K095-小卡轴机械加工工艺规程及车外圆夹具设计带图纸文档
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K095
小卡
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K095-小卡轴机械加工工艺规程及车外圆夹具设计带图纸文档,K095,小卡,机械,加工,工艺,规程,车外圆,夹具,设计,图纸,文档
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设计说明书设计题目： 制定小卡轴的加工工艺，设计夹具 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师 目录序 言1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第2章 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形式42.2 基面的选择42.3 制订工艺路线62.4 机械加工余量的确立6第3章 夹具设计123.1 定位基准的选择123.2 切削力及夹紧力的计算123.3 夹具简要操作说明14总结16参考文献172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。小卡轴的加工工艺规程及其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。第1章 零件的分析1.1 零件的作用 小卡轴的作用，待查。1.2 零件的工艺分析1零件的技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差等级/mm表面粗糙度值/m轴左右端面60+1IT106.320外圆面20h10IT106.316外圆面16h10IT106.312外圆面12h10IT106.310退刀槽10h10IT106.3铣平行面IT106.32. 毛坯选用普通模锻,材料为45刚，具有较高的硬度、耐磨性。先进行粗加工锯去多余部分,然后加工轴左右端面,再加工阶梯轴外圆表面.最后精加工。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式由于阶梯轴类零件工作时，某些部位如轴颈（主要是与滑动轴承配合的轴颈）往往要承受摩擦、磨损，严重时可能发生咬死（又称抱轴）现象，使轴类零件运转精度下降。有时还需要承受多种载荷的作用，为增强阶梯轴的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。由于中批量生产,采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a应选能加工出精基准的毛坯表面作为基准。b当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工的表面作为粗基准。c要保证工件上某重要表面的余量均匀时，则应选择该表面为定位粗基准。d当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为基准，以保证该表面有足够的加工余量。该小卡轴的外圆表面和左、右端面互为基准作为粗基准，以保证为后序准备好精基准。基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。根据小卡轴零件的技术要求和装配要求,选择该小卡轴轴线作为精基准,零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工,即遵循”基准统一”原则.小卡轴设计基准是轴线,选用其作为精基准定位加工轴的外圆表面,实现设计基准和工艺基准的重合,保证了被加工表面的垂直度要求.选择精基准的原则时，重点考虑的是有利于保证工件的加工精度并使装夹更为方便。2.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、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具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。表3.1 工艺路线工序号工序内容工序一锻造、调质处理工序二粗车左端面工序三左端面打中心孔工序四粗车右端面工序五右端面打中心孔 工序六车201612外圆面工序七车10退刀槽工序八车12外圆面工序九铣8平行面工序十检验2.4 机械加工余量的确立1. 左端面由于左右端面要与其他接触面接触，粗糙度要求为6.3，查相关资料知粗车余量留1mm，半精车余量0.5mm。2. 外圆面粗车外圆面至21，加工余量1mm,半精加工至20，加工余量0.5mm粗车外圆面至17，加工余量1mm,半精加工至16，加工余量0.5mm粗车外圆面至13，加工余量1mm,半精加工至12，加工余量0.5mm车槽至10，加工余量1mm,粗车右端外圆面至13，加工余量1.5mm,半精加工至12，加工余量0.5mm粗铣平行面至9mm, 加工余量1.5mm,半精加工至8mm，加工余量0.5mm工序1：粗车轴两端面(1）工具材料：45号刚，b=170240MPa，模锻；工件尺寸63mm，23mm加工要求：粗车轴两端面，加工余量1mm;机床：C6140车床确定粗车端面刀具类型：YT15硬质合金焊接式车刀；刀具耐用度T=240min；刀具尺寸25mmx25mm;刀片厚度6mm; 010后角0= 6，副后角0=6，刃倾角s=0，主偏角Kr=75，副偏角Kr=15。（2）切削用量确定切削深度ap：因为余量较小，故选择ap=1mm确定每次进给量fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端车，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用YT15硬质合金端车刀加工，机床功率为7.5kw（据简明手册表1.27，C6140车床）f0.7mm/min故选择：f=0.51mm/min（3）计算切削速度vc根据机械制造工艺与装备表2-20，查得各修正系数为：Cv=242=xv=0.15 yv=0.35 m=0.20切削速度Vc=93m/min（4）确定机床主轴转速：nsp=1000vc/dw=400.2r/min.最终确定主轴转速为：400r/min（5）计算基本工时查机械加工工序设计指导书表3.9得，Tb=4/400=0.04min。工序2：粗车小卡轴外圆面（1）确定粗车外圆刀具类型：YT15硬质合金焊接式车刀；刀具耐用度T=240min；刀杆尺寸25mmx25mm；刀片厚度6mm；010后角06，副后角0=6，刃倾角s=0,主偏角Kr=75,副偏角Kr=0。（2）确定切削用量粗车外圆，加工余量为2mm,四走刀，则单边吃刀量为asp=2/1=1mm（3）确定进给量 由切削用量简明手册HT200，刀杆尺寸25x25，工件直径为32mm，则f=0.40.5。再由简明手册表4.23查取f=0.45。 （4）选择刀具磨钝标准及耐用度由切削用量简明手册表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.81.0。（5）确定切削速度VC根据机械制造工艺与装备表2-20，查得各修正系数为： Cv=242=xv=0.15 yv=0.35 m=0.20切削速度Vc=93m/min（6）确定机床主轴转速：ns=1000vc/dw=400.2r/min.最终确定主轴转速为：400r/min 计算基本工时查机械加工工序设计指导书表3.9得，Tb=211/(400*0.51)=1.03min工序3 半精车小卡轴外圆面（1）确定半精车外圆刀具类型：YT15硬质合金焊接式车刀；刀具耐用度T=240min；刀杆尺寸25mm25mm；刀片厚度6mm；012后角06，副后角0=6，刃倾角s=3,主偏角Kr=45,副偏角Kr=15。（2）确定背吃刀量半精车外圆，加工余量为0.5mm,四次走刀确定进给量由机械制造技术基础课程设计指导书表560得f=0.030.3mm/r。再由简明手册表412查取f=0.28mm/r。（3）选择刀具磨钝标准及耐用度后刀面磨钝标准为0.81.0,耐用度为T=240min。（4）确定切削速度VC根据机械制造工艺与装备表2-20，查得各修正系数为：Cv=198=xv=0.15 yv=0.30 m=0.18切削速度Vc=53m/min确定机床主轴转速：ns=1000vc/dw=562.6r/min.最终确定主轴转速为：560r/min（5）计算基本工时查机械加工工序设计指导书表3.9得Tb=154/(560*0.28)=0.98min。工序4 切槽切槽车刀，YG8硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90，前10，后角6，副偏角2o，刃倾角0，刀尖圆弧直径0.5mm。（1）确定背吃刀量加工余量为1mm,一次走刀（2）确定进给量由切削用量简明手册表314得f=0.20.3mm/r。再由简明手册表412查取f=0.28mm/r（3）选择刀具磨钝标准及耐用度后刀面磨钝标准为0.81.0,耐用度为T=240min（4）确定切削速度VC根据机械制造工艺与装备表2-20，查得各修正系数为：Cv=68.8=xv=0.15 yv=0.40 m=0.25 Kv=0.71切削速度Vc=27m/min确定机床主轴转速：ns=1000vc/dw=429.9r/min.最终确定主轴转速为：450r/min（5）计算基本工时查机械加工工序设计指导书表3.9得，Tb=8*4/(450*0.28)=0.25min。工序5 ：铣8平行面刀具选取立铣刀，刀片采用YG8。（1）确定背吃刀量加工余量为1.5mm,一次走刀（2）确定进给量及切削速度根据X52K型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取=500（3）计算工时切削工时：，则机动工时为第3章 夹具设计3.1 3 车床夹具设计3.2 3.1问题的提出夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。本课题设计的是工件加工车外圆及端面工序专用夹具3.3 3.2夹具的设计3.4 3.2.1定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。方案一1面也就是整个工件的截面定位限制两个自由度。2面是工件的地面定位限制三个自由度3面是侧面定位限制一个自由度。方案二1面是工件的底面限制三个自由度。 2面是侧面限制一个自由度。 3面是外端面定位限制两个自由度。方案比较：方案一：是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。方案二：是是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，但不容易保证空的轴线与外圆对称面的重合，钻头进给的的轴向力完全由定位元件承受，很容易引起变形。本工序车外圆及端面，加工的切削力主要是刀头进给时的轴向力，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很大。综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案二。3.5 3.2.2定位元件的设计通过方案二来选择设计定位元件3.6 3.2.3切削力及夹紧力的计算刀具： 粗车切削力：查现代机床夹具设计P104表，得车削切削力计算公式： 圆周分力Fc = 902 Kp径向分力Fp = 2383Kp轴向分力Ff =3326Kp其中背吃刀量 2.3mm(30) 4mm(35)f每转进给量 0.16mm(30) 0.3mm (35)Vc切削速度m/min 60(30) 40(35)Kp修正系数1.08 1.63 0.70所以切削时的各切削力Fc1= 566.8N Fp2=801.5N Ff3= 416.4N精车切削力：背吃刀量0.5mm(30) 0.7mm(35)f每转进给量 0.13mm(30) 0.2mm (35)Vc切削速度m/min 38(30) 20(35)Kp修正系数 1.08 1.63 0.70所以切削时的各切削力Fc1= 105.45N Fp2= 57.23N Ff3= 97.96N 车削夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式： Wk = 式中Wk实际所需夹紧力K安全系数弹簧夹头的半锥角u2工件与夹具支承面的摩擦系数则所需夹紧力 Wk=399（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。3、定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y=0.5d=0.50.12mm=0.06mm3.7 3.2.4加紧元件的设计加紧元件由一个V型块给工件顶端一个向下的力来使工件加紧，而后的螺杆是为了在装卸工件方便所做的设计3.8 3.2.5紧固元件的选择由于夹具零件都是固定在夹具体上面的，所以应该选择螺钉，由于夹具的设计尺寸面的宽度多为15或者20cm，尺寸较小，为了满足强度要求以及在这么小的空间装配拆装，故选择内六角圆柱头螺钉。3.9 3.2.6夹具操作说明先将定位元件及加紧元件固定在夹具体上面，然后只需拧松螺杆将V型块退回即可将元件按照定位基准放置好，最后拧紧螺杆将元件加紧。当加工完成之后拧松螺杆将元件取下，在放入下一个零件。12总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新
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