设计图号JS015零件的机械加工工艺规程和机床夹具说明书

长沙航空职业技术学院机械制造工程系本 科 毕 业 论 文设计图号 JS015 零件的机械加工工艺规程和机床夹具No. JS015 design of mechanical parts order processingtechnology and machine tool fixture学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 22009 年 6 1目录一、摘要2第一章、序言31.1 零件的分析31.2 零件的作用3第二章、工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形式42.2 定位基准的选择42.3 制定工艺路线52.4 毛坯尺寸的确定与机械加工余量62.5 确定切削用量及基本工时9第三章、夹具设计113.1 问题的提出113.2 夹具设计113.3 夹具结构设计及操作简要说明13四、结论14五、致谢15六、参考文献16附件 117附件 218附件 319附件 4202设计图号 JS015 零件的机械加工工艺规程和机床夹具专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 摘要本文是通过对链环的工艺设计进行了分析研究，并通过比较，从而选定出优良的链环工艺设计方案。工艺设计是根据零件的结构特点、技术要求、生产批量和生产条件等，确定设计方案和工艺参数，绘制工艺图，编制工艺卡片等技术文件的过程。本文是关于链环零件的设计说明，链环是传输中的重要零件，它被广泛应用在电子、电力、化工、冶金、医药、食品、电镀、环保、消防、市政、净水、国防军工、纺织印染、采掘选矿、民用建筑等行业中。根据实际要求，如高压，腐蚀环境下对其材料的选择，密封形式等进行了详细说明。对链环的设计，夹具的设计提出了自己的方案，并加以校核和分析，并预测在加工生产中可能出现的问题，做到进行生产前的全方面预防。通过工艺设计的学习，为今后开发新的材料，研究新的工艺方法和拟定合理的设计工艺方案，奠定良好的基础。由于对工艺设计的训练，巩固了所学知识，养成了独立工作的能力。关键词：链环 工艺设计 技术文件 3第一章序言1.1 零件的分析该链环零件共有三组加工表面，且每组加工面之间有或平行或垂直的位置关系。现描述如下:(1)面、14 的通孔及 3.3 的底孔这一组加工表面包括: 面和两轴线的垂直，以及一个台阶的加工，之一台阶过度处的倒圆角。(2)端面的加工这一组加工表面包括:端面及槽以及槽底部的倒角的加工，保证槽的配合度及与面的垂直度。(3)轴的外表面这一组加工表面包括:各个阶梯轴的表面，保证轴的同心度。根据零件图的尺寸及其精度要求，可以先加工面和 14 的通孔及3.3 的底孔，而后其它表面的加工以这表面为精基准进行。1.2 零件的作用链环，主要是通过相互间的配合，从而达到最大的传输作用。4第二章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件如图 2.1。淬淬图 2.1 链环零件的材料为 30CrMnSiNi2A，零件的加工表面不多，但是加工表面的精度要求高，以及工作条件不差，没有交变载荷和间歇性工作，根据图纸的要求，故选金属型铸件，以满足各个表面的精度要求。零件的形状不是很复杂， ，因此毛坯的形状需与零件的形状尽量的接近，其中的内孔，因直径很小，可以不铸出。2.2 定位基准的选择5定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，其选择的合理与否，直接影响到加工质量、生产效率的提高。而如果基准选择的不当，轻则影响产品的生产过程中问题百出，甚至还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常进行。基准的选择：该零件是由轴和柱垂直组合而成的，故选择柱的端面（夹两端面定位）及轴的外圆（夹长四点定位）为基准。为保证轴的轴的中心线与面的垂直，以便于保证以这两个面为定位基准时其它表面得尺寸精度的加工要求，可以在加工的时候进行自由度的消除。方法是将这两个基准面放到一道工序里加工，在配合一些夹具，从而达到消除自由度的目的。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量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量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。先确定工艺路线方案如下：工序 1：车端面面工序 2：车 30 轴的外圆工序 3：铣 24 的圆柱侧面工序 4：铣 R18 的圆柱侧面工序 5：铣宽为 12mm 的槽工序 6：铣 14 的通孔6工序 7：锪两端面 1*15倒角工序 8：铣 3.3 的小孔工序 9：锪端面 1*60倒角工序 10：倒 R2、R5 的圆角工序 11：车 30 至 20 的锥形轴工序 12：车 26 的轴工序 13：车 18 的轴工序 14：车 16 的轴工序 15：车 13 的轴工序 16：车 M12*1.5 的螺纹工序 17：钻 2.5 的小孔工序 18：倒 60锥面工序 19：倒 R3、R5、R1、R1.5 的圆角工序 20：终检工艺方案的分析：上述工艺方案的主要特点在于：选择柱的端面及轴的外圆为基准，用车床粗车端面，然后再以端面为基准车轴的外圆。在生产过程中能大大消除自由度产生的二次尺寸误差，使得产品更能符合图纸的技术要求。通过工艺分析分析，就采用该加工方案为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表 1 和附表 2，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2.4 毛坯尺寸的确定与机械加工余量（1）确定毛坯的余量确定毛坯的余量即确定总的机械加工余量。铸铁模铸造的的机械加工7余量按 GB/T11351-1989 确定。确定时根据零件的重量来初步估算零件毛坯铸件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数，由工艺手册表2.2-3、表 2.2-4、表 2.2-5 查得，除孔以外各内外表面的加工总余量（毛坯余量）、孔的加工总余量由表 2.3-9 查得，表 2.3-9 中的余量值为双边余量。本零件链环 JS015 的材料为 30CrMnSiNi2A，毛坯的重量估算为4.5kg，生产类型为中批量生产，采用金属型铸造的毛坯。根据零件的形状及要求，查工艺手册得各表面的加工余量分别为：确定面得加工余量为 5mm，公差范围控制在0.27；槽的加工余量为 3.2mm，单边余量为 5.5mm，公差范围0.195；轴表面的单边加工余量为 2.5mm，公差范围控制在0.27。其 14、3.3、2.5 孔及 12mm 的槽均为实心，未铸造出来。（2）确定工序的余量，工序尺寸及其公差：确定工序尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸只与工序的加工余量有关。根据前面有关资料查出零件各加工表面的加工总余量，将加工总余量分配给各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。该零件各加工表面的加工方法已经根据有关资料确定，本零件的各加工表面的各工序的加工余量除粗加工工序加工余量之外，其余工序加工余量可以根据现代制造工艺设计方法（以后简称为现代工艺）中精、半精加工余量建议值来确定，粗加工工序加工余量不是由表中查出确定，而是通过计算的方法得到的。8该零件各加工表面的工序的经济精度，表面粗糙度的确定，除最后工序是按零件图样要求确定外，其余工序主要是根据工艺手册表 1.4-7、表 1.4-8 及参考表 1.4-17 定公差等级（即 IT）和表面粗糙度。公差等级确定后，查工艺手册表 1.4-24 得出公差值，然后按“入体”原则标注上下偏差。本零件的各加工表面的工艺路线，工序余量，工序尺寸及其公差，表面粗糙度如表 3：表 3 各加工表面的工艺路线、工序、工序尺寸及其公差、表面粗糙度（未注单位：mm）工序经济精度加工表面 工序名称 工序余量工序基本尺寸 公差等级 公差值 表面粗糙度（um）精车 0.5 27 IT11 0.074 Ra1.6粗车 5 37 IT12 0.22 Ra6.4面毛坯 5.5 38 IT13 0.54 Ra12.5精车 0.5 30 IT11 0.28 Ra1.6粗车 4 38 IT12 0.37 Ra6.4车 30 轴的外圆毛坯 5 40 IT12 0.37 Ra12.5精车 0.5 12 IT11 0.074 Ra3.2粗车 5 17 IT12 0.22 Ra6.4铣左圆柱侧面毛坯 5.5 18 IT13 0.54 Ra12.5精车 0.5 18 IT11 0.074 Ra3.2粗车 5 23 IT12 0.22 Ra6.4铣右圆柱侧面毛坯 5.5 24 IT13 0.54 Ra12.5精铣 2Z=1 12 IT11 0.012 Ra1.6粗铣 2Z=7 10 IT12 0.11 Ra6.4铣 12mm 槽毛坯 实心 精铣 2Z=1 14 IT8 0.012 Ra1.6粗铣 2Z=7 12 IT12 0.11 Ra6.4铣 14 通孔毛坯 实心 锪端面倒角 145 0.21精铣 2Z=1 3.3 IT11 0.012 Ra1.6铣 3.3 孔毛坯 实心 9锪端面倒角 160 0.21倒圆角 R2、R5 0.21精铣 2Z=1 20、30 IT11 0.012 Ra1.6粗铣 2Z=7 24、34 IT12 0.11 Ra6.4车锥形轴毛坯 5.5 25、35 IT13 0.54 Ra12.5精车 0.5 26 IT11 0.074 Ra1.6粗车 5 30 IT12 0.22 Ra6.4车 26 的轴毛坯 5.5 31 IT13 0.54 Ra12.5精车 0.5 18 IT11 0.074 Ra0.4粗车 5 22 IT12 0.22 Ra6.4车 18 的轴毛坯 5.5 23 IT13 0.54 Ra12.5精车 0.5 16 IT11 0.074 Ra6.4粗车 5 20 IT12 0.22 Ra6.4车 16 的轴毛坯 5.5 21 IT13 0.54 Ra12.5精车 0.5 13 IT11 0.074 Ra6.4粗车 5 17 IT12 0.22 Ra6.4车 13 的轴毛坯 5.5 18 IT13 0.54 Ra12.5粗车 5 37 IT12 0.22 Ra6.4车螺纹毛坯 5.5 18 IT13 0.54 Ra12.5精铣 2Z=0.05 2.5 IT11 0.012 Ra1.6粗铣 2Z=0.25 2 IT12 0.11 Ra6.4钻 2.5 的小孔毛坯 实心 倒 60锥面 330 0.21倒圆角 R3、R5、R1、R1.5 0.212.5 确定切削用量及基本工时在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背吃刀量 asp、进给量 f 及切削速度 Vc 。(2)确定方法是：确定切削深度-确定进给量-确定切削速度(3)具体要求是：由工序余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀 ap可达 810mm。10按本工序加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度可用查表法或计算法得出切削速度 Vc 查 ，用公式 换算出查表或计算法所得的转速 nc 查 ，根据 Vc 查 在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速 n 机 作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度 Vc 机 填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 Vc 机 、实际进给量 f 机 和背吃刀量asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。11第三章 夹具设计为了提高生产效率，保证生产质量，降低生产成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计工序 5铣宽为 12mm 的槽的铣床夹具。本夹具将用于 SDS 2-2MS 数显立铣床，刀具为 YG6 硬质合金端铣刀，对工件12mm 端面及槽进行加工。3.1 问题的提出本夹具主要用于工序 5铣宽为 12mm 的槽，由于该面和槽精度要求高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高生产效率。3.2 夹具设计（1）、定位基准的选择由零件图可知，12mm 的槽要求比较高，与端面有垂直度要求。为了使定位误差为零，应该选择以 14 孔定位的定心夹具。但是定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以面主要定位基面。（2）、切削力及夹紧力计算：刀具：YG6 硬质合金端铣刀(见切削手册表 3.28)其中：CF=54.5，a p=4.5，X F=0.9，f Z=0.18，Y F=0.74，a e=28，U F=1.0，d0=100，q F=1.0，n=255，W F=0，Z=10 12F=54.54.5 0.90.180.742810/(1002550)166.1(N)水平分力：F H=1.1F 实 182.7(N)垂直分力：F V=0.3F 实 49.8(N)在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数: K=K 1K2K3K4。其中：K 1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1F =KFH=（1.51.11.11.1）182.7=364.8 (N)实际夹紧力为 F 加 = KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N)其中 U1 和 U2 为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用 M16X1.5 细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D 2- d2)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2 029， D=23mm d=16mm解得： W=1O405 (N)此时螺母的夹紧力 W 已大于所需的 729.6 的加紧力 F，故本夹具可安全工作。心轴取材料为 Q235查表得 Q235 的许用弯曲应力为： 158Mpa弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2=2.67 许用弯曲应力 158Mpa(3)定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准平行，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的槽心轴的制造精度13和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差一现规定为与零件内孔有公差相同。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣 12mm 的槽所得到的尺寸和孔中心线的尺寸和公差要求。3.3 夹具结构设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高生产效率。为此，在螺母夹紧时采用开口垫圈，以便装卸，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。为了保证零件加工精度，我们采用可换定位销来进行定心加紧。夹具体底面上的一对定位键与铣床工作台的 T 型槽相连接，保证夹具与铣床纵向进给方向相平行的位置，使夹具在机床工作台上占有一正确加工位置。此外，为了把夹具紧固在铣床工作台上，夹具体两端设置供 T 型螺栓穿过夹具用的两个 U 型耳座。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图 3 附图 4。14四 结论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的链环的机械加工工艺规程和机床夹具，我摆脱了单纯的理论知识学习状态和实际设计的结合，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多过程繁琐，但我的收获却更加丰富。各种设计工艺的适用条件，工序的选择等等，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。但是感到遗憾的是我的设计中还有很多的不足。可正是这些不足使我们能去更好的研究、更好的创造的，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。15五 致谢本次毕业设计是在指导老师的细心指导下完成的，我要衷心感谢指导老师对我的指导。我的毕业设计（论文）从研究方向的确定、研究内容和方案的制定，到事例的选取以及论文的撰写都是在老师的指导下完成的。从毕业设计（论文）的选题开始到最后的定稿，指导老师都倾注了大量的心血，特别是老师对我的论文初稿作了细致的修改，对此我表示衷心的感谢。 在实际操作中由于对实际生产的接触太少，故对有些东西也是不甚了解，特别是在处理有些设计数据（比如粗糙度、圆角倒角等方面）时不能按实际生产中的经验值来确定，而只能靠翻阅大量的设计资料来完成，这无疑在无形中要耗费大量的时间以及精力，同时，完全的书本知识难免在实际生产中有行不通的情况，设计也有可能不合理，这些，在以后的工作中将会得到进一步的锻炼。毕业设计对我的将来工作奠定了很好的基础，是我越来越明白，学海无涯，要不断地努力才能取得成功。同时，在我完成毕业设计的过程中，也得到了其他专业老师的鼓励和指导，在这里一并表示感谢。 由于本人知识水平有限，文中不免有不妥之处，敬请各位专家、老师不吝批评指正。16六 参考文献1.王先达.机械制造工艺学,北京:机械工业出版社,19952.杨黎明.机床夹具设计手册.北京:国防工业出版社,19963.徐仁发.机床夹具设计.重庆:重庆大学出版社,19934.孟少庚.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,19925.杨列群.形状和位置公差 位置度公差.北京:中国标准出版社,19926 于骏一，邹青主编. 机械制造技术基础，北京：机械