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主动
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设计
键槽
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主动轴机械加工工艺规程及夹具设计-铣键槽,主动,机械,加工,工艺,规程,夹具,设计,键槽
- 内容简介：
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称轴零件名称轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 铸造8钻毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z525夹具编号夹具名称切削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钻4mm的孔麻花钻，游标卡尺60097.80.8210.22 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轴零件名称轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 铸造7车毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X51夹具编号夹具名称切削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4mm的键槽键槽铣刀，游标卡尺60097.80.8210.22 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轴零件名称轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 铸造4车毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA6140夹具编号夹具名称切削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车M14的右端面YG6车刀，游标卡尺60097.80.8210.22 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轴零件名称轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 铸造5车毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA6140夹具编号夹具名称切削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车外圆YG6车刀，游标卡尺60097.80.8210.22 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轴零件名称轴共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 铸造3车毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式车床CA6140夹具编号夹具名称切削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车18左端面YG6车刀，游标卡尺60097.80.8210.22 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零件名称共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铸造铸造2时效处理时效处理3车车左端端面，钻中心孔CA6140专用夹具，YG6车刀，中心孔钻，游标卡尺4车车右端面钻中心孔CA140专用夹具，YG6车刀，中心孔钻，游标卡尺5车粗车各段外圆退刀槽CA6140专用夹具，YG6车刀，切槽刀，游标卡尺6铣铣宽5mm的键槽X51专用夹具，键槽铣刀，游标卡尺7铣铣宽4mm的键槽X51专用夹具，键槽铣刀，游标卡尺8钻钻4的孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺9钳工修研中心孔10车精车各段外圆孔CA6140专用夹具，YG6车刀，游标卡尺11磨磨粗糙度为0.8的外圆M1450专用夹具，砂轮，游标卡尺12钳工去毛刺13检验检验14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 设 计 说 明 书轴零件的工艺规程及铣键槽的夹具设计教 学 部：专 业：学 号：学生姓名：指导教师：20 年 月摘 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铣键槽的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 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 录序言11 机床夹具的定位及夹紧21.1 概述21.1.1 机床夹具的概念21.1.2 机床夹具的组成31.1.3 机床夹具的分类31.1.4 机床夹具在机械加工中的作用51.2工件的装夹方式61.3 基准及其分类72. 零件分析 91.1 零件作用 91.2零件的工艺分析 93. 工艺规程设计 102.1确定毛坯的制造形式 102.2基面的选择传 102.3制定工艺路线 122.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 132.5确定切削用量及基本工时164 夹具设计203.1工序尺寸精度分析203.2定位方案的确定213.3定位误差分析算223.4夹紧方案及元件的确定233.5定向键与导向装置233.6夹具设计及操作简要说明24总 结26致 谢27参考文献 28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。轴的加工工艺规程及其铣键槽的夹具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。1 机床夹具的定位及夹紧1.1 概述在机械制造中，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。1.1.1 机床夹具的概念 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。1.1.2 机床夹具的组成1. 机床夹具的基本组成部分（1）定位装置该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。（2）夹具装置该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。（3）夹具体夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。2. 机床夹具的其他特殊元件或装置（1）连接元件根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。（2）对刀元件常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。（3）导向元件常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。（4）其他元件或装置根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。1.1.3 机床夹具的分类根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几种：1. 通用夹具可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。2. 专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。3. 成组夹具根据成组技术原来技术的用于成组加工的夹具。这种夹具的特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组内的不同工件的加工。4. 组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。5. 随行夹具随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。1.1.4 机床夹具在机械加工中的作用夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：1. 保证工件的加工精度由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。2. 提高劳动生产率和降低加工成本采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或，产品质量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生产率和降低成本。3. 扩大机床工艺范围和改变机床用途使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。这是在生产条件有限的也器中常用的一种技术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗摸夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工，一充分发挥通用机床的作用。4. 改善劳动条件和保证生产安全使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全生产。1.2工件的装夹方式工件在机床上的装夹方式有以下三种方法：1. 直接找正法在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工的正确位置的方法。直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于单件小批生产和精度要求特别高的场合。2. 划线找正法在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加工中。3. 用夹具装夹即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和大量生产。上述用装夹工件的方法有以下几个特点：工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的定位元件相接触而实现的。由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的位置。通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。1.3 基准及其分类机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。2零件的分析2.1 零件的作用轴的作用，在变速箱中通过齿轮的啮合传递扭矩和动力零件图如下：2.2 零件的工艺分析轴个加工面他们有位置度要求。这三个加工面的分别为1，以外圆为基准的加工面，这组加工面包括，各个端面，和钻中心孔。2：以中心孔为基准的加工面，这组加工面主要是各个外圆，端面3：以2个已经加工好的18,M14的外圆为基准的加工面，这组加工面主要包括宽4mm和5mm2键槽。3. 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料45考虑到高速齿轮轴运转期间承受的轴向力，因此零件在工作过程中经常受到微冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用模锻，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。3.2 基面的选择的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18外圆为定位基准。精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以2个B型中心孔为精基准3.3 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铸造铸造2时效处理时效处理3车车左端端面，钻中心孔4车车右端面钻中心孔5车粗车各段外圆退刀槽6铣铣宽4mm的键槽7铣铣宽4mm的键槽8钳工修研中心孔9车精车各段外圆孔10磨磨粗糙度为0.8的外圆11钳工去毛刺12检验检验13入库入库方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3车车左端端面，钻中心孔4车车右端面钻中心孔5车粗车各段外圆退刀槽6铣铣宽4mm的键槽7铣铣宽4mm的键槽8钳工修研中心孔9车精车各段外圆孔10钳工去毛刺11检验检验12入库入库具体的方案如下方案一和方案二的区别在于，方案二不能达到外圆精度要求，粗糙度为0.8的外圆需要磨外圆，而方案一在安排工序时，能够保证加工精度，综上，我们选择方案一。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定轴零件材料为45，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。轴毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。3.5确定切削用量及基本工时工序III：车右端各端面，外圆（1） 粗车18面确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为1mm，则毛坯长度方向的最大加工余量为1.5mm,1次加工,a=1mm计。长度加工方向取IT12级，取mm。确定进给量f:根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册表1.4,当刀杆16mmX25mm, a=2mm时,以及工件直径为160时。f=0.50.7mm/r按C61401车床说明书（见切削手册表1.30）取f=0.5 mm/r计算切削速度: 按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为V=(m/min)2.1式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数k见切削手册表1.28,即k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97所以V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速 n=253(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.28）与253r/min相近的机床转速有230r/min及305r/min。现选取305r/min。如果选230m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=80m/min 计算切削工时，按工艺手册表6.2-1,取L=12 L=3mm, L=0mm, L=0mm t=0.098(min)（2） 粗车18和M14端面连接面确定机床主轴转速:n=133(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.28）与133r/min相近的机床转速有120r/min及150r/min。现选取150r/min。如果选120m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=75.4m/min 计算切削工时，按工艺手册表6.2-1,取L=（16-14）/2mm=1mm, L=3mm, L=0mm,L=0mm t=0.053(min)车退刀槽车槽.采用切槽刀，r=0.2mm 根据机械加工工艺师手册表27-8取 f=0.25mm/rn=305r/min计算切削工时L=2mm, L=3mm, L=0mmt=工序二：粗车左端外圆和端面的切削用量及基本工时的计算如上在此不再累述工序四：精车右端18外圆车床：C616（1） 精车18外圆Z=0.4mm计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min）式中， ， 修正系数见切削手册表1.28以按机床说明书（见工艺手册表4.2-8）与1023r/min。如果选995r/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 计算切削工时按工艺手册表6.2-1取， ，则：=工序VI：铣宽4mm和5mm键槽确定切削深度由于加工余量不大，所以可一次走刀完成每齿进给量根据x52k铣床说明书，其功率为7kw,中等系统刚度根据表3 现取 选择铣刀磨钝标准及耐磨度根据表7 铣刀刀齿后刀面最大磨损为 ，镶齿铣刀（）耐用度 确定切削速度和每秒进给量切削深度可根据表21中公式计算 也可查表根据表9 当 时， 各修正系数为： 故 根据机床说明书选择 实际切削速度和每齿进给量为： 检查机床功率根据表5 当 时，切削功率的修正系数 所以实际切削功率为 根据机床说明书，机床主轴允许的功率为 因为，所以此切削用量可以采用。即 计算工时 式中 根据表19 入切削量及超切削量 则 故 4、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，
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