西工大机械制造工艺学课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计 西北工业大学 机械制造工艺学课程设计任务书 题目：设计输出轴的机械加工工艺规程 及相关工序的专用夹具 内容：（ 1）零件毛坯图 一张 （2）机械加工工艺规程卡片 一份 （3）夹具装配图 一张 （4）夹具零件图 若干 （5）课程设计任务书 一份 原始材料：零件图一张（大批量生产） 班级： 学生： 2012 年 6 月 24 日 机械制造工艺学课程设计 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计者： 西北工业大学 班 2012 年 6 月 24 日 机械制造工艺学课程设计 0 目录目录 1零件分析零件分析.3 1.1零件功用分析 .3 1.2零件工艺分析 .3 1.3零件技术要求分析 .4 1.4确定生产类型 .4 2确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图.4 2.1选择毛坯 .4 2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.4 2.3绘制毛坯图 .6 3工艺规程设计工艺规程设计.6 3.1定位基准的选择 .6 3.2拟定工艺路线 .7 3.3加工设备及工艺装备的选用.7 3.3.1选择机床.7 3.3.2选择刀具.7 3.3.3选择夹具.8 3.3.4选择量具.8 3.4加工余量、工序尺寸及公差的确定.8 3.5填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡.9 4专用夹具设计专用夹具设计.9 4.1夹具设计任务 .9 4.2拟定夹具结构方案及绘制夹具草图.10 4.3绘制夹具装配总图 .11 4.4夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求.12 4.5夹具专用零件图设计绘制.2 5总结总结.12 6致谢致谢.12 7参考文献参考文献.13 机械制造工艺学课程设计 1 前言前言 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之后进行的。这是我们进行毕业设 计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接。也是一次理论联 系实际训练。因此它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的 工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力。 为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过 课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。 本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结。是对 课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际 应用过程。通过本次训练，我不但更好的掌握了书本上的知识，更 锻炼了自己的动手能力，培养了团队合作能力，总之受益匪浅。 由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给 予指导。 机械制造工艺学课程设计 0 1 零件分析零件分析 1.1 零件功用分析零件功用分析 题目所给定的零件是车床的输出轴，主要作用，一是传递转矩，使车床主轴 获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。 1.2 零件工艺分析零件工艺分析 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有 55、60、65、75、176 的外圆柱面，50、80、104 的内圆柱表 面，10 个 20 的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是 IT6 级；粗糙度方 面左端外圆柱面为 Ra1.25um（需要精车或磨削） 、80 内圆柱表面为 Ra3.2um（需要半精镗）,大端端面为 Ra3.2um,其余为 Ra12.5um，要求不高；位 置要求较严格，表现在 55 的左端面、80 内孔圆柱面对 75、60 外圆轴 线的跳动量为 0.04mm, 20 孔的轴线对 80 内孔轴线的位置度为 0.05mm, 键槽对 55 外圆轴线的对称度为.0.08mm。 通过分析该零件，其布局合理，方 便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理， 能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。 机械制造工艺学课程设计 1 1.3 零件技术要求分析零件技术要求分析 图纸中提到技术要求：对零件做调质处理，到 200HBS，保持均匀。选择零 件的材料为 45 钢，是最常用中碳调质钢，零件坯料用锻件，综合力学性能好。 台阶轴外圆柱面的要求精度较高，为 6 级，需要粗车，半精车，最后选择磨削。 键槽，钻直孔和斜孔都需要专门设计夹具。10 个 20 的通孔要求均布分布故 设计夹具时应注意精确，也采用均布分布。 1.4 确定生产类型确定生产类型 确定零件的生产类型为大批量生产。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯选择毛坯 根据零件的材料，从经济方面着想，锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度， 冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为大批量， 所以选择锻件中的模锻。 毛坯简图如下： 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 综合考虑模锻的可实现性，使锻件尽可能简化易于加工，又考虑的材料的节省达到节约 成本的目的，故选用以上坯料方案。 机械制造工艺学课程设计 2 对于零件的基本尺寸，镗孔选择50 和 80。左端外圆柱面有 55、60、65、75。坯料选择 60 和 75，其他两个由加工得到。其 他尺寸只考虑加工余量。 从手册中可以查到一下参数： 加工方法加工余量/mm 粗车端面 2.0 半精车端面 1.5 精车端面 1.0 粗车外圆2.5（55、60、65、75） ；2.8（176） 半精车外圆1.8（55、60、65、75） ；2.0（176） 精车外圆0.30（55、60、65、75） ；0.50（176） 粗镗孔 4.5 半精镗 0.5(80) 计算并定出坯料尺寸（前者为基本尺寸，后者为坯料尺寸） 轴：55-64.6（取 65） 60-64.6（取 65） 65-79.6（取 80） 75-79.6（取 80） 176-1178.5（取 179） 孔：50-45.5（取 45） 80-75（取 75） 104-75（取 75） 坯料总长： 244-253 （176 段） 30-34.5 （55+60 段）102-106.5 其他坯料尺寸见下面坯料图 机械制造工艺学课程设计 3 2.3 绘制毛坯图绘制毛坯图 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准，亦是装配基准和测量基准为 避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准即遵守“基准重合”的原 则。由于本零件全部表面都需要加工而孔作为精基准，应先进行加工因此应 选外圆及一端面为粗基准。工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯 上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用 55 外圆柱面作为 粗基准来加工 176 外圆柱面和右端面。 所以先粗车右端面，以距其最近的平面为基准，车左端面时以右端面为精基 准。先粗车右外圆，再以右外圆为精基准车左边外圆柱面。 以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则。在以后 的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，176 的外圆柱面和右端面作 为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。 这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。 机械制造工艺学课程设计 4 3.2 拟定工艺路线拟定工艺路线 按照基面先行，先粗后精，先面后孔，基准统一等原则该零件加工可按下 述工艺路线进行: 备料备料-模锻模锻-车端面车端面-粗车外圆粗车外圆-钻中心孔钻中心孔-半精车半精车- 半精镗半精镗-调质调质-修研中心孔修研中心孔-精车精车-钻均布的孔钻均布的孔-铣键槽铣键槽-钻斜钻斜 孔孔-去毛刺去毛刺-检验检验 考虑到工件是中批量生产的情况采用工序分散辅助工序的安排 3.3 加工设备及工艺装备的选用加工设备及工艺装备的选用 3.3.1 选择机床选择机床 1）粗车和半精车及磨削，各工序的工步数不多大批大量生产不要求很高的 生产率故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的 CA6140 型卧式车床。 2）镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔， 选用 C616A 型卧式车床。 3）铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选 机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的 X61W 型铣床能满足加工要求。 4）扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用 Z525。 3.3.2 选择刀具选择刀具 由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面 质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重 要部分。刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性， 良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。 机械制造工艺学课程设计 5 由于零件车床输出轴材料为 45 钢，故选用硬质合金中的 YT15 类刀具，因 为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而 YT 类硬质合金具有较高的硬度和耐 磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工 45 钢 这种材料时采用硬质合金的刀具。 粗车外圆柱面，90半精车，前角为 90的车刀。钻头，高速钢刀具，直径 为 30，直径为 18；扩孔钻，直径为 19.8；铰刀，直径为 20。镗刀，刀杆 长度为 200.B3H16325。 3.3.3 选择夹具选择夹具 本零件除铣销钻孔，钻斜孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用 夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。 3.3.4 选择量具选择量具 游标卡尺 3.4 加工余量、工序尺寸及公差的确定加工余量、工序尺寸及公差的确定 工步内容粗车右端面粗车右外圆至 176 粗镗孔至 50 粗镗孔至 79.5 粗镗孔至 104 加工余量2.03.05.04.529 公差（等级精度） IT11IT11IT11IT11IT11 工步内容粗车左端面 至 249 粗车外圆至 57.1 粗车外圆至 62.1 粗车外圆至 67.1 粗车外圆至 77.1 加工余量2.07.92.92.92.9 公差（等级精度） IT11IT11IT11IT11IT11 工步内容半精车176 右端面至 247.5 半精镗内控至 80 机械制造工艺学课程设计 6 加工余量1.50.5 公差（等级精度）IT9 80 0.042 0.012 工步内容半精车左端 面至 246 半精车外圆至 55.3 半精车外圆 至60.3 半精车外圆 65.3 半精车外圆 75.3 加工余量1.51.81.81.81.8 公差（等级精度） IT9IT9IT9IT9IT9 工步内容精车176 端面至 245 加工余量1.0 公差（等级精度）IT7 工步内容精车左端面 至 244 精车外圆55精车外圆60精车外圆65精车外圆 75 加工余量1.00.30.30.30.3 公差（等级精度）IT7IT7IT7IT7IT7 工步内容钻孔 10*20扩孔 10*20 加工余量182 公差（等级精度） 3.5 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡（此处略 去，单独提交） 机械制造工艺学课程设计 7 4 专用夹具设计专用夹具设计 4.1 夹具设计任务夹具设计任务 结合零件机构分析出，钻孔 10*20，钻斜孔，铣键槽，都需要设计专用夹 具，其他工艺流程用通用夹具即可，在此选择其中两个加以设计，及用于直孔 和斜孔加工的专用夹具 4.2 拟定夹具结构方案及绘制夹具草图拟定夹具结构方案及绘制夹具草图 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 觉定设计钻扩 1020mm 的孔和两个斜孔。故提出以下方案，两种夹具都将 用于立式钻床上。 第一套夹具在立式钻床上加工第一套夹具在立式钻床上加工 10 个个 20 通孔。所设计的夹具装配图及工通孔。所设计的夹具装配图及工 序简图如附图所示序简图如附图所示 1，定位方案：以 75 的外圆柱面作为定位面限制 4 个自由度。用该外圆 邮册轴间面限制第五个自由度，这样达到定位需求。 2，夹紧机构：夹紧机构如图采用定位套和夹紧螺栓。手动调节螺母可实现 工件的夹紧与松动。当更换零件时，采用快卸结构设计可迅速将螺母拧出螺栓， 螺从而可实现零件的更换与装夹，提高生产率。 3，夹具与机床连接元件：直接放在机床上即可。 4，夹具体工件的定位元件和夹紧元件由连接座连接起来。 5，使用说明：安装工件时，顺时针转动螺栓，取下夹具体的端盖，将工件 放入，再将螺栓复位，并拧紧螺母。工件因此而夹紧。 6，,结构特点：该夹具结构简单，操作方便，即可用于下一道工序，可达 到很高的生产效率成为在立式钻床上钻孔的专用夹具。 第二套夹具在立式钻床上加工第二套夹具在立式钻床上加工 2 个个 8 斜孔。所设计的夹具装配图及工序简斜孔。所设计的夹具装配图及工序简 图如附图所示图如附图所示 1，定位方案：由于加工工序安排直孔加工在前，所以加工斜孔时可以 用直孔来定位，加上 104 和底面，即两孔一面定位，用短柱销，菱形销和平 面垫板。 2，夹紧机构：夹紧机构如图采用定位套和夹紧螺栓。在均布的 3 个孔上用 可快卸的夹紧螺栓，底面也需夹紧。 3，夹具与机床连接元件：直接放在机床上即可。 4，夹具体工件的定位元件和夹紧元件由连接座连接起来。 5，结构特点：该夹具结构简单，操作方便，即可用于下一道工序，可达到 很高的生产效率成为在立式钻床上钻孔的专用夹具。 我主要负责设计第二套用于加工斜孔的夹具我主要负责设计第二套用于加工斜孔的夹具 机械制造工艺学课程设计 8 详见图：（第一个用于加工直孔，第二个用于加工斜孔） 4.3 绘制夹具装配总图绘制夹具装配总图 机械制造工艺学课程设计 9 4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求（见附图）（见附图） 4.5 夹具专用零件图设计绘制夹具专用零件图设计绘制（见附图）（见附图） 5 总结总结 通过这次机械制造工艺课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识 及具体运用了这些知识。 这次课程设计，也使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会 了