滚轮轴零件的工艺编制及夹具设计

1、毕业设计成果(产品、作品、方案)设计题目：滚轮轴零件的工艺编制及夹具设计二级学院 航空机械制造工程学院 专 业 数控技术 班 级 数计1302 学 号 201300152025 姓 名 刘铿 指导老师 宋宏明 二一五年 十二月 二十日诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。尽我所知，除设计中特别加以标注的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 2015 年 12 月 20 日摘要滚轮轴零件的工艺编制及夹具设计包括零件的加工工艺编制以及专用夹具的设计两部分。在工艺设计

2、中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺设计及毛坯的结构，并选择好零件的定位基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后编制出规程设计，以及各个加工的计算用量。然后进行数控铣工序50的夹具设计，设计出夹具的各个组成部件及尺寸，以及夹具的设计方案，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：滚轮轴；编制机械加工工艺规程；数控铣专用夹具的设计目录诚信声明.2摘要. 3一 零件的分析.5 1.1滚轮轴的作用.5 1.2零件的工艺分析.6二 工艺规程设计.8 2.1确定毛坯的制造形式8 2.2基准的选择.9 2.3制定工艺

3、路线.11 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.12 2.5切削用量的确定.13三 夹具设计18 3.1设计主旨.18 3.2定位基准的选择19四 心得体会20五 参考文献21六 致谢22一 零件的分析1.1滚轮轴的作用滚轮轴，一般情况下所受的承载能力较大，能够适用于各种安装尺寸大小受限制的支撑结构。在轴承的安装之前，一般都会注入适量的润滑脂。通常情况下，产品安装完成之后，用户就不需要再单独加入润滑油了。产品的封面进行封闭了，已达到能够起到密封的作用，并且能够承受在较小的轴向环境下进行滑。零件如下图：1.2零件的工艺分析零件名称为滚轮轴，材料为45钢，45钢为普通材料，广泛用于机械制

4、造，这种钢的机械性能很好。相对加工性系数Kv为1.01.6零件需要调质处理。零件图如下：现对零件具体分析如下:1. 6的孔：公差为6+0.012 0，长度为40mm，精度等级IT7，表面粗糙度为Ra3.2um。2. 20的镗孔：深度为5mm，表面粗糙度要求为Ra3.2。3. 22外圆表面：尺寸长度为14mm；表面粗糙度为Ra6.3um。4. 13外圆表面：尺寸长度为21mm，表面粗糙度为Ra3.2um。5. 7.5外圆表面：尺寸长度为29mm，表面粗糙度为Ra3.2um。6. 9+0.3 +0.2的圆柱与梯形槽：9的圆柱的上偏差为+0.3,下偏差为+0.2;梯形槽的长边为10,其上偏差为0,下

5、偏差为-0.09;短边为9,其上偏差为0,下偏差为-0.09;表面粗糙度均为Ra3.2um。7. 22圆柱上的台阶面：台阶面距6孔的距离为7,表面粗糙度为Ra6.3um。8. 螺纹孔：M4-7H的螺纹孔，深度为4mm，其螺纹中经和顶经公差为7H。其中6孔的轴线与9圆柱的轴线要求同轴,同轴度公差为0.08。通过以上分析可知该零件的重要表面为6孔、9圆柱与梯形槽。因该零件直径尺寸小（最小为7.5），而长度尺寸较大（84mm），为提高加工的刚性，需在工件有右端面做中心孔。二 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式 零件材料为45钢，由于零件年产量为500件，属于小批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大,

6、机械性能要求一般，为降低毛坯制造成本，选择毛坯为 25X87 的圆棒料,这对于提高生产效率、降低成本也是有利的。尺寸如下图：2.2基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准是工艺规程设计的重要工作之一。定位基准的选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各个表面的加工程序也有很大影响，基准合理的选择，可以保证加工质量，简化加工顺序、提高生产效率，否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件报废，使生产无法进行。1.粗基准的选择 车22mm 长度为64mm的外轮廓时，选择前表面长度为23mm的毛坯表面为粗基准。2精基准的选择车22mm 长度为64mm的外轮廓

7、时，选择左右两端的中心孔(双顶尖装夹)作为精基准。铣22mm 长度为13mm的平台，钻孔、攻丝M4-7H的孔时，选择工件左端面和22的内孔作为精基准。2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为小批量生产的条件下可以采用通用机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应考虑经济效果，以降低生产成本。1工艺路线方案一工序10: 备料,45钢, 25X87的圆柱材料工序20：热处理，调质处理工序30：数车，平端面，打中心孔，粗车、精车外圆左端。工序40：数车，平端面，打中心孔，粗车、精车外圆右端

8、。工序50：钻孔，扩孔，铰孔6+0.012 0工序60：粗镗、半精镗内孔20工序70：检验工序80：粗铣、精铣22外圆上的平面；钻螺纹底孔，攻丝工序90：钳工 去毛刺工序100: 检验2工艺路线方案二 工序10：备料,45钢, 25X87的圆柱锻件。工序20：数车，平端面，打中心孔，粗车、半精车外圆左端。工序30：数车，平端面，打中心孔，粗车、半精车外圆右端。工序40：检验工序50：粗铣、精铣零件22外圆上的平面；钻螺纹孔，攻丝工序60：钻孔，扩孔，铰孔6+0.012 0工序70：粗镗、半精镗内孔20工序80：热处理，调质处理工序90：钳工 去毛刺工序100：检验2.4工艺方案的比较和分析上述

9、两个方案分析：方案一是先加工左端22mm的外圆，精度较易保证，定位及装夹都比较方便。方案二是先加工右端14mm的外圆，装夹次数较多，精度不容易保证。即选择方案一作为本零件工艺路线。2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 滚轮轴零件为45钢，调制处理后硬度为220250HBW，生产类型为小批量生产，毛坯规格为长25X87mm的圆棒料。根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：1.外圆表面（22、13、7.5）22外圆粗糙度为Ra6.3，根据实训期间的加工经验所得：精加工留余量0.4mm 13外圆粗糙度为Ra3.2，根据实训期间的加工经验所得：精加工留余量

10、0.4mm7.5外圆粗糙度为Ra3.2，根据实训期间的加工经验所得：精加工留余量0.4mm2.铣台阶面（22） 粗铣平面加工余量经过查表（工艺手册）得：余量值规定为2.16.5mm，现取5mm3. 镗孔（20） 根据工序要求，20镗孔的加工要求分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下： 粗镗：查表（工艺手册）得其余量值为0.2mm，加工至尺寸21.8mm 半精镗：查表（工艺手册）得其余量值为0.1mm，加工至尺寸21.9mm 精镗：加工至尺寸22mm4. 6+0.012 0的孔 根据工序要求需要： 钻孔：留余量1mm，加工至尺寸5.0mm 扩孔：留余量0.15mm，加工至尺寸5.85

11、mm 铰孔：加工至尺寸6mm2.6切削用量的确定1.切削用量确定的原则 粗加工：去余量，主要以提高加工效率为主。背吃刀量ap（侧向吃刀量ae）进给速度（F）主轴转速（r/min）。精加工：保证零件图纸加工尺寸和粗糙度要求。主轴转速（r/min）进给速度（F）背吃刀量ap（侧向吃刀量）。（半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。）2.各工序切削用量的计算工序30粗车、半精车零件左端 机床：CK6143卧式车床 刀具：查（切削手册）选用YT15硬质合金外圆车刀，主偏角为90° 后刀面最大磨损限度1.01.4，刀具寿命60min。切削速度：查表（工艺手

12、册）4-3选用75100m/min，故选用Vc=75m/min进给量：查表（工艺手册）4-2得f=0.400.55mm/r，故选用f=0.40mm/r主轴转速： n=1000VC/D=1000x75/3.14x221085r/min,故取整为1100r/min进给速度： Vf=fn=0.40x1100=434mm/min加工22 背吃刀量ap=2.4mm 切削长度L=14mm工序40粗车、半精车零件右端机床：CK6143卧式车床 刀具：查（切削手册）选用YT15硬质合金外圆车刀，主偏角为90° 后刀面最大磨损限度1.01.4，刀具寿命60min。切削速度：查表（工艺手册）4-3得 1

13、00130m/min，故选用 Vc=120m/min进给量：查表（工艺手册）4-2得f=0.250.30mm/r，故选用 f=0.25mm/r进给速度：Vf=0.25x2939734mm/min主轴转速：n=1000VC/D=1000x120/3.14x13=2939r/min，故取整为2950r/min加工13 背吃刀量ap=1.5mm 切削长度L=53.5mm主轴转速：n5095r/min，故取整为5100r/min加工7.5 背吃刀量ap=2mm 切削长度L=29mm主轴转速：n=1000VC/D=1000x120/3.14x14.52635r/min, 故取整为2650r/min加工1

14、4.5背吃刀量ap=1.5mm 切削长度L=11.5mm 工序50钻孔，扩孔，铰孔机床：CK6143卧式车床 钻头：查（切削手册）选用高速钢麻花钻钻头，直径为6mm。切削速度：查表（工艺手册）6-8选用825m/min ，故选用Vc=10m/min进给量：查表（工艺手册）6-8得f=0.050.1mm/r ，故选用 f=0.05mm/r进给速度：Vf= 0.05x3x530=79.5mm/min主轴转速：N =1000VC/D=1000x10/3.14x6=530r/min加工6 背吃刀量ap=2.0mm，切削长度L=40mm工序60粗镗、半精镗零件机床：CK6143卧式车床 刀具：查（工艺手

15、册）选用高速钢镗刀切削速度：查表（工艺手册）6-11得1550m/min，选用 Vc=30m/min进给量：查表（工艺手册）6-11得f=0.150.45mm/r，故选用f=0.20mm/r进给速度：f=0.2x47795mm/min主轴转速：n=1000vc/D=1000x30/3.14x20477r/min，故取整为500r/min.加工20 背吃刀量ap=2.4mm，切削长度L=5mm工序80粗铣、精铣零件机床：加工中心VMC850刀具：采用高速钢立式铣刀，半径为8mm；铣削深度：4mm切削速度：查表（工艺手册）5-9得1236m/min，故选用Vc=20m/min每齿进给量：查表（工艺

16、手册）5-8得fz=0.080.12mm/z故选用fz=0.1mm/z进给速度：Vf= 0.1x289=31.8mm/min主轴转速：n =1000VC/D=1000x20/3.14x20318r/min, 故取整为320r/min。加工22 背吃刀量ap=2.5mm，切削长度L=13mm三 夹具设计3.1设计主旨 工序80加工要在轴22的外圆表面上铣平面，表面粗糙度为Ra6.3um，无其他技术要求，该工序在VMC850立式铣床上加工，零件属于小批量生产。3.2 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑， 选择工件左端面和22的内孔作为基准。用一个圆柱销和一个圆型快固定两端面，然后用活动螺杆卡紧

17、。理论上限制自由度分析：22平面由刀具保证；保证平面深度应该限制：x移动、y转动；保证平面长度应限制：x移动；保证平面对称度应限制：y移动，z转动；综合结果限制：x移动、y移动、有、转动、z转动，z移动；实际上限制自由度分析：圆柱销和圆型块定位限制：y移动、z移动、y转动、z转动。四 心得体会在大学期间经过三年的努力和学习，对于数控一些问题已初具雏形。作为一名即将毕业的学生，我觉得能做这样的毕业设计是十分有意义。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次毕

18、业设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是对讨论和共同学习有了进一步的认识。我们作为小工程师，一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。这次毕业设计也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。五 参考文献1董玉红数控技术M北京：高等教育出版社，2004 2覃岭数控加工工艺基础M重庆：重庆大学出版社，2004 3惠延坡，沙杰等加工中心的数控编程与操作技术M 北京：机械工业 出版社，2001. 4王启平等.机械制造工艺学M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002. 5叶伯生计算机数控系统原理、编程与操作M武汉：华中理工大学出版 社1999 6刘慧芬等.机床与夹具M.北京: 清华大学出版社,2