机械加工毕业设计

机械加工毕业设计机械加工毕业设计 题目 转轴零件加工工艺设计 二 毕业设计的内容二 毕业设计的内容 本毕业设计的内容主要包括以下几个方面 零件工艺性能分析 分析的内容主要包括 1 1 认识零件 认识零件 这主要是指了解零件的作用 生产纲领 这主要是指了解零件的作用 生产纲领 材料 毛坯种类 尺寸精度 形状与位置要求 表面粗糙度要材料 毛坯种类 尺寸精度 形状与位置要求 表面粗糙度要 求及其它要求 从而掌握主次 求及其它要求 从而掌握主次 2 2 审查零件图形 审查零件图形 分析零件图上给出的几何条件是否充分析零件图上给出的几何条件是否充 分 有无标注缺陷 分 有无标注缺陷 3 3 确定加工定位基准 确定加工定位基准 确定粗基准和精基准 确定粗基准和精基准 4 4 工艺尺寸的计算 工艺尺寸的计算 如果加工基准与设计基准不重合 如果加工基准与设计基准不重合 则要进行工艺尺寸与公差的换算 则要进行工艺尺寸与公差的换算 5 5 分析零件上各结构要素 分析零件上各结构要素 根据各结构要素初步考虑加根据各结构要素初步考虑加 工的先后顺序和加工方法 如果从加工角度来看 需要更改的工的先后顺序和加工方法 如果从加工角度来看 需要更改的 加工要素 是否会影响零件的使用性能与强度 如果不影响 加工要素 是否会影响零件的使用性能与强度 如果不影响 则要会同设计部门进行协商 加以修改 则要会同设计部门进行协商 加以修改 6 6 对加工工序提出要求 对加工工序提出要求 根据初定的加工顺序和加工方根据初定的加工顺序和加工方 法 提出某些工序的附加要求 法 提出某些工序的附加要求 工艺设计 工艺设计 主要是确定加工方案 确定加工方案时 一般应建立几套方案 根据保证质量 经济 方便 可行的原则进行比较 确定一套最佳方案 并以 机械加工工艺过程卡片 如表 1 1 示 的形式给以归纳 具体内容是 划分工序 确定每道工序使用的设备 加工 参数 刀具及工艺装备等 确定每道工序的加工尺寸 给下道 工序留出的加工余量及重点保证的加工尺寸 三 零件性能分析 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一 它主要用来 支承传动零部件 传递扭矩和承受载荷 轴类零件是旋转体零 件 其长度大于直径 一般由同心轴的外圆柱面 圆锥面 内 孔和螺纹及相应的端面所组成 根据结构形状的不同 轴类零 件可分为光轴 阶梯轴 空心轴和曲轴等 轴的长径比小于 5 的称为短轴 大于 20 的称为细长轴 大多数轴介于两者之间 轴用轴承支承 与轴承配合的轴段称为轴颈 轴颈是轴的装配 基准 它们的精度和表面质量一般要求较高 其技术要求一般 根据轴的主要功用和工作条件制定 主要要求如下 1 1 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高 轴类零件 中支承轴颈的精度要求最高 为 it5 it7 配合轴颈的尺寸 精度要求可以低一些 为 it6 it9 本轴 36h11 是配合尺 寸 精度最高 2 2 位置精度高 其一般轴的径向跳动为 0 01 0 03 高 精度的轴为 0 001 0 005 本轴 8 的键有对称度要求 3 3 表面粗糙度比一般的零件高 支承轴颈和重要表面表面粗糙度比一般的零件高 支承轴颈和重要表面 的表面粗糙度的表面粗糙度 rara 常为常为 0 10 1 0 8um0 8um 配合轴颈和次要表面的表 配合轴颈和次要表面的表 面粗糙度面粗糙度 rara 为为 0 80 8 3 2um3 2um 本轴所有表面都要加工 其中 36h11 左 26 要求最高 20 其次 轴类零件一般常用的材料有 45 钢 40cr 合金钢 轴承钢 gcr15 和弹簧钢 65mn 还有 20crmoti 20mn2b 20cr 等 轴 类零件最常用的毛坯是棒料和锻件 只有一些大型或结构复杂 的轴 在质量允许时才采用铸件 由于毛坯经过锻造后 能使 金属内部纤维组织沿表面均匀分布 可获得较高的抗拉 抗弯 及抗扭强度 所以除了光轴 直径相差不大的阶梯轴可使用热 轧料棒料或冷拉棒料外 一般比较重要的轴大都采用锻件 另 外轴类零件的毛坯还需要经过热处理 轴的结构设计原则 1 1 节约材料 减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸 节约材料 减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸 或大的截面系数的截面形状 或大的截面系数的截面形状 2 2 易于轴上零件的精确定位 稳固装配拆卸和调整 易于轴上零件的精确定位 稳固装配拆卸和调整 3 3 采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施 采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施 4 4 便于加工制造和保证精度 便于加工制造和保证精度 5 5 表面粗糙度比一般的零件高 支承轴颈和重要表面的 表面粗糙度比一般的零件高 支承轴颈和重要表面的 表面粗糙度表面粗糙度 rara 常为常为 0 10 1 0 8um0 8um 配合轴颈和次要表面的表面 配合轴颈和次要表面的表面 粗糙度粗糙度 rara 为为 0 80 8 3 2um3 2um 轴类零件一般常用的材料有 45 钢 40cr 合金钢 轴承钢 gcr15 和弹簧钢 65mn 还有 20crmoti 20mn2b 20cr 等 轴 类零件最常用的毛坯是棒料和锻件 只有一些大型或结构复杂 的轴 在质量允许时才采用铸件 由于毛坯经过锻造后 能使 金属内部纤维组织沿表面均匀分布 可获得较高的抗拉 抗弯 及抗扭强度 所以除了光轴 直径相差不大的阶梯轴可使用热 轧料棒料或冷拉棒料外 一般比较重要的轴大都采用锻件 另 外轴类零件的毛坯还需要经过热处理 5 5 加工方案选择 加工方案选择 1 1 加工方法选择 加工方法选择 本轴为旋转体 故采用车或磨的加 工方法 2 2 加工阶段 加工阶段 本轴各表面精度要求不一致 故要划分 加工阶段 其中 36h11 26 粗糙度 1 6 的外圆 粗车 半 精车 精车 4x1 5 22 粗糙度 3 2 的粗车 半精车 端口 3 8 台阶 m6 的粗糙度 6 3 的粗车 半精车 其余 12 5 的 粗车一刀 3 3 加工工序划分 加工工序划分 因为中批量生产 工序分散 多采 用专用夹具 专用机床 4 粗基准选择 有非加工表面 应选非加工表面作为粗 基准 对所有表面都需加工的轴 根据加工余量最小表面找正 且选择平整光滑表面 让开浇口处 选牢固可靠表面为粗基准 同时 粗基准不可重复使用 本轴加工基准选择轴的中心线作 为粗 精车基准 5 5 机床 刀具 夹具 量具 机床 刀具 夹具 量具 是要把工艺过程的设计来确定 详见工艺卡 四 工艺设计 生产纲领 1000 件 年 认真负责 独立按时完成设计 任务 对于技术方案 数据选择和计算结果必须高度重视 整 个设计在技术上是先进的 经济上是合理的 在生产上是可行 的 制定加工工艺路线 方案一 下料 225mm 夹左头 车右端面 留余量 粗车右端各段 26 到 尺寸 半精车 22 到尺寸 36 留余量 精车 36 到尺寸 倒角 切槽 第二主轴夹 36 外圆 车左端面到尺寸 粗车 左端外圆 40 到尺寸 26 留余量 半精车 精车 36 到 尺寸 切槽 倒角 铣 18 斜平面 钻 攻 m6 铣 8 键槽 铣 3 开口 去毛刺 检验 方案二 1 1 下料 下料 225mm 2 2 夹左端 车右端面 留 夹左端 车右端面 留 2mm2mm 加工余量 打中心孔加工余量 打中心孔 3 3 夹左端 顶右端中心孔 粗车右端各段 夹左端 顶右端中心孔 粗车右端各段 26 26 40 40 到尺寸到尺寸 4 4 夹右端 车左端面 长度到尺寸 打中心孔 夹右端 车左端面 长度到尺寸 打中心孔 5 5 夹右端 顶左端中心孔 粗车左端 夹右端 顶左端中心孔 粗车左端 6 6 夹左端 顶中心孔 半精车 夹左端 顶中心孔 半精车 22 22 到尺寸 半精车 到尺寸 半精车 精车精车 36 36 到尺寸 切槽到尺寸 切槽 4 1 5 4 1 5 倒角倒角 7 7 夹右端 夹右端 36 36 外圆 半精车 精车外圆 半精车 精车 26 26 到尺寸 到尺寸 钻钻 12 12 孔 鍯孔 鍯 90 90 锥孔锥孔 8 8 铣 铣 1818 尺寸斜平台尺寸斜平台 9 9 钻 攻 钻 攻 m6m6 10 铣 8 键槽 11 铣 3 开口 12 去毛刺 13 检验 方案三 下料 225mm 夹左端 车端面 留余量 打中心孔 粗车右端各段 其中 40 26 到尺寸 调头 夹右端 车端面到尺寸 打中心孔 粗车左端 夹左端 顶中心孔 半精车 22 到尺寸 36 留余量 精车 36 到尺寸 切槽倒角 铣 18 平台 夹右端 顶中心孔 半精车 精车 26 到尺寸 松顶 尖 钻 12 孔 鍯 90 钻攻 m6 铣 3 开口 本小组选择方案三 湖南机电职业技术学院 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 每台件数 1 共 2 页 备 注 第 1 页 产品型号 零件图号 材料牌号 毛坯尺寸 255mm 产品名称 转轴零件 零件名称 转轴 毛坯种类 每坯制件 数 1 工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容 设 备 工 艺 装 备 工时 定额 分钟 10 下料 准备 45x255 的棒料 锯床 专用夹具 20 粗车 夹左端 车端面 留余量 打中心孔 粗车右端 各段 其中 40 26 到尺寸 双主轴车削中心 三爪卡盘 30 精车 调头 夹右端 车端面到尺寸 打中心孔 粗车 左端 双主轴车削中心 三爪卡盘 4 0 粗车 夹左端 顶中心孔 半精车 22 到尺寸 36 留余量 精车 36 到尺寸 切槽倒角 双主轴车削中心 卡三爪盘 50 精车 夹右端 顶中心孔 半精车 精车 26 到尺寸 松顶尖 钻 12 孔 鍯 90 双主轴车削中心 三爪卡盘 60 钻 钻攻 m6 x61w 专用夹具 70 铣 铣 3 开口 x5032 虎钳 80 倒角去毛刺 编 制 审 核 批 准 五 编制转轴加工工艺过程卡片 六 编制铣开口加工工序卡片 机械加工工序卡片 产品型号 零件 部 图号 产品名称 零件 部 名称 转轴 车间 工序号 工序名称 材料牌号 加工车间 1 铣端部开口 45 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 设备名称 设备型号 同时加工件数 设备编号 夹具编号 夹具名称 切削速度 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步 号 工步内容 工艺准备 主轴转速 r min 切削速度 m min 进给量 mm r 切削深度 mm 进给 次数 工步工时 机动 辅助 1 铣开口 专用夹具 500 120 3 15 2 编制 黄 审核 日期 七 夹具设计说明 1 1 夹具设计前的准备工作 夹具设计前的准备工作 明确工件的年生产纲领 确定毛坯类型为 1000 件 年 结合生产实际 备品率 和废品率 分别取 1010 和 11 代入 n q 1 得年生产纲领 1 10 11000 件 年 划分生产类型的参考数据确定为大批 工作制度 8 小时 班制 由于是大批量生产 所以采用的是流水线生产方式 一 个工人加工一个工序 以提高生产效率 达到降低成本的目的 其属轻型零件 生产类型为大量生产 1 31 3 熟悉工件零件图和工序图 熟悉工件零件图和工序图 零件图给出了工件的尺寸 形状和位置 表面粗糙度等精 度的总体要求 工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基 准 工序尺寸 已加工表面 待加工表面 以及本工序的定位 夹紧原理方案 这是夹具设计的直接依据 包括零件图的分析 毛坯制造方法的选择 基准的选择 加工方法的选择 加工顺 序的确定 工艺路线的制订 余量与工序尺寸的确定 切削用 量的选择等 1 41 4 选择夹紧机构 选择夹紧机构 在确定夹紧力的方向 作用点的同时 要确定相应的夹紧 机构 确定夹紧机构要注意以下几方面的问题 安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力 以防止意外伤及夹具操 作人员 手动夹具夹紧机构的操作力不应过大 以减轻操 作人员的劳动强度 夹紧机构的行程不宜过长 以提高夹 具的工作效率 手动夹紧机构应操作灵活 方便 确定夹紧力的方向 作用点 以及夹紧元件或夹紧机构 要选择和设计动力源 夹 紧方案也需反复分析比较 确定后 正式设计时也可能在具体 结构上作一些修改 本夹具用紫铜夹紧螺钉夹紧 2 夹具体主要技术条件及优缺点的分析 夹具体的上平面与底面的平行度要求较高 主要是为了防 止装夹后工件倾斜 1 1 保证加工质量 保证加工质量 使用机床夹具的首要任务是保证 加工精度 特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被 加工表面相互之间的位置精度 使用机床夹具后 这种精度主 要靠夹具和机床来保证 不再依赖工人的技术水平 2 2 提高生产效率 降低生产成本 提高生产效率 降低生产成本 使用夹具后可减 少划线 找正的辅助时间 且易实现多件 多工位加工 在现 代机床加工中 广泛采用气动 液动等机动加紧装置 可是辅 助时间进一步减少 3 3 扩大机床工艺范围 扩大机床工艺范围 在机床上使用夹具可使加工 变得方便 并可扩大机床的工艺范围 例如 在机床或钻床上 使用镗模 可以代替镗床镗孔 又如 使用靠模夹具 可在车 床或铣床上进行仿形加工 4 4 减轻工人劳动强度 保证安全生产 减轻工人劳动强度 保证安全生产 优点 v 形块和定位销是可换的 在多次装夹 拆装后 由于 v 形块是定位和加紧的 频繁使用会导致精度降低 当加工出的零件达不到要求时 换 v 形块就行 缺点 工作时间长了或者切削力太大可能引起夹具体整体 变形 达不到要求 这是就需要重新设计 定位方案的确定 根据工序的尺寸形状和位置要求 工件定位时需限制 5 个 自由度 在拟定定位夹紧方案时 仍需要对其进行分析和研究 考察定位基准的选择能否满足工件位置精度的要求 夹具的结 构能否实现 芯轴中心和钻套中心的位置由钻模支架的两个夹紧螺钉和 其上的定位孔相对芯轴中心的相对尺寸决定 可通过分度盘的 t 型槽微调 满足尺寸要求 1 1 定位元件的结构尺寸及在夹具中位置的确定定位元件的结构尺寸及在夹具中位置的确定 由上可知 定位元件由 支撑板 芯轴的定位销和钻模支 架的螺钉孔组成 1 1 芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔距离的确定 l ld 2 65 0 02 0 02 2 2 支撑板芯轴的定位销尺寸确定 5h7 g6 配合误差 0 1 0 3 3 螺钉孔尺寸确定 5h7 g6 配合误差 0 1 0 本轴以 36 外圆及 40 端面定位限制 6 个自由度 属于 完全定位 其中套限制 3 个自由度 套的端面限制 2 个自由度 旋转自由度由旋转螺钉限制 夹具精度校核 一般的夹具精度校核的原理是 1 孔中心位 芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔 校核 影响其精度的主要因素如下 1 1 定位误差 基准不重合误差 b 0 02mm 基准偏 移误差 y 0 所以 d 0 02mm 2 2 夹具安装误差 由于夹具定位面和夹具底面的平行 度误差等 会引起工件倾斜 是加工的工序位置尺寸产生误差 技术要求规定不大于 0 003 100 故此工件的影响在 0 005 以 内 3 3 与加工方法有关的误差 根据实际生产经验 这方 面误差一般可控制在被加工工件公差的 1 3 范围内 这里取 0 03 以上三项合计为 0 055mm 即可能的加工误差为 0 055mm 这小于加工工件要求保证的公差尺寸 0 1mm 2 角度尺寸校验 1 1 定位误差 定位误差 由于芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔由于芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔 之间配合间隙会造成基准位移误差 可能导致两定位孔中心连之间配合间隙会造成基准位移误差 可能导致两定位孔中心连 心对规定位置的倾斜 其最大转角误差为心对规定位置的倾斜 其最大转角误差为 arctan arctan d1 d1 x1min d2 d2 x2min 2l 5 2 其最大 影响是正负 5 2 秒 2 2 与加工方法有关的误差 与加工方法有关的误差 夹具中心平面与夹具中心平面与 t t 型槽的型槽的 平行度误差 查阅相关手册 一般为平行度误差 查阅相关手册 一般为 0 03 100 经换算 相当 角度误差为正负 1 综合这两项误差 其最大角度误差为 正负 6 2 满足本工件加工的要求 结论 从计算来看 本设计的精度要求合格 可以应用 本轴的设计基准 40 端面与 36 外圆与定位基准重合 故无定位误差 4 夹紧力的计算 夹紧力 kw w k 式中 kw 实际所需的夹紧力 n w 在一定条件下 由静力平衡计算出的理论夹紧力 n k 安全系数 0k 考虑工件材料及加工余量均匀性的基本 安全系数 取 k0 1 2 1 5 1k 加工性质 粗加工取