機械專業(yè)畢業(yè)論文.doc

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1、彎軸壓孔加工工藝及精鏜壓軸孔夾具 關鍵詞： 彎軸壓軸孔，加工工藝，鏜孔夾具 摘要：本次設計是對彎軸零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。 彎軸零件的主要加工表面是平面及內(nèi)孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加 工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔 與平面的加工明確劃分成粗加工、半精加工精加工階段以保證加工精度?；鶞?選擇以零件底平面為粗基準加工出四垂直孔底平面，以彎軸零件四垂直孔底平 面作為精基準。主要加工工序安排是先先加工四垂直孔和兩上平面，再以四底 平面為基準加工壓軸孔藝孔。整個加工過程需用鏜床、銑床等。 目錄 前言.1 1 彎軸零件的工藝分析.2 1.

2、1 零件技術要求的分析.2 1.2 零件結構的分析.2 2 毛坯的選擇.3 3 機械加工工藝規(guī)程.3 3.1 工藝路線.3 3.2 工藝基準的確定.3 3.3 工藝流程.4 4，精鏜壓軸孔夾具.5 4.1 定位基準.5 4.2 夾具尺寸及公差確定.5 4.3 工件的裝夾.5 結束語.6 參考文獻.7 前言 機械加工工藝規(guī)程，是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法的重要工藝 文件。它不僅是企業(yè)生產(chǎn)重要技術文件，也是機械過程中用于指導生產(chǎn)、組織 加工和管理工作的重要依據(jù)，還是新建和改建工廠和車間的基本資料，是實現(xiàn) 產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn) 準備，計劃調(diào)度、

3、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)， 也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。 然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)， 夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和 提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企 業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計 具有十分重要的意義。 彎軸壓孔加工工藝及精鏜壓軸孔夾具 彎軸是用于輕軌列車上的關鍵零件。一般客車的輪對是兩個輪子壓在同一 根輪軸上，輪子和輪軸一起轉(zhuǎn)動，輪對兩端裝有軸承及軸承座，車廂通過一

4、系 列較復雜的機構裝在兩端軸承座上，車廂前后裝有兩組輪對，這樣組成客車車 廂，能在導軌上運行。而輕軌列車的彎軸簡化了輪子與車廂的復雜連接，車廂 減震系統(tǒng)直接裝于彎軸上，在彎軸兩端壓入輪軸，在輪軸上裝入滾動軸承及車 輪。列車運行時彎軸及輪軸不轉(zhuǎn)動，通過滾動軸承只要車輪滾動，這樣是國外 先進的結構，但是彎軸制造較復雜，難度大，精度要求高。 該零件為單位小批量生產(chǎn) 1 彎軸零件的工藝分析 1.1 零件技術要求的分析 彎軸與機構中的零件通過緊配合，減震等作用。形狀對稱，尺寸要求，形 狀精度要求均較高。兩個 134 mm 的孔為主要配合孔，兩孔的同心度必須50。 保證在 0.1mm。兩孔軸心與兩端端面的

5、垂直度 0.02mm，且圓柱度要求 0.02mm。 四周 70.5 mm 四孔上公差為，四孔之間位置0.2mm，且四孔底部與與壓軸2.01 孔上部的平面距離是 325 mm。見附圖 1.50 1.2 零件結構的分析 彎軸零件主要有內(nèi)孔，平面，零件通過緊配合，減震等作用。形狀對稱， 尺寸要求，形狀精度要求均較高，彎軸 屬于軸類零件基本加工表面有 4 個垂 直方向的孔，2 個水平方向的壓軸孔以及 2 個上平面組成。 4 垂直方向的孔主要 采用畫線銑和鏜加工，2 上平面主要采用畫線銑床上進行加工， 2 壓軸孔采用畫 線粗鏜，半精鏜，補焊，回火，最終在夾具上精鏜。 彎軸加工要求也很高，彎軸四周有 70

6、.5 mm 的四個垂直孔，該四孔中201。 心距較大，分別為 1100mm 和 480mm，中心距公差為0.2mm，彎軸兩端壓軸孔 精度要求最高，孔徑為 134 mm，孔的圓柱度為 0.02mm，并且是里口大外5.0 口小，彎軸兩端孔的相互位置也有要求，假設彎軸兩端孔分為 A 與 B，要求 A 對 B 軸線的同軸度為 0.1mm，A 孔的外平面與 A、B 的軸線垂直度為 0.02mm，另 外 A-B 軸線對稱 4 個 70.5mm 的垂直孔對稱度要求是0.1mm，該形位公差是 立體空間位置公差（垂直軸線對水平軸線） ，屬于加工難度較高的公差要求。 彎軸采用鑄鋼件，材料是 C 級鋼，對于彎軸零件

7、的鑄造毛坯，需要的材料和 機械性能試驗和化學成分析，對鑄造后的彎軸要做正火和回火 2 種熱處理，并 且進過磁粉探傷和射線探傷，鑄件要求很高。 2 毛坯的選擇 毛坯的選擇與零件的實際作用，材料，形狀，生產(chǎn)性子以及在生產(chǎn)過程中 獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下及種：1、型材 2、鍛造 3、鑄造 4、 焊接 5 其他毛坯。根據(jù)零件的材料要求以及零件在機構中的作用，最終制造方 法是鍛造或鑄造。 該零件材料是 C 級鋼（鐵路設備專用鋼材） ，當選用鍛造時，因為毛坯種類 的選擇不僅影響毛坯的制造工藝、設備及制造費用，而且對零件機械加工工藝、 設備和工具的消耗以及工作時定額也都有很大影響，由于毛坯精度低

8、，加工余 量比較大，生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)，鍛造費用較高。綜合上述考慮，采用 鑄鋼件，鑄造缺陷不得超過 TB/T 1464-91 中 3.14 項的要求范圍。 3 機械加工工藝規(guī)程 3.1 工藝路線 因為彎軸是鑄鋼件，在加工中鑄鋼內(nèi)部有的缺陷經(jīng)過加工會顯露出來，鑄 件內(nèi)部有縮孔，夾沙，等鑄造缺陷，而這是成品檢驗所不允許的，所以確定彎 軸加工工藝為：粗加工補焊鑄件缺陷局部回火（A,B 兩孔）半精加工 精加工。由于粗加工與精加工之間的加工余量較多，鑄造缺陷在粗加工后沒有 顯露出來，另外粗加工壓軸孔時因為工件裝夾變形，加工余量大工件走動而且 粗加工機床精度較低，加工余量不可能會很少，所以在粗加工與

9、精加工之間增 加了一道半精加工工序。 四垂直孔主要采用畫線方式進行機加工，利用工裝裝夾緊零件，校對所劃 得線，銑出 4 個 70.5 孔的底平面，再以底平面為基準鏜出 4 個 70.5 的孔 以及 2 上平面。 壓軸孔粗加工主要采用畫線的方式進行機加工，用四個 70.5 孔的底平面 為基準，螺栓穿過 70.5 的孔進行壓緊，校對所劃的線進行粗加工，再利用工 裝裝夾緊進行半精鏜加工、在補焊、回火過后再利用夾具定位進行精鏜壓軸 3.2 工藝基準的確定 在機械加工工藝路線確定以后，要選擇工件的工藝基準，在制定零件加工 的工藝規(guī)程時，正確選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準的選 擇正確與否，

10、不僅影響到零件的尺寸精度和相互位置精度，而且對零件個表面 的加工順序也有很大的影響。 對于彎軸來講，選擇 4 垂直孔底平面為水平方向的工藝基準，雖然該 4 孔 底平面沒有加工要求，但它符合作為基準的一種要素，在彎軸整件上是距離相 距較遠的點，處于同一平面上。選擇彎軸側面帶螺孔的搭子作為橫向工藝基準， 在加工過程中橫向工藝基準還有一次工藝基準的轉(zhuǎn)換，在加工 4 垂直孔時，以 搭子平面為橫向工藝基準，在精加工先后的程序中，相距同一側的兩個孔中心 連線作為橫向工藝基準，這樣選用基準是為了保證兩壓軸孔加工孔的 A-B 軸線 對 4 孔的對稱度達到0.1mm。 為了保證追最終成品的尺寸滿足圖紙要求，并且

11、便于加工及測量，所以對加 工彎軸必須確定工藝尺寸及公差。 在垂直方向上，尺寸基準要盡量與工藝基準在相同方向上，選擇以 4 垂直孔 底面作為尺寸基準，并把產(chǎn)品要求的尺寸轉(zhuǎn)化為工藝尺寸。 在彎軸中產(chǎn)品分辨標注為分段高度：800.5mm,1150.2mm,1300.5mm。 工藝尺寸標注為：800.1mm,1950.1mm,3250.4 如下所示： 這樣標注時，加工過程中很容易確定加工精度，而且測量容易，高度保證尺寸 要求： 195mm-80mm115mm 尺寸公差 0.1mm+0.1mm=0.2mm 325mm-195mm130mm 尺寸公差 0.1mm+0.4mm=0.5mm 在橫向基準尺寸上

12、4 垂直孔的橫向距離為：4500.2mm,對稱度為 0.1mm，所以 4 垂直孔距工藝尺寸為 4500.05，而且標注壓軸孔對 4 孔中心距 為 2550.05mm，這樣加工后的對稱度尺寸才能保證為 0.1mm,則對稱度為： 0.05mm+0.05mm=0.1mm. 3.3 工藝流程： 5）彎軸毛坯 10）清理：去除鑄件飛邊，毛刺，外形缺陷，補焊 15）劃線:檢查毛坯，劃出高度校對線及檢查線 20）銑垂直方向平面：加工底平面，4 個搭子上的平面，壓軸孔 2 端 頂面平面 25）銑橫向平面：銑橫向搭子平面，銑橫向搭子開檔 30）銑軸向端面：銑壓軸孔兩端平面 35）劃線：劃 4 個 70.5mm

13、的孔和壓軸孔 40）粗鏜孔：鏜 4 個 70.5mm 的孔和壓軸孔 45）半精加工壓軸孔 50）補焊：補焊壓軸孔內(nèi)鑄造缺陷 55）局部回火：壓軸孔補焊部位進行局部回火，回火溫度 520 560持續(xù) 3 小時 60）精鏜壓軸孔：用夾具最后精加工壓軸孔 65）鉗工去毛刺打磨外形 70）各項檢驗 75）油漆，包裝，裝箱 4 精鏜壓軸孔夾具 4.1 定位基準 定位基準盡可能與工藝基準一致 選用 4 垂直孔定平面為一個定位基準，可以限制供 3 個自由度及 2 個方向 移，x,y 方向的旋轉(zhuǎn)。 選用 2 個 70.5mm 垂直孔定位，可以限制 z 軸方向的旋轉(zhuǎn)，X 方向的位移 這樣限制了零件在 X,Y,Z

14、 方向的旋轉(zhuǎn)，X,Z 方向的位移，共限制了零件 5 個自 度，這樣就可以對 Y 方向進行順利加工 4.2 夾具機構 夾具選用大平板形成夾擊體為一塊 130060040 的大平板，在該平板上 安裝有 4 個等高墊塊，安裝位置在 4 個垂直孔相應的位置，該 4 個等高鐵就是 水平定位，在 4 個等高鐵的同一側的上面分別設計有一處圓柱銷和一處菱形銷， 這種圓柱銷加菱形銷的結構就是通常對凌空定位的基本形式，可以對兩孔軸線 定位，又避免了 2 孔因加工誤差而不能裝入夾具內(nèi)的麻煩。 4.2 夾具尺寸及公差確定 1）平板要有一定的剛性，因為面積較大，所以選用厚度為 40mm 的鋼板， 平面上下面的平行度為

15、0.02mm 1） 塊等高鐵必須等高，其誤差為 0.01mm，這樣裝于底板上總體平行度為 0.02mm+0.01mm=0.03mm。 2） 柱銷與菱形銷的定位直徑選用比定位孔最小尺寸少 0.02mm,才能順利將 工件安裝，因為定位孔圖紙標定為 700.2mm，如果按圖紙尺寸做，定位銷 外徑應設計為 75mm-0.02 到-0.03，這樣定位銷當孔位最大尺寸 70.7 時對 稱度會偏移0,去，再加上前面的0.1mm 加工誤差最終成品對稱度最大可達 0.2mm，已超差 1 倍，所以 4 垂直孔加工尺寸應改為工藝尺寸 70.60.015mm，兩定位銷的尺寸為 70.580.05，這樣制作的零件最終對

16、 稱度因安裝因素造成的誤差為 0.015mm0.05=0.02mm，見附圖 2。 4.3 工件的裝夾 1） 與機床連接的底板上設計有 4 個壓裝孔，與機床的 T 型槽對應，可安 裝于機床上 2） 個等高墊塊中心設計有 4M20 的螺孔，可用于彎軸在夾具體上的安 裝 3） 具體上裝有 4 個 M12 的吊環(huán)，用于夾具的吊裝。 工裝示意圖見附圖 2 彎軸壓孔加工工藝及精鏜壓軸孔夾具，主要是對彎軸壓孔加工工藝及精鏜 壓軸孔夾具進行設計。彎軸的加工工藝設計主要是確定加工工藝路線，壓軸孔 夾具的設計主要是設計正確的定位夾緊機構，在本設計中的加工工藝路線正確 合理，夾具的緊定位夾機構也能達到定位夾緊的目的

17、，能夠保證壓軸孔的精度。 結束語 彎軸的加工工藝及壓軸孔設計，主要是對壓軸孔加工工藝和夾具進行設計。 彎軸的加工工藝設計主要是確定加工工藝路線，壓軸孔夾具設計主要是要設計 出正確的定位夾緊機構。在本設計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定 位夾緊機構也能達到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設計中遇到 了很多問題。經(jīng)過自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在這個過程中，對 機械加工工藝和夾具設計有關的知識有了更深的理解，增強了對本專業(yè)綜合知 識運用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技 術的工作打下基礎。畢業(yè)設計中存在不足之處，希望老師指出。 參考文獻 1 李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2005。 2 何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學出版社，20001983。 3 李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 4 機械工程基礎與通用標準實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出 版社，2004。 5 賀光誼等，畫法幾何及機械制圖，重慶：重慶大學出版社，1994。 6 丁駿一，典型零件制造工藝，北京：機械工業(yè)出版社,1989。