机械工艺夹具毕业设计224轴机械加工工艺规程
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机械毕业设计论文
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机械工艺夹具毕业设计224轴机械加工工艺规程,机械毕业设计论文
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毕业设计说明书 专 业 机械制造及自动化 班 级： 机制 姓 名： 学 号： 指导老师： nts目 录 第一部分 工艺设计说明书 2 第二部分 第 XX 号工序夹具设计说明书 3 第三部分 第 XX 号工序刀具设计说明书 第四部分 第 XX 号工序量具设计说明书 第五部分 毕业设计体会 第六部分 参考资料 nts第一部分 工艺设计说明书 1.零件图工艺性分析 1.1 零件结构功用分析 从传动轴的受力分析可知，它受扭转一弯曲复合作用力，由于其承受中等载荷，工作又较平稳，冲击力很小，所以可采用优质碳素结构钢的 45 号钢，坯料用热轧圆钢。为了改善组织、提高 力学性能，坯料要经过正火热处理 1.2 零件技术条件分析 外圆 尺寸精度 ： 30k6， 30f7两节， 25k6， 20h6，及 M24X1.5的螺纹； 外圆 形状位置精度 ： 要求为 30f7两轴节相对 30k6， 20h6， 25k6 30f7两轴节表面需高频淬火； 外圆 表面质量 ： 30k6， 30f7两节， 25k6， 20h6的表面质量要求 Ra 均 为 0.8um， 其它面 Ra 为 12.5um 1.3 零件结构工艺性分析 轴的 锻件强度较高，形状比较简单，外轮廓尺寸不大，在 轴径 30k6， 30f7两节， 25k6， 20h6，及 M24X1.5的螺纹上均开有键槽，且轴两端带有 B型中心孔。 结论： 轴的 结构 较 规则，在加工 键槽和 B型中心孔 时，采用专用夹具定位和夹紧 ，螺纹加工安排在半精加工后，精加工前进行。 2.毛坯选择 2.1 毛坯类型 在传递力矩过程时要承受很强的冲击力 和 很大的交变载荷 , 要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性 ,而且其轮廓形状不复杂 ,故采用锻件； 零件尺寸不大，而且零件属于批量生产 ,故采用模锻 。 2.2 毛坯余量确定 毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机 械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。 2.2.1 1） .锻件公差等级：由该零件的功能和技术确定其锻件公差等级为普通级； 2） .锻件质量 Mf ：根据锻件成品质量 1.94g估算； 3） .分析锻件形状复杂系数 s： S=Mf/Mn 该零件为圆形， 假设其最大直径 37 长为 375 则在： Mn= /4 d2 h S=Mf/Mn=Vf/Vn=229712.195 mm3 /316300.05mm3 =0.726 由于 0.726介于 0.63 和 1之间 ，故该零件的形状复杂系数 S属 S 1 级。 4） .锻件材质系数 M：由于该零件材料为 45 钢 ，是 碳的质量分数小于 0.65%的碳 素 钢， 故该锻件的材质系数属 M 1级； 5） .零件表面粗糙度 由零件图知， 除 30k6， 30f7 两节， 25k6， 20h6的表面质量 Ra 为 0.8um 外，其余各加工表面 Ra 为 12.5um； 2.2.2 初步 确定机加工余量 及 毛坯尺 寸 ， 初选毛坯尺寸公差 根据毛坯尺寸公差 ，锻件质量，材质系数，形状复杂系数，初步确定本零件毛坯尺寸允许偏差， 根据锻件质量，零件表面粗糙度，形状复杂系数查参考书 1中表 5-9，由此查得单边余量 ： nts零件 尺寸 初选厚度方向 单边加工余量 初选水平方向 单边加工余量 确定厚度方向 单边加工余量 确定水平方向 单边加工余量 初选 锻件尺寸 偏差 30k6 1.7 2.2 2.0 2.5 2 34 +1.2 -0.6 30f7两节 1.7 2.2 2.0 2.5 2 34 +1.2 -0.6 29 1.7 2.2 2.0 2.5 2 34 +1.2 -0.6 25k6 1.7 2.2 2.0 2.5 2 29 +1.1 -0.5 24 1.7 2.2 2.0 2.5 2 29 +1.1 -0.5 115 1.7 2.2 2.0 2.5 2.5 115 +1.4 -0.6 20h6 1.7 2.2 2.0 2.5 2 24 +1.1 -0.5 32 1.7 2.2 2.0 2.5 2.5 33 +1.2 -0.6 33 1.7 2.2 2.0 2.5 2 37 +1.2 -0.6 370 1.7 2.2 2.0 2.5 2.5 375 +1.7 -0.8 5 1.7 2.2 2.0 2.5 2.5 10 +1.1 -0.5 2.2.3 验证上述余量是否满足要求 计算 同上得， 锻件形状复杂系数 s= S=Mf/Mn=Vf/Vn=229712.195 mm3 /316300.05mm3 =0.726 ， S属于 S 1级 ；查 表得，机械加工余量与上述相同，满足要求。 2.3 毛坯 零件合图草图 nts3机加工工艺路线确定 3.1 加工方法分析确定 （ 1） 30k6 外圆 -粗车（ IT12级， Ra12.5um） -半精车（ IT9 级， Ra3.2um） -铣键槽（ IT9级， Ra12.5um） -粗磨（ IT8级， Ra0.8um） -精磨（ IT6级， Ra0.8um） （ 2） 25k6 外圆 -粗车（ IT12级， Ra12.5um） -半精车（ IT9 级， Ra3.2um） -铣键槽（ IT9级， Ra12.5um） -粗磨（ IT8级， Ra0.8um） -精磨（ IT6级， Ra0.8um） （ 3） 20h6 外圆 -粗车（ IT12级， Ra12.5um） -半精车（ IT9 级， Ra3.2um） -铣键槽（ IT9级， Ra12.5um） -粗磨（ IT8级， Ra0.8um） -精磨（ IT6级， Ra0.8um） （ 4） 30f7 外圆 -粗车（ IT12 级， Ra12.5um） -半精车（ IT9 级， Ra3.2um） - 热处理（ 30f7 两节 外圆 表面局部高频淬火 ） -磨削（ IT7级，Ra0.8um） （ 5） 2M24X1.5 螺纹 -粗车（ IT12级， Ra12.5um） -半精车（ IT9级， Ra3.2um） -铣键槽（ IT9级， Ra12.5um） -车螺纹（配螺母） 3.2 加工顺序的安排 铣端面钻中心孔 保证总长 370mm， 粗车 各 外圆和台阶端面 ， 半精车 各段 外圆和 切各段 3X0.5退刀槽， 加工 30k6， 25k6， 20h6，及 24各段的键槽，随后车 M24X1.5的螺纹，局部热处理 30f7两节表面进行高频淬火，最后粗精磨 30k6， 25k6， 20h6外圆及 30f7两节外圆表面 ，保证表面质量 Ra 为 0.8um。 3.3 定位基准选择 3.3.1 粗基准的选择： 粗车 时以外圆和 两侧 端面为粗基准； 3.3.2 精基准的选择： 以两 侧 端 面中心 孔 为 精 基准定位。 3.4 加工阶段的划分 说明 加工阶段分为：粗加工阶段为工序 3、 5、 10； 半精加工阶段为工序 15， 20， 25， 30； 精加工阶段为工序 35， 40； 方案讨论： M24X1.5的 螺纹加工安排在半精加工后，精加工前进行 ，故放到 半 精加工阶段来实现。 3.5 主要机加工工序简图 工序 3.铣左端面，钻中心孔 nts 工序 5.铣 右 端面，钻中心孔 工序 10. 粗车各段外圆及端面 工序 15 半精车各段外圆及端面 工序 20 铣 30k6， 25k6， 20h6， 24各段外圆的键槽 nts工序 25. 车 M24X1.5 的螺纹 工序 30. 30f7 两节外圆表面需高频淬火 hrc40-45 工序 35.粗磨 30k6， 25k6， 20h6， 30f7 两节，各段外圆 工序 40 精 磨 30k6， 25k6， 20h6 ，各段外圆 工序 45 去毛刺； 工序 50 检验； 工序 55 入库 . 4.工序尺寸及其公差确定 nts4.1 工序尺寸确定 加工表面 工序余量（双边） 工序尺寸及公差 表面粗糙度 /um 粗 半精 粗磨 精磨 粗 半精 粗磨 精磨 粗 半精 粗磨 精磨 30k6外圆 2.6 1.0 0.3 0.1 31.4150 -0.39 30.4150 -0.062 30.1150 -0.025 30.0150 -0.013 Ra12.5 Ra3.2 Ra0.8 Ra0.8 25k6外圆 2.6 1.0 0.3 0.1 26.4150 -0.33 25.4150 -0.052 25.1150 -0.021 25.0150 -0.013 Ra12.5 Ra3.2 Ra0.8 Ra0.8 20h6外圆 2.6 1.0 0.3 0.1 21.40 -0.33 20.40 -0.052 20.10 -0.021 200 -0.013 Ra12.5 Ra3.2 Ra0.8 Ra0.8 30f7外圆 2.6 1.0 0.3 31.380 -0.46 30.380 -0.052 29.980 -0.021 Ra12.5 Ra3.2 Ra0.8 加工表面 工序余量（双边） 工序尺寸及公差 表面粗糙度 /um 粗 车 半精车 半精车 粗 车 半精车 半精车 粗 车 半精车 半精车 29 2.6 1.0 1.4 31.40 -0.46 30.40 -0.062 290 -0.052 Ra12.5 Ra3.2 Ra3.2 24 2.6 1.0 1.4 26.40 -0.33 25.40 -0.052 240 -0.052 Ra12.5 Ra3.2 Ra3.2 115 1.5 （单边） 1.0 （单边） 1140 -0.54 1150 -0.54 Ra12.5 Ra3.2 32 1.5 （单边） 1.0 （单边） 310 -0.39 320 -0.39 Ra12.5 Ra3.2 5 1.5 （单边） 1.0 （单边） 60 -0.18 50 -0.18 Ra12.5 Ra3.2 370 2.5 3700 -0.89 Ra12.5 nts4.2 轴向 尺寸 的 工序尺寸 链图 5.设备及其工艺装备确定 5.1 选择机床和夹具 1） .工序 03、 05是 铣端面和钻中心孔 ，可采用专用夹具在 X53K铣 床上加工； 2） .工序 10、 15、 25 是粗车、半精车、车螺纹各工序的工步数不多，成批生产，不要求很高的生产率，故选用卧式车床能够满足使用要求， 又由于要求的精度较高，表面粗糙度值较小，需选用较精密的车床才能满足要求， 因此选用 C620-1， 使用通用夹具（两顶尖 ）装夹； 3） 工序 20 是铣键槽， 可采用专用夹具在立式 铣 床上加工，故选 X53K； 4） 工序 40， 45是磨削外圆， 使用专用磨床夹具，选用卧式磨床 M1432； 5.2 选择刀具 1） 工序 03、 05 在 铣 床上加工， 一般都选用硬质合金 端铣刀 ； 2） 工序 10、 15、 25 在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀，加工刚质零件采用 YT 类硬质合金，粗加工用 YT5，半精加工用 YT15， 为了提高生产率及经济性， 选用 90 度 车刀 ，螺纹车刀和镗刀，切槽刀宜选用高速钢； 3） 工序 20 铣 键 槽，零件要求 铣切 宽度分别为 5h9， 6h9， 8h9 故所选直柄键槽铣刀分别为 5e8 GB/T1112.1-1997， 6e8 GB/T1112.1-1997， 8e8 GB/T1112.1-1997； nts5.3 选择量具 本零件属于成批生产，一般采用通用量具 工序 加工面尺寸 尺寸公差 选择量具 粗加工外圆 31.4 0.39 读数值 0.02，测量范围0 150 游标卡尺 26.4 0.33 粗加工轴向尺寸 116 0.54 33 0.39 6 0.18 半精加工轴向尺寸 115 0.54 32 0.39 5 0.18 半精加工外圆 30.4 0.062 读数值 0.01，测量范围75 100 外径千分尺 25.4 0.052 20.4 0.052 粗，精磨外圆 30k6 0.013 选用单头双限卡规（ GB6322 86） 25k6 0.013 20h6 0.013 30f7 0.021 6 切削用量及工时定额确定 工序 10（参考书 1） 本道工序为粗车（车台阶面和外圆） 已知加工材料为 45 钢， 6b=670mpa，锻件有外皮，机床为 CA6140，工件采用两顶尖装夹。 （ 1） .确定粗车外圆 33 的切削用量，所 选刀具为 YT5 硬质合金车刀，刀杆尺寸 BXH=16mmX25mm 刀片厚为 4.5mm，根据 1表 5-113，选择刀具几何角度 s=00 ， o=120 ， o=60 o=40 r=90 0 ， r=100 ， =0.8mm a.确定被吃刀量 ap 粗车双边余量为 2.6mm，则 ap=1.3mm b.确定进给量 f 根据表 5-114 在粗车钢料，刀杆尺寸 16X25mm， ap 3mm，工件直径在 20 40mm时 f=0.3 0.5mm/r，按 C620-1 车床的进给量 f=0.33mm/r 确 定的进给量尚需满足机床进给机构的强度要求，故需进行校验： 根据表 5-55， C620-1 车床进给机构允许的进给力 Fmax=3530N 根据表 5-123， 当钢 料 6b=570 670mpa， ap 2mm， f 0.75mm/r， r=45 0 ， V=65m/min 时， 进给力 Ff=760N。 Ff的修正系数为 Kr。 Ff=1.0， K sFf=1.0， KkTFf=1.17故实际进给力为 Ff=760X1.17=889.2N Ff Fmax， 所 选的进给量 f=0.33mm/r可用。 C .选择车刀磨钝标准 及耐用度根据表 5-119，车刀后刀面最大磨损量取 1m，车刀的耐用度为T=60min。 d .确定切削速度 V 根据表 5-120，当用 YT5 硬质合金车刀加工 6b=600-700mpa， 钢 料 ap 3mm， f 0.75mm/r， V=109m/min切削速度的 修 正 系 数 为 Ksv=0.8, Ktv=0.65, KKTv=0.81, KTv=1.0, Kmv=Kkv=1.0 故，V109X0.8X0.81=45.9m/min， n=1000v/3.14d=1000X45.9/3.14X37=395.1r/min 按 C620-1 车床的转速，选择 n=380 r/min，则实际切削速度 V=44.1m/min ntse.校验机床功率：由表 5-125，当 6b=580 970mpa， HBS=166 277， ap 2mm， f 0.75mm/r， V=44.1m/min时， Pc=1.7KW 切削功率的 修正系数为 KTrPc=1.13, KkrPc=1.17， Kr。 Pc=KMPc=KkPc=1.0， KSPc=0.8， KtPc=0.65， 故实际切削时的功率为 Pc=0.72KW 根据表 5-29，当 n=120r/min 时，机床主轴允许功率 PE=5.9KW， Pc PE， 故 所选切 削用量在 C620-1车床上进行最后确定的切削用量为： ap=1.3mm， f=0.33mm/r， V=44.1m/min， n=380 r/min。 （ 2） . 确定粗车外圆 31.4mm 及台阶面的切削用量，采用车外圆 33 的刀具加工这些 表 面， 加工余量皆可一次走刀切除，车外圆 31.4mm 的 ap=1.3mm， f1=0.33mm/r， 台阶面的 ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与 车外圆 33 的 转速相同。 （ 3） .确定粗车外圆 26.4mm 及台阶面的切削用量，采用车外圆 33 的刀具加工这些表面，加工余量皆可 一次走刀切除，车外圆 26.4mm 的 ap=1.3mm， f1=0.33mm/r， 台阶面的 ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与 车外圆 33 的 转速相同。 （ 4） . 确定粗车外圆 21.4mm 及台阶面的切削用量，采用车外圆 33 的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走刀切除，车外圆 21.4mm 的 ap=1.3mm， f1=0.33mm/r， 台阶面的 ap=1.5mm，f2=0.30mm/r，主轴转速与 车外圆 33 的 转速相同。 基本时间 （ 1） 确定粗车 外圆 33 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间： Tj1=（ L+L1+L2+L3） *i/nf， L=7.5mm,L1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,L1=2mm,L2=0,L3=0, f=0.33mm/r， n=380 r/min,i=1 Tj1=7.5+2/0.33*380=4.5s （ 2） 确定粗车 外圆 31.4 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间： Tj2=（ L+L1+L2+L3） *i/nf， L=250mm,L1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,L1=2mm,L2=0,L3=0, f1=0.33mm/r， f2=0.30mm/r， n=380 r/min, i=1 Tj2=(250+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=122.97s （ 3） 确定粗车 外圆 26.4 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间： Tj3=（ L+L1+L2+L3） *i/nf， L=83mm,L1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,L1=2mm,L2=0,L3=0, f1=0.33mm/r， f2=0.30mm/r， n=380 r/min, i=1 Tj3=(83+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=43.04s （ 4） 确定粗车 外圆 21.4 的基本时间，根据表 2-21 车外圆基本时间： Tj4=（ L+L1+L2+L3） *i/nf， L=29.5mm,L1=ap/tankr+(2-3),kr=90 0 ,L1=2mm,L2=0,L3=0, f1=0.33mm/r， f2=0.30mm/r， n=380 r/min, i=1 Tj4=(29.5+2)/0.33*380+(2.5+2)/0.30*380=17.44s 确定工序 10 的基本时间： Tj= Tj1+ Tj2+ Tj3+ Tj4=（ 4.5+122.97+43.04+17.44） s=187.95s nts 第二部分 第 20 号工序 夹具设计说明书 1.工序尺寸精度分析 工序 加工要在轴 25.40 -0.052的外圆表面上铣键槽保证尺寸 20.50 -0.52，键槽宽为 6h9mm； 无其它技术要求，该工序在立式铣床上加工，零件属中批量生产。 2.定位方案确定 理论 上限制自由度分析：槽宽由定尺寸刀具保证；保证槽深 应限制： x 移动、 y 转 动 ;保证 键槽长度应限制： x 移 动； 保证键槽对称度应限制： y 移动 ,z 转动； 综合结果限制： x 移动、 y移动、 y 转动、 z转动 ,z移动 ； 实际上限制自由度分析： V 形块 定位 30.40 -0.052限制： y 移动、 z移动、 y 转动、 z转动， 大头端面用定位销定位 限制： x移动； 综合结果实际限制： x 移动、 y移动、 y 转动、 z转动、 z移动； 3.定位误差分析计算 工件 采用 V 形块 定位， 对称度分析： 基准不重合误差为： jb=0.02mm， 基准位移误差为： db=0 则： dw= jb+ db=0.02mm 对尺寸 20.50 -0.52分析： 基准不重合误差为： jb=0.02+0.026=0.046mm 基准位移误差为： db=0.707T（ d） =0.707X0.062=0.044mm 则： dw= jb+ db=0.09mm 由于 T=0.52 mm， T/3=0.173mm,即 dw T/3，故该夹具能够满足加工要求 . 4.夹紧方案及元件确定 本套夹具采用 铰链压板 夹紧； 工件在加工时所受的力 主要是 切削力 F，由机床夹具设计手册表 1-2-7得切削力的计算公式：Fx=667Ds7.0 Kp=667x7x7007.0 x650/726 1083N 实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为： (K由表 1-2-2查得为 1.15) F=KFx=1.15X1083=1245.45N nts5.夹具总装草图 A X m m J B TVM XM x1.5M8x 87nts第 三 部分 第 10 号工序 刀 具 设计说明书 1.工序尺寸精度分析 粗车 轴各段 外圆保证尺寸 33， 31.4， 26.4， 21.4公差等级为 IT12。 2.刀具类型确定 此道工序保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量，属粗加工，因此可用 90度外圆车刀。 3.刀具设计参数确定 （ 数据来源参考书 3） 序号 项目 数据来源或公式计算 采用值 1 车 刀外行 表 2-6、 2-7 焊接式 900 强力外圆车刀 2 刀片材料 YT5 刀杆材料 45 钢 3 几何角度 表 2-8、 2-9 s=00 o=120 o=60 o=40 r=90 0 r=100 =0.8mm 4 断削参数 前面型式 表 2-11、 2-12（ f=0.33mm/r） 带倒棱曲面圆弧卷削槽前面 Ln=8.5m, o 1= -200 br1=0.6 qn=9.3 5 过渡刃 表 2-13（ ap=1.3mm） 直线过渡刃 Kre=450 b =1 6 刀片型号 表 2-3 A420 L=20 ,B=12 ,C=7,R=12.5,r=1 e=0.8 7 车刀外型 结构尺寸 表 2-1、 2-2、 2-5 BxH=20x30 L=150 M=8(900 弯头车刀 ) 8 刀槽 型式 表 2-4 Sinrj=ln/2q
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