机械制造技术课程设计-中间轴加工工艺及夹具设计

目 录引 言1第1章零件的分析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析31.3 零件的加工方法选择41.4加工工艺路线的拟订41.5确定切削用量及基本工时5第2章 钻两端中心孔夹具的设计12.1确定设计方案122.2夹紧机构的确定122.3夹紧力的确定122.4定位基准的选择142.5定位误差的计算142.6夹具设计及操作的简要说明143结 论16参考文献17引 言全套图纸加扣3012250582中国的机械生产行业是一个生产具备一定外形位置及尺寸的工件和产品，并且将他们制作成机械行业的设备。机械生产行业的产品不但能直接给大家使用，又能给别的行业供应生产设备，机械制造行业中有着各种各样的机械或其他的设备。制造业是人们的生活中所离不了的，所以制造业是国家对经济发展的至关紧要的一个行业，这也系对国家基础经济发展里面中，非常主要的重大支撑。所以说从其中一种层面的来说，机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面把零件重力夹紧、精准定位，把切削刀具固定引导方向的一种设备，它的最主要的一个功能是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位，并在生产折工程中维持一个不改变的方位，在现代制造业加工中比较有特色的：现在的机械加工飞速的发展，要求质量的比较高，品种也有许多不同的规格，产品更新换代的时间比较非常快。体现了在机械制造业上面，各种各样批量中小型加工占的比例较大。这是为了和这些要求相适应，就必须要准备好生产上面的前序工作，从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。当代自动化加工夹具的未来与方向1.标准化 标准化的完善，不单单是指现在所有夹具上面的一种标准，因此不同类型的的夹具在结构上要标准。只有这样才能够使夹具和制造以及装配的工作简单，有减少加工的时间和减少成本非常有好处。2.可调化与组合化 此种能够提高专用制作夹具的使用的范围，对从前工艺要求有一点发生变化就导致夹具坏掉的情况，夹具能够被反复的使用。适合专用夹具组合化的设计的原理，使用比较的元部件设计以后，就能够适合使用，在许多种不一样的零件的需要。3.精密化 随着机械部件的加工生产，提高了装配的技术水平，高精度加工的机床大批量的涌现，一定就要增加机床夹具的精密度。4.高效的自动化 为生产安全和效率得以改进，这也为了生产的安全文明，这使自动化夹具设计出来制造出来的工装更合适人机配合的工程学原则，从中可以大大地提高了生产的效益，这又可以大大地减少了加工成本，高效自动化的夹具，来取得较多的经济上面的效益。5.模块化 经过选择模块化的设计，能够增加设计的效率，减少设计的时间。我对本工装夹具的设计是在学完了了所有的机械制图、以生产制造技术为基础、机械设备的设计、机械零件制造工程材料学等的基础下，进行的一个全面的考核。用正确的方法解决这个零件在生产中的定位，夹紧和工艺路线的安排，合理地解决工艺尺寸这一类问题，以设计出专用生产夹具确保了尺寸和零件的加工品质。我的这个设计主要是培养个人本身体的自学能力和创新能力。我的这个设计是综合层次性、实践性都很强的、涉及到的知识面也非常全面。因此在设计的过程当中不但要注意到基本原则、基础的理论，也要注意到现实生产的需求，唯有把种种理论和现实生产相结合，这样才可以更好地完成此个设计。因为我的设计水准不太好，能力有限，所以难免容易出现少许缺陷等问题，在此本人恳请老师们能给予批评和指导。第1章零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是中间轴，该中间轴用于放置机器中，起固定和传递力的作用且要保证撞击破坏引起不必要的麻烦 。1.2 零件的工艺分析 零件的结构如图（1-1）所示： 1-1 零件结构图该零件直径外圆的精度等级为8级,采用基轴制,粗糙度为0.4,相对于端面的平行度为0.05,其轴线距底面公差为0.1钻中心孔的表面粗糙度为3.2零件的技术要求：1该中间轴的材料为20CrnTiH3，2为未注铸造圆角R3-5，3铸件不允许有夹渣、裂纹、气孔等缺陷。1.3 零件的加工方法选择零件表面的加工方法，首先取决于加工表面应有的技术要求。但应注意，这些技术要求不是一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的要求。如果由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求，或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步的加工方法。所选择的加工方法，应满足零件的质量、良好的加工经济性和高的经济效率的要求。为此，选择加工方法时应考虑以下各因素：1.4加工工艺路线的拟订拟订机械加工工艺路线是制订零见工艺规程当中最为关键性的一步，它和定位基准面的选取都有着密切的关系。零件的工艺路线不但影响零件加工的质量以及效率，还影响到工人的劳动的强度、设备的投资和车间的面积以及生产成本等问题。工艺路线的主要工作是就是选择定位的基准和选取各表面的加工的方法以及具体安排加工工序的先后的顺序，确定零件工序的集中以及分散程度等。由于生产类型为大批生产， 保证零件的各部份精度，除此以外，还应降低生主成本。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床配以专用夹具，多用通用刀具，通用量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效.因为工件的加工的质量与生产效率以及经济性和工人的劳动的强度等，都和零件的工艺过程有着密切的关系，所以应该在进行充分调查研究的基础上，多设计一些方案经过分析和比较，最后选择一个最合理的机械加工工艺的过程。通过以上问题的分析和研究以及评比和估算以后，就可可能的考虑工序的集中，降低装夹以及调整的次数，以方便确保加工表面之间的位置的精度。1.5确定切削用量及基本工时工序钻两端中心孔根据零件的形状选择钻床Z512B的机床，按照参考书籍7的表4.3-14至4.5-16能够知道其技术的参数加工孔的刀具选用为钻头， ；进给量：参考选用相关书籍文献3表2.438，取。切削速度：查阅书籍文献3表2.441，取。机床主轴转速：，查阅书籍文献3表3.131，取所以实际切削速度：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： 铰孔刀具：参考选用相关参考文献3表4.510.0的高速钢锥形柄的铰刀。进给量：参考选用相关书籍文献3表2.438，取。切削速度：查阅书籍文献3表2.441，取。机床主轴转速：，查阅书籍文献3表3.131，取所以实际切削速度：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：工序：铣大外圆齿。本工序采用计算法确定切削用量。a、加工条件 工件材料:20CrnTiH3铸造b、加工要求 铣外圆齿，表面粗糙度为12.5c、机床：62W立式铣床.d、刀具：刀片材料硬质合金 40端面铣刀.计算切削用量（1）粗铣30孔端面在长度方向上的余量为2.a、已知毛坯长度方向的加工余量为21.7mm,一次加工ap=2mm计长度加工公差按IT12级，取-0.46mm（入体方向）。 b、进给量 f根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册，当ap3mm以及工件直径为80mm时 f=12mm/r按说明书见切削手册取 F=1.5mm/rC、计算切削速度 按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60 min） Vc=CvKv/Tmapxvfyv(m/min) 其中Cv=242, Xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系数Kv 见切削手册表1.28即 Kmv=1.44, Ksv=0.8, Kkv=1.04, Kkrv=0.81, KBv=0.97。所以 Vc=2421.440.81.040.810.97/800.220.151.50.35 = 102.6(m/min) d、 确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=1000102.6/65=523(r/min) 按机床说明书（见工艺手册表4.2-8），与523r/min相近的机床转速为480r/min及600r/min。现取nw=600r/min如果选nw=480r/min，则速度损失太大。所以实际切削速度为vc=122m/min精铣深度加工：进给量每齿：查参考书籍2的表3235，选择切削的加工的速度：查参考书籍3的表1832，选择铣床主轴的转速，查书籍的公式式（2.2）知道：查参考书籍8的表3.2-37 切削加工的实际的速度：加工进给的量，查书籍的表（1.4）得：工作台60秒的进给量： 得加工切削层的长度：由箱体毛坯的长度得 刀具切入的长度：得铣刀切出的尺寸长度：得切削为1次机加工的用时：查参考书籍3的表2.2-47知道切削的辅助的用时工序：铣小外圆齿粗铣铸件取X62W式的机床。查阅参考书籍7的表3135取的材料的硬质合金的铣刀， ，深度加工：进给量：查参考资料2的附表2.1-75，取加工切削的速度：由参考书籍7的表3236，选择。铣床主轴的转动速度： 式（2.1）式中 V切削的速度； d铣刀的宽度。由式2.3铣床主轴的转速：参照参考书籍4的资料表3.4-76 实际切削的速度：进给量： 工作台60秒的进给量： ：查参考书籍7资料表2.2-86,加工时间加工层的距离：按照箱体毛坯的大小得， 刀具切入时长度： 刀具切出的长度：选择走刀次加工的时间：按照参考书籍1的表2.4-48加工的辅助用时精铣根据工序的加工要求，选用铣床。由参考书籍4的表4.1-37与4.3-35可得出它的技术参数。选用刀具的材质为硬质合金的铣刀。刀具的宽度取选择，其几何的参数查参考书籍4的表9.1-25选用：、。深度的加工：每一转的加工的进给量为，故加工的速度计算转速的计算：根据铣床加工的说明： 实际加工速度： 工作台60秒进给量加工： 参照铣床使用说明： 切削用时：查参考书籍4的表9.2-37加工的时间得： 其中：，查参考书籍3的表9.1-36知，算入式2-5知： 第2章 钻两端中心孔夹具的设计.1确定设计方案本夹具主要用来钻中心轴孔夹具。由于加工本道工序的工序简图可知。钻孔时，粗糙度要求，中心轴端面与上平面有平行度要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对中心轴进行加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。2.2夹紧机构的确定夹紧装置采用移动的压头来夹紧工件，采用的移动压柱的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图如上所示。2.3夹紧力的确定钻削力与夹紧力计算本夹具是在钻床上使用的，用于定位压头螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对压头施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N根据参考文献11夹具U型槽的结构如图3.8所示。图3.8 U型槽主要结构尺寸参数如下表3.5所示。表3.5 U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020由于本道工序是完成中心轴平面尺寸为螺纹孱人加工，所以选用钻模套导向刀具。根据GB224380直角对到刀块的结构和尺寸如图3.9所示。2.4定位基准的选择由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有平行度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面与外圆，设计基准也是要求保证孔应与上,下两平面的垂直度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的垂直度，便可保证垂直度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证大平面与两定位板正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用铣刀垂直的方孔面同时进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。定位元件的设计本工序选用的定位基准为一平面两型块定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面与型块。因此进行定位元件的设计主要是对型块和压紧螺栓进行设计。2.5定位误差的计算本夹具选用的定位元件为一面与外圆定位块定位,不存在定位误差.可见这种定位方案是可行的。2.6夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式钻床上加工中心轴，工件以与此相垂直的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在型块与底板实现定位。采用转动压头夹紧工件。当加工完一边，可松开手柄来加工另一边。如夹具装配图所示。3结 论 本设计方案与和类似的夹具相比较，能正确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，保证零件的加工质量。但是还有一些地方做得不完善，需要进一步改进和研究，本夹具对夹紧力的计算只是粗略的估算，车夹具在安装还需要调试，可能要加配重。铣夹具的夹紧改位其它夹紧方式可能会跟好的提高生产效率。 总而言之：我在这次课程设计的过程中，专业知识得到一次全面的复习提高。在以下的各方面得到了很好的锻炼：1.能熟练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的知识2.提高了结构设计能力，通过设计夹具训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具能力。3