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2323 阶梯 工艺 规程 夹具 设计 键槽 端面 290

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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号2车45Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗精车右端面车刀，游标卡尺设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号3车45Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车-半精车-精车外圆车刀，游标卡尺设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号4铣45Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣宽12mm的键槽铣刀，游标卡尺设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号1车45Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗精车左端面车刀，游标卡尺设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号7铣45Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1铣宽10mm的键槽铣刀，游标卡尺设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械制造技术课程设计一、课程设计的目的与要求： 1.课程设计的目的 机械制造技术课程设计是在学完了该课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其它有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程设计、机床夹具设计、刀具、量具的正确使用。其目的如下： 1）培养学生运用机械制造技术课程基本理论，实践知识及有关课程知识，结合生产实习中遇到的具体加工问题，初步掌握设计零件加工工艺规程的方法，机床夹具设计与选型，刀具、量具的正确运用方法。 2）培养学生熟悉并运用机械设计手册，规范及图表资料等技术文件的编写技能； 3）培养学生独立分析和解决问题的能力； 4）培养学生严谨的工作态度，创新意识；机械制造技术课程设计这一环节是根据教学大纲要求进行的，其目的是使同学们进一步掌握该课程。提高同学们的实际动手能力。2.课程设计进度安排：课程设计进度表如下：序号内 容时间（天）1明确任务，分析零件图0.52零件的工艺分析，制订工艺路线，编制工艺过程卡片13余量，切削用量，工序尺寸计算和查表等、0.54拟定夹具方案，绘制夹具草图15绘制夹具总图及零件图26编写课程设计说明书13.设计过程应完成内容： 生产类型：中、小批生产； 设计内容：零件加工工艺规程、工序专用夹具 具体组成： 零件图 1张 机械加工工艺过程卡片 1张 机械加工工序卡片 若干 机床夹具装配总图 1张 夹具主要零件图 若干 课程设计说明书 1份二、具体安排及考核标准 具体要求：1. 进行课程设计的班级为数控专业（2-12班）；2. 每两人为一组，各班自行分组，抽签选择课题，任课老师备案； 3. 设计过程分阶段进行，任课老师分阶段检查、指导、更正； 4. 设计过程、说明书、图形一律用word存档；5. 根据模板要求，每一步必须认真完成；6. 相关资料到图书馆借阅或查阅，所有参数符合标准要求； 具体安排： 第一阶段：准备阶段，确定课题后，自行准备所需资料； 第二阶段：按设计步骤要求对各自课题相关内容的编写与计算； 第三阶段：集中编制工艺文件或画夹具零件图和装配图； 具体考核： 课程设计考核分五等：优秀、良好、中等、及格、不及格； 课程设计成绩为本门课程期末考试成绩。不再进行期末考试。机械制造技术课程设计考核和成绩评定标准等 级评 定 标 准优秀全面完成设计任务，设计内容正确，设计图纸质量高； 设计说明书内容正确，文字精练、流畅、工整；设计过程或答辩过程中，能准确回答与设计内容有关的问题；工作态度认真、严谨、独立工作能力强，模范遵守纪律； 良好全面完成设计任务，设计内容正确；设计说明书内容正确，表达清楚，书写认真；设计过程或答辩过程中，能较好的回答与设计内容有关的问题； 工作态度认真，独立完成设计任务，遵守纪律；中等全面完成设计任务，设计内容正确，设计图纸基本正确；设计说明书内容正确，表达清楚，书写认真；设计过程或答辩过程中，经提示基本回答相关的问题；工作态度认真，具有一定的独立工作能力，遵守纪律；及格能完成主要设计任务，质量较差或有较大错误，经启发能予以纠正；设计说明书内容有个别错误，书写较草；设计过程或答辩时，对有些问题的回答出现概念性的错误；工作态度一般或独立工作能力较差，基本能遵守纪律；不及格未完成设计任务，或设计质量差并不加以改正； 设计说明书内容有较大错误，或书写非常不认真； 设计过程或答辩时，回答问题出现严重的概念错误，或答不出来；工作态度不认真，或独立工作能力差，或不遵守纪律； 3、 设计课题： 见附表 学生应在老师的指导下，认真、有计划地按时完成设计任务。学生必须以科学的态度对待自己所做的技术决定以及所得的数据和计算结果，做到使整个设计在技术上是先进的，经济合理，切实可行，安全可靠。四、设计内容及设计的一般程序 1.课程设计步骤 确定生产纲领，明确设计任务； 零件图的审查及总装图的分析；毛坯类型的确定； 初拟机械加工工艺路线；确定加工表面总加工余量； 确定各主要工序的工序余量；确定各工序的切削用量 确定各工序设备及工艺装备；填写机械加工工艺过程卡片及工序卡片；撰写设计说明书；2.基准定位符号夹具设计基本步骤设计内容及设计的一般程序： 1、设计准备： 研究被加工零件，明确夹具设计任务； 分析零件的加工工艺过程； 了解所使用的机床的性能、规格和运动情况； 了解零件的投产批量和生产纲领情况收集有关设计资料:2、总体设计： 选择定位方案，设计定位装置； 选择夹紧方案，设计夹紧装置； 其它装置及元件的选择； 设计夹具体的结构形式； 绘制夹具草图； 进行必要的分析计算； 方案审查与改进设计； 绘制夹具装配总图； 用双点划线将工件的外形轮廓、夹紧表面、定位表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上； 绘出定位装置、夹紧装置、夹具体和其它装置； 标注必要的尺寸、公差和技术要求； 绘制夹具明细表及标题栏；3、零件设计： 夹具中的非标准零件要分别绘制零件图 机械加工工艺规程设计示例（轴类零件）一、 设计任务：如图所示的某挖掘机减速器中间轴简图。该轴材料为20CrMnTi，进行渗碳淬火处理，渗碳层深度为0.81.2，淬火硬度为HRC5862。在中批生产条件下制订该轴加工工艺过程。图5-1 中间轴二、 零件工艺过程分析与计算（一）、分析研究产品的装配图和零件图 1、审查图纸的完整性和正确性2、分析零件的技术要求（1）尺寸精度的分析：轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合，是轴类零件的主要表面，通常对其尺寸精度要求较高，为IT5IT7。如挖掘机减速器中间轴的40k5、50h5、25h6等；其它尺寸相对而言精度要求低些。（2）形状精度的分析：轴类零件的形状精度主要是指支承轴颈的圆度、圆柱度，一般应将其限制在尺寸公差范围内（本例即如此），对形状精度要求高的轴，应在图样上标注其形状公差。（3）位置精度的分析：轴的位置精度主要有轴颈之间的同轴度或跳动度（本例两处对基准A-B的跳动度0.016），定位端面与轴线的垂直度（本例25h6轴颈左端面对基准A-B的垂直度0.03），键槽对轴线的对称度等。（4）表面粗糙度的分析：一般与传动件相配合的轴颈的表面粗糙度Ra值为2.50.63，与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度Ra值为0.630.16。3、审查零件材料是否恰当本例挖掘机减速器中间轴是在高转速、重载荷的条件下工作，选用20CrMnTi并进行渗碳淬火处理是恰当的，这样做可获得很高的表面硬度、较软的芯部，因此耐冲击韧性好。4、审查零件的结构工艺性本例挖掘机减速器中间轴的结构工艺性符合要求。二、毛坯的选择本例挖掘机减速器中间轴的材料为低合金钢，力学性能要求较高；生产类型为中批生产；零件尺寸相差不大。因此选用55200圆钢作为毛坯。三、选择定位基准选择了定位基准就确定了工件的安装方法。轴类零件的安装应能保证加工后各主要表面的相互位置精度，能在一次安装中加工出较多的表面，以便安装方便、迅速，有利于提高生产率。为了满足上述要求，一般都选择两顶尖孔作为定位基准。这不仅因各主要表面的设计基准（或工序基准）都是轴的轴线而符合基准重合的原则，也符合基准统一原则。其次，当不能用顶尖孔定位时（如加工轴的最初工序、加工轴的内表面等），或为了提高零件的刚度时，也可以选择外圆表面作为定位基准。另外，当加工孔不大的空心轴时，为了能在一次安装中加工出全部外圆表面，还可以选择内孔作为定位基准。选择的定位基准不同，相应的安装方法也不同，一般有以下几种安装方法；1、 用两顶尖安装（图3-2a）；2、 用三爪卡盘安装（图3-2b）；3、 用三爪卡盘和尾顶尖安装（图3-2c）；4、 用带齿顶尖和光滑顶尖安装（图3-2d）；5、 用V型块安装（图3-3）。在采用顶尖孔定位时，为了定位准确，减少定位误差对加工精度的影响，顶尖孔应加工精确。由于顶尖孔在许多工序中都要使用，它会磨损、拉毛，以及热处理后的氧化、变形，因此在粗加工、热处理后，或精加工前要修整顶尖孔。（研磨中心孔） 图3.2 轴的几种安装方法 图3.3 V型块装夹铣工件两端本例挖掘机减速器中间轴的定位基准选择如下：粗加工（加工两端面、打顶尖孔）采用外圆表面作为定位基准面（用V型块安装）；精加工采用外圆表面和一个顶尖孔作为定位基准面（用三爪卡盘和尾顶尖安装）；花键槽的加工和磨削采用两顶尖孔作为定位基准（用两顶尖安装）。四、拟订工艺路线根据轴的结构特点，轴的加工主要是用车削和磨削，个别质量要求较高的表面还需要进行光整加工。一般轴类零件加工的典型工艺路线如下：1、预备加工轴的毛坯经过热处理和对安装方法进行分析后，就应对轴进行预备加工。预备加工包括校直：对于细长的轴，如果弯曲变形会造成加工余量不足，应进行校直；切断：对于直接用圆钢作毛坯的轴，应切断，对于批量较小的锻件毛坯，因两端有较大的加工余量也必须切断；切端面和打中心孔：对于单件小批生产的轴，可以经过划线后再切端面和打中心孔，对于成批大量生产的轴，可以采用铣端面打顶尖孔的专用机床进行铣两端面、打两顶尖孔（见图3-2）。2、粗车外圆、粗加工空心轴的内孔为了保证轴在车削过程中的刚度，应先车大直径外圆，然后再车小直径外圆。对于空心轴还要粗加工（如钻、镗）内孔。3、热处理对质量要求较高的轴，在粗车后应进行正火、调质等热处理，以便消除工件的内应力和提高机械性能。4、半精车外圆对一些精度要求较高的主要表面，需要安排半精车来为精车作好准备，如精车前必要的精度和加工余量等。5、精车外圆为了保证定位精度，精车前要修整顶尖孔或改打带保护锥的B型顶尖孔。对一些精度要求更高的主要表面，还必须留有足够的磨削或光整加工余量。6、粗磨两端轴颈或中间轴颈当需要更换精基准或提高工件的刚度时，应先把精基准（两端轴颈）和中心架支承表面（中间轴颈）加工出来。7、粗加工成形表面或非同轴线的表面轴上的成形表面、非同轴线的表面是指轮齿、花键、螺纹、锥孔和偏心轴颈等表面。8、加工次要表面 轴上的次要表面是指键槽、小孔等表面。9、热处理 对轴上一些要求耐磨的表面进行淬火或渗碳淬火处理。10、磨削和光整加工对一些质量要求高的表面（如轴颈、轮齿、花键、螺纹等）还应进行磨削和光整加工。但是磨削前必须进行对淬过火的顶尖孔进行研磨，以消除氧化皮和提高顶尖孔的质量。11、清洗、检验轴加工完成后应进行清洗，然后检验其精度和表面粗糙度。对一些重要的轴必要时还应进行超声波、放射线、磁粉等无损探伤。根据以上分析，结合零件的技术要求和机械加工经济精度、经济表面粗糙度要求，考虑是中批生产，本例挖掘机减速器中间轴的工艺路线拟订为：下料热处理铣两端面打顶尖孔粗车外圆精车外圆铣花键槽热处理磨各轴颈外圆清洗、检验。五、确定各工序的设备、刀具、量具和辅助工具1、设备的选择考虑到本例挖掘机减速器中间轴的外形尺寸（中等轴类零件）、加工精度（最高IT5）、生产类型（中批生产），机床设备选用普通车床、普通磨床、铣端面打顶尖孔的专用机床、花键铣床；工艺装备主要是夹具，本例尽量选用通用夹具如三爪卡盘、顶尖、V型块等。2、刀具的选择综合考虑挖掘机减速器中间轴的加工工序所采用的加工方法、加工表面尺寸、工件材料、加工精度、生产率和经济性，应尽量选用标准刀具。如YT类硬质合金焊接车刀、花键滚刀等。3、量具的选择量具的选择主要取决于生产类型和所要检验的精度。尽量选用通用量具。六、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差1、加工余量的确定确定加工余量的方法有三种：经验估计法、查表法和分析计算法，在实际生产中广泛应用查表法。挖掘机减速器中间轴的加工主要是车削和磨削，根据查表可知：粗车外圆（长度200）的加工余量一般为1.53；精车外圆（长度200）的加工余量一般为0.82；磨削外圆的加工余量一般为0.10.5。2、计算工序尺寸及公差挖掘机减速器中间轴的外圆加工其设计基准为轴线，定位基准也是轴线，符合基准重合原则，因此采用基准重合时工序尺寸及其公差的确定方法。下面以50h5的加工为例说明。50h5外圆的加工工艺路线为：粗车精车热处理磨削，毛坯是圆钢，具体确定过程如下（各过程结果见表）：（1）确定各工序余量 根据查表并结合实际加工情况进行修改得各工序余量（公称余量）（2）计算各工序尺寸（基本尺寸）（3）确定各工序尺寸的公差（4）确定各工序的表面粗糙度工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸及公差表面粗糙度磨削0.2h5（0 -0.011）50500 -0.011Ra=0.4精车1.8h8（0 -0.046）50+0.2=50.250.20 -0.046Ra=3.2粗车3h10（0 -0.12）50.2+1.8=52520 -0.12Ra=12.5毛坯5（+0.2 -0.9）50+5=5555+0.2 -0.9七、确定各工序的切削用量和时间定额1、切削用量的选择下面仍然以50h5外圆的车削为例说明切削用量的选择。机床：CA6140刀具：焊接式硬质合金外圆车刀，刀片材料为YT14，刀杆截面尺寸为1625，刀具几何参数：。（1）粗车时的切削用量背吃刀量：取背吃刀量等于加工余量1.5。进给量：根据工件材料，刀杆截面尺寸，工件直径及背吃刀量，查表得，按机床说明书选取实际进给量。切削速度：切削速度可用公式计算得到，也可通过查表得到。现根据已知条件查表得。根据和已知条件，计算工件转速按机床说明书选取实际主轴转速n=560r/min，为此，实际切削速度为机床功率校验：切削力 切削功率从机床说明书可知，车床电动机功率取机床传动效率，则机床有效功率为因为，所以机床功率足够。粗车时的切削用量为： （2）粗车时的切削用量背吃刀量：取背吃刀量等于加工余量0.9。进给量：根据工件表面粗糙度Ra的值为0.4微米，工件材料为20CrMnTi。查表（预估）得：。按机床说明书选取实际进给量。切削速度：根据已知条件查表得，再根据和已知条件，计算工件转速按机床说明书选取实际主轴转速n=900r/min，为此，实际切削速度为精车时的切削用量为：2、时间定额的计算以50h5外圆的粗车为例说明时间定额的计算。（1）基本时间的计算（2）辅助时间的计算辅助时间一般是基本时间的（0.150.2），则粗车50h5外圆的基本时间为作业时间 a（3）其他时间的计算布置工作地时间一般按作业时间的2%7%计算（取4%计算），休息与生理需要时间一般按作业时间的2%4%计算（取3%计算），忽略准备终结时间，则其他时间为 12（4%+3%）=0.84s粗车50h5外圆的时间定额即单件时间 八、确定各主要工序的技术要求及检验方法九、进行技术经济分析，选择最佳方案十、填写工艺文件 根据零件的分析结果，编制的工艺过程卡片如下： 夹具设计实例一、设计任务 如图所示为一连杆的铣槽工序简图。本工序要求铣工件大孔两端面处的八个槽，槽宽10+0.2 0，深3.2+0.4 0，表面粗糙度3.2。加工的工艺要求为槽的中心线与两连线成4530。上道工序已加工的表面作为本工序的定位基准，即厚度为14.30 -0.1，生产纲领为中批生产。 图6-1 连杆二、设计方案分析过程1.设计准备：根据工序图的加工要求，选择卧式铣床，采用三面刃盘形铣刀完成加工，槽宽由铣刀保证，槽深及角度由夹具来保证。2.工件的定位方案：根据连杆槽的工序尺寸、形状和位置精度要求，工件需完全定位。工件在槽深方向的工序基准是和槽相连的端面，若以此端面为主要定位基准，可以做到定位基准与工序基准重合。但这时夹具的定位势必要设计朝下，这会给工件定位、夹紧及装卸带来不便，夹具结构较复杂。如果选择与所加工槽相对的另一端面为定位基准，则引起基准不重合误差，其大小等于工件两端面的尺寸公差0.1mm。由于槽深的公差为0.4mm，估计可以保证精度要求。这样，可用两孔一面定位，操作方便。槽的角度位置尺寸是，工序基准是两孔的连心线，以两孔为定位基准，可以做到基准重合，而且操作方便。为了避免发生不必要的过定位现象，采用一个圆柱销和一个菱形销作定位元件。由于被加工槽的角度位置以大孔为基准的，槽的中心应通过大孔的中心，并与两孔连线成角，因此将圆柱销放在大孔，菱形销放在小孔，如图 图6-2 定位方案图3.工件的夹紧方案：根据工件的定位方案，采用大孔端面为夹紧力的作用点，方向朝定位面。这样的夹紧点选择，接近被加工面，切削过程中不易产生振动，工件变形小。但对夹紧机构的高度要加以限制，以防止和铣刀刀杆相碰。该工件较小，为使结构简单，采用手动螺旋压板夹紧。4.变换工位方案：考虑到该工件等分数较少，产品批量较小，且角度公差较大，采用在夹具体上装两个相差90的菱形销，加工完一对槽后，卸下工件，将工件转过90后套在另一个菱形销上，重新夹紧后加工另一个对槽。5.刀具的对刀或引刀方案：用对刀块调整刀具与夹具的相对位置，适用于加工精度不超过级。而该工件的槽深的公关较大，故采用直角对刀块，用螺钉、销钉固定在夹具上，用塞尺调刀。6.夹具在机床上的安装方式以及夹具的结构：本夹具通过定向键与铣床工作台的形槽配合，夹具体上的耳座用螺栓与机床工作台坚固，保证夹具上的定位元件的工作表面对工作台的进给方向具有正确的相对位置。7.夹具的精度分析：本夹具采用一面两销定位方式，定位元件的选择及定位误差分析如下：两销中心距的尺寸及偏差。已知工件上两孔中心距尺寸为57mm0.06mm（0.12），取d/30.04，则销距尺寸及偏差为57mm0.02mm.确定圆柱销的直径及偏差。为了减少基准位移误差，考虑到定位销制造时的经济性，可取销径和偏差为42.642.6mm-0.009 -0.025即连杆大孔与圆柱销间的最小配合间隙0.009mm 确定菱形销的结构尺寸和偏差菱形销必须满足中心距的补偿量，补偿量根据JB/8014.1-1995，查得直径为15.3菱形销宽度菱形销定位的最小间隙菱形销的直径取公差带为15.2690 -0.01115.3mm-0.031 -0.042计算定位误差。槽深误差由基准不重合引起，由于槽深公差0.4mm，工件两定位面公差为0.1mm，所以用对刀块及塞尺调整刀具与工件的加工位置，保证槽深。转角定位误差结论：采用这种定位方式，可保证此工件加工满足要求8.绘制夹具总图及技术要求如下图9.绘制零件图，从略。附表任务五 输出轴任务六 主动轴任务七 轴任务八 齿轮轴任务九 丝杠任务十 轴任务十一 蜗杆任务十二 轴任务十三 端盖任务十四 静环座任务十五 端盖任务十六 任务十七 任务十八任务十九任务二十 轴套任务二十一 轴套任务二十二 套筒任务二十三任务二十四任务二十五 车床尾座套筒任务二十六 圆柱齿轮任务二十七 任务二十八机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1锻造锻造2处理正火处理3车粗精车40的左端面,钻中心孔CA6140专用夹具，车刀，游标卡尺4车粗精车32的右端面，钻中心孔，保证总长290mmCA6140专用夹具，车刀，游标卡尺5车粗车-半精车-精车各段外圆CA6140专用夹具，车刀，游标卡尺6铣铣宽12的键槽X51专用夹具，铣刀，游标卡尺7铣铣宽10的键槽X专用夹具，铣刀，游标卡尺8磨磨40，42，40，32的外圆M1616专用夹具，砂轮，游标卡尺9检验检验10入库入库设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械制造技术课程设计说明书 设计题目：轴的工艺规程及铣键槽夹具设计专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2018年 月 日摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。轴加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 录ABSTRCT3序 言1一 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2二. 毛坯的确定42.1确定毛坯的制造形式42.2毛坯形状及尺寸5三 拟定加工工艺路线63.1 基准的选择63.1.2粗基准选择63.1.2 精基准的选择73.2 制定工艺路线8四 零件加工工序设计104.1 锻造104.2退火处理104.3车右端面，钻中心孔104.4车左端面，钻中心孔114.5以2中心孔定位，粗车各段外圆，退刀槽124.6铣12mm和10mm键槽144.7精车各段外圆154.8磨粗糙度为0.8的各段外圆16五、 夹具设计185.1 问题的提出185.2 定位基准的选择185.3 切削力及夹紧力计算195.4 定位误差分析225.5 夹具设计及操作简要说明23总 结24致 谢27参 考 文 献29序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。轴的加工工艺规程设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析 1.1 零件的作用图一 零件图轴的作用:传动扭矩，动力的作用。1.2 零件的工艺分析工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 该零件为大量生产的小型零件，在生产时要注意零件的：1 便于装夹 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。2 便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。轴的工艺有2组加工面的分别为1，以外圆为基准的加工面，这组加工面包括车右端面、钻中心孔，车左端面、钻中心孔且保证总长。2：以端面中心孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣宽12mm和10mm键槽，精车各段外圆和磨粗糙度为0.8的各段外圆。二. 毛坯的确定2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素： 1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。轴零件的材料45钢，45钢的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。2.2毛坯形状及尺寸毛坯的形状及尺寸毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。锻件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为锻件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 三 拟定加工工艺路线3.1 基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。3.1.2粗基准选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件。3.1.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以加工好两端面中心孔为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。3.2 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一1锻造锻造2处理正火处理3车粗精车40的左端面,钻中心孔4车粗精车32的右端面，钻中心孔，保证总长290mm5车粗车-半精车-精车各段外圆6铣铣宽12的键槽7铣铣宽10的键槽8磨磨40，42，40，32的外圆9检验检验10入库入库表一方案二1锻造锻造2处理正火处理3车粗精车40的左端面,钻中心孔4车粗精车32的右端面，钻中心孔，保证总长290mm5车粗车-半精车-精车各段外圆6铣铣宽12的键槽7铣铣宽10的键槽8检验检验9入库入库表二工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有磨各段外圆的工序，不能很好的保证加工精度要求。而方案一安排了粗精各段外圆，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一。具体的工艺路线见表一。1锻造锻造2处理正火处理3车粗精车40的左端面,钻中心孔4车粗精车32的右端面，钻中心孔，保证总长290mm5车粗车-半精车-精车各段外圆6铣铣宽12的键槽7铣铣宽10的键槽8磨磨40，42，40，32的外圆9检验检验10入库入库四 零件加工工序设计4.1 锻造4.2退火处理4.3车右端面，钻中心孔1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 809r/min与809r/min相近的机床转速为800r/min。现选取=800r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=35mm; =4mm; =0mm; t=i=0.06(min)4.4车左端面，钻中心孔 1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 1417r/min与1417r/min相近的机床转速为1500r/min。现选取=1500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=20mm; =4mm; =0mm; t=i=0.02(min)4.5以2中心孔定位，粗车各段外圆，退刀槽1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 472r/min与472r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =0mm; t=i=0.16(min)4.6铣12mm和10mm键槽1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为4.7精车各段外圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 873r/min与873r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =0mm; t=i=0.711(min)4.8磨粗糙度为0.8的各段外圆1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350401272) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3) 切削工时式中 D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量2.5(min)五、 夹具设计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。由指导老师的分配，决定设计工序铣宽10mm键槽的铣床夹具。5.1 问题的提出 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。本夹具主要用于铣宽10mm和6mm键槽，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用外圆和端面为定位基准，采用V型块和支承钉定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用直压板作为夹紧机构。5.3 切削力及夹紧力计算 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力（1）刀具： 采用键槽铣刀 10mm机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切