机械加工毕业设计

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题目：转轴零加工工艺设计

二、毕业设计的内容

本毕业设计的内容主要包括以下几个方面：

㈠零工艺性能分析

分析的内容主要包括：

1、认识零这主要是指了解零的作用、生产纲领、材料、毛坯种类；尺寸精度、形状与位置要求、表面粗糙度要求及其它要求，从而掌握主次。

2、审查零图形分析零图上给出的几何条是否充分，有无标注缺陷。

3、确定加工定位基准确定粗基准和精基准。

4、工艺尺寸的计算如果加工基准与设计基准不重合，则要进行工艺尺寸与公差的换算。

、分析零上各结构要素根据各结构要素初步考虑加工的先后顺序和加工方法；如果从加工角度看，需要更改的加工要素，是否会影响零的使用性能与强度，如果不影响，则要会同设计部门进行协商，加以修改。

6、对加工工序提出要求根据初定的加工顺序和加工方法，提出某些工序的附加要求。

㈡工艺设计

工艺设计，主要是确定加工方案。

确定加工方案时，一般应建立几套方案，根据保证质量、经济、方便、可行的原则进行比较，确定一套最佳方案，并以“机械加工工艺过程卡片”（如表11示）的形式给以归纳。

具体内容是：划分工序，确定每道工序使用的设备、加工参数、刀具及工艺装备等；确定每道工序的加工尺寸，给下道工序留出的加工余量及重点保证的加工尺寸

三：零性能分析

轴类零是机器中经常遇到的典型零之一。它主要用支承传动零部，传递扭矩和承受载荷。轴类零是旋转体零，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条制定，主要要求如下：

1、尺寸精度比一般的零的尺寸精度要求高。轴类零中支承轴颈的精度要求最高，为IT～IT7；配合轴颈的尺寸精度要求可以低一些，为IT6～IT9。本轴：&slash;36h11是配合尺寸，精度最高。

2、位置精度高，其一般轴的径向跳动为001～003，高精度的轴为0001～000。本轴：8的键有对称度要求。

3、表面粗糙度比一般的零高，支承轴颈和重要表面的表面粗糙度Ra常为01～08u，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度Ra为08～32u。本轴所有表面都要加工，其中&slash;36h11，左&slash;26要求最高，&slash;20其次。

轴类零一般常用的材料有4钢、40r合金钢、轴承钢Gr1和弹簧钢6n，还有20rTi、20n2B、20r等。轴类零最常用的毛坯是棒料和锻，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。所以除了光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻。另外轴类零的毛坯还需要经过热处理。

轴的结构设计原则：

1、节约材料，减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸，或大的截面系数的截面形状。

2、易于轴上零的精确定位，稳固装配拆卸和调整。

3、采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施。

4、便于加工制造和保证精度。

、表面粗糙度比一般的零高，支承轴颈和重要表面的表面粗糙度Ra常为01～08u，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度Ra为08～32u。

轴类零一般常用的材料有4钢、40r合金钢、轴承钢Gr1和弹簧钢6n，还有20rTi、20n2B、20r等。轴类零最常用的毛坯是棒料和锻，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。所以除了光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻。另外轴类零的毛坯还需要经过热处理。

、加工方案选择：

1、加工方法选择：本轴为旋转体，故采用车或磨的加工方法

2、加工阶段：本轴各表面精度要求不一致，故要划分加工阶段，其中φ36h11、φ26粗糙度16的外圆，粗车—半精车—精车，4X1、φ22粗糙度32的粗车—半精车，端口3、8、台阶6的粗糙度63的粗车—半精车，其余：12的粗车一刀。

3、加工工序划分：因为中批量生产，工序分散，多采用专用夹具，专用机床。

4、粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准,对所有表面都需加工的轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。本轴加工基准选择轴的中心线作为粗精车基准。

、机床，刀具，夹具，量具

是要把工艺过程的设计确定，详见工艺卡。

四：工艺设计

•生产纲领：1000/年，认真负责、独立按时完成设计任务。对于技术方案、数据选择和计算结果必须高度重视，整个设计在技术上是先进的、经济上是合理的、在生产上是可行的。

•制定加工工艺路线：

方案一：

•下料：22

•夹左头，车右端面，留余量，粗车右端各段，Φ26到尺寸，半精车22到尺寸，Φ36留余量，精车Φ36到尺寸，倒角，切槽。第二主轴夹Φ36外圆，车左端面到尺寸，粗车左端外圆，Φ40到尺寸，Φ26留余量，半精车、精车Φ36到尺寸。切槽，倒角

•铣18斜平面。钻、攻6

•铣8键槽

•铣3开口

•去毛刺，检验

方案二：

（1）、下料：22

（2）、夹左端，车右端面，留2加工余量，打中心孔

（3）、夹左端，顶右端中心孔，粗车右端各段，Φ26、Φ40到尺寸

（4）、夹右端，车左端面，长度到尺寸，打中心孔

（）、夹右端，顶左端中心孔，粗车左端

（6）、夹左端，顶中心孔，半精车Φ22到尺寸，半精车、精车Φ36到尺寸，切槽4×1，倒角

（7）、夹右端Φ36外圆，半精车、精车Φ26到尺寸，钻Φ12孔，鍯90°锥孔

（8）、铣18尺寸斜平台

（9）、钻、攻6

（10）、铣8键槽

（11）、铣3开口

（12）、去毛刺

（13）、检验

方案三：

•下料：22

•夹左端，车端面，留余量，打中心孔，粗车右端各段，其中Φ40、Φ26到尺寸

•调头，夹右端，车端面到尺寸，打中心孔，粗车左端

•夹左端，顶中心孔，半精车Φ22到尺寸，Φ36留余量，精车Φ36到尺寸，切槽倒角，铣18平台

•夹右端，顶中心孔，半精车、精车Φ26到尺寸，松顶尖，钻Φ12孔，鍯90°

•钻攻6

•铣3开口

本小组选择方案三

湖南机电职业技术学院机械加工工艺过程卡片每台数1共2页

备注第1页

产品型号零图号材料牌号毛坯尺寸2

产品名称转轴零零名称转轴毛坯种类每坯制数1

工

序

号工序

名称工序内容设备工艺装备工时定额

（分钟）

10下料准备Φ4x2的棒料锯床专用夹具

20粗车夹左端，车端面，留余量，打中心孔，粗车右端各段，其中Φ40、Φ26到尺寸

双主轴车削中心三爪卡盘

30精车调头，夹右端，车端面到尺寸，打中心孔，粗车左端

双主轴车削中心三爪卡盘

40粗车夹左端，顶中心孔，半精车Φ22到尺寸，Φ36留余量，精车Φ36到尺寸，切槽倒角

双主轴车削中心卡三爪盘

0精车夹右端，顶中心孔，半精车、精车Φ26到尺寸，松顶尖，钻Φ12孔，鍯90°

双主轴车削中心三爪卡盘

60钻钻攻6

X61专用夹具

70铣铣3开口

X032虎钳

80倒角去毛刺

编制审核批准

五：编制转轴加工工艺过程卡片

六：编制铣开口加工工序卡片

机械加工工序卡片产品型号零（部）图号

产品名称零（部）名称转轴

车间工序号工序名称材料牌号

加工车间1铣端部开口4

毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制数每台数

设备名称设备型号同时加工数设备编号

夹具编号夹具名称切削速度

工位器具编号工位器具名称工序工时

准终单

工步

号工步内容工艺准备主轴转速

r/in切削速度

/in进给量

/r切削深度

进给

次数工步工时

机动辅助

1铣开口专用夹具00120312

编制：黄XX审核：日期：

七:夹具设计说明

1、夹具设计前的准备工作

•明确工的年生产纲领

•、确定毛坯类型为1000/年，结合生产实际，备品率α和废品率β分别取1010％%和11％%，代入N=Q(1+α%+β%)，得年生产纲领

•1+10）=11000/年

划分生产类型的参考数据确定为大批，工作制度8小时/班制。由于是大批量生产，所以采用的是流水线生产方式，一个工人加工一个工序，以提高生产效率，达到降低成本的目的，其属轻型零，生产类型为大量生产。

13、熟悉工零图和工序图

零图给出了工的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。包括零图的分析、毛坯制造方法的选择、基准的选择、加工方法的选择、加工顺序的确定、工艺路线的制订、余量与工序尺寸的确定、切削用量的选择等。

14、选择夹紧机构

在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：①安全性夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员。②手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。③夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。

④手动夹紧机构应操作灵活、方便。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元或夹紧机构，要选择和设计动力。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。本夹具用紫铜夹紧螺钉夹紧。

2夹具体主要技术条及优缺点的分析

夹具体的上平面与底面的平行度要求较高，主要是为了防止装夹后工倾斜。

（1）保证加工质量：使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种精度主要靠夹具和机床保证，不再依赖工人的技术水平。

（2）提高生产效率，降低生产成本：使用夹具后可减少划线、找正的辅助时间，且易实现多、多工位加工。在现代机床加工中，广泛采用气动、液动等机动加紧装置，可是辅助时间进一步减少。

（3）扩大机床工艺范围：在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在机床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。

（4）减轻工人劳动强度，保证安全生产。

优点：V形块和定位销是可换的。在多次装夹、拆装后，

由于V形块是定位和加紧的，频繁使用会导致精度降低，当加工出的零达不到要求时，换V形块就行。

缺点：工作时间长了或者切削力太大可能引起夹具体整体变形，达不到要求。这是就需要重新设计。

定位方案的确定

根据工序的尺寸形状和位置要求，工定位时需限制个自由度。在拟定定位夹紧方案时，仍需要对其进行分析和研究，考察定位基准的选择能否满足工位置精度的要求，夹具的结构能否实现。

芯轴中心和钻套中心的位置由钻模支架的两个夹紧螺钉和其上的定位孔相对芯轴中心的相对尺寸决定，可通过分度盘的T型槽微调。满足尺寸要求。

(1)定位元的结构尺寸及在夹具中位置的确定

由上可知，定位元由支撑板，芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔组成。

（1）芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔距离的确定

L+δLd/2=6(+002-002)

（2）支撑板芯轴的定位销尺寸确定

φh7/g6配合误差（+01-0）

（3）螺钉孔尺寸确定

φh7/g6配合误差（+01-0）

本轴以φ36外圆及φ40端面定位限制6个自由度，属于完全定位，其中套限制3个自由度，套的端面限制2个自由度，旋转自由度由旋转螺钉限制。

夹具精度校核

一般的夹具精度校核的原理是：

1）孔中心位（芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔）校核

影响其精度的主要因素如下。

（1）定位误差基准不重合误差：ΔB=002，基准偏移误差Δ=0，所以，ΔD=002。

（2）夹具安装误差由于夹具定位面和夹具底面的平行度误差等，会引起工倾斜，是加工的工序位置尺寸产生误差，技术要求规定不大于0003/100，故此工的影响在0，00以内。

（3）与加工方法有关的误差根据实际生产经验，这方面误差一般可控制在被加工工公差的1/3范围内，这里取003。以上三项合计为00，即可能的加工误差为00，这小于加工工要求保证的公差尺寸01。

2）角度尺寸校验

（1）定位误差由于芯轴的定位销和钻模支架的螺钉孔之间配合间隙会造成基准位移误差，可能导致两定位孔中心连心对规定位置的倾斜，其最大转角误差为Δα=artan[（δD1+δd1+x1in+δD2+δd2+x2in）/2L]=2’其最大影响是正负2秒。

（2）与加工方法有关的误差夹具中心平面与T型槽的平行度误差，查阅相关手册，一般为003/100，经换算，相当角度误差为正负1’。综合这两项误差，其最大角度误差为正负62’，满足本工加工的要求。结论：从计算看，本设计的精度要求合格，可以应用。

本轴的设计基准φ40端面与φ36外圆与定位基准重合，故无定位误差。

4夹紧力的计算

夹紧力=*式中：实际所需的夹紧力（N）；：在一定条下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）；：安全系数。0：考虑工材料及加工余量均匀性的基本安全系数取0=12～11：加工性质，粗加工取1=12：刀具钝化程度

2=10193：切削特点，连续切削取3=104：夹紧力的稳定性，手动夹紧4=13：手动