軸套零件的機械加工工藝規(guī)程和夾具設計.doc

成績_機械制造技術課程設計題 目 軸套零件的機械加工 工藝規(guī)程和夾具設計 院 （系） 機械與汽車工程學院 班 級 機制 學生姓名 學 號 指導教師 二一五 年 六 月軸套零件的機械加工工藝規(guī)程和夾具設計摘要:本設計是基于軸套零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。軸套零件的主要加工表面是外圓及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，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和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面，在后續(xù)工序中除個別工序外均用頂平面和工藝孔定位加工其他孔系與平面。夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設計要求。關鍵詞:軸套類零件，加工工藝，專用夾具，設計目錄第一章 零件的分析21.1零件的作用21.2 零件的工藝分析31.3零件生產(chǎn)類型的選擇3第二章 確定毛坯類型繪制毛坯簡圖42.1 選擇毛坯42.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量52.3 繪制毛坯-零件合圖5第三章 工藝過程設計63.1定位基準的選擇63.2零件各表面加工方法的選擇73.3加工階段的劃分73.4工序順序安排73.5 熱處理工序及輔助工序的安排83.6確定總的工藝路線83.7工藝裝備的選擇10第四章 xxx機械加工工序設計104.1 工序簡圖的繪制104.2工序余量的確定114.3工序尺寸的確定114.4切削用量的確定124.5時間定額估算14第五章 xxx專用夾具設計145.1 夾具設計任務145.2 擬訂鉆床夾具結(jié)構方案與繪制夾具草圖155.3 繪制夾具裝配總圖175.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合和技術要求185.5 夾具專用零件圖設計繪制18第六章 設計小結(jié)19參考文獻20第1章 零件的分析1.1零件的作用題目給出的零件是軸套。軸套的主要作用是傳動連接作用，保證各軸能正常運行，并保證部件與其他部分正確安裝。因此軸套零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。圖1 軸套1.2 零件的工藝分析由軸套零件圖可知。軸套是一個軸類零件，它的外表面上有2個平面需要進行加工。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：（1）以外圓面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：54外圓面、30外圓面的加工；其中表面粗糙度要求為。（2）以20孔為主要加工表面的孔。這一組加工表面包括：20孔為主要加工表面的孔，粗糙度為端面。（3）其他各個小孔，3-5.5孔，20孔1.3零件生產(chǎn)類型的選擇由以上分析可知。該軸套零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于軸套來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。軸套孔系加工方案，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應選擇價格最低的機床。第二章 確定毛坯類型繪制毛坯簡圖2.1 選擇毛坯零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術和經(jīng)濟意義。根據(jù)該零件的材料為45鋼、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構形狀很復雜、尺寸大小中等大小、技術要求不高等因素，在此毛坯選擇鍛造成型。2.2 確定毛坯的尺寸公差和加工余量（1）確定毛坯的加工余量根據(jù)毛坯制造方法采用的造型，查取機械制造工藝設計簡明手冊表2.2-5，“軸套”零件材料采用灰鍛鐵制造。材料為45鋼，硬度HB為170241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。（2）面的加工余量。根據(jù)工序要求，結(jié)合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗銑：參照機械加工工藝手冊第1卷表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。精銑：參照機械加工工藝手冊表2.3.59，其余量值規(guī)定為。差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鍛件尺寸公差為。2.3 繪制毛坯-零件合圖 毛培圖如圖2-1圖2-1 毛坯圖第三章 工藝過程設計3.1定位基準的選擇 1、粗基準的選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）保證各重要支承的加工余量均勻；（2）保證裝入軸套的零件與箱壁有一定的間隙。為了滿足上述要求，應選擇的主要支承孔作為主要基準。即以軸套的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。2、 精基準的選擇從保證軸套孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應能保證軸套在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從軸套零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是軸套的裝配基準，但因為它與軸套的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構設計方面都有一定的困難，所以不予采用。3.2零件各表面加工方法的選擇粗車54外圓及右端面 粗車54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm粗車54左端面 粗車54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm精車54外圓及右端面 精車54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm精車54左端面 精車54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm鉆擴鉸20mm孔 鉆擴鉸20mm孔Ra1.6um粗車B面和30外圓面 粗車B面和30外圓面精車B面和30外圓面 精車B面和30外圓面Ra1.6um銑側(cè)面尺寸50 銑側(cè)面尺寸50 Ra6.3um,3.3加工階段的劃分軸套加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。3.4工序順序安排對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。軸套加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到軸套加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，結(jié)合面上的孔也應在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。后續(xù)工序安排應當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。對于軸套，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原則亦應先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%1.1%蘇打及0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。3.5 熱處理工序及輔助工序的安排加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%1.1%蘇打及0.25%0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。3.6確定總的工藝路線根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將軸套加工工藝路線確定如下：工藝路線一：10粗車54外圓及右端面 粗車54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm20粗車54左端面 粗車54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm30精車54外圓及右端面 精車54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm40精車54左端面 精車54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm50鉆擴鉸20mm孔 鉆擴鉸20mm孔Ra1.6um60粗車B面和30外圓面 粗車B面和30外圓面70精車B面和30外圓面 精車B面和30外圓面Ra1.6um80鉆孔3-5.5 鉆孔3-5.5 Ra12.5um,90銑側(cè)面尺寸50 銑側(cè)面尺寸50 Ra6.3um,100鉗工去毛刺 鉗工去毛刺110檢驗入庫檢驗入庫工藝路線二：10粗車54外圓及右端面 粗車54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm20粗車54左端面 粗車54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm30精車54外圓及右端面 精車54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm40精車54左端面 精車54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm50粗車B面和30外圓面 粗車B面和30外圓面60精車B面和30外圓面 精車B面和30外圓面Ra1.6um70鉆擴鉸20mm孔 鉆擴鉸20mm孔Ra1.6um80鉆孔3-5.5 鉆孔3-5.5 Ra12.5um,90銑側(cè)面尺寸50 銑側(cè)面尺寸50 Ra6.3um,100鉗工去毛刺 鉗工去毛刺110檢驗入庫檢驗入庫以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)該方案一比較合理。綜合選擇方案一：10粗車54外圓及右端面 粗車54外圓及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm20粗車54左端面 粗車54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm30精車54外圓及右端面 精車54外圓及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm40精車54左端面 精車54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm50鉆擴鉸20mm孔 鉆擴鉸20mm孔Ra1.6um60粗車B面和30外圓面 粗車B面和30外圓面70精車B面和30外圓面 精車B面和30外圓面Ra1.6um80鉆孔3-5.5 鉆孔3-5.5 Ra12.5um,90銑側(cè)面尺寸50 銑側(cè)面尺寸50 Ra6.3um,100鉗工去毛刺 鉗工去毛刺110檢驗入庫檢驗入庫3.7工藝裝備的選擇所選刀具為YG6硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位外圓車刀。根據(jù)切削用量簡明手冊表1.1，由于CA6140機床的中心高為200（表1.30），故選刀桿尺寸=，刀片厚度為。選擇車刀幾何形狀為卷屑孔帶倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃傾角=，刀尖圓弧半徑=。第四章 xxx機械加工工序設計4.1 工序簡圖的繪制 工序卡如圖4-1所示圖4-1 工序卡4.2工序余量的確定(1)確定毛坯的加工余量根據(jù)毛坯制造方法采用的造型，查取機械制造工藝設計簡明手冊表2.2-5，“軸套”零件材料采用灰鍛鐵制造。材料為45鋼，硬度HB為170241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。（2）面的加工余量。根據(jù)工序要求，結(jié)合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：粗銑：參照機械加工工藝手冊第1卷表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。精銑：參照機械加工工藝手冊表2.3.59，其余量值規(guī)定為。差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鍛件尺寸公差為。4.3工序尺寸的確定工序70 精車B面和30外圓面Ra1.6um4.4切削用量的確定工序70 精車B面和30外圓面Ra1.6um.確定切削深度由于單邊余量為，可在一次走刀內(nèi)完成，故 = .確定進給量根據(jù)切削加工簡明實用手冊可知：表1.4刀桿尺寸為，工件直徑400之間時， 進給量=0.51.0按CA6140機床進給量（表2.29）在機械制造工藝設計手冊可知： =0.7確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗根據(jù)表130，CA6140機床進給機構允許進給力=3530。根據(jù)表1.21，當強度在174207時，=時，徑向進給力：=950。切削時的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故實際進給力為： =950=1111.5 由于切削時進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選=可用。.選擇刀具磨鈍標準及耐用度根據(jù)切削用量簡明使用手冊表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為，車刀壽命=。.確定切削速度切削速度可根據(jù)公式計算，也可直接有表中查出。根據(jù)切削用量簡明使用手冊表1.11，當硬質(zhì)合金刀加工硬度200219的鍛件，切削速度=。切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（見表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根據(jù)CA6140車床說明書選擇 =125這時實際切削速度為：= （3-14）.校驗機床功率切削時的功率可由表查出，也可按公式進行計算。由切削用量簡明使用手冊表1.25，=，切削速度時， =切削功率的修正系數(shù)=0.73，=0.9，故實際切削時間的功率為： =1.7=1.2 根據(jù)表1.30，當=時，機床主軸允許功率為=，故所選切削用量可在CA6140機床上進行，最后決定的切削用量為：=1.25，=，=，=4.5時間定額估算計算基本工時 由切削用量簡明使用手冊表1.26，車削時的入切量及超切量+=，則=32+ =第五章 xxx專用夾具設計5.1 夾具設計任務車床夾具主要用于加工精車B面和30外圓面夾具。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進給運動定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具?；ūP式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形孔，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運動，夾具做進給運動。由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。5.2 擬訂鉆床夾具結(jié)構方案與繪制夾具草圖（1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求當加工回轉(zhuǎn)表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構和布置必須保證這一點。當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準來確定定位元件的位置。工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。（2）夾具與機床主軸的連接車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：1)對于徑向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構。圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.050.1mm的間隙，用釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。圖5-1 車床夾具與機床主軸的連接過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鍛鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構尺寸，可查閱有關手冊5.3 繪制夾具裝配總圖夾具裝配體如圖5-2所示圖5-2夾具裝配體5.4 夾具裝配圖上標注尺寸、配合和技術要求1.零件加工表面不應有劃痕,擦傷等損傷零件表面的缺陷。2.本夾具用于CA6140車床,加工30的孔和35的內(nèi)溝槽。3.工件以V形塊和帶擺動V形塊的回轉(zhuǎn)式螺旋壓板機構加緊。4.通過擰開鉸鏈上的螺母拉開壓板拆卸零件。5.5 夾具專用零件圖設計繪制夾具體裝配體如圖5-3所示圖5-3夾具體第6章 設計小結(jié)通過近一個月的課程設計，使我們充分的掌握了一般的設計方法和步驟，不僅是對所學知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運用理論知識解決實際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設計的整個過程。在整個設計過程中，我本著實事求是的原則，抱著科學、嚴謹?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關的資料和相關產(chǎn)品信息。這一次設計是大學四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設計，也是最難的一次。在設計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導和幫助，才能夠在設計中少走了一些彎路，順利的完成了設計。本設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：（1）缺乏實際工廠經(jīng)驗，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。（2）與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。（3）系統(tǒng)的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。參考文獻1 劉德榮，組合夾具結(jié)構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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