毕业设计（论文）-花键轴机械加工工艺及铣键槽夹具设计（全套图纸）.doc

目录摘要1Abstract2前 言32 花键轴加工工艺规程设计42.1零件的分析42.1.1零件的作用42.1.2零件的工艺分析42.2确定生产类型42.3确定毛坯52.3.1确定毛坯种类52.3.2确定铸件加工余量及形状52.3.3绘制铸件零件图52.4工艺规程设计52.4.1选择定位基准52.4.2制定工艺路线62.4.3选择加工设备和工艺设备72.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定72.5确定切削用量及基本工时82.6本章小结173 铣键40mm槽夹具设计193.1夹具设计193.2本章小结214 课程设计体会 22参 考 文 献23致谢24摘要 能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识，正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量学会使用图表资料以及手册，掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练运用。因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，从中铸炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力有限，设计当中可能会有不足之处，恳请各位老师给予批评指正。全套图纸加153893706AbstractCan through the utilization machine manufacture technology curriculum in elementary theory as well as in the productive practice middle school to the practice knowledge, a correct solution components in processing process localization. Clamp as well as craft route arrangement. Questions and so on craft size determination, guarantee components processing quality The academic society uses the graph data as well as the handbook, grasps designs the related each kind of material with the notebook the name, the source, can achieve the skilled utilization. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes.前 言通过工艺课程设计，学生应在下述各方面得到铸炼：1.能综合运用机械制造工艺及其夹具课和所学过的其他课程的基本理论，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理议定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。2.通过工艺装备的设计，进一步培养学生的结构能力和制图能力。3.培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。4.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。5.培养学生熟悉和应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。6.进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。7.培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。8.通过毕业实习及整个课程设计过程，学会调查研究，收集中外技术资料的方法，并能熟练的使用有关的手册，图表资料及技术参考书。9.在课程设计中鼓励学生勇于创新并培养严2 花键轴加工工艺规程设计2.1零件的分析 2.1.1零件的作用题目所给的零件是花键轴。它位于机床变速机构中，主要固定轴承作用，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。2.1.2零件的工艺分析零件的材料为ZG310-570，灰铸铁属于脆性材料，故能铸造。切削加工性能优良。以下是花键轴需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 中心圆孔160。(2) 220的外圆及其端面与160中心圆孔的垂度要求为0.03mm(3) 260与160孔同轴度的要求为0.10mm(4)宽度为33mm的肩胛面与中心孔有0.03的垂直度要求。由上面分析可知，可以先加工花键轴210的外圆及其宽度为33mm的肩胛面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此花键轴零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2确定生产类型已知此花键轴零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为ZG310-570。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为中批生产，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册125页表1-4-7，选用各个加工面的铸件机械加工余量均为3mm。2.3.3绘制铸件零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准粗基准的选择以零件的左端260外圆为主要的定位粗基准，以宽度为33的肩胛面为辅助粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以加工后的220的外圆及其肩胛面作为主要的定位精基准2.4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺立方案的比较与分析：通过分析比较最终确定如附表方案。是加工工序集中减少了二次装夹带造成装夹误差，批量生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对中批量生产是很合适的，同时增加了粗加工后的热处理，这样可以由于加工造成的中工应力，从而使提零件使用过程中出现变形。如果把工件加工工序分得很紊乱并且很分散，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求，同时有由在精加工前进行去应力热处理造成零件在使用过程中出现变形。经过对工艺方案的比较，考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是中批生产，所以采用该方案比较合适。 工 序 号工 名 序 称 工序内容1锻件铸造成型2热处理 去除铸造应力3 车 粗车260外圆4车粗镗160孔5拉拉花键槽6铣铣40mm键槽7车精粗车260外圆8车精镗160孔9去毛刺去除锐毛剌10终检对零件各尺寸进行完工检测2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序铣槽 采用拉床 工序车采用 数控车床TY-6135选择夹具该花键轴的生产纲领为中批生产，所以采用专用夹具。选择刀具在车床上加工的各工序，采用硬质合金车刀即可保证加工质量。在钻孔160，由于精度高，可采用硬质合金镗刀选择量具加工的孔均采用极限量规。其他对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大1车左肩胛面成型3IT9453.2-0.050.052车右肩胛面成型3IT947.83.2-0.050.053粗镗160中孔2.5IT12159.53.2-0.20.24精镗160中孔2.5IT121603.2-0.10.15拉花键3IT10 356.3-0.10.16铣键槽3IT10 406.3-0.10.1该零件的轴向加工时，采用数控机床工序集中的原则，一次加工成型，同时采用基准重合原则，这样保证了各加工面的形位公差要求，由于此零件结构简单，同时在加工中采用了工序集中原则，所以在各工序安排中不存在基准不重合误差避免了由于基准不重合造成的加工难度，也满足了零件各表面形位公差的要求，符合零件设计者最初思想，2.5确定切削用量及基本工时工序：粗车左端面成型机床：TY-6135数控车床，刀具：45度车刀,因其单边余量：Z=3mm所以车削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-73，取车削速度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-74 实际车削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-45工步辅助时间为：1.23min 工序：粗车右端面成型工件材料为ZG310-570，硬度200HBS。孔的直径为160mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为TY-6135数控车床。钻头为31mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃。45度车刀确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，查TY-6135数控车床说明书，取。 根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查TY-6135数控车床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.76min工序：拉花键槽加工机床为拉床确定切削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-31，有。根据拉床说明书，取=0.57mm/r。确定切削速度及 根据表28-33，取。修正系数： ，故查机床说明书，取。实际切削速度为 切削工时被切削层长度：刀具切入长度，有：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.16min 工序：铣40mm键槽机床：X62W铣床刀具：键槽刀确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，查X62W铣床说明书，取。 根据参考文献2表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查X62W铣床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.58min工序：精车左端面成型机床：TY-6135型数控车床刀具：车刀确定切削用量确定进给量 根据参考文献2，表28-10可查出，查TY-6135型数控车床说明书，取。 根据参考文献2表28-8，刀具强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献2，表28-9，允许的进给量。 由于所选进给量远小于及，故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2，表28-15，由插入法得 ， ， 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。根据参考文献2，由表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为 由参考文献2，表28-5，故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.58min工序：精车右端面成型切削深度，单边余量 Z=3mm 共进行1次切削计算进给量根据机械加工工艺设计实用手册表15-10 可得 选用f=0.6mm/r计算进给量根据机械加工工艺设计实用手册表8.4-8 =132m/min 确定主轴转速：按机床选取n=430r/min,所以实际切削速度： 检验机床功率：主切削力F按机械加工工艺手册表8.4-10所示计算：其中： yF=0.75 nF=-0.15Kmp=() =0.94 kr=0.89所以 F=1473N切削时消耗功率 =3.32kw查机械加工工艺实用手册主电机功率为7.5kw，所以机床主轴功率足够可以正常加工。 检验机床进给系统强度：已知主切削力，径向切削里Fp按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中： XF=0.9 =0.6 nFp=-0.3 K K所以：而径向切削力：F=式中： K轴向切削力：取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数则机床切削力在纵向进给方向对进给机构的作用为：F=987.5N而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N见切削手册表1.10，故机床进给系统可正常工作。切削工时的计算：T= 其中 机械加工工艺手册表2.5-3所以 T=1.537(min)2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。243 铣键40mm槽夹具设计3.1夹具设计在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品；可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。按夹具的应用范围分类有：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具；按夹具上的动力源分类有：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具。 定位基准的选择 对于工件的技术要求：内孔必须光洁无纵向刻痕；内孔位置度和圆柱度全长度不大于0.4mm；内孔轴线的直线度为0.1/1000mm,内孔轴线与端面的不垂直度0.03mm；内孔对两端外圆的不同轴度不大于0.025mm。为了使工件达到技术要求，本工序的定位基准选外圆。夹紧机构的设计在满足考虑了夹紧装置的自动化程度和复杂程度与工件的产量和批量相适应，且操作安全、方便、省力等前提下，本夹具采用螺杆和压板夹紧装置，并进行手动夹紧。切削力的计算选择其中切削力最大的粗铣工步进行计算。已知，工件材料为ZG310-570，切削参数：a=2.5 mm，= 0.1，=100r/min，查工艺手册表2.4-14得：主切削力： 径向切削力： 走刀力： 夹紧力的计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件还应该考虑工件的重力，运动的工件还应该考虑惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹具不利的瞬时状态。按静力平衡原理（），计算出理论夹紧力，最后为保证夹紧可靠，将理论夹紧力乘以安全系数，作为实际所需夹紧力的值，即 式中：实际所需夹紧力（N）；W在一定条件下，由静力平衡原理，计算出的理论夹紧力（N）；K安全系数。安全系数K按下式计算：式中，为各种因素的安全系数，查机床夹具设计手册（第二版）表1-2-1得，则计算得， K=2.18，但由机床夹具设计手册（第二版）表1-2-1备注知，当K值计算结果小于2.5时，取K=2.5。则 理论夹紧力，因此实际夹紧力=7202.5=1800 N则 加工工件时所需要的夹紧力为： 18002=900 N夹具设计及操作的简要说明本夹具由夹具体；顶柱和夹紧螺栓，压块等几部分组成（详见夹具装配图）。装夹工件时，利用工件两端外圆表面，与V型块相配合，将工件定位于V型块上。当要求夹紧工件时，只需将压板分别压住工件外圆上表面，然后拧紧螺母，直至工件夹紧为止。为了防止在切削时因切削力和自身重力的作用而使工件发生变形，影响加工精度，将V型块设计为以圆弧面与工件配合以增加工件的支承刚性和稳定性。3.2本章小结在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时，分别用了移动和转动压板。最后设计出夹具体，参考有关资料计算夹具的定位误差。 4 课程设计体会 时至今日，几个礼拜的课程设计终于可以画上一个句号了，但是现在回想起来做课程设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中呀！没有接受任务以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结 ，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面、太偏激了。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对整个课程设计的过程做一下简单的总结。首先，先对零件进行了分析，通过对零件有一个大概的了解。然后就是找资料了。查资料是做课程设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、资料室去虽说是比较原始的方式，但确实也在那里找到了好多有用的资料。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。其次，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。最后，就是着手搞了。刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图在设计期间，遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还铸炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在