机械制造技术课程设计-减速器轴零件加工艺及磨外圆夹具设计.doc

设计(论文)说明书题 目：减速器轴零件加工艺及夹具设计 作 者： 学 号： 系 (院)： 专业班级： 指导者： 目录第一章 引言1第二章机械加工工艺规程的制订22.1计算生产纲领，确定零件生产的类型22.2 分析轴的零件图32. 3 加工毛坯的分析42.4 制订机械加工工艺过程的主要问题52.4.1 零件表面加工方法的选择52.4.2加工工艺路线的拟订52.5切削用量的确定7第三章精磨55轴颈外圆夹具设计163.1问题提出163.2设计思想163.3定位基准的选择163.4定位误差的分析163.5切削力及夹紧力的计算173.6夹具操作设计及操作说明18第四章总结19参 考 文 献20致谢21全套图纸加扣3012250582 第一章 引言制造业是国民经济的基础，随着以计算机技术为主导的现代科学技术的迅速发展，以“时间驱动”为特征的市场竞争、产品更新换代的加快、商品需求的多样化、用户素质的提高等使制造业面临着巨大的挑战，特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工就出现了一些问题，在现阶段像后钢板弹簧吊耳类的加工还没达到现代自动化的水平。在现代的中小批量生产中，它的加工工艺还需人工画线的方法来保证其精度，而对工件的装夹也是通过人工的方法进行的。因此我国对不规则零件的加工还处于效率低、成本高的阶段。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。在设计中，需要对零件加工工艺方案和夹具进行设计，在确定加工工艺方案时，可能会出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，可能因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。所以在设计过程中应制订多套方案，以供比较选择最优，同时还要多请教指导老师和同学，并多查阅相关的书籍来尽可能好的完成设计。第二章机械加工工艺规程的制订本次设计课程我选择的零件是减速轴零件。此零件为轻型零件， 根据生产要求将确定该零件为大批量生产。其生产纲领是5000件每年，查阅有关的资料属于大批量的生产方式。一 :按照零件的技术要求，工件的材料选择r15钢。2.1计算生产纲领，确定零件生产的类型零件生产纲领的大小对组织生产以及工件加工的工艺过程当中起着非常重要的作用，它也决定了各个工序所需要的专业化以及自动化的要求程度，以及所选择的工艺的方法与工艺的装备的合理性。工件的生产纲领可以按下面公式来计算。N等于Qn（1+a%）（1+b%） 参照资料当中生产纲领和生产类型以及工件的大小和零件复杂程度的关系，来确定其生产的类型。其零件备品率是25%，机械加工当中废品率是0.2%，每台产品当中这个零件选用的数量是1件，来拟定本工件的机械加工的工艺规程。 N=Qn（1+a%）（1+b%） =5000乘以1乘以（1+25%）（1+0.2%） =7500件每年工件的年产量是5000件每年，参照零件生产的类型以及生产纲领的关系，参照参考资料 ，确定零件生产的类型是大批量的生产。2.2 分析轴的零件图工件的结构对其机械加工工艺过程的影响都很大.使用的性能完全一样而结构不一样的两个零件，它们的加工难与易以及制造成本都可能有比较大的差别。所谓优良的工艺性能，首先就是这种结构方便于机械加工，就是在同样的生产条件下面能够选择简便与经济的方法加工出来。处此之外，工件的结构还要满足生产类型以及生产条件的要求。减速器轴的精度要求也非常的高，它的加工的质量对机器的工作的性能，对装配劳动量都有比较大的影响。所以,各个要素的尺寸的精度和位置的精度以及表面质量都要求相当高.它主要的尺寸以及精度要求，见轴工件图。按照轴的工作的特点，对其设计的要求如下： 合理的结构的设计（结构已定）。 足够的刚度以及强度。 足够的耐磨性和抗震性以及尺寸的稳定性。 一定的尺寸的精度和形状的精度以及位置的精度和表面的质量。 因为轴在旋转驱动的过程当中承受交变载荷，所以它还应该具有一定的抗疲劳的强度。上面当中各项的要求可以经过选取轴的材料和热处理的工艺能够解决，轴的制造的精度以由机械加工来于以保证。2. 3 加工毛坯的分析因为生产的规模较大，适合选择高精度的高生产率的毛坯的制造方法。精度很高的毛坯制造方法的的生产率正常也比较高，而且节约的原材料又降低机械加工的劳动量，又可以简化工艺以及工艺设备和减少产品的总成本。选取零件毛坯时应该分析零件的结构形状以及尺寸的大小、对工件的机械性能的要求以及本厂现有的设备以及技术水平，还应该考虑可能性以及经济性等因素。本次设计的轴材料为r15钢锻件。按照制造工厂现有的零件毛坯的生产条件以及轴生产数量属于大批量生产类型的生产的纲领，选择铁型覆砂工艺的生产方法，因为性能高、成本低和效率高以及毛坯精度高等、加工余量小而且组织均匀无胀砂、和缩砂以及缩孔等缺陷，表面的尺寸精度也高，可以达到IT67级的精度，表面的质量可达到表面粗糙度6.3。经过粗加工以后选择正火处理。毛胚的余量等见毛胚图2.4 制订机械加工工艺过程的主要问题2.4.1 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的技术要求。但应注意，这些技术要求不是一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。如果由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步的加工方法。所选择的加工方法，应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的经济效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑以下各因素：2.4.2加工工艺路线的拟订拟订机械加工工艺路线是制订零见工艺规程当中最为关键性的一步，它和定位基准面的选取都有着密切的关系。零件的工艺路线不但影响零件加工的质量以及效率，还影响到工人的劳动的强度、设备的投资和车间的面积以及生产成本等问题。工艺路线的主要工作是就是选择定位的基准和选取各表面的加工的方法以及具体安排加工工序的先后的顺序，确定零件工序的集中以及分散程度等。由于生产类型为大批生产， 保证零件的各部份精度，除此以外，还应降低生主成本。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，通用量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效工序号工序名称工序内容10锻造锻造成型20热处理正火处理170-21730钻钻两端中心孔，保证粗糙度6.340车粗精车左右端外圆，保证粗糙度6.350铣铣14mm槽，保证粗糙度6.3铣18mm槽，保证粗糙度6.360磨磨各级外圆，保证粗糙度1.670钳工去除锐边毛剌80终检全尺寸检查方案2工序号工序名称工序内容10锻造锻造成型20热处理正火处理170-21730钻钻两端中心孔，保证粗糙度6.340车粗车右端外圆，保证粗糙度6.350车粗车左端外圆，保证粗糙度6.360车精各级车外圆，保证粗糙度3.270铣铣18mm槽，保证粗糙度6.380铣铣14mm槽，保证粗糙度6.390磨磨各级外圆，保证粗糙度1.6100磨精磨55轴颈外圆，保证粗糙度0.8110钳工去除锐边毛剌120终检全尺寸检查因为工件的加工的质量与生产效率以及经济性和工人的劳动的强度等，都和零件的工艺过程有着密切的关系，所以应该在进行充分调查研究的基础上，多设计一些方案经过分析和比较，最后选择一个最合理的机械加工工艺的过程。通过以上问题的分析和研究以及评比和估算以后，就可可能的考虑工序的加工经济状况，降低装夹以及调整的次数，以方便确保加工表面之间的位置的精度。通过综合分析以及调整，就得到大批量生产条件下的轴零件机械加工工艺的过程见方案22.5切削用量的确定工序：钻两端中心孔.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知，当钻削时，钻头直径，： 按512钻床的进给量（表4.39），选择， .确定切削速度= （3-9）式中=，=， （3-10） =37 = （3-11）按512钻床的转速，选择 =160.计算基本工时= 工序: 粗车右端外圆 机床选择CK6140车床刀具选择刀具材料为YT15，刀杆的尺寸， 根据参考资料机床加工工艺设计实用手册附表12-8车外圆：采用合金车刀，同时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度：。切削加工的深度：单边的余量，进给量：根据参考资料机械加工工艺手册附表15-19可知：选择；切削加工的速度计算：机械加工工艺手册附表8.7-9： 主轴转动速度的确定：按按机床来选择，故实际切削加工的速度：检验机床的功率：主切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-11所示公式的计算得：公式当中： 故 :切削加工时所消耗的功率 根据参考资料机床加工工艺设计实用手册主电动机的功率是,故机床的主轴功率达到要求,可以正常的加工。校验机床进给系统的强度:已经知道主切削力,径向的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-10公式计算:公式当中: 故: 而轴向的切削力,主切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-19所见公式的计算：公式当中: 轴向的切削力: 选取机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数,所以切削力在纵向进给的方向对进给机构的作用力是:因机床纵向的进给机构可以承受的最大的纵向力是,根据参考资料机械加工工艺手册附表机床的进给的系统能够正常的工作.切削加工工时: 根据参考资料机械加工工艺手册附表公式当中所以车端平面：此时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度切削加工的深度：单边的余量，进行2次走刀；进给量：根据参考资料机械加工工艺手册附表15-18可知：选择；切削加工的速度计算： 主轴转动速度的确定：根据机床来选择，故实际切削加工的速度：校验机床的功率：主切削的力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-10的公式计算得：公式当中： 故 :切削加工时消耗的功率 根据参考资料机床加工工艺设计实用手册车床主电动机的的功率是,故机床的主轴的功率足够使用,能够正常的加工。校验验机床进给系统的强度:已经知道主切削力,径向的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-17所见的公式计算得:公式当中: ，故: 因轴向的切削力,主的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-17所示的公式计算得：公式当中: 轴向的切削力: 选择机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数,因切削力在纵向的进给方向所对进给机构的作用力是:因为机床纵向进给机构可以承受的最大的纵向力是,根据参考资料机械加工工艺手册附表机床的进给系统可以正常的工作.切削加工的工时: 根据参考资料机械加工工艺手册附表当中所以工序: 粗车左端外圆车外圆（1）刀具的选择，根据参考资料机械制造工艺设计简明手册选取外圆车刀（2）切削用量的选择： 根据参考资料切削用量手册可得：,再根据参考资料机械制造工艺设计简明手册CK6140车床的进给量选择。根据参考资料切削用量简明手册选择根据机床来选择,所以加工基本工时的计算： 当中， 车端面计算切削速度 确定主轴转速 按机械加工工艺手册表选 ，其实际切削速度：切削工时： ， 工序：精车各级外圆保证工序尺寸及粗糙度0.8要求采用CA6140车床精车55采用YG6硬质合金车刀， 1）车削深度及宽度 由于宽度较大，分两次切削 2）进给量 （参考切削手册表3.9） 3）切削速度和每分钟进给量 切削速度：参考机械制造工艺设计手册（以下简称机械手册）表2-35，确定 即 则现采用CA6140车床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.1-36），取，故实际切削速度为 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，取 4）切削工时：式中，（切削手册表3.24，）则（切削手册表3.24，）则 工序：磨各级外圆 磨45外圆 1）进给量的确定 根据参考书籍3的表2-35以及磨床的使用的说明书，取 2）切削加工的速度 由参考书籍3的表4-48，得 故 按照机床的使用说明书，取 3）切削加工的工时： 磨60外圆：按照参考书籍机械加工工艺手册的表得出： ,； ，选择 ，磨60外圆时，由参考书籍机械加工工艺手册的表得出：由参考书籍机械制造工艺学的表知道：按照参考资料表3.1-2知道：细长轴装夹的时间为由参考书籍表3.2-15知道松开以及取下细长轴的时间为由参考书籍表3.5-16知道机床操作的时间为： 工序：精磨55轴颈外圆 刀具选择砂轮 1）切削加工深度的确定 按照参考资料机械手册附表3-129，选取 2）进给量的确定 按照参考资料机械手册附表3-121，选取 根据磨床的说明书（工艺手册附表4.2-26）选取 3）切削加工速度的确定 按照参考资料机械手册附表4-129，确定 得 所以 按照磨机床的说明书，选择 4）切削加工的工时： 工序 钳工 工序 终检第三章精磨55轴颈外圆夹具设计3.1问题提出本夹具主要用来完成减速器轴精磨55轴颈外圆加工，尺寸允许公差不大于0.02mm，孔的表面粗糙度为0.8。因此在精磨55轴颈外圆时，主要考虑如何提高劳动生产率以及降低劳动强度、生产成本，同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2设计思想本夹具主要用来对精磨55轴颈外圆进行加工，这个外圆尺寸精度要求为IT6，表面粗糙度Ra0.8，精磨以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。3.3定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故将定位元件设计成心轴定位，在心轴的限制下，工件已经限制了各个自由度，再用螺母使工件夹紧。3.4定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与一个外圆定位，因为该定位元件的定位基准为外圆的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm3.5切削力及夹紧力的计算刀具：砂轮，切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得削力计算公式： 式中 P钻削力t切削深度,0.2mmS每转进给量, 0.1mmD砂轮直径110mmHB布氏硬度，150HBS 所以 =762（N）扭矩： 式中 S每转进给量, 0.1mmD砂轮直径, 110mm=8200(NM)夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以一个端面和外圆定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力 （N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。3.6夹具操作设计及操作说明夹具的装配是先把夹具体装好，再把压紧套装入夹具体中，把工件装进夹具体中，采用压紧套旋紧带动三个钢球压紧工件，加工完一件，拧松螺纹，取出工件。第四章总结本课题为减速器轴零件工艺规程设计及车设计。通过对减速器轴零件的工艺分析，结合有关的资料手册，我基本完成了零件的工艺规程编制和专用夹具的设计，并进行了有关的评估，所做的设计能够满足零件的加工要求。通过课程设计，我将几年来所学到得知识整体的运用在设计上，不管是整体的设计理念，还是局部的工艺过程，都是经过多次思考，反复琢磨，最后才决定下来的。即便如此，毕竟是第一做这么复杂和较正规的设计，而且本人知识水平有限，所做出来的设计难免会有不足之处。课程论文是对设计的说明书，这次撰写翻阅很多资料，咨询老师，同学而后完成这篇论文。通过课程论文的写作，不仅强化了我的学习素质、研究素质和创业素质，而且培养了我的创新意识，激发了我探求新知的欲望。在课程设计中，我的专业技能得到了锻炼，提高