车床输出轴零件数控机械加工工艺及钻孔夹具设计[程序]-[机械毕业设计论文A1124]
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车床
输出
零件
数控机械
加工
工艺
钻孔
夹具
设计
程序
机械
毕业设计
论文
a1124
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,38页,17100字左右.
任务书一份.
图纸共5张:
A0-钻孔夹具装配图.dwg
A2-夹具体.dwg
A3-零件图.dwg
A4-毛坯图.dwg
A0-机械加工工艺过程综合卡片.dwg
- 内容简介：
-
毕业设计说明书 1 机械制造装备设计 毕业 设计说明书 题目 :输 出轴零件机械加工工艺过程及工艺装备设计 系 专业 机械设计制造及其自动化 班级 姓名 学号 指导教师 完成日期 2012 年 02 月 21 日 毕业设计说明书 2 目录 机械加工技术 毕业 设计任务书 . 3 摘要 . 4 前言 . 5 . 7 术要求分析 . 7 件的工艺分析 . 7 定毛坯尺寸，设计毛坯 图 . 8 择毛坯 . 8 坯尺寸的确定 . 8 定加工艺路线 . 9 位基准的选择 . 9 件表面加工方法的选择 . 9 工阶段的划分 . 9 工的基本原则 . 9 定工艺路线 . 10 . 12 择机床 ,根据工序选择机床 . 12 用夹具 . 12 用刀具 . 12 择量具 . 14 定工序尺寸 . 14 . 17 削用量 . 17 本时间 . 24 件的数控编程 . 24 6 夹具设计 . 27 计夹具的目的 . 27 具的分类 . 27 用夹具的组成 . 29 型的定位元件 . 30 具中的夹紧机构 . 32 具的发展趋势 . 33 课题夹具设计 . 34 题的提出 . 34 定设计方案 . 35 算夹紧力并确定螺杆的直径 . 35 称精度的分析 . 35 结论 . 36 致谢 . 37 参考文 献 . 38 毕业设计说明书 3 院 机械加工技术 毕业 设计任务书 设计题目 : 输出轴零件机械加工工艺过程及工艺装备设计 设计内容： 1产品零件图 2产品毛坯图 3机械加工工艺过程卡片 4机械加工工序卡片 5 毕业 设计说明书 班 级： 设 计 者： 指 导 教师： 2012年 2 月 21 日 毕业设计说明书 4 摘 要 机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关 键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计，着重于几个重要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些都会在文中得以体现。 关键词 ： 制造 ,输出轴 ,加工工艺 ,夹具 毕业设计说明书 5 前言 机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备 。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。 机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的 40%60%，金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。 纵 观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过 20世纪 70年代、 80年代发展到 20世纪 90年代乃至 21世纪初的新的产品的竞争。目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识 技术 产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。 金属切削机床中的组合机床，是根 据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它具有：生产率高；加工精度稳定；研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低；配置灵活等。正是由于这些特点的存在，决定了组合机床在当今新形势下仍能被广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及自行车等轻工行业和机床、机车、工程机械等制造业中。 毕业 设计是学生从学习向工作过度的综合锻炼，也是一次提高和再学习的机会。 毕业 设计从准备到设计结束几乎要花去一个学期的时间，最后要形成一整套的文档资料。 毕业 设计也是对学生最后的综合考核 ，因此，扎实认真高质量的完毕业设计说明书 6 成 毕业 设计任务，具有重要意义！ 1. 通过 毕业 设计的准备工作，进一步提高我们独立调研能力以及专业业务素质。并通过文献查阅、现场收集资料等工作。锻炼解决 夹 具工程技术的问题的能力。 2. 能巩固深化扩充我们的专业知识，并通过 毕业 设计中对涉及到的问题的分析研究，提出我们自己的见解和观点。 3. 通过 毕业 设计，树立良好的工作思想和细致、严谨、科学的工作态度，为一个未来的工程师奠定基础！ 这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工 艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（输出轴）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。 毕业设计说明书 7 术要求分析 题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，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。零件的材料为 45 钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性 能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。 综合技术要求等文件，选用铸件。 件的工艺分析 从材料上分析， 零件的材料为 45 钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。其价格较便宜，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可达52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 糙度方面表现在键槽两侧面、 80 内圆柱表面为 端端面为 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 2 0 孔的轴线对 80 内孔轴线的位置度为 键槽对 55 外圆轴线的对称度为 8处理方面需要调质处理，到 200持均匀。 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。 毕业设计说明书 8 定毛坯尺寸，设计毛坯图 择毛坯 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种： 1、型材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而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。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。 坯尺寸的确定 毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册金属机械加工工艺人员手册知精车 粗车各余量 ,从而可得毛坯余量 ,见 表。铸件的外圆角半径按表 5定，内圆角半径按 5果为：外圆角半径： 2r ；内圆角半径： 3R 。按表 5模锻斜度 5 ，内模锻斜度 7 。下图为本零件的毛坯图。 图 1毛坯图 毕业设计说明书 9 定加工艺路线 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。 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。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 。 件表面加工方法的选择 工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时 ,往往不可能用一道工序来满足要求 ,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力 ,零件的加工过程通常按工序性质不同 ,可以分为粗加工 ,半精加工 ,精加工三个阶段。 粗加工阶段：其任务是切除 毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工 176 、 55 、 60 、 65 、 75外圆柱表面。 半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如 55 、 60 、 65 、 75 外圆柱面， 80 、 20 孔等。 精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面 的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主 要目标是全面保证加工质量 。 工的基本原则 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和 55 外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准毕业设计说明书 10 更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉， 一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。 对该零件应该先加工 圆柱表 面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工 75 外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。 序划分的确定 工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且 利于 采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述：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：辅助工序一般包括去 毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。 热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件 床输出轴材料为 45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在 840 温度中保持 30 分钟释放应力。 定工艺路线 按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺毕业设计说明书 11 路线进行 工序 1 粗车 圆柱面 176及端面。 工序 2 粗车圆柱面 5 5、 60、 65 和 75和及台阶面。 工序 3 精 车 176 外圆柱面 及 倒角 。 工序 4 半精车圆柱面 5 5、 60、 65 和 75和及台阶面。 工序 5 精车圆柱面 5 5、 60、 65和 75和及台阶面。 工序 6 倒角。 工序 7 粗镗内孔 50 、 80、 104。 工序 8 精镗内孔 50 、 80、 104。 工序 9 钻 孔 10 20。 工序 10 扩 孔 10 20。 工序 11 铰 孔 10 20。 工序 12 铣键槽 16 10。 工序 13 钻 斜孔 2 8。 工序 15 去毛刺。 工序 15 终检。 毕业设计说明书 12 择机床 ,根据工序选择机床 （ 1）工序 1、 2、 3、 4 和 5是粗车和精车。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 卧式车床， 型号 心距 750000 500 身上下最大回转直径 400 鞍内最大工作回转路径 550 拖板上最大回转直径 214轴孔径 52 轴内锥孔 主轴速度级数 16级，主轴速度范围 制螺纹（ 30种） 30种），英制螺纹（ 30 种） 30 种），模数螺纹 拖板行程 23950坐套孔锥度 套筒行程120电机功率 4/形尺寸 235010201250 （ 2）工序 7、 8为镗削。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 （ 3）工序 12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 铣床能满足加工要求。 （ 4）工序 9、 10和 11是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用 用夹具 本零件除铣销，钻小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。 用刀具 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。由于零件车床输出轴材料为 45钢，推荐用硬质合金中的 刀具，因为加工该类零件时摩擦严重 ,切削温度高 ,而 硬质合金具有较高的硬度和耐磨性 ,尤其具有高的耐热性 ,在高速切削钢毕业设计说明书 13 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：刀具号为 90 可转位车刀，圆弧半径为 1，刀片型号为 具型号为 车外圆柱面：刀具号为 75 可转位车刀，圆弧半径为 1，刀片型号为 具型号为 . 钻头：高速钢刀具 刀具号为 径为 30; 刀具号 径为 18 扩孔钻：刀具号为 径为 铰刀：刀具号为 径为20 具号为 93 内孔车刀，圆弧半径为 1，刀片型号为 刀具型号为 刀具号为 杆长度为 1625 刀具号为 铣键槽 刀具号为 上可做一刀具表如下： 加工表面 刀具号 刀具名称 刀具参数 刀片型号 刀具型号 粗车外圆柱面 可转位车 90 r=1 精，精车外圆柱面 转位车刀 75 r=1 30 的孔 钻头 30 钻 18 钻头 18 扩 扩孔钻 铰 20 铰刀 20 车内孔 内孔车刀 93 r=1 50 的盲孔 镗刀 1625 粗铣键槽 铣刀 精铣键槽 铣刀 16 毕业设计说明书 14 择量具 本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献 4相关资料，选择如下：量范围 0 150 游标卡尺，读数值 量范围 0 150 游标卡尺。读数值 量范围 50 125的内径千分尺，读数值 量范围 50 125的外径千分尺，读数值 量范围 50 125的内径百分表（表 5 定工序尺寸 确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余 量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表： 表 3外圆柱面 176 轴段加工余量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精 车 2 76 粗 车 3 79 毛坯 2 181 2181 表 4外圆柱面 55 轴段加工余 量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精车 5 半精车 6 粗车 7 毛坯 2 60 260 毕业设计说明书 15 表 5 60轴段加工余量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精车 0 半精车 1 粗车 毛坯 2 65 265 表 5 65轴段加工余量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精车 5 半精车 6 粗车 毛坯 2 70 270 表 5 75轴段加工余量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精车 5 半精车 6 粗车 毛坯 2 80 280 表 5 104内孔加工余量计算 工序名称 工序间 工 序 工序基本 标注工序 毕业设计说明书 16 余量 /济精度 /面粗糙度 m 尺寸 /寸公差 /镗 04 粗镗 毛坯 2 99 299 表 5 80内孔加工余量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精 镗 0 粗镗 毛坯 2 76 276 表 5 50内孔加工余量计算 工序名称 工序间 余量 / 序 工序基本尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度 /面粗糙度 m 精镗 0 粗镗 8 毛坯 2 46 246 表 6 加工键槽 工序名称 工序余量 工序公差 工 序尺寸公差 表面粗糙度 精铣 16 铣 12 业设计说明书 17 切削用量包括背吃刀量给量 f 和切削速度 v 。确定顺序是确定f ，再确定 v 。 削用量 功率 以机床功率足够，实际取值为 n=200r/f=r. 确定切削用量及功率的校核 176 粗车：查机械加工工艺设计手册 知： f=r 取f=r 金属切削手册知 0 90 m/ 0 m/ n=1000d =明书取 n=125r/实际切削速度： Vc=n d/1000=200187/1000=校核功率： c0000= 23050000=c=w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 3.4 m/n=125r/f=r 55 粗车： 确定进给量 f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编 上海科学出版社表 10 f=r 结合 明书取 f=mm/r 查金属切削手册知 0 90 m/ 5 m/ n=1000d = 明书取n=320r/故实际切削速度 Vc=n d/1000=3200/1000= 功率毕业设计说明书 18 cc0000=230 501000=由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 n=320r/f=r 半精车：查机械加工工艺设计手册 知： f=r 取 f=mm/r 20m/ n=1000d=整得 n=660 r/功率 ccf / 60000=230520/60000=由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 20m/n=660r/f=r 精车：查机械制造工艺与机床夹具 毕业 设计表 2 50 160 m/ 60m/f=r n=1000d =整得 n=910 r/功率 ccf /60000 =230560/60000=由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实 际取值为 60m/n=910r/f=r 60 粗车： d=70 确定进给量 f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编 上海科学出版社表 10 f=r 取 f=金属切削手册知0 90 m/ 5 m/ n=1000d = 明书取n=320r/ 实 际 切 削 速 度 Vc=n d/1000=3200/1000=核功率 ccf/60000=23050000=w 由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 n=400r/f=r 半精车：查机械加工工艺设计手册 知： f=r 毕业设计说明书 19 取 f=再查外圆切削数据表知： s 取 s 则 n=1000d=整得 n=550 r/则 Vc=n d/1000=510000 =100.7 m /率 ccf/60000=23 050000=由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 n=510r/ f=r 精车：查机械加工工艺设计手册表 9 f=r 取 f=mm/r 再查外圆切削数据表知： s 取 20 m/ n=1000d=1000120/25.5 r/整得 n=630 r/取 故实际切削速度： Vc=n d/1000=630000= 校核功率 ccf /60000=23050000= 由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 n=630r/f=r 5 粗车： 确定进给量 f：查金属机械加工工艺人员手册增订组编 上海科学出版社表 10f=r取 f=r 查金属切削手册知 0 90 m/ 5 m/ n=1000d = 明书取 n=320r/ 实际切削速度 Vc=n d/1000= 功率ccf/60000=23050000= 由于机床说明书查得 w，效率为 床功率 以机床功率足够，实际取值为 n=320r/ f=r 半精车：查机械加工工艺设计手册 知： f=r 取f=r 毕业设计说明书 20 再查外圆切削数据表知： s 取 s 则 n=1000d= 整 得 n=510 r/取 Vc=n d/1000=510000= 功率ccf/60000=230
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