燕山大学立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计

1、燕山大学 机械制造工艺学项目 立式钻床销轴工艺规程设计 机械制造工艺学A课程设计任务书 项目名称：立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计 课程名称：机械制造工艺学A 班 级：10级机制二班学生姓名：李佩岭 张 猛 指导教师：陈锦江 完成日期：2013年5月20日 内容： 1、零件图 一张 2、三维图 一张 3、毛坯图 一张 4、机械加工工艺卡片 一套 5、课程设计说明书 一份第 17 页目 录第1章 零件的分析4 1.1 零件的功用及结构分析5 1.2 零件的工艺分析5第2章 立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计5 2.1 毛坯的选择5 2.2 基准的选择5 2.3工艺路线的拟定6 2.3.1表

2、面加工方法及加工方案的确定 2.3.2加工顺序的确定 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定7 2.5 切削用量及工时定额的确定.9 2.6机械加工工艺过程卡片.10第3章 工艺经济性分析.11第4章 销轴零件I工序夹具的方案设计.12 4.1 任务的提出12 4.2 定位方案及定位装置的设计计算12 4.2.1定位方案的确定 4.2.2定位元件的选择及定位装置的方案设计 4.2.3定位误差的分析计算 4.3 对刀或导引元件（装置）选择13 4.4 夹紧方案的设计13 4.5 连接元件及夹具体的方案设计13第5章 主要参考文献.15第6章 心得体会.16第1章 零件的分析1.1零件的功用及结

3、构分析 题目所给定的零件是立式钻床上的一个柱销，位于传动端的中部，主要作用是传递力矩和锁紧作用，对工件进行定位和夹紧。在柱销的左侧是一个 mm 的孔，用以安装销轴并与压板相连，起连接紧固作用。且一个10cm的长销轴与一个5.5cm的短销轴相连接，两者连接处为一个斜楔，斜度为 20度，用来锁紧辅助支撑。1.2 零件的工艺分析立式钻床上的柱销共有三组加工表面，现分述如下：1. 加工直径为5.5cm的短柱销 这一组加工表面包括直径为5.5cm的端面与长为 15cm外圆2、 加工直径为10cm的长柱销 这一组加工表面包括直径为10cm的端面与长45cm 的外圆3、 加工直径为5cm的孔 这一组加工表面

4、包括：5孔及与其垂直的表面。第二章 立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计 2.1 毛坯的选择 所设计的零件为销轴，此零件尺寸小，重量轻，零件材料为HT200。调质硬度HB220-260考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。选用较大的铸造余量，保证所需加工面材料均匀。采用金属膜铸造成型。根据机械加工工艺手册选择铸件的加工余量等级为7级，底面及侧面待加工表面的加工余量为4mm。 2.2 基准的选择 设计基准是指确定标注尺寸或角度的起始位置。本零件的设计基准为：长度方向为工件左端面，径向方向为工件的中心线。 工艺基准可分为工序基准、定位基准测量基准装配基准。定位基

5、准的选择，分为粗基准和精基准的选择。2.2.1粗基准的选择 粗基准遵循的原则为：1、 保证相互位置要求的原则。2、 保证加工余量的分配均匀原则。3、 便于工件装夹原则。4、 粗基准一般不得重复使用.综合考虑以上原则，选取左端面及销轴轴线为粗基准 2.2.2精基准的选择 精基准的选择遵循的原则：1、基准重合原则。2、基准统一原则。3、互为基准原则。 4、自为基准原则 5、便于装夹原则。 主要考虑基准重合的问题综合以上原则，精基准为粗加工后的右端面及外圆轴线。 2.3工艺路线的拟定2.3.1表面加工方法及加工方案的确定 制定工艺路线得出发点,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

6、到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。2.3.2加工顺序的确定1、工艺路线方案一工序1 车10端面打中心孔车5.5端面（保证尺寸） 打中心孔工序2 热；调质处理工序3 粗车10外圆精车10外圆粗车5.5外 圆精车5.5外圆 工序4 锪两端倒角工序5 铣削台阶面B面工序6 钻径向5孔工序7 去毛刺工序8 终检2、工艺路线方案二 工序1 车10端面打中心孔粗车10外圆 精车10外圆 工序2 车5.5端面（保证尺寸）打中心孔粗车 5.5外圆精车5.5外圆 工序3 热；调质处理

7、工序4 锪两端倒角 工序5 铣削台阶面B面 工序6 钻径向5孔 工序7 去毛刺 工序8 终检 工艺方案的比较和选择：方案一钻孔放接在车削端面外圆和锪倒角之后，因为孔的要求精度比较高，所以在端面及外圆加工好后易于保证孔的精度以与轴线的相互位置精度。孔加工之前加工基本是一次完成，不会破坏加工的精度要求;再看方案二，在每加工一次端面后又车外圆，然后又加工端面，多次换到容易导致定位不转，降低生产效率。所以还是把车削端面安排在一起，车削外圆安排在一起，方便加工。综上考虑，最终选择工艺路线方案一为最终方案。2.4加工余量、工序尺寸及其公差的确定立式钻床销轴：零件材料为HT200，硬度190210HB，毛坯

8、重量0.8kg，生产类型大批量，铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 工序尺寸及其公差的确定确定工序尺寸的一般方法是：（1）确定各加工工序的加工余量；（2）从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道工序逐次加上每道工序的工序余量，可分别得到各工序的基本尺寸；（3）除终加工工序外，其他各加工工序按各自所采用的加工方法的加工经济精度确定公差；（4）按“入体原则”标注工序尺寸公差。为清楚起见，把计算出的结果和查表结果汇总于下表：加工表面工序名称工序间余量工序经济精度工序基本尺寸偏差公差等级Ra（m）ESEI10端面粗车Z=2IT1112.5

9、100-0.09半精车Z=1.5IT96.3100-0.035.5端面粗车Z=2IT1112.55.50-0.075半精车Z=1.5IT96.35.50-0.03调质10外圆粗车2Z=2IT1112.545 0-0.16半精车2Z=1.5IT96.345 0-0.062精车2Z=0.5IT86.345 0-0.0395.5外圆粗车2Z=2IT1112.515 0-0.11半精车2Z=1.5IT96.315 0-0.043精车2Z=0.5IT86.315 0-0.027台阶面B粗铣2Z=2IT1212.510 0-0.15精铣2Z=0.5IT86.310 0-0.0225孔钻孔2Z=16IT12

10、12.55+0.1200扩孔2Z=3IT106.35+0.0480铰孔2Z=1IT86.35+0.01802.5切削用量及工时定额的确定工序：车削端面。本工序采用计算法确定切削用量。1 加工条件 工件材料：HT200，调质硬度HB220-260，查简明手册表，取b=650MPa。选取用金属型铸造。选用机床：C620-1卧式车床。加工要求：先粗车10端面，再粗车10端面。刀具：刀杆尺寸16×20 r= =2 计算切削用量粗车左端面进给量选择：根据机械加工工艺手册表9.4-1，工件夹具系统刚度为中等条件，取每齿进给量=0.4mm/z。背吃刀量=3mm。切削速度：参考简明手册表11-28，

11、选取铣削速度为20m/min。由公式。其中 所以确定机床主轴转速：切削工时：按工艺手册2.6机械加工工艺过程卡片燕山大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共 页 第 页材料牌号45毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数备注序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时夹具刀具量具准终单件1粗车车10的销轴端面,厚度由由30.9mm铣削至28.9mm,Ra12.5m,工序间加工余量1.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板2半精车车10销轴端面,厚度由28.9mm铣削至26.9mm,Ra12.5m,工序间加工余量2mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板3粗车车5的端面,厚度

12、由由22mm铣削至20mm,Ra12.5m,工序间加工余量2mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板4半精车车长为15mm，5.5的端面,厚度由由20mm铣削至18.4mm,Ra6.3m,工序间加工余量1.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板5精车车10柱销外圆,厚度由26.9mm车削至26.4mm,Ra6.3m,工序间加工余量0.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板6半精车车削10销轴外圆，Ra12.5.m，工序间加工余量1.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板7精车车削10销轴外圆，Ra6.3.m，工序间加工余量0.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板8粗车车削5.5销轴外圆

13、，Ra12.5.m，工序间加工余量2mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板9半精车车削5.5销轴外圆，Ra12.5.m，工序间加工余量1.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板10精车车削5.5销轴外圆，Ra6.3m，工序间加工余量0.5mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板11粗铣铣削阶梯面，斜度保证20度Ra12.5.m，工序间加工余量2mm铣X52K铣刀，专用夹具，卡板12精铣铣削阶梯面，斜度保证20度Ra12.5.m，工序间加工余量2mm车X52K铣刀，专用夹具，卡板13钻孔钻5孔，Ra12.5.m，工序间加工余量10.5mm钻Z4116-A麻花钻D=5 mm， 专用夹具，塞规14扩

14、孔扩孔至4.5，Ra6.3m，工序间加工余量1mm扩Z4116-A扩孔钻D=4.5mm,专用夹具，塞规15铰孔铰孔至5mm，Ra6.3m，工序间加工余量0.5mm铰Z4116-A铰刀D=12mm，专用夹具，塞规16清洗设计李佩岭张猛日期2013-5-13审核日期会签日期第三章 工艺经济性分析 (1) 经济参数条件: 制造规模：中批 主要原料及其价格：45钢6300元/吨（2）减少时间定额 减少基本时间 综合考虑优质、高效、低成本的原则选择了较合适的刀具，并采用单刀多件的加工形式，缩短了基本时间。 减少辅助时间 采用数控机床完成加工大大缩短了辅助时间：采用转位工作台，使装卸时间与基本时间重叠减少

15、辅助时间。 减少布置工作地时间 使用对刀仪对刀以减少布置工作的时间。（3）经济性变动 由于为制造零件，其成本与与材料的价格息息相关，45钢价格上升则制造成本增加。 根据我校金工厂调查情况，车床越大，耗电越多，加工费用越高。得到结果：C620-1车床费用大约为元15小时，X52K铣床费用大约为10元小时，台式钻床大约8元小时，钳工10元小时。热处理费用要高一些，且根据地域不同价钱不同，调质和淬火平均10元kg。热处理费用为30元。根据附表二的时间定额，得到最后加工费用约120元。40Cr大约5000元吨，小轴大约有3kg，价钱约15元，故成本为15元，总费用大约140元。第四章 立式钻床销轴零件

16、工序I夹具的方案设计李佩岭 方案4.1问题的提出本夹具主要是用来粗、精车工件的端面，这个端面对轴的中心线有一定的技术要求。端面的粗糙度也有要求，要求为Ra3.2，所以采取一次粗加工再加一次精加工即可得到要求的精度。在本道工序加工时，我们应首先考虑保证台端面的加工精度，如何提高生产效率，降低劳动强度。为此，设计专用夹具。4.2 定位方案及定位装置的设计计算4.2.1.定位基准的选择首先考虑端面的设计基准为左端面线。而端面对轴的中心线有圆柱度要求，所以选择用轴的中心线定位，再综合考虑，选择工件的左端面作为定位基准。4.2.2定位元件的选择及定位装置的方案设计为了保证10轴中心线有平行度及对称度要求

17、,需要限制5个自由度: ,.所以为了实现定位要求,选择长圆柱销与左端的定位孔实现限制,.再利用两个支承钉分别限制,.4.2.3定位误差的分析计算由于轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，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，只需保证夹具的定位圆柱销的安装精度与制造精度。4.3 对刀或导引元件（装置）选择 夹具体上还装有对刀块，由于采用的是端面车刀，所以选择了安装直角对刀块；同时，夹具体的底面4个定位键使得整个夹具在机床工作，台上有一个正确的安装位置，有利于加工。 为了保证10轴中心线有平行度及对称度要求,提高加工的效率,

18、理应选择.机床导轨来引导车刀。4.4 夹紧方案的设计 采用一面一孔的方式来定位，轴当中用圆柱销来定位。这样只限制了5个自由度，所以再在工件的侧面加一支承钉，以限制最后一个没有限制的自由度。本道工序的夹紧采用了机械夹紧，也即是采用斜楔机构夹紧，长销轴移动时斜楔带动锁紧辅助支撑，即可完成锁紧。4.5 连接元件及夹具体的方案设计 加工机床上具有梯形槽,在夹具体底板作出相应的结构使其在机床上找到合理的位置,并实现紧固连接.第四章 立式钻床销轴零件工序13夹具的方案设计张猛 方案4.1 任务的提出本夹具主要用来钻5mm孔,因为是钻削,所以精度不是主要的问题,.因此,主要应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动

19、强度.4.2 定位方案及定位装置的设计计算4.2.1定位方案的确定由零件图可知, 5孔中心线有平行度及对称度要求, 首先考虑端面的设计基准为左端面线。而端面对轴的中心线有圆柱度要求，所以选择用轴的中心线定位，再综合考虑，选择工件的左端面作为定位基准。 4.2.2定位元件的选择及定位装置的方案设计为了保证5孔中心线有平行度及对称度要求,需要限制5个自由度:xy移动xyz转动所以为了实现定位要求,选择长圆柱定位销与左端的端面实现限制,.再利用两个支承钉分别限制,或者用一个薄的V 型块限制,.4.2.3定位误差的分析计算夹具的主要定位元件是长圆柱支撑钉,定位孔的孔径会对定位产生定位误差,而且工件上的

20、孔与夹具上的定位销保持固定边接触.此时可求出与孔径变化造成孔心在接触点与销子中心连线方向上的最大变动量为:即孔径公差的一半.工件的工序基准仍然是孔心,且工序尺寸方向与固定接触点和销子中心连线方向相同,则有:4.3 对刀或导引元件（装置）选择为了保证5孔中心线有平行度及对称度要求,提高加工的效率,理应选择钻模板,钻套来引导钻头.并通过紧定螺钉将钻套锁紧.4.4 夹紧方案的设计在加工过程中,工件会受到重力,钻头的切削力等.从以下考虑夹紧力的方向:(1)夹紧力的方向应有利于工件的准确定位,而不能破坏定位.为此一般要求主要夹紧力垂直指向主要定位面,通过以上定位方案的分析,圆柱定位销的表面和v型块的两个

21、侧面是主要定位面,可以在垂直方向利用夹紧螺钉夹紧.(2)夹紧力作用方向应尽量与工件刚度大的方向相一致,以减小工件夹紧变形,(3)夹紧力作用方向应尽量与切削力,工件重力方向一致,以减小所需夹紧力.夹紧力作用点的选择原则:(1)夹紧力作用点应对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内,以保证工件已获得的定位不变.(2)夹紧力作用点应位于工件刚性较好的部位,以减小工件变形.(3)夹紧力作用点应尽量靠近加工表面,以减小切削力对工件造成的反转力矩.4.5 连接元件及夹具体的方案设计加工机床上具有梯形槽,在夹具体底板作出相应的结构使其在机床上找到合理的位置,并实现紧固连接.第五章 主要参考文献书名出处作者机

22、械制造工艺学机械工业出版社王先逵机械制造工艺学课程设计指导书机械工业出版社赵家齐简明机械加工工艺手册上海科学技术出版社徐胜群机床夹具设计手册第二版上海科学技术出版社洛阳工学院编切削原理及刀具上海科学技术出版社陆建中机械制图机械工业出版社贾春玉互换性与技术测量中国标准出版社邵晓荣第六章 个人心得机械工艺学课程设计是我大学生活中忙碌而又充实一段时光。这里有治学严谨而又亲切的老师，有互相帮助的同学，更有积极、向上、融洽的学习生活氛围。短短的时间里，我学到了很多的东西。不仅学到就更多的理论知识，扩展了知识面，提高了自己的实际操作能力；而且学会了如何去学习新的知识，学会了面对困难和挑战，学会了团结合作，互助互利。借此论文之际，向所有帮助、