机械制造技术课程设计-芯轴加工工艺及粗铣90度缺口槽夹具设计【全套图纸】.doc

攀枝花学院课程设计目录1完整的设计全套图纸，加全套图纸，加153893706目录序序言言.211零件的分析零件的分析.31.11.1零件的作用零件的作用.31.21.2零件的工艺分析零件的工艺分析.322工艺规程的设计工艺规程的设计.42.12.1确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式.42.22.2基准的选择基准的选择.42.2.1粗基准的选择.42.2.2精基准的选择.42.32.3工艺路线的拟定工艺路线的拟定.42.42.4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.52.52.5确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时.633夹具设计夹具设计.123.13.1问题的提出问题的提出.123.23.2夹具设计夹具设计.123.2.1定位装置的选择.123.2.2夹紧装置的选择.133.2.3定位误差分析.143.2.4夹具设计及操作的简要说明.14参考文献参考文献.15攀枝花学院课程设计序言2序言机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，他在我们的大学四年生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。攀枝花学院课程设计零件的分析31零件的分析1.1零件的作用轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。题目所给的零件是芯轴。它属于轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹孔、槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。1.2零件的工艺分析芯轴主要有三组加工表面，它们相互之间都有一定的位置要求。现分述如下：1主要是35为主的外圆加工表面。这一组加工表面包括：一个35外圆及端面，40外圆。还有1.7x33的槽。2主要是90凹槽的加工表面。这一组加工表面主要通过角度铣刀来加工90凹槽。3主要是77外圆、端面的加工表面。这一组加工表面主要是车77外圆，53、深5的槽。同时还要对其攻螺纹M8、RCI8，共5个，深21。这三组加工表面之间都有一定的位置要求，主要是加工顺序的安排。三组加工面应该依次加工，这样有利于装夹，同时能够很好的保证零件的加工质量，提高零件的加工精度。由以上的分析可知，对于三组加工面而言，可以先加工第一组加工面，然后借于专用夹具加工另外的表面，并且保证他们之间的位置精度要求。攀枝花学院课程设计工艺规程的设计42工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式该芯轴零件材料应该选45钢，因其属于一般的轴类零件，故选45钢可满足其要求。该芯轴零件属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择85的热轧圆钢棒料作毛坯。这对于提高生产率、保证零件加工质量也是有利的。2.2基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。该芯轴零件粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。外圆加工采用三角卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、外圆。先用外圆作粗基准，先加工一个端面，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹已经加工的外圆面，在加工另一端的表面。芯轴主要是回转表面，主要应采用车削与外圆磨削成形。但该零件还有90凹曹以及53，深5的槽和5个螺纹孔，所以也要用铣削和钻孔来完成。由于公差等级较低，表面粗糙度Ra值较大，故除35外圆需半精加工外，其余表面和加工工艺都只需粗加工。2.2.1粗基准的选择按照粗基准的选择原则为了保证不加工表面和加工表面的位置的要求应选择不加工表面为粗基准2.2.2精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.3工艺路线的拟定为了保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为成批生产所以采用通用机床配以专用的工、夹、具并考虑工序集中以提高生产率和减少机床数量以便降低生产成本。同时，还要考虑经攀枝花学院课程设计工艺规程的设计5济效果。制定工艺路线：下料车削毛坯-车两端面粗车各外圆半精车35mm外圆车退刀槽槽钻、扩螺纹孔铣90缺口和53mm深5mm的槽攻5M8-7H螺纹终检。铸件退火工序:1.平两端面，粗车35mm，40mm外圆，掉头车77mm外圆。2.半精车35mm外圆。3.车退刀槽1.733mm。4.钻、扩螺纹孔。5.铣90缺口和53mm深5mm的内圆槽。6.攻螺纹5M8-7H。7.钻8mm深4mm的锥孔。8.检验、入库。在铣直角缺口时，工件必须倾斜-26，直角铣刀垂直铣下。这样能更好的铣出90凹槽。此方案还要考虑工厂的具体条件等因素如设备能否借用工、夹、量具等。根据此方案的工艺路线制定出详细的工序划分如下所示:毛坯为铸件清理后退火处理以清除铸件的内应力及改善机械加工性能在毛坯车间调整V型活块使其达到加工面的技术要求然后在机械加工车间进行加工。根据此工序的安排编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。工序:1.去料，车削毛坯2.平两端面，粗车35mm，40mm外圆，掉头车77mm外圆。3.半精车35mm外圆。4.车退刀槽1.733mm。5.钻、扩螺纹孔。6.铣90缺口和53mm深5mm的槽。7.攻螺纹5M8-7H。8.钻8mm深4mm的锥孔。9.检验、入库。攀枝花学院课程设计工艺规程的设计62.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“芯轴”零件材料为45钢，硬度为207-241HBW，毛坯重量约为1.2kg生产类型为大批生产，可采用在锻锤上合模模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量、工序尺寸如下：1外圆表面、端面（35，40mm）。考虑其加工长度为125mm与其连接的最大加工外圆表面为80，为简化模锻毛坯外形，现在直接取外圆表面为80mm。直径77mm表面为自由尺寸公差，表面粗糙度值只要求粗加工，此时直径余量2Z=3mm已能满足加工要求。35mm外圆的表面粗糙度值为3.2，需要半精加工。设定其粗加工余量2Z=4mm，则半精加工余量2Z=1mm。2芯轴的2个端面的加工余量（35mm77mm）根据所设计的零件毛坯图，端面的加工余量也就是长度方向的加工余量应该规定为3-5mm现取为3mm.3.90缺口的加工余量。该加工部位的毛坯为实心，要有一定的切削力，参照工艺手册及零件毛坯图确定加工余量为：铣90凹槽：Z=0.5mm.4.53mm深5mm的内圆槽该加工部位是铣内圆槽，故采用铣削加工。内圆为53mm见零件毛坯图。因精度要求不高，参照工艺手册确定内圆槽的加工余量为2Z=2.5mm。5.5个M8-7H内螺纹孔。由于内孔要有精度要求，参照工艺手册表确定工序尺寸及余量为：钻孔：6mm扩孔：6.5mm2Z=0.5mm攻螺纹：8mm2Z=1.5mm车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取通过查手册可得出以上的加工余量，再考虑到其所要加工的次数，从而可以确定出毛坯所要达到的尺寸。综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要达到的粗糙度，选择如下机床：普通车床：CA6140、立式铣床、立式钻床。2.5确定切削用量及基本工时工序2：车两端面及外圆。攀枝花学院课程设计工艺规程的设计71.加工条件：工件材料：80，长度尺寸130mm45钢正火，6b=0.60GPa模锻。加工要求：平两端面，粗车35mm，40mm外圆，掉头车77mm外圆。机床选择：CA6140卧式车床。刀具：主要采用硬质合金外圆、端面车刀，以提高刀具的耐磨性。量具：采用卡板。2计算切削用量（1）粗车35外圆端面1）确定断面最大加工余量：根据芯轴毛坯图已知毛坯长度方向的加工余量为3mm，但考虑到精车，精磨等加工，所以端面不必全部加工，但要留有余量，根据实际情况及加工经验，现取实际端面的最大加工余量可按Zmax=1.5考虑，分两次加工。2）确定进给量f：根据切削用量简明手册及加工零件的实际情况取f=0.3mmr3）计算切削速度：按切削手册表，得切削速度的计算公式为：Vc=CvTmAxfyKv由于切削速度并无严格要求，所以Vc取0.5mmr4）确定机床主轴转速：Ns=1000Vc3.14dw按机床说明书，现取500rmm.5)计算切削工时：按工艺手册及实际加工情况取Tm=0.05min.(2)粗车40外圆：1）背吃刀量：单边余量Z=1mm可一次去除。2）进给量：根据切削手册，现选用f=0.3mmr.3)计算切削速度：Vc=0.5mmr.4)确定主轴转速：Ns=1000Vc3.14dw=518rmin按机床选取Ns=500rmin故实际切削速度为Vc=3.14dn1000=106mmmin5)切削工时：T=L+L1+L2nf现取T=0.4min.(3)粗车35外圆。1）背吃刀量：单边余量Z=2mm可一次去除。2）进给量：根据切削手册，现选用f=0.5mmr.3)计算切削速度：见切削手册表1.27V=97.081.08.041.15.026024235.015.02.0vvyxpMVfaTC攀枝花学院课程设计工艺规程的设计8=111.1（mmin）4）确定主轴转速=884(rmin)wsdvn10004014.31.1111000按机床选取n=900(rmin)，所以实际的切削速度为：min11310009004014.31000mndV实际(4)车削77外圆：1）进给量选0.4mmr2)主轴转速选500rmin.3)切削速度：Vc=0.5mmr.4)基本工时：考虑到走刀长度以及背吃刀量，现取基本工时0.23min.工序3：半精车35mm外圆。1）切削深度：单边余量Z=0.5mm可一次去除。2）进给量：根据切削手册，现选用f=0.5mmr.3)计算切削速度：见切削手册表1.27V=97.081.08.041.15.05.06024235.015.02.0vvyxpMVfaTC=132mmin4）确定主轴转速=1167(rmin)wsdvn10003614.31321000按机床选取n=1200(rmin)，所以实际的切削速度为：min136100012003614.31000Vmnd实际工序4：车退刀槽1.7x33mm1）背吃刀量：单边余量Z=1mm可一次去除。2）进给量、切削速度以及主轴转速同粗车35、40外圆同时进行，故进给量：f=0.5mmr3)计算切削速度：见切削手册表1.27V=97.081.08.041.15.016024235.015.02.0vvyxpMVfaTC攀枝花学院课程设计工艺规程的设计9=123mmin4）确定主轴转速=1119(rmin)wsdvn10003514.31231000按机床选取n=1200(rmin)，所以实际的切削速度为：min132100012003514.31000.mndv实际5）基本工时现取0.3min.工序5：钻、扩螺纹孔（1）钻孔6f=0.75mmrK=0.350.95=0.3s(表338)fl=0.35ms（21mmin）（表342）n=1115(rmin)swd1000v63.14211000按机床选取n=1200rminw故实际切削速度=22.6(rmin)1000ndsw切削工时l=18mm，l=3mm，l=3mm12t=6smfw21nlll3.0203318（2）扩孔6.5根据切削手册表3-3可取f=0.6(mmr)(表354)切削速度：参考有关手册，确定=0.175ms（10.5mmin）n=514(rmin)swd1000v6.53.145.101000按机床选取n=520rmin=8.67rsw故实际切削速度=0.17ms1000nd.sw切削工时l=18mm，l=4mm，l=3mm12t=5smfw21nlll6.067.83418攀枝花学院课程设计工艺规程的设计10工序6：铣90缺口和53mm深5mm的内圆槽：（1）铣90缺口根据切削手册表3-3可知，可以取。齿08.0mmfz切削速度：参考有关手册，确定V=0.3ms即18mmin。采用镶齿套式面铣刀，d=80mm齿数Z=10。wn=71.6（rmin)swd1000v803.14181000现采用X53T立式铣床，根据铣床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取n=76rmin。故实际切削深度为w=min)(8.171000718014.31000ndwwm当n=76rmin时，工作台的每分钟进给量应为wmfmin)(8.56711008.0mmznffwzm查机床说明书，可取min56mmfm切削工时：由于无精度要求，且所选铣刀刀齿宽度36mm，所以2次加工就可以铣出缺口。由此可以得出行程为175mmt=m(min)125.356175（2）铣削53mm深5mm的内圆槽。该工序和工序（5）基本相同，故根据切削手册表3-3可知，同样可以取。齿08.0mmfz切削速度：参考有关手册，确定V=0.1ms即6mmin。采用高速钢粗铣刀，d=50mm，齿数Z=8。wn=38.2（rmin)swd1000v503.1461000现采用X52K立式铣床，根据铣床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取n=37.5rmin。故实际切削深度为w=min)(9.510005.375014.31000ndwwm当n=37.5rmin时，工作台的每分钟进给量应为wmfmin)(305.37808.0mmznffwzm查机床说明书，可取min30mmfm攀枝花学院课程设计工艺规程的设计11切削工时：由于无精度要求，工序和工序（5）基本相同，现取基本工时为2.36min.工序7：攻螺纹5xM8-7H。由于公制螺纹为标准螺纹，故切削用量可选为：v=0.1ms=6mmin(切削手册表342)n=238(rmin)swd1000v83.1461000按机床选取n=195rmin，则故实际切削速度为w=。min)(9.51000238814.31000ndswm机动工时l=19mm，l=3mm，l=3mm12t=1.02(min)mfn8)ll(l21119583)319(工序8：钻8mm深4mm的锥孔。根据切削手册表3-3可知，可以选择进给量f=0.11mmr。切削速度：参考有关手册，确定V=18mmin。所以主轴转速为n=716(rmin)swd1000v83.14181000按机床选取n=680rmin，则故实际切削速度为w=。min)(171000680814.31000ndswm机动工时l=19mm，l=4mm，l=3mm12t=0.32(min)mfnlll2111.06803419最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果加以整理，就可以得到该芯轴零件的加工工艺规程。第一节设计要求对夹具无严格的技术要求，主要考虑如何提高加工率，保证零件加工质量。攀枝花学院课程设计工艺规程的设计12攀枝花学院课程设计夹具设计133夹具设计3.1问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。这次主要设计第六道工序粗铣90缺口槽。本夹具将用于X53T立式铣床，刀具为镶齿套式面铣刀。因是铣床夹具，所以必须有对刀装置，查制造工艺手册，并根据工序六的实际情况，选取直角对刀块。其图如下所示：3.2夹具设计3.2.1定位装置的选择由零件图可知，90直角缺口与工件轴线成64倾角。其设计基准为直角缺口两条边的长度。为了使误差为零，将工件逆时针旋转64，使直角缺口一条边水平，一条铅垂。将心轴一端的外圆柱面插入圆形套筒内，由此可以芯轴的外圆柱面作为定位面。为了提高加工效率，现决定采用镶齿套式面铣刀进行加工。同时，为了缩短辅助时间，采用螺旋式机械压板压紧，且用定位销防止工件转动。综上所述，零件的定位方式如下图所示：攀枝花学院课程设计夹具设计143.2.2夹紧装置的选择由于实际加工的经验可知铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向。由零件的定位方式可知，切削力的方向为竖直向下。为了在夹紧过程中能保持工件定位时所获得的正确位置，夹紧力的作用方向应与切削力方向一致。为了使夹紧力的大小适当，操作方便、简单而且省力，夹紧力作用点应正对支承元件，并作用于工件刚性较好的部位，最后夹紧力作用点必须靠近加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。所以选择77mm大端外圆的中心部位作为夹紧力作用点。下面计算切削力的大小：刀具：高速钢镶齿套式面铣刀，直径80mm，Z=10切削力计算公式：0FFxfyfufzFpfezqwCaaaFFdn0.720.860.863503.10.084010957()80N查表可得=350、xf=1.0、yf=0.65、=0.83、=0.83、=3.1、=0.08、=40mFcZFFqpaZfeam、=0.86、=80mm、Z=10。其中，垂直分力=0.3Fz=287NFu0dvF在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K1K2K3K4其中：K1基本安全系数1.5K2加工性质系数1.1K3刀具钝化系数1.1K4断续刀削系数1.1所以F=1.51.11.11.1287=573(N)。考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用螺旋夹紧结攀枝花学院课程设计夹具设计15构。为克服铣削时的垂直跳动，实际夹紧力N为：125731146()0.250.25HKFNNff其中：、为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，。1f2f120.25ff综上所述，选取螺旋夹紧机构作为该零件的夹紧元件。夹紧装置下图所述：3.2