燕山大学立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计

1、机械制造工艺学机械制造工艺学 A A课程设计任务书课程设计任务书项目名称：项目名称：立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计课程名称课程名称：机械制造工艺学机械制造工艺学 A A班班级：级：1010 级机制二班级机制二班学生姓名：学生姓名：李佩岭李佩岭张张 猛猛指导教师：指导教师：陈锦江陈锦江完成日完成日期：期：20132013 年年 5 5 月月 2020 日日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第2页内容：内容：1 1、零件图、零件图一张一张2 2、三维图、三维图一张一张3 3、毛坯图、毛坯图一张一张4 4、机械加工工艺卡片、机械加工工艺卡片一

2、套一套5 5、课程设计说明书、课程设计说明书一份一份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第3页目目录录第 1 章零件的分析41.1 零件的功用及结构分析51.2 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52.1 毛坯的选择52.2 基 准 的 选 择 52.3 工艺路线的拟定62.3.1 表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72.5 切削用量及工时定额的确定.92.6 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.124.1 任务的提出124.2 定位方

3、案及定位装置的设计计算124.2.1 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134.4 夹紧方案的设计134.5 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第4页第一章第一章零件的分析零件的分析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第5页1.11.1 零件的功用及结构分析零件的功用及结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

4、销的左侧是一个 5013. 0006. 0mm 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。1.21.2 零件的工艺分析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包括：5 孔及与其垂直的表面。第二章第二章 立式钻床销轴零件机械加工工

5、艺规程设计立式钻床销轴零件机械加工工艺规程设计2.12.1 毛坯的选择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。2.22.2 基准的选择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

6、准。定位基准的选择，分为粗基准和精基准的选择。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第6页2.2.12.2.1 粗基准的选择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2.2.22.2.2 精基准的选择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。2.32.3 工艺路线的拟定工艺路线的

7、拟定2.3.12.3.1 表面加工方法及加工方案的确定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。2.3.22.3.2 加工顺序的确定加工顺序的确定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

8、B 面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第7页工序 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

9、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。2.42.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定加工余量、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

10、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：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第8页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RaRa （m）ESEI10端面粗车Z=2IT1112.5100-0.09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

11、.5450-0.16半精车2Z=1.5IT96.3450-0.062精车2Z=0.5IT86.3450-0.0395.5外圆粗车2Z=2IT1112.5150-0.11半精车2Z=1.5IT96.3150-0.043精车2Z=0.5IT86.3150-0.027台阶面B粗铣2Z=2IT1212.5100-0.15精铣2Z=0.5IT86.3100-0.0225 孔钻孔2Z=16IT1212.55+0.1200扩孔2Z=3IT106.35+0.0480铰孔2Z=1IT86.35+0.0180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第9页2.52.5 切削用量及工时定额的确定切削用量及工

12、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 1620mmr=90=122计算切削用量粗车10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zf=0.4mm/z。背吃刀量pa=3mm。切削速度： 参考 简明手册 表 11-28， 选取铣削速度为 20m/min。由公式vmpvcvvavxTfcky。其中242cv15. 0 xv

13、35. 0yv941. 0kv所以0.20.150.352420.941136.4/ min2030.5cmv确定机床主轴转速：min)/(6 .2895154 .1361000d1000rvnws切削工时：按工艺手册0, 0,2),(5 .1224065321lllmmmml(min)096. 025 . 060025 .12321iflnllltwm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第10页2.62.6 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片燕山大学机械加工工艺过机械加工工艺过程卡片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

14、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

15、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， Ra12.5.m，工序间加工余量 2mm车C620-1车刀，专用夹具，卡板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第11页第三章第三章工艺经济性分析工艺经济性分析(1)

16、 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。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

17、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=5mm，专用夹具，塞规14扩孔扩孔至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2

18、013-5-13审核日期会签日期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第12页（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，

19、故成本为 15 元，总费用大约 140元。第四章第四章 立式钻床销轴零件工序立式钻床销轴零件工序 I I 夹具的方案设计夹具的方案设计李佩岭李佩岭 方案方案4.14.1 问题的提出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。4.24.2 定位方案及定位装置的设计计算定位方案及定位装置的设计计算4.2.1.4.2.1.定位基准的选择定位基准的选择首先考虑端面的

20、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。4.2.24.2.2 定位元件的选择及定位装置的方案设计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,需要限制 5个自由度: ,y,z,y,z,.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x,z,x.再利用两个支承钉分别限制y,y.4.2.34.2.3 定位误差的分析计算定位误差的分析计算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第13页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

21、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。4.34.3 对刀或导引元件（装置）选择对刀或导引元件（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,理应选择.机床导轨来引导车刀。4.44.4 夹紧方案的设计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

22、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。4.54.5 连接元件及夹具体的方案设计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.第四章第四章 立式钻床销轴零件工序立式钻床销轴零件工序 1313 夹具的方案设计夹具的方案设计张猛张猛 方案方案4.14.1 任务的提出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,降低劳动强度.4.24.2 定位方案及定位装置的设计计算定位方案及定位装置的

23、设计计算4.2.14.2.1 定位方案的确定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。4.2.24.2.2 定位元件的选择及定位装置的方案设计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第14页由度: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x,z,x.再利用两个支承钉分别限制y,y或者用一个薄的 V 型块限制y

24、,y.4.2.34.2.3 定位误差的分析计算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:dTDD21)(21minmax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:dDWTDD21)(21minmax4.34.3 对刀或导引元件（装置）选择对刀或导引元件（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.

25、4.44.4 夹紧方案的设计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.燕山大学机械制造工艺学

26、项目立式钻床销轴工艺规程设计第15页(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.4.54.5 连接元件及夹具体的方案设计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.第五章第五章 主要参考文献主要参考文献书名书名出处出处作者作者机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第六章个人心得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