GY01-086@升降杠杆轴承座零件的工艺规程及夹具设计
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机械毕业设计全套
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GY01-086@升降杠杆轴承座零件的工艺规程及夹具设计,机械毕业设计全套
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中北大学课程设计说明书 1 序 言 机械制造工艺学课程设计是我们学完大学全部公共基础课、专业基础课以及专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学学习中占有很重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将来从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后所参加的工作打下基础。 1、由于本次课程设计是在学完了机械制造工艺学和机械制造生产实习后进行的，它是一个重要的实践性环节。 2、熟 悉机械制造工艺的基本理论和工艺规程设计的基本原则、步骤和方法。 3、对过去所学知识的综合应用，加深基础知识在实践中的应用。增强分析问题，解决问题的能力。 4、学会使用金属机械加工工艺人员手册和机床夹具设计手册及其他有关机械加工的图表资料。 由于能力有限，设计中不足之处，请各位老师同学批评指正 ! 一 .零件的分析 （一）、零件的作用： 升降杠杆轴承座是 F506 型细纱机中用来支撑传动轴的，在该轴承座的两个孔分别安装型号 6000 和 6001 的轴承，两个孔的中心线要求和底面的平行度为， 以此约束条件 来保证轴的对中性， （二）、 零件的工艺分析： 从零件图上可以知道，该零件有车外圆、车俩端面、钻铰孔、铣键槽、铣缺口等主要工艺。这些主要工艺中有着一定的位置、基准要求。现将这些位置、基准要求分述如下： 1 钻铰孔是与零件的外圆存在 0.10 的对称度公差、 0.05 的垂直度公差。 2 铣键槽以钻铰孔的中心为基准，同时与外圆存在 0.10 的对称度误差。 nts中北大学课程设计说明书 2 3 铣缺口以外圆为基准。 外圆表面加工的经济精确度与粗糙度确定 1. 根据经济度（ IT=7），表面粗糙度（ Ra=0.4）确定外圆表面加工工序： 粗车外圆 半精车外圆 粗磨外圆 粗磨外圆 2. 根据通孔挺柱体内圆（ 36）经济度，表面粗糙度（ Ra=3.2），确定内圆 36的加工工 序： 钻孔 扩孔（粗镗孔） 半精镗孔（精扩） 3. 加工 140018.0 的通孔时，根据表面粗糙度 Ra=0.4，确定加工工序： 钻孔 粗镗孔 半精镗孔 磨孔 4. 平面加工，根据表面粗糙度 Rc=3.2，确定加工工序： 粗车 半精车 精车 5. 铣键槽：用立式铣床一次走刀成形。 6. 铣缺口：立式铣床走刀成形（两次走刀成形）。 7. 两端面倒角：一次成形。 8. 两孔倒角：一次成形。 由以上分析可知，对这些主要的工序而言，我们可以先加工外圆，然后借助夹具对其他的工序进行加工，并且保证它们之间的位置精度、基准、粗糙度要求。 第二章 工艺规程设计 以下内容中根据机械制造工艺设计手册和机械制造工艺课程设计指导书查询或计算得到。此部分中的 部分数据、公式资料如，表 3-18 指的是机械制造工艺设计手册的表 3-18，以后的某些数据、公式资料没有特殊强调，不做说明。 （一）、确定毛坯的制造形式： 零件材料为 45 钢，由于该零件在工作过程中能承受正反向冲击性载荷，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件产量为 10 万只，以达到成批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度来考虑也是应该的。 nts中北大学课程设计说明书 3 （二）、基面的选择及定位： 粗基准的选择：对与一般柱体零件来说以外圆作为粗 基准是完全合理的，对于粗车外圆可以用活络顶尖和三爪卡盘一同来限定 X ，Y ，X ，Y 四个自由度。对于钻铰销孔用钻销孔夹具限定X ，Y ，X ，Y 四个自由度。 精基准的选择：主要考虑的是基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时，应考虑尺寸换算。 （三）、制定工艺路线 1.工艺路线方案一： 工序：（ 1）粗车外圆。 46 （ 2）半精磨外圆。 46 （ 3）修整方腔。 （ 4）一次钻孔，两次扩孔至 36 。车 36 孔的端面。 （ 5）车方腔那一侧的端面。 （ 6）倒角。 （ 7）钻铰销孔半倒圆角 （ 8）铣键槽。 （ 9）铣缺口。 2.工艺路线方案二： 工序：（ 1）粗车外圆。 （ 2）半精磨外圆。 （ 3）车方腔端面。 （ 4）休整方腔。 （ 5）车 36 孔的端面。 （ 6）钻中心孔。 （ 7）粗镗孔。 （ 8）两端面倒角。 （ 9）钻 铰销孔。 nts中北大学课程设计说明书 4 （ 10）销孔孔口倒角。 （ 11）精镗孔。 （ 12）铣键槽。 （ 13）铣缺口。 3.工艺方案比较： 两方案都是以外圆作为工序基准的，方案一中的第四步工序与方案二中的工序（ 5），（ 6），（ 7），（ 11），显然减少了装夹次数，但在一道工序中完成如此多的工作，除选用专门设计机床外，只能选用六角车床，但六角车床的加工精度不高，多用于粗加工，因此选用方案二，并对其做进一步整理，则工艺过程如下： 工序：（ 1）钻中心孔。 （ 2）粗车外圆。 （ 3）粗磨外圆 。 （ 4）车方腔端面。 （ 5）钻中心孔。 （ 6）粗镗孔。 （ 7）半精磨外圆。 （ 8）钻铰镗孔。 （ 9）镗孔孔口倒角。 （ 10）精镗孔。 （ 11）铣键槽。 （ 12）铣缺口。 （ 13）精磨外圆。 （ 14）检验。 （四）、机械加工余量（工序尺寸与毛坯尺寸的确定） “通孔挺柱体”的材料为 40C，硬度 HB ，生产类型为大量生产，采 用在锻锤上合模模锻毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面（ 46 及 5.43 ） nts中北大学课程设计说明书 5 根据零件图可知外圆表面直径有两个，分别为 46 mm 及 5.43 mm，其中46 mm 处表面粗糙度为 0.4，需要精加工，整个零件的长度 为 56mm，为简化锻模形状起见，可直接取外圆表面直径为 50mm，零件长度为 60mm，则外圆表面的加工余量 Z1=4mm,Z2=6.5 mm。 2. 方腔尺寸（ 36 2820 ） 零件的轴向加工余量 Z=4 mm。 根据工艺的工序和技术要求可以重新确定方腔的尺寸： 36 3020 3. 加工内孔 36 mm，此处毛坯为实心，不冲出孔。 钻孔： 16 mm 粗镗： 5.35 mm 5Z=19.5 mm 精镗孔： 36 mm 2Z=0.5 mm 4. 钻铰销孔（0018.014 mm） 钻孔： 6.12 mm 扩孔： 4.13 mm 2Z=0.8 mm 铰孔： 14 mm 2Z=0.6 mm （五）、切削用量及基本加工工时的确定： 工序 粗车外圆，本工序采用计算法： 1. 加工条件： 工件材料： 40，模锻。 加工要求：粗车外圆 47 。 机 床： C616 普通车床 刀 具：外圆车刀，刀片材料 YT15，刀杆尺寸 16 25 mm2 ,Kr=750 ，r0=150 0=120 Y=2 mm 2. 计算切削用量 粗车外圆，要求校验机床功率及进给机构强度。 （ 1） 切削深度：单边余量 Z=1.5 mm,可一次切除 。 （ 2） 进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及规定的切削深度，从机械制造工艺设计手册表 3-13 中选用 f=0.5 mm/r nts中北大学课程设计说明书 6 （ 3） 计算切削速度；（表 3-18） V=vv gpxm fatCvkv=3.015.048.0 5.05.145292 0.99=169 m/min(2.8 m/s) (4) 确定主轴机床转速 ns=5014.3 8.2100 =17.83 r/s(1070 r/min) 按机床实际情况选取 nw=16.7 r/s(1000 r/min) 所以实际切削速度 Vw=1000 ww nd =2.62 m/s(157 r/min) (5) 校验机床功率： Ps=32.7 610 kw/mm3 /min 由表 3-2 查得，当 f=0.5 mm/r 时， KFfz=0.93,故切削功率： Pm=Ps paV f K1000=32.7 610 93.010005.05.1157 =3.58 外圆表面加工的经济度与表面 由机床说明书可知， C620 车床的电机功率为 Pz =7.8 KW，当主轴转速为 1000 r/min 时，主轴传递最大功率为 6KW，所以机床功率足够大。 （ 6）校验机床进给机构强度 由表 3-4 查得单位切削力 F=1962 Mpa，故主切削力为； Fz=Fpa fFzkf =1962 93.00015.0 =1368 N 在一般切削加工中，刀尖圆弧半径 r对 FY 及 FX 的影响较大，对 FZ 的影响较小。由表 3-8查得 r=2 mm时， KfFz=1.37,KFyr=0.73,从表 3-12中查得当 kr =750时， FY /FZ=0.5,则径向力和轴向力分别为： FY =FZ ( FY /FZ) KFyr=1368 37.15.0 =937 N FX = FZ ( FY /FZ) KFxr=1368 73.05.0 =499 N 取机床导轨与溜板之间的摩擦系数 0.1，则机床进给机构沿纵进给方向所承nts中北大学课程设计说明书 7 受的力为： FX + （ FZ +FY ） =499+0.1 （ 1368+937） =729.5 N 从机床说明书中可知， C620-1 车床纵向进给机构允许承受的最大力为 3532N。因此，机床进给机构能正常工作。 工序 粗磨外圆 1. 选择砂轮（表 3-913-97，表 4-13） GZ46ZR A6P300 12740 2. 切削用量的选择： V=35 m/s (表 3-107) 轴的进给量 fa=0.5B=20 mm (双行程 )，（参照手册 P174） 工件进度 VW=0.167 m/s (10 m/min) (表 3-101) 径向进给量 fr =0.015 mm (双行程 ) （表 3-106） 工序 III 车方腔端面 1. 加工条件： 加工要求：车方腔端面使总长至 582.01.0 ，倒角。 机 床：六角车床，型号 C336。 刀 具：（ 1） 450 偏头外圆车刀。 （ 2）刀片材料为 YT5 硬质合金外圆车刀。 2.计算切削用量： （ 1）可知加工余量 Zmax=2.2 mm, Zmin =1.9 mm,可一次加工出。 切削深度 ap=2 mm, 进给量 f=0.3 mm/r。（表 3-13） （ 2）计算切削速度： V=yvpxmv fat Cv kv =2.015.02.0 3.0260292 8.081.0 =96 m/min (1.6m/s) (3)确定机床主轴转速： nts中北大学课程设计说明书 8 ns=wdv1000 = 5.4614.3 6.11000 =11.1 r/s (657 r/min) 按机床选取 nw=12 r/s (720 r/min)。 2. 机床功率及进给机构强度演算方法同工序 I，经演算后，均符合要求 工序 IV 钻，粗镗内孔 36 ，并倒角。 （ 1） 钻中心孔， .16 根据表 3-38，取 f=0.25 mm/r. V=0.25 m/s (15 m/min) (表 3-42) ns=wdv1000 = 1614.3 25.01000 =4.98 r/s (299 r/min) 按机床选取 nw=4.75r/s (285 r/min) 实际切削速度 v=1000 ww nd =0.238 m/s (2)二次钻孔 32 mm ap=6.4 f=(1.21.8)fz , 取 f=0.45 (3-54) v=(0.50.333)vz , 取 v=0.119 m/s (7.14 m/min) ns=wdv1000 = 32119.01000 =1.19 r/s (72 r/min) 按机床选取 nw=1.25r/s (75 r/min) 实际切削速度 v=1000 ww nd =0.125 m/s (3) 粗镗孔3.0035mm 取力杆直径 D=20，镗杆伸出量 100 mm 加工余量 Z=23235=1.5 mm,一次加工，令 ap=1.5 选用硬质合金 YT5， 900 镗刀。 f=0.20 mm/r (表 3-15) nts中北大学课程设计说明书 9 v=1.6 m/s %)201( =1.28 m/s (表 3-15 及手册第十项镗孔切削用量 ) ns=wdv1000 =11.65 r/s (699 r/min) 按机床选取 nw=12 r/s (720 r/min)w(4) 机床功率及进给机构强度验算方法同工序 I，经验算后，均符合要求。 工序 V ：半精磨外圆02.002.46（ 1） 选择砂轮 （表 3-9197，表 4-13） GZ60ZR， A6P300 12740 （ 2） 切削用量的选择： vs=35 m/s (表 3-107) ap=0.03 mm 工件速度： vw=0.167 m/s (10 m/min) (表 3-101) 径向进给量： fr =0.020 mm (双行程 ) （表 3-107） 工序 VI： 钻铰削孔 （ 1） 定中心：用中心钻钻头确定孔的中心位 置。 （ 2） 钻孔 6.12 mm 根据表 3-38，取得 f=0.25 mm/r V=0.25 m/s (15 m/min) ( 表 3-42) ns=wdv1000 = 6.1214.3 25.01000 =6.31 r/s (379 r/min) 根据机床选取 nw=6.33 r/s (380 r/min) 实际切削速度 v=1000 ww nd =0.25 m/s (3)扩孔 4.13 mm 根据表 3-54 nts中北大学课程设计说明书 10 ap=0.4 f=0.55 mm/r v= 0.125 m/s ns=wdv1000 = 4.13 125.01000 =3.16 r/s (189 r/min) 按机床选取 nw=3.30 r/s (198 r/min) 实际切削速度 v=1000 ww nd =0.139 m/s (4)铰孔 14 根据表 3-46 确定 f=0.65 mm/r 根据表 3-49 确定 v=0.28m/s (16.8 m/min) 选取机床转速 nw=380 r/min 工序 VII： 销孔口倒角 为缩短辅助时间，取倒角时主轴转速与钻孔相同 n=6.33 r/s (380 r/min) ap=1.3 mm f=0.35 mm/r 工序 VIII：精镗孔22.034.036 1. 取力杆直径 D=20，镗杆伸出量 100 mm 加工余量 Z=23536=0.5 mm,一次加工，令 ap=0.5mm 选用硬质合金 YT5， 900 镗刀。 f=0.15 mm/r (表 3-22) v=1.6 m/s %)201( =1.28 m/s (表 3-15 及手册第十项镗孔切削用量 ) ns=wdv1000 =11.32 r/s (679 r/min) 按机床选取 nw=12 r/s (720 r/min)w2. 车端面，保证 461.01.0 nts中北大学课程设计说明书 11 （ 1）选用刀具： 刀片材料为 YT5 硬质合金外圆车刀。 （ 2）计算切削用量： 可知加工余量 Zmax=2.35 mm, Zmin =1.55 mm,可一次加工出。 切削深度 ap=2 mm, 进给量 f=0.3 mm/r。（表 3-13） （ 3）计算切削速度： V=yvpxmv fat Cv kv =2.015.02.0 3.0260292 8.081.0 =96 m/min (1.6m/s) (4)确定机床主轴转速： ns=wdv1000 = 4314.3 6.11000 =11.8 r/s (711 r/min) 按机床选取 nw=12 r/s (720 r/min)。 3. 机床功率及进给机构强度演算方法同工序 I，经演算后，均符合要求 工序 IVV： 铣键槽 1. 铣削用量的选择： 根据所给的尺寸可知，铣削加工余量为 Zmax=5 可一次进给，末切除全部加工余量，即 ap =5mm 根据表 3-30 选取 v=0.45 m/s (27m/min) 采用高速钢锭齿三面刃铣刀，wd=9mm,齿数 Z=6 2. 主轴转速的选择： ns=wdv1000 =15.9r/s (954 r/min) 按机床选取 nw=19.7 r/s (1180 r/min)。 实际切削速度 v=1000 ww nd =0.56 m/s 3. 机床功率及进给机构强度演算方法同工序 I，经演算后，均符合要求。 工序 VV： 铣缺口 1. 铣削用量的选择： 根据所给的尺寸可知，铣削加工余量为 Z=7mm 可分次铣削，即 a1p=5mm, a2p=2mm. nts中北大学课程设计说明书 12 采用高速钢锭齿三面刃铣刀，wd=9mm,齿数 Z=6 根据表 3-30 选取 v=0.45 m/s (27m/min) 2. 主轴转速的选择： ns=wdv1000 =15.9r/s (954 r/min) 按机床选取 nw=19.7 r/s (1180 r/min)。 实际切削速度 v=1000 ww nd =0.56 m/s 3. 机床功率及进给机构强度演算方法同工序 I，经演算后，均符合要求。 工序 VVI； 研究销孔 工序 VVII： 精磨外圆： 040.0020.046 1. 选择砂轮（表 3-913-97，表 4-13） GZ80ER， A6P300 12740 2. 切削用量的选择： V=30m/s (表 3-107) 工件进度 VW=0.167 m/s (10 m/min) (表 3-101) 径向进给量 fr =0.015 mm (双行程 ) （表 3-106） 切削深度： ap=0.02 mm 第三章 夹具设计 为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师的协商，我决定设计工序“钻铰销孔”、“ 销孔孔口倒角”和工序“ 铣键槽”中使用夹具。 一、钻铰销孔夹具 nts中北大学课程设计说明书 13 根据加工要求可知，理论上 在该工序中只需要限制四个自由度，但为了使夹具设计方便，加工过程更容易，因此在设计此工序的夹具中，对工件设置了 6个自由度。其中，固定 V 型块 4 个自由度：Y ，Z ，Y ，Z ；螺钉 M8-45 在工件装夹时起定位作用（限定 X 轴位置）；钻模板在钻孔时起导向作用；夹具中零件 9， 10， 11， 12 配合钻模板限制了Z ，同时产生的摩擦力也限制了X ，为了保证加工精度，夹具零件 10， 11 必须与底座保持很好的垂直度，在压板和弹簧产生的压力， V 型块与钻模板产生的摩擦力的作用下限制了工序X 自由度。 根据夹具的零件位置分布可知，为了在加工过程中产生不必要的振动，应该对夹具进行动平衡。 此套夹具使用频繁，为了提高寿命，需要对 V 型块，压板，钻模板等关键零件进行热处理，以提高刚度和硬度。 二、 销孔孔口倒角夹具： 可知这一道工序需要限制六个自由度。根据六点定位原理可知，圆柱销与底座产生了一个过定位，这个过定位是允许的。其中圆柱销限制了X ，Y ，X ，Y ；2 定位销限制了Z ，底座限制了Z 。 此套夹具的三个定位支承点分散布置，且不在同一直线上，使得定位的稳定性得到了提高。 根据加工要求，可以选择圆柱销与孔的配合为基孔制过渡配合，这样可以保证加工精度。 因为年产量 10 万只，属于大量批量生产，为了提高夹具使用寿命，建议对圆柱销，定位销进行淬火热处理，以增加硬度。 三、铣键槽夹具： nts中北大学课程设计说明书 14 1.定位基准的选择 由零件图可知，键槽的设计基准是端面，所以可以选择端面主要定位基准面。 2.切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢锭齿三面刃铣刀， d0=9 mm. Z=6 FZ =9.81 FZC ea 83.0 85.0a 083.0dpa Z 一把刀）(表 3-26) 其中： FZC =68.3 ; ae=4.5mm ; af=0.1 ; d0=9 mm ;ap=5 ; Z=6 kFZ =(736.0 65.0) 3.0 =0.965 FZ =1597 N 实际圆周切削力 FZ 为： FZ =1597 965.0 =1541 N 水平分力 FH =（ 11.2） FZ ，取 FH
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