毕业设计（论文）-扭杆工艺设计及夹具设计（全套图纸）.pdf

毕业论文 - 1 - 目目 录录 序 言 . 1 第一章 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 1.2.1 结构分析 . 2 1.2.2 加工别面技术要求 . 3 第二章 工艺规程设计 . 4 2.1 确定毛坯的制造形式 . 4 2.2 确定的机械加工余量 . 4 2.3 基面的选择的选择 . 4 第三章 制定工艺路线 . 5 3.1 工艺路线 1 . 5 3.2 工艺路线 2 . 6 3.3 具体的加工路线如下 . 6 第四章 确定切削用量及基本工时 . 7 4.1 工序：铣扭杆上平面 . 7 4.1.1. 选择刀具 . 7 4.1.2. 决定铣削用量 . 7 毕业论文 - 2 - 4.2 工序：钻 2-12.5 孔 . 8 42.1 工步一钻孔至12.5 . 8 4.3 工序：铣28 平面 . 9 4.3.1. 选择刀具 . 9 4.3.2. 决定铣削用量 . 9 4.4 工序：铣44 端面 . 9 4.41. 选择刀具 . 10 4.4.2. 决定铣削用量 . 10 4.5 工序 XII:钻孔26.5 . 10 4.6 工序 XIX :车孔29.4 . 11 4.6.1.加工条件 . 11 4.6.2计算切削用量 . 11 4.7 工序 XIXI：拉花键 . 12 第五章 夹具设计 . 13 5.1 钻床夹具设计 . 13 5.1.1 问题的提出 . 13 5.1.2 定位基准的选择 . 13 5.1.3 切削力及夹紧力计算 . 13 5.1.4 定位误差分析 . 14 5.1.5 夹具设计及操作简要说明 . 15 5.2 车床夹具 . 16 毕业论文 - 3 - 总 结 . 19 致 谢 . 20 参 考 文 献 . 21 毕业论文 - 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。 扭转杆的加工工艺规程及其钻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。 毕业论文 - 2 - 第一章 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用 扭转杆作用待查 1.2 零件的工艺分析 1.2.1结构分析 从扭转杆的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置 毕业论文 - 3 - 要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以28外圆底面为中心的加工面 这一组加工面包括：2-12.5及其端面 2. 以2-12.5及其端面 这组加工面主要是其余的各个端面和孔 1.2.2 加工别面技术要求 扭转杆共有两组加工表面，他们相互间 有一定的位置要求。现分述如下： .铣上平面 1. 铣上平面 铣上平面来保证钻2- 12.5孔和锪平面 2. 铣圆端面 铣圆端面来保证钻26.5 孔和车29.41 和拉花键 毕业论文 - 4 - 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 40Cr，考虑到扭杆在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零 件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度 为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 确定的机械加工余量 1上下平面加工余量 1.5mm 2.两孔尺寸 2-12.5 上偏差 0.35 下偏差 0 3. 28 铣上下平面加工余量 1.5 2.3 基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一， 基面选择的正确与合理， 可以使加工质 量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还 会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零 件图上可以看出，扭转杆较不规则，所以粗基准比较容易选择。 （即当零件有不加工表面时， 应该以这些不加工表面作为粗基准， 若零件有若干个不加工 表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 精基准的选择。精基准选择的原则有：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则 和自为基准原则。在选择时，主要应考虑基准重合的问题。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，此处不再重复。 本零件中加工工序以2- 12.5 孔和加工 29.41 孔 做专用夹具设计 1. 以 28 外圆底面为中心的加工面 这一组加工面包括：2-12.5及其端面 2. 以2-12.5及其端面 毕业论文 - 5 - 这组加工面主要是其余的各个端面和 精基准的选择，选择已经加工好的 2-12.5 作为精基准。 第三章第三章 制定工艺路线制定工艺路线 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成批生产的条件下， 可以考虑采用万能型机床配 以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使 生产成本尽量降下来。 3.1 工艺路线工艺路线 1 工序：锻造。 工序：正火处理 工序：喷丸 工序：铣上下端面 工序：钻孔 工序：检验 工序：锪平面 工序：铣平面 工序：检验 工序 X：钻孔，倒角 工序 XI：检验 工序 XII：热处理 工序 XIII;喷丸 工序 XIV：扩孔 工序 XV：检验 工序 XVI：车内孔 工序 XVII：拉花键 工序 XVIII：车止口 毕业论文 - 6 - 工序 XIX：检验 3.2 工艺路线工艺路线 2 工序：锻造。 工序：正火处理 工序：喷丸 工序：铣上下端面 工序：钻孔 工序 VI：锪平面 工序 VII：铣平面 工序：钻孔，倒角 工序 X：扩孔 工序 XI：车内孔 工序 XII：拉花键 工序 XIII; 车止口 工序 XIV：检验 工艺路线1和工艺路线2的不同之处在于，方案一在加工完几道工序后就做一步检验， 而方案二则是做完后一次检验， 这样的就有弊端， 在检验的过程中万一出现不符合要 求的工件，将无法进行控制，而方案一在检验的过程中如果发现不符合要求的零件， 可以及时的修补或者作为废品处理，这样能减少工件的废品率，适合于批量生产，因 此综合考虑我们选择方案一 3.3 具体的加工路线如下 工序：锻造。 工序：正火处理 工序：喷丸 工序：铣上下端面 工序：钻孔 工序：检验 工序：锪平面 工序：铣平面 工序：铣圆端面 工序 X：检验 工序 XII：钻孔， 工序 XIII;倒角 工序 XIV：检验 工序 XV：热处理 毕业论文 - 7 - 工序 XVI;喷丸 工序 XVII：扩孔 工序 XVIII：检验 工序 XIX：车内孔 工序 XIXI：拉花键 工序 XIXII：车止口 工序 XIXIII：检验 第四章第四章 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 4.1 工序：铣扭杆上平面 4.1.1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd35 0 =，min/125mv =，4=z。 4.1.2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/39.1137 35 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/35.159 1000 145035 1000 m dn v w = = 毕业论文 - 8 - 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1160= 3）计算工时 切削工时：mml88=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min2021 . 0 475 3588 21 = + = + = fn lll t w m 4.2 工序：钻 2-12.5 孔 42.1 工步一钻孔至12.5 确定进给量 f ： 根据参考文献表 2- 7， 当钢的MPa b 800，mmd 5 . 12 0 =时， rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工14 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得切削速度min/18mv =所 以 min/ 6 . 458 5 . 12 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/475rnw=，故实际切削速度为 min/718.14 1000 375 5 . 12 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml30=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 毕业论文 - 9 - min3537 . 0 25 . 0 475 3930 21 = + = + = fn lll t w m 4.3 工序：铣28 平面 4.3.1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd35 0 =，min/125mv =，4=z。 4.3.2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/39.1137 35 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/35.159 1000 145035 1000 m dn v w = = 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1160= 6）计算工时 切削工时：mml28=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min0758 . 0 475 3528 21 = + = + = fn lll t w m 4.4 工序：铣44 端面 毕业论文 - 10 - 4.41. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd50 0 =，min/125mv =，4=z。 4.4.2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/75.117 1000 75050 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 9）计算工时 切削工时：mml44=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min1095 . 0 475 3544 21 = + = + = fn lll t w m 4.5 工序 XII:钻孔26.5 确定进给量 f ： 根据参考文献表 2- 7， 当钢的MPa b 800，mmd 5 . 26 0 =时， rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工26.5 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 毕业论文 - 11 - ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得切削速度min/25mv =所 以 min/94.636 5 . 12 2510001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/675rnw=，故实际切削速度为 min/166.56 1000 675 5 . 26 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml30=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min25 . 0 25 . 0 675 3930 21 = + = + = fn lll t w m 4.6 工序 XIX :车孔29.4 工序 1 粗车29.4 及内圆柱面， 4.6.1.加工条件 工件材料：HT15- 33 b=220MPa 模铸 加工要求：车削29.4mm 内面 机床：CA6140 卧式车床 刀具：采用刀片的材料为 YT15，刀杆尺寸 16x25mm 2 , K =90 o , 0 =15 o , 0 =12 o , =0.5mm 4.6.2计算切削用量 粗车29.4mm 内圆 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) 毕业论文 - 12 - 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。 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 = x29.4 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= 2 20100 =30mm , 1 l =2mm, 2 l =0, 3 l =0 tm= fn l w 321 lll+ = 0.9480 230 + =0.074(min) 4.7 工序 XIXI：拉花键 机床 L2110A 拉床 工序切削用量及基本工时的确定：拉宽 21.5 的键槽 单面升齿，根据有关手册，确定拉花键孔时的花键拉刀的单面升齿为 0.06mm，拉削速度 为 0.06m/m 切削工时 zvf klZ t z b 1000 = 式中： b z 单面余量为 3.5 L 拉削长度 61 考虑校准部分 的长度系数取 1.2 K 考虑机床反行程系数 ，取 1.4 V 拉削速度 z f 拉刀单面升齿 Z 拉刀同时工作齿数 p l z = 毕业论文 - 13 - P 拉刀齿距 5 . 106135 . 1 )5 . 125. 1 (=lp 所以拉刀同时工作齿数 z=l/p=29/10.5=5.8 拉削工时063 . 0 906 . 0 6 . 31000 4 . 12 . 1405 . 3 = xxx xxx t 车止口的切削用量 及基本工时的计算如车29.4 内孔，在此不再累述 第五章第五章 夹具设计夹具设计 5.1 钻床夹具设计钻床夹具设计 5.1.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻 212.5 两孔，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率 上，精度则不予考虑。 5.1.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。 定位基准的选择必须合理， 否则将直接影响所制 定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。 基准选择不当往往会增加工序或使工艺 路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要 求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定 位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应 考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度，在加工12.5 之前，我们上端 面已经加工好， 因此我们可以采用已经加工好的上端面为定位基准， 采用一面一 V 行块一 辅助螺栓， 一个端面限制 3 个自由度， V 行块限制 2 个自由度辅助螺栓限制了一个自由度， 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。 5.1.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 毕业论文 - 14 - 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26HBDfF = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT = 式（5-3） 式中：10.5Dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 NXXXF164417420 . 0 5 . 105 .12 6 . 08 . 0 = 1.90.80.6 10 10.50.2017446379TN mm= 本道工序加工工艺孔时， 夹紧力方向与钻削力方向相同。 因此进行夹紧立计算无太大 意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 5.1.4 定位误差分析定位误差分析 一面两销定位误差 (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 XDd+= （式 5-5） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 代入（式 5-5）得： yj min111 XDd+=0.00900.016+ =0.025mm (2) 转角误差 L XDdXDd tg 2 min222min111 + = （式 5-6） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 2 d 削边销孔的最大偏差 2 D 削边销孔的最小偏差 2min X 削边销定位孔与定位销最小配合间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 X X LgLx += 则代入（式 5-6）得： 0.00900.0160.00900.004 0.0000622 2 305.29 tg + = 毕业论文 - 15 - 则： 0.00006219 = 5.1.5 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具 结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了构 型压板夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达 到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 装配图附图如下 夹具体附图如下夹具体附图如下 毕业论文 - 16 - 5.2 车床夹具车床夹具 5.2.1：问题的提出：问题的提出 本夹具主要用于加工29.4 孔，因为29.4 孔，粗糙度为 1.6，其他没有任何位置度和垂 直度要求，定位要求高，因此我们在保证加工精度的前提下还要考虑提高生产效率的。 5.2.2：定位基准的选择：定位基准的选择 加工29.4 孔时 我们采用已经加工好的 2-12.5 孔及其端面，采用一个圆柱销，一个削边销定位， 即经典的一面 2 销定位。把空间的 6 个自由度限制完。 5.2.3：定位误差分析：定位误差分析 定位误差同钻孔，在此不再累述，详情请参看钻孔部分定位误差 5.2.4、车床切削力的计算车床切削力的计算 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 = 毕业论文 - 17 - 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 表 1-2-60 . 1,0, 0 . 1,01, 0 . 145 0 = spsrpkrpr KKrKk 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 5.2.5：夹具的简要操作说明：夹具的简要操作说明 我们采用一面 2 销定位，采用移动压板压紧，当我们加工完毕后我逆时针旋转螺母， 松开压板，然后向后移动压板，既可以取下工件， ，这样装卸方便，夹紧迅速，适合于 批量生产。 装配图附图如下 车夹具体附图如下车夹具体附图如下 毕业论文 - 18 - 毕业论文 - 19 - 总总 结结 毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来