机械工艺设计说明书4.doc

机械设计工艺说明书主 编: 廖 震 指导老师： 童建平 组 长： 钱昊旻 说明书策划人： 廖 震 工艺策划人： 李鹏宇 夹具策划人： 蒋钦炎 目 录中文摘要 4机械制造工艺学课程设计任务书5零件的分析5零件的作用.5零件的工艺分析.5工艺规程设计7确定毛胚的制造形式.7基面的选择.7定工艺路线.8机械加工余量工序尺寸及毛胚尺寸的确定10确定切削用量及基本工时.11 专用夹具设计.15 设计主旨.15. 夹具设计.15设计小结20参考文献21附录22附录一22附录二23中文摘要： 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.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,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。 本次设计的主要为铣连接轴的键槽夹具，通过设计此夹具能大大的缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是夹具的设计。关键词： 轴 键槽 夹具 重点机械制造工艺学课程设计任务书零件的分析零件的作用我们这次设计的主要是连接轴，轴类零件是常见的典型材料之一。本次设计的轴类零件属于传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、环槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置。环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工时磨削外圆时退刀方便。零件的工艺分析该轴图样规定了主要轴颈、外圆、以及轴肩有较高的尺寸、位置精度、和较小的表面粗糙度值该轴主要有两组加工表面，他们相互间有一定的位置要求。分析如下：1.以28的外圆端面为加工表面。这一组加工表面包括：280-0.4 mm的外圆表面及其倒角2.以22的外圆端面为加工表面。这一组加工表面包括：220-0.4mm的外圆表面及其倒角这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：（1）280-0.4 mm外园表面对220-0.4mm的外圆表面的同轴度公差0.2（2）键槽对轴中心线3的对称度公差为0.1图3-1 图3-2（3）由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于用夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。 工艺规程设计确定毛胚的制造形式 零件材料为45钢，选择毛胚45钢是轴类零件的常用材料，他价格便宜经过调质后，可得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能，调质后表面硬度可达220-240HBS。轴类零件，常用圆棒料和锻件，根据生产规模的不同，毛胚的锻造方式有自由锻和模锻两种。毛胚经过加热锻造后，可是金属内部纤维组织表面均匀分布，获得较高的抗拉，抗弯及抗扭强度；锻造后的毛胚，能改善金属内部组织，提高抗拉，抗弯及抗扭强度。同时，因锻件的形状和尺寸和零件相似，可以节约材料，减少切削加工的的劳动量，降低生产成本。在选择锻件的制造方式时，并非是制造精度高就越好，需要综合考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以达到零件制造总成本最低的目的。当生产批量较小，毛胚精度要求较低时，锻件一般采用自由锻造法生产。根据轴的制造材料，毛胚类型可采用型材和锻件，现选用锻件；毛胚采用自由锻造法 。 。 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1. 粗基面的选择此轴类零件以外圆作为粗基准。2. 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。传动轴轴零件的加工，以两端的中心孔作为定位精基准。因为轴的设计基准是中心线，这样即符合基准重合原则，又符合基准统一原则，还能在一次装夹中最大限度的完成多个外圆及端面的加工，易于保证各轴颈间的同轴度以及端面的垂直度加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方法备注 文献28外圆面63.2粗车-半精车-精车22外圆面63.2粗车-半精车-精车3X2槽83.2精 车键 槽86.3精 车制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。1.切削加工顺序：（1）先粗后精。先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。（2）先主后次。首先进行28的外圆表面加工，后安排键槽的加工。（3）基面先行。作为精基准的表面，首先加工，所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工，然后再以精基准加工其他表面。（4）预备热处理。2热处理工序安排：（1）锻造毛胚在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。（2）调质一般安排在粗车之后，半精车之前，以获得良好的物理学性能。（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这洋可以纠正因淬火引起的局部变形。（4）精度要求高的轴，在局部淬火之后还需进行低温时效处理。 1.工艺路线方案工序1：锻造毛胚，正火处理，粗车28mm端面工序2：粗车28mm外圆工序3：倒角1x45 工序4：精车28外圆面倒角1 x45 工序5：调头工序6：车3X2的退刀槽工序7：粗车22端面工序8：粗车22外圆工序9：倒角1x45工序10：精车22外圆工序11：终检2. 铣键槽工序1：粗铣5+0.010键槽工序2:精铣5+0.010键槽工序3：终检以上工艺过程详情见附表3-1机械加工工艺过程卡片和附表32机械加工工序卡片。机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定零件的材料为45钢，硬度为207241HBW，生产类型为大批生产，可采用在车床上加工毛胚。根据上诉原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸如下：1外圆表面（28及1X45）考虑其加工长度为92 mm ,为简化模锻毛胚外型，直接取外圆表面直径为28mm。表面摩擦度值要求为6.3，此时直径余量Z=2mm已能满足加工要求。2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差查机械制造工艺设计简明手册得长度方向偏差为+1.5-0.7mm.长度方向的余量查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5，其余量值规定为2.02.5mm,先取为2.0mm。确定切削用量及基本工时工序(1)车削端面、外圆。本工序采用计算法确定切削用量。1.加工条件:工件材料：45钢，棒料加工要求：粗车28mm 端面及28的外圆，表面粗糙度为6.5；机床：CA6140卧式车床刀具：刀片材料为YT15，刀杆直径为16 mmx25mm, kr=90ro=15，ao=8，r=0.5mm.2.计算切削用量1)确定端面最大加工余量：已知毛胚长度方向的加工余量为2+1.5-0.7mm,长度加工公差按IT12级，取-0.46(入体方向)。2)确定进给量 f :根据切削用量简明手册（第三版）表1.4，当刀杆直径为16mmx25mm，ap3mm ,以及工件直径为28时F=0.50.7mm/r按CA6140车床说明书取f=o.51mm/r(参见表3-9).3)切削计算速度：按切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选t=60min）Vc=(CvTMaxpfyv)kvKV见切削用量简明手册表1.28， 所以：VC=0.13mm/s4)确定机床主轴转速：Ns=1000vc/dw532r/min按机床说明书，与523r/min相近的机床转速为500r/min及560r/min。现选取560r/min。所以实际切削速度 v=114.35m/min. 5)计算切削工时：按工艺手册表6.2-1取L=（L2）/NWF=0.095min工序(2)粗车22mm 外圆，同时校验机床功率及进给机构强度。1）背持刀量：单边余量Z=1.5mm,可一次切除。2）进给量：根据切削手册表1.4，选用F=0.5 mm/r3）计算切削速度：见切削手册表1.27Vc=(Cv/Tmaxpfy)kv =116m/min4)确定主轴转速：Ns=1000Vc/dw568按机床选择n=500r/min.所以实际切削速度为V=dn/1000=500r/min5)检验机床功率：主切削力Fc=CFCaxpfyfcvnckfc 式中Kmp=0.94所以切削时消耗功率PC=FCVC/60000=1.95KW由CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为7.8KW，当主轴转速为500 r/min时，主轴传递的最大功率为5.5KW，所以机床功率足够，可以正常加工。6)校验机床进给系统强度：已知主切削力FC=1024.5N,径向切削力FP按切削手册表1.27所示公式计算FP=CFPaxpfyfpvnckfp式中，CF=2880,XF=1.0,YFP=0.6,nFP=-0.3所以kmp=199.5N而轴向切削力 Ff=CFfaxpfyFfvnckFf =2880X0.897X199.5X0.3=186.5N 7)切削工时：T=(L1)/NF=0.336min工序(3)3X2的退刀槽1）切削速度的计算：参见切削用量手册，采用高速钢切断刀，刀宽3cm，走刀次数 i=1.Vc=(CvTMaxpfyv)kv=0.1mm/s2)确定主轴转速N1=1000vc/d 400 r/min3)切削工时：取切入长度l=2mm,切退刀槽时 T1=(l/nf)i=0.18min工序(4)键槽选用立式铣床。1)进给量：根据切削用量手册表1.4，选用f=0.5mm/r2)计算切削速度：Vc=(CvTMaxpfyv)kv=7.7m/min3) 确定主轴转速：N1=1000vc/d165r/min按机床选取 nw=150r/min所以实际切削速度为v=1.25最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片中，见附表3.1、附表3.2. 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。经过与技术指导协商，决定把第4道工序粗铣键槽的铣床夹具。本夹具将用于X63卧式铣床。 设计主旨本夹具主要用来粗铣宽度为5的长方型键槽，有一定的技术要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。 夹具设计1）定位基准的选择由零件图可知，键槽应对中心线有平行度及对称度要求，其设计基准为中心线。为了使定位误差为零，应该选择以整个轴定位的自动定心夹具。因此这里只选用以轴中心为主要定位基准。2）切削力及夹紧力的计算切削刀具： 高速钢5的键槽铣刀1.定位误差分析（1）定位尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一键轴，该轴的尺寸与公差现规定为与本零件在工作时与其相配键轴的尺寸与公差相同。（2）夹具设计及操作的简要说明终上所诉，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼与夹紧，本到工序的铣床夹具主要运用弹簧夹紧方式。为保证工件的加工精度，在制定夹具的公差和技术要求时，应使夹具制造误差总和不超过工件相应公差的1、51、3.目前采取的措施有：一是提高毛胚的制造精度，使最大背吃刀量降低，以降低切削力；二是选择加弹簧的夹紧机构，尽量使夹紧时夹紧更加简单化。定位方式：微型块限制4个自由度 端面限制一个自由度 不完全定位铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见图4-2和图4-3图 4-2 图4-2 图 4-3设计小结：经过两个礼拜的零件设计、查阅资料、绘图、计算、等一系列的步骤，终于完成了连接轴的设计。在设计过程中遇到了不少问题，通过网上查询、请老师和同学讨论之后得到了解决问题的办法。经过这次设计让我了解了在学校中所学的东西，也为我以后的工作打下了扎实的基础。这篇设计虽然完成了，但由于本人缺少实际经验，所以在设计中肯定还存在一定问题，需要改进。希望老师能给我提点意见或建议。致 谢：时光荏苒，在此论文完稿之际，谨向指导我的恩师童老师，关心、帮助我的同学、朋友和亲人们表示诚挚的谢意。首先，特别要感谢我的导师，是他引导我进入科学研究的殿堂。本论文是在他的悉心指导下完成的，从论文开题到最后定稿倾注了他大的心血和精力。这段时间以来，导师在学习工作上对我严格要求，耐心指导，他严谨的治学态度，执著认真的工作作风，使我受益匪浅，在今后的学习中我都会遵循导师的教导不断进取。参考文献1. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导主编：吴拓 北京机械工业出版社2.数控加工工艺主编：杨丰 宋宏明 北京机械工业出版社3. 公差配合与技术测量 主编：薛彦成 北京机械工业出版社4. 机械设计基础 主编：程时甘 黄劲枝 北京机械工业出版社5、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导 主编：孙丽媛 北京冶金工业出版社6、机械制造工艺设计简明手册 主编：李益民 机械工业出版社7、机械加工工艺手册主编 王先逵 机械工业出版社附 录附录