毕业设计（论文）-螺杆零件机械加工工艺规程制订及工艺装备设计（全套图纸）.doc

毕业设计说明书专业 机械制造与自动化 班级：机制3151 姓名： 学号：指导老师： 陕西国防工业职业技术学院二O一八 届毕业设计（论文）综合课题任务书专业：机械制造及自动化 班级：机制3151 姓名：徐晓丹 学号：11315103一、设计题目(附图)： 螺杆 零件机械加工工艺规程制订及第 55 工序工艺装备设计。二、设计条件： l、零件图； 2、生产批量：中批量生产。三、设计内容： 1、零件图分析：l）、零件图工艺性分析（结构工艺性及技术条件分析）；2）、绘制零件二维图、三维图； 2、毛坯选择： 1）、毛坯类型； 2）、余量确定； 3）、绘制毛坯二维图、三维图。 3、机械加工工艺路线确定： 1）、加工方案分析及确定； 2）、基准的选择；3）、绘制加工工艺流程图（确定定位夹紧方案）。 4、工序尺寸及其公差确定： 1）、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）； 2）、利用尺寸关系图计算工序尺寸； 3）、基准不重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。 5、设备及其工艺装备确定：6、切削用量及工时定额确定： 确定每道工序切削用量及工时定额。7、工艺文件制订： 1）、编写工艺设计说明书； 2）、填写工艺规程（工艺过程卡片和工序卡片）。8、指定工序机床夹具设计： 1）、工序图分析； 2）、定位方案确定； 3）、定位误差计算； 4）、夹具总装图绘制。 9、指定工序刀具、量具设计。（绘制刀具、量具工作图）四、上交资料（全部为电子文稿）：1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份（按统一格式撰写）；2、工艺文件一套（工艺过程卡片、每一道工序的工序卡片含工序附图）；3、零件二维图、毛坯二维图各一张，零件三维图、毛坯三维图各一张； 3、机床夹具设计说明书一份（按统一格式撰写）； 4、夹具总装图一张（A4图纸），全部非标零件图（A4图纸），指定夹具零件的三维图一张； 5、刀、量具设计说明书一份（按统一格式撰写）；6、刀具工作图一张（A4图纸）；量具工作图一张（A4图纸）。五、起止日期：2 017 年 11 月 6 日一2 017 年 12 月 18 日(共6周)六、指导教师：七、审核批准： 教研室主任： 系主任：年 月 日八、设计评语：九、设计成绩：年 月 日目录第一部分工艺设计说明书 4第二部分第55号工序夹具设计说明书12第三部分第15号工序刀具设计说明书15第四部分第35号工序量具设计说明书17第五部分毕业设计体会19第六部分 参考资料20全套cad图纸加153893706第一部分工艺设计说明书1. 零件图工艺性分析1.1审查零件图零件图画法正确 表达完整，技术要求合理1.2零件结构功用分析（1）功用：支撑回转零件并传递转矩 （2）结构特点：6段外圆柱面、1个键槽、螺旋槽Tr306-LH、右旋M16105、其余为倒角。（3）加工刚性：L/d=512/16=3212,挠性轴 1.3零件技术条件分析1）尺寸精度分析（1）外圆300 -0.021220 -0.013(IT7)、Tr306-LH(旋合长度为中等)、M16105(旋合长度为中等、精度为中等)（2）键槽60 -0.03（IT9）18.50 0.1(IT10)（3）21.5、29.5、38、22.5、均为自有公差，精度为（IT12）（4）25、117、15、3407均为自有公差，精度为（IT12）形状精度分析该零件的形状精度要求不高，均在尺寸公差范围内1.4表面粗糙度分析（1）外圆21.50 -0.21、300 -0.021(IT7)表面粗糙度为Ra=0.8m（2）键槽60 -0.03（IT9）18.50 0.1(IT10)两侧面、外圆380 -0.25、R2螺旋槽的粗糙度为Ra=3.2m（4）梯形螺纹牙顶、牙底表面粗糙度为Ra=6.3m，工作面为Ra=1.6m（5）其余表面为Ra=12.5m1.5轴结构工艺性评价 根据该零件结构、刚性、技术分析及表面粗糙度分析、得出该轴工艺性较差。2.毛坯选择2.1毛坯类型（1）选择毛怌类型根据螺杆材料是45钢,生产类型为中批量生产，零件力学性能要求较高，所受载荷M；故选择毛怌类型为锻件。（2）选择毛怌制造方法 由于毛怌类型为锻件，生产类型为中批量生产，零件结构较简单，所以确定毛怌制造方法为模锻。2.2毛坯余量确定（1）零件质量：W 件=PV=2.65Kg（2）包容体质量：W 包=4.56Kg（3）复杂系数S：S=W/W=0.58在简单（S 2 0.320.63）之间（4）材料系数：因该材料为45钢，属于M级 M0.65M （5）确定余量：Z=2mm（6）零件加工表面粗糙度：加工表面粗糙度Ra1.6m确定余量：查附录5表F511锻件内、外表面加工余量查的径向余量范围1.72.2，根据生产类型为中批，以及零件的形状尺寸等因数，将毛坯余量适当扩大最终取径向单边余量为4mm；长度余量范围：2.02.7mm,取单边余量为2mm。确定公差：差附录5表F58锻件长度、宽度、高度偏差，查的各段长度偏差分别为+1.2 -0.6、+1.5 -0.7、+2.1 -1.1、+2.4 -1.2 ，按照双相对称标注公差转换原则为：0.9、1.1、1.6、1.8。直径尺寸：+1.2 -0.6、+1.4 -0.6，转换为0.9、1。2.3毛坯零件合图草图 3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定（1）230、外圆220 -0.013（IT7 Ra0.8m）粗车（IT11/Ra12.5m）半精车（IT8/Ra3.2m）粗磨（IT7/Ra0.8m）（2）外圆16（IT8/Ra3.2m）粗车（IT11/Ra12.5m）半精车（IT8/Ra3.2m）（3）外圆38（IT12/Ra12.5m）粗车（IT11/Ra12.5m）（4）键槽60 -0.03（IT9/Ra3.2m）18.50 0.1（IT11/Ra12.5m） 铣键槽60 -0.03（IT9/Ra3.2m）18.50 0.1（IT11/Ra12.5m）（5）车螺纹Tr306-LH（磨削）、M161.5、车螺旋槽R2。（6）切槽: 22.5、29.5、21.5. （IT12，Ra12.5m）（7）各台阶面：粗车半精车3.2加工顺序的安排 锻造正火-铣两端面、钻中心孔粗车调质半精车车螺纹、倒角、切槽、车螺旋槽铣键槽磨3.3定位基准选择（1）选择精基准：轴线两中心孔（2）选择粗基准：外圆柱面（30）3.4加工阶段的划分说明由于该零件30、22加工工艺过程，所以该零件得加工阶段划分为粗加工半精加工精加工。3.5主要机加工工序简图工序号 工序名称 工序内容01 锻造 模锻05 热 正火10 铣钻 铣两端面、钻中心孔 15 粗车 车外圆3020 粗车 车外圆30、22、16、3825 热 调质HRC283230 车 修磨中心孔35 半精车 车外圆30、倒角40 半精车 车外圆30、22、16、倒角45 车 切槽、车螺纹M161.5、车螺旋槽R250 车 切槽22.5、车螺纹Tr306-LH55 铣 铣键槽60 热 时效处理65 车 研磨中心孔70 磨 粗磨30、22、75 磨 粗磨螺纹Tr306-LH80 检验85 入库 包装入库4.工序尺寸及其公差确定4.1基准重合时工序尺寸确定(2)外圆30（IT7/Ra0.8m）工艺路线工序余量/mm经济精度工序尺寸及偏差表面粗糙度/m毛坯40.9340.9粗车2.58IT11（0.160）31.420 -016.12.5半精车1.3IT9（0.039）30.120 -0.0393.2磨0.12IT7（0.013）300 -0.0130.8(2)外圆220 -0.013（IT7/Ra0.8m）工艺路线工序余量/mm经济精度工序尺寸及偏差表面粗糙度/m毛坯120.9340.9粗车10.58IT11（0.13）23.420 -0.1312.5半精车1.3IT8（0.033）22.120 -0.0333.2磨0.12IT7（0.013）220 -0.0130.8(1)外圆16（IT8/Ra3.2m）工艺路线工序余量/mm经济精度工序尺寸及偏差表面粗糙度/m毛坯40.9200.9粗车2.7IT11（0.11）17.30 -0.1112.5半精车1.3IT8（0.027）160 -0.0273.24.2基准不重合时工序尺寸确定封闭环18.50 -0.1 增环 220 0.0.13；L； 减环22.120 -0.013 代公式 18.5=11+L-11.06 L=18.56 0=0+ES-（-0.013） ES=-0.013 -0.1=-0.013+EI-0 EI= -0.927 得 L=18.56-0.013 -0.987=18.5280 -0.97418.530 -0.985.设备及其工艺装备确定选择加工设备（1）端面加工设备：车床（2）外圆加工设备：车床（3）键槽加工设备：铣床（4）螺纹加工设备：车床滚齿机.磨床 （5）螺旋槽加工设备：车床选择工艺装备（1）夹具：端面加工采用三抓卡盘；外圆、键槽、齿轮加工采用专用夹具；孔加工采用专用夹具。（2）刀具：立铣刀、车刀、砂轮（3）量具：卡规、长度量规、卡尺。6切削用量及工时定额确定工序15 粗车工步01 车外圆，保证尺寸30确定切削用量，切削深度a p，由于单边余量为2mm，若考虑铸造公差其最大单边可在一次走刀内完成。 a p=2mm确定进给量f 首先选择刀具材料及刀具尺寸，应为该工序为粗车且零件材料为45钢，故选用YG8硬质合金焊接式车刀，确定刀杆截面尺寸HB为40x25mm，根据刀具几何角度选择原则确定刀具前角r=10后角=6主偏角Kr=90副偏角Kr=10刃倾角s=0刀尖圆弧半径=0.8mm 由上选择进给量f范围得粗车端面f=1.52.0mm 取进给量为f=1.5mm/r确定切削速度V查表确定切削速度V，得切削速度V=12090mm/min 取V=120m/min。 又因切削速度的修正系数k=0.484故切削速度V=58.08m/min 由V=nd/1000 得n34.38r/min 取实际转速为50r/min 实际切削速度为503.14538/1000=84.5r/min机床主电机功率校核，单位切削力Kc=3106 nf c=-0.15 修正系数K=0.89 又因a p=2.2 f=1.5mm/r V=135.14r/min故切削力Fc=Kca pfVK=31062.2x1.5x84.5-0.15 x0.89=4370.064N 切削功率Pc=FcV/60103 =9.84Kw 机床的传动效率m取0.9而C6180A功率Pe为11Kw故PePc/m，因此所选用量可在C6180A机床上进行。（2）时间定额 确定车端面、凸台的基本时间Tb=li/nf=540s 确定该工步的辅助时间Ta 查表得Ta=30s（3）工序15粗车工序工时（1）准终时间Te 根据经验，工人熟悉工艺文件，领取毛坯、材料、工艺装备、安装刀具和夹具，调整机床和其他工艺装备等所消耗的时间即准终时间Te17min。（2）单件时间Tc因为该零件为成批生产，所以单件时间Tc=Tb+Ts+Tr+Te/n由于该工序的作业时间T B =Ta+Tb=10.32min故布置工作地时间Ts=T B5=0.516minTr= T B2=0.206min 因此单间时间Tc= Tb+Ts+Tr+Te/n=11.0424min工序20粗车工步01车外圆、端面保证尺寸30、220 -0.013、16、38Ra12.5m工步01切削速度Vc=85m/min 切削深度a p=3 mm主轴转速为n= 50 r/min 进给量 f= 1.5mm/r机动时间为Tb=478.3s 辅助时间Ta=30s工序35半精车工步01车端面、凸台，保证尺寸30 Ra3.2m工步01切削速度Vc= 135m/min 切削深度a p=0.9 mm 进给次数 1 次主轴转速为n=80r/min 进给量 f= 0.25mm/r机动时间为Tb=33s 辅助时间Ta=26s切削速度Vc= 70m/min 切削深度a p=0.85 mm 进给次数 1 次主轴转速为n= 350r/min 进给量 f= 0.5mm/r机动时间为Tb=21s 辅助时间Ta=30s因此单间时间Tc= Tb+Ts+Tr+Te/n= min工序40半精车工步01车外圆、端面保证尺寸30、220 -0.013、16、Ra12.5m工步01切削速度Vc= 135 m/min 切削深度a p=1.15 mm 进给次数 1 次主轴转速为n= 80 r/min 进给量 f= 0.25 mm/r机动时间为Tb=33s 辅助时间Ta=26s切削速度Vc=70 m/min 切削深度a p= 0.85mm 进给次数 1次主轴转速为n=220 r/min 进给量 f= 0.5mm/r机动时间为Tb=12.5s 辅助时间Ta=30s切削速度Vc=80m/min 切削深度a p= 0.3mm 进给次数 2次主轴转速为n= 380r/min 进给量 f= 0.5 mm/r机动时间为Tb=130s 辅助时间Ta=40s因此单间时间Tc= Tb+Ts+Tr+Te/n=2.2 min工序45车螺纹1615、车螺旋槽R2切削速度Vc=85m/min 切削深度a p=3 mm主轴转速为n= 50 r/min 进给量 f= 1.5mm/r机动时间为Tb=478.3s 辅助时间Ta=30s工序50车螺纹Tr306-LH切削速度Vc=85m/min 切削深度a p=3 mm主轴转速为n= 50 r/min 进给量 f= 1.5mm/r机动时间为Tb=478.3s 辅助时间Ta=30s工序55铣键槽切削速度Vc= 10.3 m/min 切削深度a p=4 mm 进给次数 1 次主轴转速为n= 235 r/min 进给量 f= 0.13 mm/r机动时间为Tb=33s 辅助时间Ta=26s工序70磨外圆工步01磨外圆保证尺寸30、22Ra0.8m切削速度Vc=2097m/min 切削深度a p=0.015mm 进给次数10次主轴转速为n=1670r/min 进给量 f= 25mm/r机动时间为Tb=20s 辅助时间Ta=60s因此单间时间Tc= Tb+Ts+Tr+Te/n=2.3min工序75磨螺纹切削速度Vc=2036 m/min 切削深度a p=0.15mm 进给次数3次主轴转速为n= 1400r/min 进给量 f= 0.4mm/r机动时间为Tb= 33 s 辅助时间Ta= 60s因此单间时间Tc= Tb+Ts+Tr+Te/n= 29 min第二部分第55号工序夹具设计说明书1. 工序尺寸精度分析2. 1）该零件材料为45钢，强度较好，结构简单。3. 2）该零件外形尺寸较小，键槽60 -0.03（IT9/Ra3.2m）18.50 0.1（IT11/Ra12.5m）切削力较小，夹紧力要求不算太高。4. 3）该零件前期已加工完毕，本工序精度要求为IT9，要求不高但加工位置尺寸精度有一定的要求，设计夹具精度和复杂程度不宜太高，尽可能降低成本。5. 4）该零件为中批生产，本工序完成铣槽。2.定位方案确定（1）定位基准和加工要求分析从零件图、加工要求及内容可知，本工序定位基准为两短V形块与固定支撑钉，即限制自由度为Z转动、Z移动、Y转动、Y移动、X移动，在工序图上建立坐标关系，如下图所示，从工序加工要求分析应该限制的自由度。本工序加工要求有：形状要求60 -0.03（IT9/Ra3.2m） 20mm； 位置要求18.50 0.1（IT11/Ra12.5m）mm、1mm3.定位元件确定根据工序图给定的定位基准，该零件是以外圆定位，选用两短V形块和固定支撑钉定位方案。本工序定位基准为两短V形块与固定支撑钉，即限制自由度为Z转动、Z移动、Y转动、Y移动、X移动；定位元件：是以外圆定位，两短V形块。定位元件如图下图所示4.定位误差分析计算1.定位误差dw计算外圆以V形块定位，本夹具定位误差dw的分析计算根据精密典型零件工装设计课本P104。V形块定位误差分析工序尺寸jbdbdw3000.707T0.707T=90db=0.707T(d)形状尺寸2-14+0.12 0由刀具与车床的相对位置保证；对于30mmjb=0db=0.707x0.1=0.0707dw=0.0707T/3=0.133.满足该项加工要求。结论：铣床夹具定位方案设计可行.2对刀误差jd的计算对刀就是确定刀具与夹具定位元件之间的相对位置，目的就是把刀具对到工件相应尺寸公差带的中间位置。对于位置尺寸60 -0.031=0.03=0.04，e1=0.005,e2=0,X1=0,X2=0.022+0.018=0.04 2T/3=0.072对于位置尺寸18.50 0.1，参数与220.2相同 2T/3= 0.0643.夹具精度分析对于位置尺寸60 -0.03，其dw=0.0707，jd1=0.072, jw1=0.0044，故1=2T/3= 0.14，满足要求对于位置尺寸18.50 0.1，其dw=0.0707，jd2=0.064, jw1=0.0032，故1=2T/3= 0.17，满足要求。结论：设计夹具满足加工精度要求，方案可行。5.夹紧方案及元件确定（1）夹紧方案由于该零件的生产类型为中批生产，所设计夹紧装置应方便拆卸和定位，故采用螺栓连接和压板连接形成夹紧装置，结构简单，方便拆装。（2）夹紧元件螺栓，板夹紧图装置如下图所示6.夹具总装草图第三部分 第15号工序刀具设计说明书1.工序尺寸精度分析38 31.420 -0.016 23.420 -0.13 17.30 -0.011的外圆精度等级为IT11，级粗糙度Ra12.5。2.刀具类型确定此轴类零件主要用90度外圆车刀加工。3.刀具设计参数确定序号项目数据及公式计算采用值1刀具类型刀具课程设计指导书焊接式90度外圆车刀2刀片材料YT5刀杆材料45钢3几何角度s=-10度 o=20度 o=6度 o=4度r=90度r=5 度 =2mm 4断削参数前面型式 估计F=1mm/r带倒棱曲面圆弧卷削槽前面Ln=8.5mo1=-20度 br1=0.6 qn=9.35过渡刃表2-13（ap=2.6mm）直线过渡刃 Kre=45度 b=16车刀外型结构尺寸表2-1、2-2、2-5BxH=20x30 L=150 M=8(90度弯头车刀)7刀槽形式表2-4Sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.443c=o-j=20度-26.3度Hc=H+(12)-cCoso/Cos(o+ c)=30+1-7Cos5/Cos(5+6.3)=31-7x1/1=24Bc=B-Ctg(o+c)=12-7tg(5+6.3)=10.6Lc=L-CCoso/ Cos(o+ c).tgo =20-7.Cos5/ Cos(5+6.3).tg5 =20-7x0.08=19.4j=26.3度c=6.3度Hc=24mmBc=10.6mmLc=19.4mm4.刀具工作草图第四部分第35号工序量具设计说明书1.工序尺寸精度分析22.120 0.033的外圆精度等级为IT8级粗糙度Ra3.2。2.量具类型确定此轴类零件为中批量生产，故量具用卡规。3.极限量具尺寸公差确定（1.）22.120 0.033 es=0， ei=-0.033 （2.）由互换性测量技术表6-1查出工作量规制造公差T和位置要素Z值，并确定行为公差。 卡规：制造公差T=3.4，位置要素Z=5。行为公差值=T/2=0.0017mm（3.）计算量规的极限偏差： 22.120 0.033用卡规。 通规（T）:上偏差=es-Z+T/2=0-0.005+0.0017=-0.0033 下偏差=ei-Z-T/2=-0.033-0.005-0.0017=-0.0397 磨损极限=es=0 止规（Z）:上偏差=ei+T=-0.033+0.0034=-0.0296 下偏差=ei=-0.0334.极限量具尺寸公差带图5. 极限量具结构设计第五部分毕业设计体会经过几个星期的查资料、整理资料、毕业设计，今天终于可以顺利的完成设计的最后的体会了，想了很久，要写下这一段心得，表示可以进行毕业答辩了，自己想想求学期间的点点滴滴历历在目，时光匆匆飞逝，三年的努力与付出，随着设计的完成，终于让学生在大学的生活，得以划下完美的句点。设计题目得以完成，要感谢的人实在太多了，首先感谢李智老师，因为毕业设计是在李智老师的悉心指导下完成的。李老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己，宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。本毕业设计从开始到完成，每一步都是在李老师的指导下完成的，倾注了李老师大量的心血。李老师指导我的设计方向和构架，并对本设计进行批阅，指出其中误谬之处，使我有了思考的方向，他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样任老师要指导很多同学的设计，加上本来就有教学任务，工作量之大可想而知。但在一次次的设计中，精确到每一个字的批改，给了我深刻的印象，使我在论文之外明白了做学问所应有的态度。在此，谨向李老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！谢谢李老师在我进行毕业设计的过程中给与我极大地帮助。同时，设计的完成离不开其他各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的设计中，各位老师和朋友积极地帮助我查资料和提供有利于设计的建议和意见，在他们的帮助下，设计得以不断地完善，最终帮助我完整的写完了整个设计。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的基础。通过此次