 件直径 100，公差 械加工总余量： 2( 24=8 毛坯尺寸为 取毛坯直径为 180130110 坯长度 L 的确定 查工艺手册表 (1知 170的长度方向的加工余量为 2.0 .0 120及以后的外圆长度 方向的加工余量为 总长 L 1+164+锻斜度为 7。查（工艺手册表 1 坯过渡圆角的确定 查（工艺手册表 1 取 过渡到 的毛坯圆角半径 R 5 毛坯的内圆角半径取 R 5圆角半径取 2 工余量的确定 查表工艺手册表 1 表 6工表面 余量 170外圆 粗磨 170 2Z 车 2Z=精车 Z 车 Z 毛坯 180120外圆 粗磨 120 2Z 车 2Z=精车 Z 车 Z 坯 130100外圆 粗磨 100 2Z 车 2Z=精车 Z 车 Z 坯 11085内孔 粗车 85 2Z 坯 78钻孔 7绞孔 8 第 7 章 确定切削用量及基本工时 序二：车端面 （如未特别注明，本工序相关数据的出示切削用量手册的车削用量选择） 70端面 （ 1）加工条件 工作材料： 40正火， b 锻。 加工要求：车两端面，粗车各外圆表面 机床： 式车床 刀具：刀片材料 刀杆尺寸 1625 90, 10,。 12, s 0,（ 2） 切削深度： 加工总余量 余量 边余量 次走刀， 3） 进给量 f： 根据切削用量手册表 4，当刀杆尺寸为 165mm，据表 4 选 f r。 按 床说明书选 f=r 表 26 （ 4）计算切削速度：见表 21 根据表 10，车刀耐用度： t 60（ 1 ma f （ 7 式中： v=242， m v K 中： 21 21 21 11） 21 b 21 v=242/5 623m/s （ 5）确定机床主轴转速： n 1000v/ （ 7 100080) s（ 172r/ 按 床说明书（表 26），与 172r/近的机床转速为 125r/80r/选 180r/ 所以实际切削速度 V=nW（ 7 180180000 s） （ 6）切削工时： 查工艺手册表 7 左T （ L （ 7 式中： L 180/2 90， 4 0 左T 90+4+0/80 160s） 右T (L 中： L 180 25， 4 0 右T 25+4+0/80 00端面 （ 1）加工条件 工作材料： 40正火， b 锻。 加工要求：车两端面，粗车各外圆表面 机床： 式车床 刀具：刀片材料 刀杆尺寸 1625 90, 10,。 12, s 0,（ 2）切削深度： 加工总余量 余量 边余量 次走刀 3）主轴转速和进给量： 为了提高生产率，在不影响加工质量的情况下，取与车 n 180r/f r。所以实际切削速度 : V 000 （ 7 00180/1000 s） （ 4）切削工时 查工艺手册表 7 T（ L （ 7 式中： L 110/2 55， 4 0 T 55 4 0/80 序三：粗车各外圆 （如未特别注明，本工序相关数据的出示切削用量手册的车削用量选择） 车 170外圆 要求校验机床功 率及进给强度 （ 1）加工条件 工作材料： 40正火， b 锻。 加工要求：粗车 170外圆 机床： 式车床 刀具：刀片材料 杆尺寸 1625 45, 10,。 12, s 0,（ 2）切削深度：单边余量 Z 次走刀， （ 3） 进给量： 查表 4， f r。按机床说明书取 f=r。 （ 4）计算切削速度：按表 21 V（ 1 ma f （ 7 式中： 42， m K 中： 21 21 21 11）， 21 b 21 V= （ 242/5 s（ （ 5）确定主轴转速： 1000v/ （ 7 100070 机