机械制造技术课程设计-心轴加工艺及铣两个键槽夹具设计.doc

目录1前言22 心轴加工工艺规程设计32.1分析心轴图32.1.1心轴的作用32.1.2心轴的工艺性分析32.2棒料毛坯制造形式的确定42.2.1选择基面42.2.2工艺路线方案的确定42.2.4切削加工用量的确定62.3小结193专用夹具设计203.1问题的提出203.2.1原始质料的研究203.2.2定位的基准的选择203.2.3 切削力及夹紧分析计算203.2.4 误差分析与计算223.2.4 夹具设计及操作的简要说明233.3小结25结束语26参考文献1全套图纸加扣3012250582 261前言机械加工过程当中的机械加工的工艺编制以及专用夹具的设计是在学完了大学期间的所有的课程以后，而进行的一次理论和实际相联系在一起的设计；综合的运用所学知识，提高了我们对所学的机械类专业的知识以及技能，也为以后自己从事的这类技术的工作打下比较强的基础。产品的加工工艺设计是体现产品的设计，以及确保证产品的质量和能源的节约与减少生产成本比较重要的方法，是企业单位进行产品生产的准备，计划的调度、加工的操作、生产的安全以及技术的检测与健全的劳动组织的比较重要的根据，也是生产企业生产新品种、提高质量、提高生产水平，加快产品的更新以及增加经济效益的技术的合理的保障。但是专用夹具又是制造的系统的比较重要的组成的部分，无论是比较传统的制造，还是现代化制造加工的系统，专用夹具都是比较重要的。所以，比较好的专用夹具的设计能够增加产品劳动的生产校率，确保和增加零件加工的精度减少零件生产的成本等，还能够使机床的使用的范围扩大，就使产品在确保加工精度的前提条件下面增加效率与减少成本。当今社会比较激烈的市场的竞争以及要求企业信息化,生产企业对专用夹具的设计以及制造要求都比较高。2 心轴加工工艺规程设计2.1分析心轴图2.1.1心轴的作用这次我的设计的是心轴零件的工艺以及夹具的设计，心轴零件主要的作用是心轴是机器内比较关键的零件。零件是不是具有平稳的性直接关系到零件的加工的质量，假如心轴的外圆面的精度有所减少的话，而机器的使用的价值也就有所降低。2.1.2心轴的工艺性分析 心轴零件的材质选择45，45材质生产的加工工艺比较的简单，不仅锻造的性能比较的良好，而且减震的性能也比较的优良。 心轴工件需要加工的表面与加工的表面的精度的要求。现研究几点：（1）主要要加工的平面：1）加工外圆面确保达到尺寸为30mm，35mm,位置度的误差达到0.032）加工粗车35外圆钻中心孔3）钻攻26孔4）粗车35外圆钻中心孔5）粗车30外圆钻中心孔2.2棒料毛坯制造形式的确定心轴的材质选用45。因为心轴为中批量每年的生产的水平，并且心轴的轮廓的尺寸并不是特别大，棒料表面的质量要达到的要求比较高，因此可以选择棒料件质量比较平稳的摸锻，不仅实用批量生产。2.2.1选择基面（1）选取心轴零件粗加工的基准 相对心轴工件来说，根据互为加工基准的选用的原则，选取心轴工件的平面来作为心轴加工的粗加工的基准，可使用装夹对平面来进行加紧，选择两端的定位块支承以及两端面的中孔，来作为主要的定位的基准，来控制z，z，y， y，几个的自由度。然后以一面来定位除掉x，向的自由度，来满足定位的目的。（2）选取精加工基准 主要分析研究到基准相重合的因素，以及考虑方便于装夹的问题，选择已经加工完成的大端以及小端平面来作为心轴精加工的基准。2.2.2工艺路线方案的确定编制机械加工工艺方案主要就是敲定加工过程中的方法以及加工的阶段的划分。(1)确定零件加工的方法，应该从工件加工的表面，给出的技术要求来作为根据的，主要就是待加工的面的尺寸的精度以及形状的精度和表面的粗糙度，并且考虑整个零件方方面面的工艺的因素的影响。通常是按照主要的表面的技术的要求首先制定最终加工的方法，其次再决定很多准备工序的加工的方法，再制定别的次要的表面的加工的方法。(2)确定各个表面加工的方法以后，就要分析研究制定的加工的方法在机械加工工艺路线当中的大概的顺序，加工的主线为定位的基准面，仔细安排热处理的工序与其它辅助的工序。(3)加工路线方案的制定。当零件生产的批量不一样时，工件的加工工艺的路线也会有比较大的区别，现在制定出心轴中批生产时的机械加工工艺路线方案。见附表.表2.1方案一工序号工序名称1下料下料成型2时效热处理3车粗车外圆4车精车外圆5铣铣键槽6钻钻攻26孔6a钳工划两个键槽槽加工线7磨磨各级处圆7a钳钳工8检验检验表2.2方案二工序号工序名称1下料下料成型2时效热处理3车粗车30外圆钻中心孔4车粗车35外圆钻中心孔5车粗车外圆6车精车外圆6a钳工划两个键槽槽加工线7铣铣键槽7a钻钻攻26孔8磨磨各级处圆9钳钳工10检验检验工艺方案的的比较与讨论：方案二和方案一不一样的是把加工中心孔以及加工平面的工序取消加工。车削完平面的中心孔以等，别的先与后的顺序都没有变化。经过研究知道方案变动了以后心轴生产的效率有了提高。并且相对于工件的尺寸的精度，以及位置的精度，都具有很大程度的好,满足了先加工面后加工孔的机械加工的原则。 首先粗车大外圆，其次在以端面及外圆的平面作为精加工基准，来车粗车右端外圆，这样就确保了，大小两个平面的位置度的要求，也为大小各级外圆的各种孔确保了垂直度的要求。满足了先面后孔的加工的原则。假如取用方案一的路线，先加工孔后加工面,对于装夹不方便，而且零件毛坯的端面和轴的轴线，是不是垂直确定了加工出来的孔，的轴线与轴的轴线是不是平行的问题。因此知道方案一并不适合。加入选用方案二加工，先来车外圆面，再来加工孔，就能满足孔的形位的公差的要求从增加效率以确保精度的两个前提条件下面，知道方案二比较的适合。因此我确定以方案二的工艺路线来进行生产加工。具体的机械加工工艺过程看工艺卡片。2.2.4切削加工用量的确定工序：粗车30外圆钻中心孔已经给定的条件：心轴的材质选择45，棒料毛胚。选择CA6140车床。根据参考书籍7附表30.34选择材质为的，硬质合金车刀， ，因为它单边的余量为： 因此加工的深度：每个齿的进给量：按照参考书籍3附表2.3.729，选择加工的速度：根据参考书籍 7附表32.32，选择。车床主轴的转动速度： 式（2.1）公式当中 V加工的速度； d车刀的直径。根据公式2.3车床主轴的转动速度：根据参考书籍3附表3.3.75 实际加工的速度：机床进给的量： 机床工作台每分钟进给量： ：按照参考书籍献7附表2.1.89,工序：粗车35外圆钻中心孔给出的已知条件：工件材料： 45，锻造。机床： CA6140车床。参考书籍7表36.31选择材质为车刀或者面铣：，车刀。粗车该平面的单边余量： 车削深度：每齿进给量：按照参考书籍献7附表32.31，选择车削速度：根据参考书籍献7附表22.33，选择车床主轴的转动速度，根据公式（2.5）得：按照参考文献7表3.1-31 实际车削速度：进给量，由式（1.2）有：工作台每分进给量： 车削的切削加工工时被加工零件切削层的长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 次数为1机动时间：按照参考书籍5附表2.2.47可能够知道加工的辅助的时间加工的切削的工时被加工零件切削层的长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精加工时车刀切出的长度：选择 次数为1机动时间：由参考书籍5附表2.3.42能够知道加工的辅助的时间加工的总工时为： +工序：粗车各外圆：（1）加工端面以给出的条件：工件材料： 45，锻造。机床：CA6140车床。查参考文献7表3236选择材质为的硬质合金车刀， ，齿数，此为细齿车刀。 ，按照参考书籍9附表3.7与3.6 参考书籍9附表3.8 根据车床选用 实际的切削加工的速度： 工作台每分钟进给量： 车床工作台进给量： 基本工时：（2）加工48外圆以给出的条件：工件材料： 45机床： CA6140车床。由参考文献7表3539选择材质为外圆车刀， 车刀。精车该平面的单边余量： 车削深度： 加工工序的余量选择 被加工的零件切削加工的速度为 车床主轴是 机床工作台的进给量： 基本工时：车35外圆心轴的材质是45，要加工35外圆。心轴的材质是45钢，表面的粗糙度为。加工的机床选取CA6140车床，加工的刀具是：外圆车刀。 1）切削加工用量的确定机床进给量 的确定 按照参考书籍献7附表21.17能够知道，因为孔的深度比是，所以。根据CA6140车床的说明书，选择。按照参考书籍7附表21.6，车刀的强度所能容许的进给量。因为车床的进给机构所容许的轴向力根据钻床的说明书能够知道，按照参考书籍7附表25.7，容许的机床进给量。因为所用的进给量比与小，所以所选用的可以使用。选用切削加工的速度，轴向的力F，转矩T以及切削加工的功率， 参照表21.14，根据插入的方法知道：，因为实际加工的条件和上面表所查出的条件不是一样的，所以应该对所的到结论来进行修改。根据参考书籍7附表21-1，所以根据CA6140车床的说明书，选择。实际切削加工的速度是根据参考书籍7附表26.5，所以检验车床的功率 切削加工的功率是 车床有效的功率所以选取的车削加工的用量可以使用。得，对应地， 工序精车各外圆加工30外圆进给量：进给量切削速度：按照参考书籍5附表2.1.102，选择根据公式2.4车床主轴的转动速度：，取回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 次数为1机动时间：按照参考书籍5附表2.3.41能够知道辅助的时间加工35外圆 选择材质为YT5硬质合金车刀 1）切削加工的深度的确定 按照参考书12附表3.123，得 2）进给量的确定 按照参考书12附表1.129，得出 按CA6140车床说明书参考书11表4.1.2）选定 3）确定切削速度 根据参考书12表5.113，得出 得 所以 根据车床的说明书选择 4）工序切削加工工时： 工序：钻攻26孔 选择麻花钻，钻螺纹孔 1）切削加工深度的确定 按照参考书籍12附表3.124，得出 2）进给量的确定 按照参考书籍12附表9.127，得出 根据Z535钻床的说明书，按照参考书籍11附表4.1.11）得出 3）切削加工速度的确定 根按照参考书籍123.116，选择 得 所以 根据Z535钻床的说明书，选择 4）切削加工的工时： 攻丝M6 选择M6丝攻 1）切削加工的深度的确定 按照参考书籍122.128，得出 2）进给量的确定 根按照参考书籍124-121，选择 按Z535钻床说明书（工艺手册表4.1.2）选定 3）切削加工速度的确定 按照参考书籍123.127，选择 得 所以 根据Z535钻床的说明书，选择 4）切削加工的工时： 工序：铣键槽（1）粗铣8mm键槽1.加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241机床：X62W铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故根据切削用量简明手册（后简称切削）取刀具直径do=80mm，根据切屑选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量根据X62W型铣床说明书，机床功率为7.5KW。查切削表3.5，f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度和每分钟进给量V 查切屑表3.16，当d=80mm，z=10，ap=2mm，f zPcc，所选用切屑用量可用。最终确定 ap=2mm，n=375r/min,Vf=375mm/s，V c=94.2m/min，f z=0.1mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。因铣左右端面，故该工序工时为精铣8mm键槽1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,机床：X62W型铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc，故已选切削用量可用。最终确定 ap=0.5mm，n=475r/min,Vf=375mm/min，V c=119.3m/min，f z=0.08mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。铣12mm槽：1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床：X62W型铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae60,深度apPcc=2.7kw。故校验合格。6）计算基本工时tmL/ Vf=(72+9)/375=0.216min.心轴的材质是45钢，要加工孔的直径是6.7mm。机床进给的量：根据参考文献5表2.1-35，取切削速度：根据参考书籍5附表2.3.41，选择取根据公式2.3主轴的转动速度：，取实际切削速度：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 次数为1工序：磨各级处圆选择材质为砂轮， 1）磨削加工的深度以及宽度 因为宽度比较大，分为两次加工 2）进给量 按照参考书籍12附表3.7 3）切削加工的速度以及每分钟的进给量 切削加工的速度：按照参考书籍9附表3.31选择 得 所以 选择M1312磨床，按照磨床的说明书根据参考书籍9附表4.2.38，选择，所以实际切削加工的速度是 时后，机床工作台的每分钟的进给量应该取 根据机床的说明书，选择 4）切削加工的工时：公式当中，按照参考书籍9附表3.29，得到按照参考书籍9附表3.28，得到 工序：钳工，检验 外观检验，尺寸检验，保证尺寸符合零件图要求。2.3小结机械加工工艺文件，是工件生产加工的的过程，以及工人操作的方法指导的文件。对于机械加工工艺的规程的编制，能够知道零件的加工工艺对生产以及工艺的水平有着非常重要的影响。生产量规模的大或小。以及工艺水平的高和低。和解决各种各样工艺的问题的方法与手段，都要经过零件的加工工艺来知道。 3专用夹具设计3.1问题的提出为了增加工人劳动的生产校率，确保零件加工的质量，减少工人劳动的强度。在加工心轴工件时，就需要设计专用的工装夹具，经过和指导老师商量，确定设计铣键槽专用夹具一套，用于62床，刀具为铣刀，进行加工。3.2钻左右端孔夹具设计3.2.1原始质料的研究本次设计的夹具主要是用来加工端面键槽的夹具设计，和其端面边的位置度的要求。在加工时，为了确保达到工件的技术的要求，最重要的是找到零件定位的基准。此时，应研究咋样增加工人劳动的生产效率以及减少工人的劳动的强度。3.2.2定位的基准的选择研究心轴的零件图能够看出：分析加工孔时，它对外圆的中心线具有位置度的要求。为了使心轴工件的定位的误差，满足要求的范围以内，选择大端面以及外圆的中心线的定位的方式，本种定位方式在结构上面简单比较好操作。3.2.3 切削力及夹紧分析计算刀具的材质选择硬质合金铣刀刀具有关的几何的参数： 根据参考书籍4表149 能够知道切削加工力的计算的公式： 得：研究零件受力的切削力以及夹紧力的作用的情况，分析在加工的过程当中对夹紧不好的瞬间的状态，按照静力平衡的原理来计算出理论的夹紧力。然后为确保夹紧的牢固，再乘安全的系数来作为实际的所需的夹紧力的数值，得： 安全的系数K可以按照下面的式子来计算： 公式当中：为多种因素的安全的系数，根据参考书籍4134能够知道它公式的参数： 所以： 故 根据计算得出所需要的实际的夹紧力并不是太大，为了使本夹具的结构更为简单而且操作起来更方便，确定选择手动螺旋的夹紧机构。根据参考书籍41226能够知道移动式螺栓的螺旋夹紧时；所能产生的夹紧力根据以下的公式来计算：螺旋夹紧时所 产生的夹紧力根据以下的公式可得：公式当中参数根据参考书籍4能够知道： 公式当中： 夹紧所用的力：本铣床夹具选择方式为螺旋夹紧的机构，使用压紧螺栓来对工件进行压紧根据附表得出：原动力的公式计算得 故： 根据上面的计算可得到： 根据计算能够得出所需要的实际的夹紧力不是太大，为使本钻床夹具的结构比较简单而且操作起来方便，确定选择手动螺旋的夹紧的机构。3.2.4 误差分析与计算本铣床的夹具以大端的平面和外圆来定位。为了达到加工工序的加工的要求，就要使工序当中误差的总不能大于该工序所要求的公差尺寸。和车床夹具具有关系的加工的误差，通常可以使用下面的式子来表示： 根据参考书籍4能够知道： V型块的定位的误差 ： 公式当中：， 而且： ，故 夹紧时的误差 ： 根据资料4附表1317得。 磨损时所产生的加工的误差：正常不比高 专用夹具相对的刀具的位置度的误差：选产生误差的总和：根据上面的研究可以知道，本钻床夹具能够达到工件的加工的精度的要求。 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明如前面所说，应该注意的是增加零件的生产效率，但本次设计的夹具选择了手动夹紧的方式，在夹紧以及松开心轴时就很费时以及费力。因为研究零件的体积，通过设计方案研究分析比较，选择了手动螺旋的夹紧方式。此类机构夹紧结构比较的简单而且夹紧也很牢固，并且通用的性能比较大，在机床专用夹具当中应用的比较广泛。而且当专用夹具具有制造的误差，加工的过程当中出现磨损。以及工件的尺寸发生变化的时后，就会影响到定位以及夹紧的牢固性。为了预防此种现象的发生，选择可换的V型块。以方便随时的按照情况来进行调整与更换。.3.3小结对与设计专用的工装夹具，能够了解到机床专用夹具，在切削的加工当中所起到的作用：确保加工零件要加工的精度，增高零件加工的效率，降低劳动的强度