机械制造技术课程设计-螺杆机械加工工艺规程及夹具设计

螺杆工艺规程制定与夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日目录第1章 绪论11.1引言11.2机械加工工艺规程的作用1第2章 工艺规程设计221毛坯的制造形式222零件分析223 基面的选择324制定工艺路线325机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定526确定切削用量及基本工时6第三章 铣槽专用夹具设计143.1夹具定位原理分析143.2定位误差分析143.3夹紧装置的确定153.4切削力与夹紧力的计算153.5夹具设计及操作的简要说明16总 结18参 考 文 献19第1章 绪论1.1引言螺杆是一种常见的零部件，为了适应不同大小的力，对应的造法也不一样。比如锻造或者锻造方式等等。如果是受到中低压，那么一般用锻造方式来生产。如果是受到中高压，那么就用锻造方式来生产。全套图纸加扣30122505821.2机械加工工艺规程的作用对于机械加工，什么叫工艺规程，就是对需要的产品或者零部件怎么造出来的来说明的文件，写出各个部分的工艺还有整个操作的流程。工艺规程怎么定，首先要确保达到样图上提出的技术条件，不但生产的效率要够高，技术不能落后，收到的利益也要高，生产时候的条件还不能差。工艺规程设定的顺序：先写纲要，用什么类型来生产围绕产品的装配图全方位的分析，相关零部件的图样怎么定选毛坯的种类、确立形状、尺寸的大小以及精度等级决定好工艺的路线设立操作的每道工序，定好加工余量、求出切削的用量、工序的尺寸公差都要一一确认，选哪种工艺装备，确定好时间的额定长短等。第2章 工艺规程设计21毛坯的制造形式这次零件的毛坯选40Cr材料，设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1，每个加工的零件外形尺寸不是太大，我们就选机械翻砂造型去锻造生产，定九级的造精度，这样的话尺寸能达标，从生产效率来看也是可以的。22零件分析我们要把零件的槽、零件的平面还有各个孔给加工出来：92mm的两端面 表面粗糙程度=12.5轴大外圆 表面粗糙程度=0.8轴小外圆 表面粗糙程度=3.2的螺纹 公差等级定 表面粗糙程度=3.221mm键槽 表面粗糙程度=3.2加工时对技术方面的条件：1.这次的锻件主要参考JB/T 6431-92，也就是锻件技术要求里面的各种条件。2.锻件的最外层要光滑，加工之后的表面上也不能有裂缝、缩松、铁豆、碰伤这些残次品的状态。3.未标注的圆角半径大小等于R2。4.对于加工余量多出部分的表面硬度保持在190%p30HB。5.选40Cr的材质。 23 基面的选择我们怎么选基面，这在设计整个规程的时候很重要。基面选的好，选的合适话，可以让产品的质量有保证，生产的效率也会提升。不然的话加工起来就会有很多问题，甚至还有可能大范围的报废，零件都没法用，生产受影响。1）工件上有的表面是要加工的，有的表面不用加工，如果这两种面之间对应的位置要先提条件，就要把不用加工的那个表面当作粗基准。假如这个工件上不用加工的面有很多，那么就要选一个面，这个不加工的面跟加工面之间的位置精度要相对对高一点，把这个不加工面选成粗基准。2）有的工件上会有相对更重要的加工面，如果先要保证这个面加工的余量，那我们就把这个重要的表面当作精基准。3）每个要加工的表面，想要它们都先留出足够的加工余量，那么就选加工余量不多的那个面当作粗基准。4）如果表面被选成粗基准，那么这要是光滑的面，不要出现浇口、飞边一些缺点，这样定位起来才更容易。5）如果是当成粗基准的面，大多只能选一次，尤其是要来定位的，就只能用一次，不然位置差距就会大，加工不准。如果是可以回转的那种零件，用外圆面来定位就可以了，这属于粗基准，我们这次用 外外圆面来当粗基准。24制定工艺路线 工艺路线从哪边出发，主要考虑零件的外形、尺寸大小以及位置之间的精度条件这些方面，要满足要求。假设是大批量的生产，就选通用的机床加上专用的工夹具，尽量把每个工序集中一点，这样生产的效率才高。当然也要看成本，越低越好，这样效益就高。第一种工艺方案工序号工序名称工 序 内 容1锻造锻造成型锻造保证图示尺寸2热处理时效3车粗精车大外圆4车粗精车小外圆5铣铣21mm槽6攻攻螺纹7钳工去除锐边毛剌8检全尺寸检查第二种方案工序号工序名称工 序 内 容1锻造锻造成型锻造保证图示尺寸2热处理时效3车粗车大外圆4车粗车小外圆5车精车大外圆6车精车小外圆7铣铣21mm槽8磨磨大外圆9钳工去除锐边毛剌10检全尺寸检查比较上面两种不同的工艺：最不一样的地方是第二种把左端20螺纹外圆由手工攻丝改为车加工处理，第一种加工方法，加工外圆没有把粗精分开，因此第一种方法就比较落后，那么如果是把加工外圆粗精分，且20螺纹采用车加工及外圆同时加工出来的话，这样可以用保证产品加工的精度要求，接下来的加工更省时间，夹具也可以更简单，所以我们选第二种方案。25机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据 机械制造工艺设计简明手册 可以知道1.铣左端平面留存的加工余量查表，锻件的一条边留出的加工余量是Z=2.0mm, CT9级当作锻件的尺寸公差，加工的余量是MA-E级。精度方面只要进行粗精铣削就可以了。2. 铣右端平面留存的加工余量查表，锻件的一条边留出的加工余量是Z=2.0mm, CT9级当作锻件的尺寸公差，加工的余量是MA-E级。精度方面只要进行铣削就可以了。 26确定切削用量及基本工时工序 开始锻造工序 控制人工时效工序 粗车大端外圆（1）计算切削用量车外圆根据中可以查知，；车削的加工余量为；由于刀具的最大吃刀的深度为，因此，经过一次加工就可以了，。代入数据，可以计算 得到： 式中：；。根据所使用的车床可以查知， ； (见文献15中）因此，实际的切削速度为 车端面根据中可以查知，；制件；代入数据，可以计算得到：根据所使用的CA6140车床可以查知， ； (见文献15中）代入数据，可以计算得到实际的切削速度为（2）计算切削用时 式中：；主偏角时，；，当加工到台阶时，；其中，代入数据，可以计算得到实际的切削用时为。工序 粗车小外圆（1）车外圆进给量：根据表5-22，取切削速：参照表5-22，取机床主轴转速：， 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，选取2走刀次数为1机动时间：车端面进给量：根据表5-29，取切削速度：参照表5-29，取机床主轴转速：， 切削时间计算按照如下式式中被切削层长度：本次按照切削的深度为刀具切入长度：查询表5-46得知，本次的背吃刀量为，切入长度为0.1mm刀具切出长度：，查询表5-46走刀次数为1机动时间：工序 铣21mm槽（1）粗加工选择键槽铣刀，齿数为铣削深度：铣刀中的齿数每个齿的进给量：根据表5-14，取铣削速度：参照表5-14，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为立铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度（按照铣削尺寸计算）刀具切入长度：式中，查询表5-14得出本次的铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间（2）精加工选择键槽铣刀，齿数为铣削深度：铣刀中的齿数每个齿的进给量：根据表5-14，取铣削速度：参照表5-14，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为键槽铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度刀具切入长度：式中，查询表5-14得出本次的铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间工序 精车大外圆1）切削深度：余量mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表3-15，mm/r,查机床说明书，现取mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12k (m/min)4）确定主轴转速：n(r/min)按照机床说明书，取n=250r/min。所以实际切削速度： (m/min)5）切削工时:刀具行程 mm (min)工序 精车小外圆深度加工：；根据参考书籍中可以查知，深度制造为；加工的进给距离为；根据教科书籍书3资料中可以查知，制造速度为；代入数据，可以计算得到主轴的制造动度为：；根据教科书籍3 资料中可以查知，；代入数据，可以计算得到实际的制造速度为：；代入数据，可以计算得到工作台每分钟的进给距离为：；被切削层的距离为：代入数据，可以计算得到刀具额切入距离为：；刀具的切出距离为：，此处取值；一次行程，；代入数据，可以计算得到加工用时为：；根据教科书籍1资料中可以查知，其余工序所消耗的时间为工序磨大外圆工件速度,工件转速由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为故最大的切削速度：选择选取，工件的轴向进给量时，横向进给量 工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：且则 工序 去毛刺检验第三章 铣槽专用夹具设计3.1夹具定位原理分析本次的螺杆的铣槽的定位原理我们来进行一次分析，根据其螺杆的工艺流程来看，粗车 外圆是加工完了，后续的表面特征都是可以以这个小外圆中心作为精基准的使用，本次的铣槽也不例外，就是以这个粗车 外圆作为一个主要的定位基准，一次 外圆作为一个主要定位基准可以限制四个自由度，另外以下叉口的两侧宽度此处作为一个定位基准可以限制一个自由度，另外选择端面粗车 外圆作为一个定位基准就可以限制一个自由度，这样整个工件的六个自由度都被限制住，此定位原理分析满足要求。铣槽要在螺杆的中心基准轴颈外圆完后再进行加工的，这样有助于刀具键槽铣刀的进入，并且避免在铣宽槽后再进行钻孔造成钻头与工件的某些部位摩擦造成影响，铣宽槽采用X62W型的铣床上进行加工，键槽铣刀要横着摆放来从外向里进行铣削，这样就需要将工件针对宽槽水平放置，借助工装夹具来实现这个问题是个很不错的想法。3.2定位误差分析本次的定位误差主要就是要分析其 外圆与其定位的误差分析，这种的误差分析主要就是外圆面的定位误差分析。任意边接触的时候固定边接触时候（工件水平放置）式中：定位型块与工件之间的最小间隙本次的定位型块与工件之间固定边接触的形式，以固定边接触的定位误差公式3.3夹紧装置的确定本次的螺杆的定位是型块，这样我们确定本次的夹紧方式就是端面的夹紧方式，也就是在定位型块与工件的连接处的外圆上就可以选择压板和锁紧螺母将工件压紧的方式。3.4切削力与夹紧力的计算（1）切削力的计算本次的刀具铣削的时候才要高速钢，根据如下的计算式来计算铣削力铣刀为键槽铣刀式中：切削力：使用高速钢铣刀铣削的时候，工件材料及铣刀类型的系数查表选取：铣削深度：每齿进给量：铣刀直径：铣削宽度：铣刀每分钟的转速：铣刀的齿数：用高速钢铣削的时候，工件材料机械性能不同的修正系数。对于结构钢、锻钢为，对于灰口锻铁时为：工件材料的抗拉强度MPa：工件材料的布式硬度按照查询表格为，铣削深度按照前面计算的为，没转进给量为，铣刀直径为，铣削宽度为，铣刀齿数，代入上式（2）夹紧力的计算计算的公式如下式中：实际所需的夹紧力N：切削力N：安全系数，本次选择为1：夹紧元件与工件之间的摩擦系数，本次选择为：工件与夹具支承面间的摩擦系数，本次选择为式中的、按照本次设计的分别为30mm、10mm、30mm切削力按照之前计算的为所以3.5夹具设计及操作的简要说明随着零件大量的生产，为提高劳动生产加率和重要考虑为主要因素。因此，设计时，需要改变零件加工速度的要求。这个夹具的设计原理，是利用移动夹紧外圆面定位和五自由度，定位了两自由度。基准面重叠的准则。就是最大限度地选择我们在设计时的基准作为加工的定位精基准。这能不会因为定位精基准和设计时的基准不对从发生的加工基准误差。加工基准选用的原则，一般是选用比较重合的定位做为加工基准。加工基准的重合每个区域面相连的位置和精度有着很重要的因素，这样可以叛逃基准转换所出现的误差，因为各工序都用的夹持工具都是一样的，那就能大大可降低夹具设计及制造成本。 互换加工基准的准则。应该在选择精加工基准时，同时有两个加工区域面，这样就能互用基准进行反复精加工。总 结这次的课程设计，主要有两个任务，编写工艺的流程，接着设计出夹具的结构。编写工艺流程时，每一道工序是怎么安排的，工位怎么安置，什么顺序的工步，每一步用什么型号的机车，机床给出多少的进给量，算好切削的深度，主轴工作的转速还有切削的速度要一一确定，每步用的夹具，刀具还有量具，包括走多少刀次和走多长都要进行计算，最后还得确定需要的工作时长，辅助工作的时长等。其中各个型号机床的进给量大小，主轴的转速还有切削的速度是要查资料并且计算确认的。 参 考 文 献邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机械工业出版