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畢業(yè)設計說明書
題目： 滾珠絲杠機械加工工藝規(guī)程及夾具設計
目 錄
第一部分 工藝設計說明書……………………………………………………………………… 03
第二部分 第75道工序夾具設計說明書………………………………………………………. ..14
第三部分 第30道工序刀具設計說明書……………………………………………………… 17
第四部分 第90號工序量具設計說明書………………………………………………………. 19
第五部分 畢業(yè)設計體會…………………………………………………………………………….21
第六部分 參考文獻 ……………………………………………………………………………. 22
畢業(yè)設計（論文）任務書
專業(yè)：機械制造與自動化
1、 設計題目（附圖）： 滾珠絲杠機械加工工藝規(guī)程及夾具設計
2、 二、設計條件： 1、x62w工作臺絲杠
2、生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn)
三、設計內(nèi)容：
㈠ 零件圖分析： 1、零件圖工藝性分析（結(jié)構(gòu)工藝性及條件分析）；
2、繪制零件圖。
㈡ 毛坯選擇
㈢ 機械加工工藝路線確定：
1、加工方案分析及確定 2、基準的選擇
3、繪制加工工藝流程圖
㈣ 工序尺寸及其公差確定
1、基準重合時（工序尺寸關系圖繪制）；2、利用工序尺寸關系圖計算工序尺寸；3、基準重合時（繪制尺寸鏈圖）并計算工序尺寸。
㈤ 設備及其工藝裝備的確定
㈥ 切削用量及工時定額確定： 確定全部工序切削用量及工時定額。
㈦ 工藝文件制訂：
1、編寫工藝文件設計說明書： 2、編寫工藝規(guī)程：
㈧ 指定工序機床夾具設計
1、 工序圖分析； 2、定位方案確定；
3、定位誤差計算； 4、夾具總裝圖繪制；
㈨ 刀具、量具設計
四 設計任務（工作量）：
1、 零件機械加工工藝規(guī)程制訂設計說明書一份；
2、 工藝文件一套（含工藝流程卡片、某一道工序的工序卡片、全套工序附圖）；
3、 機床夾具設計說明書一份；
4、 夾具總裝圖一張（A2圖紙）；零件圖兩張（A4圖紙）；
5、 刀量具設計說明書一份；
6、 刀具工作圖一張（A4圖紙）；量具圖一張（A4圖紙）。
五起止日期： 201 年11月——201 年1月（共8周）
六指導教師：
七審核批準
教研室主任： 系主任：
八設計評語：
年 月 日
九設計成績： 年 月 日
第一部分 工藝設計說明書
1. 零件圖工藝性分析
1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析：
絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標位置，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，面且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求。所以，絲杠的加工從毛坯到成品的每道工序都要周密考慮，以提高其加工精度。
1.2零件結(jié)構(gòu)工藝性分析：
由零件圖可知，絲杠是細長柔性軸，它的長度l與直徑d的比值很大，一般為20～50，剛性較差。結(jié)構(gòu)形狀復雜，有很高的螺紋表面要求，還有階梯、溝槽等，所以，在加工過程中易出現(xiàn)變形。
1.3技術條件分析：
① 精度等級，機床絲杠一般為8級；
② 表面粗糙度，ф30、ф22、ф20 Ra=0.8；
③ 螺距累積允差100為0.05；
④ 平均直徑ф37徑向圓度允差0.03；
⑤ ф30f7對ф40-0.5-0.1及絲杠外徑圓跳動允差0.25；
⑥ 平均直徑圓柱度0.05允差；
⑦ 牙形半角允差-30‘；
2.毛坯的確定
2.1毛坯類型
考慮絲杠傳遞一定的動力,要求材料應有較高的強度、沖擊韌度、疲勞強度和耐磨性,故采用鍛造。毛坯要求精度高, 余量小,而且零件屬于大批量加工,故采用自由鍛。
2.2毛坯余量確定
1. 毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機械加工勞動量越少，材料消耗越少，可充分提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，但是毛坯制造費用會提高，在確定毛坯時，應根據(jù)機械加工和毛坯制造兩方面考慮。
分析鍛件臺階條件：
根據(jù)l=106,l>=100,則端面部臺階易鍛出
根據(jù)已知條件，查表得：多臺階軸類加工余量及公差a=10-3+2
確定L=1654-4+6 D大=50-2+3 D小=40-2+4.34
2.3毛坯－零件合圖草圖
3．機械工藝路線確定
3.1 主要面加工方案的確定
3.1.1ф20h6(-0.140)、ф30f7（-0.040-0.020）、ф22k6（+0.002+0.017）外圓的粗糙度為0.8um
ф22 f7（-0.040-0.020）加工精度較高
加工方案：絲杠外圓鍛造 ------→粗車------→半精車------→磨
公差等級 IT14 IT12 IT8 IT8
粗糙度 25um 12.5um 3.2um 0.8
3.1.2梯形螺紋M40*6
加工方案： 粗車------→局部淬火------→磨
公差等級 IT12 IT8
粗糙度 12.5um 1.6um
3.1.3右端M27×1.5端面加工方案亦為：粗車 -半精車-磨
3.1.4左端M27×1.5端面、ф40右端面加工方案為：粗車 -半精車
3.1.5其余表面一次加工完成
3.2加工順序的安排：
粗加工階段，車各端面及外圓，車梯形螺紋M40*6，攻螺紋M10*1.5
半精加工階段，車各端面及外圓、切槽，車2M27*1.5f螺紋，倒角，銑鍵槽
精加工階段，磨精度較高的外圓，磨梯形螺紋M40*6
由于該絲杠為細長軸，加工后易變形，所以在在每個加工階段需進行時效處理，必須懸空放置。
3.3 定位基準的選擇：
3.2.1粗基準的選擇：以端面、外圓為粗基準
精基準的選擇：以兩中心孔為精基準
3.4段的劃分說明
粗精加工階段分為： 零件精度要求較高，故加工階段劃分清楚。調(diào)質(zhì)之前為粗加工階段；至表面局部淬火為半精加工；一下為精加工。
3.5加工工序簡圖
01 鍛造
05 正火
10 銑端面鉆中心孔 ，保證總長L=1634+0.5
15 車中心架位置
20 粗車右端面、外圓
25 粗車左端面、外圓
30 粗車M40*6的梯形螺紋
35 時效處理（懸空放置）
40 車ф8.5的孔，攻M10*1.5螺紋
45 研磨右端中心孔，表面粗糙度Ra=1.25um
50 調(diào)質(zhì)230—260HBS
52 檢驗硬度，磁性探傷，去磁
55 半精車各端面、外圓、切槽、倒角
65 車2M27*1.5f螺紋
75 銑鍵槽1
76 銑鍵槽
77 銑鍵槽3、4
80 研修磨右端和左端中心孔，要求表面粗糙度Ra=0.63um，完工后垂直吊放
85 局部淬火
87 檢驗硬度，磁性探傷，去磁
90 磨主要端面、外圓達到技術要求
95 時效處理
100 磨M40*6的梯形螺紋達到技術要求
105 清洗去毛刺
115 檢驗入庫
4.工序尺寸及其公差確定
1 徑向工序尺寸計算：
ф30f7（-0.040-0.020） Ra0.8
工藝路線
基本尺寸
工序余量（雙邊）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
粗車
32
8
12.5（IT12）
32h9(-0.280)
半精車
30.6
1.4
3.2（IT8）
30.6d6（-0.140）
磨
30
0.6
0.8（IT8）
30f7(-0.040-0.020)
ф20h6(-0.140) Ra0.8
工藝路線
基本尺寸
工序余量（雙邊）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
粗車
22
5
12.5（IT12）
22 h9(-0.280)
半精車
20.6
1.4
3.2（IT8）
20.6d6（-0.140）
磨
20
0.6
0.8（IT8）
ф20h6(-0.140)
ф22k6（+0.002+0.017） Ra0.8
工藝路線
基本尺寸
工序余量（雙邊）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
粗車
22
3
12.5（IT12）
22h9(-0.280)
半精車
20.6
1.4
3.2（IT8）
20.6d6（-0.140）
磨
20
0.6
0.8（IT8）
22k6（+0.002+0.017）
ф40-0.0300
工藝路線
基本尺寸
工序余量（雙邊）
經(jīng)濟精度
工序尺寸
粗車
42
8
12.5（IT12）
42h9(-0.280)
半精車
41．6
1.4
3.2（IT8）
41.6d6（-0.140）
磨
40
0.6
0.8（IT8）
40k6（+0.002+0.017）
2、銑鍵槽尺寸計算（見圖4-2）
由于設計基準與測量基準不重合，故需解尺寸鏈，根據(jù)已知條件知A0為封閉環(huán)
鍵槽1. A)為尺寸關系圖，B )為對應的工藝尺寸鏈。
其中封閉環(huán)A0和減環(huán)A1、增環(huán)A2已知。故：
A2= A1+ A0
A1= A2- A0=3.8
又
=0.17
同理：
= 0.2
A1=3.8
同理得：鍵槽2 A1=4.0 鍵槽3 A1=4.9 鍵槽4 A1=3.4
5.設備及其工藝裝備確定
所用的設備有：驗臺、鉗工臺、探傷機、ZBTK8216、X62WT、CA6140、M1432A、S752K
夾具有：三爪卡盤、國定頂尖、錐堵、撥盤和雞心夾、絲錐夾頭、跟刀架、中心架、輔助支撐、專用銑床夾具
刀具有：900車刀、450車刀、梯形螺紋車刀、鍵槽銑刀、A型切斷刀、切槽刀、麻花鉆、絲錐、砂輪、銼刀
量具有：游標卡尺、米尺、量針、卡規(guī)、螺紋環(huán)規(guī)、萬能工具顯微鏡、大型工具顯微鏡、投影儀（M40*6梯形螺紋）
6．切削用量及工時定額確定
1、切削用量確定：
切削用量按照首先，再f ，最后v的次序進行確定。確定時，對于普通切削加工，各工序的余量盡量一個行程切除。如果余量太大，也可分為兩個行程切除，第一次切去；第二次切去剩下的。對于磨削加工，則應查表確定每一行程的。確定f時，應核算是否能夠保證表面粗糙度要求。然后查表確定刀具耐用度，最后利用公式求得v的大小。
以下以粗車ф30f7（-0.040-0.020）處外圓為例，說明確定切削用量的方法和步驟。
（1）刀具有關數(shù)據(jù)：
刀桿：截面尺寸：HB =2516 ; 材料：鋼45
刀頭材料：YT15 ；=200 ; =60 ;=900 ; =70 ;=00 ；
車刀耐用度取60min 。
（2）背吃刀量確定：
計算得知，粗車直徑最大余量約為8mm , 由于余量太大，分為兩個行程切除，第一次切去；第二次切去剩下的。第一次切5mm，第二次切3mm,故令=2.5mm，=1.5mm
（3）進給量確定：
考慮到表面粗糙度要求為12.5 取mm ；進給量f不能大于0.5mm ，令f=0.5mm
（4）切削速度計算：
；查表得=242 ；=0.15 ；=0.35 ；m =0.20 （刀具材料采用T15） 代入v==118(m/min)
機床主軸轉(zhuǎn)速n = 626(r/min)
然后，選擇機床具有的，與計算轉(zhuǎn)速接近的額定轉(zhuǎn)速作為實際采用的主軸工作轉(zhuǎn)速。
（5）機床主電機功率校核：
粗加工階段要切除的余量大，加工時需要較大的切削功率。所以，還要求對機床的功率進行核算。
；查表得：=2650 ；=1.0 ；=0.75 ；= -0.15
修正系數(shù)= ；查表得：加工材料機械性能改變的修正系數(shù)===0.94 ；刀具幾何參數(shù)改變的修正系數(shù)=0.89 ；=1.05 ；=1.0 ；車削條件改變的修正系數(shù)=1.0 ；=0.92 ；代入：
=0.940.891.051.01.00.92=0.81
=26502.50.81=1288 (N)
故切削功率2.79 (KW)
已知，CA6140機床主電機功率為7.5kw ，可以肯定，完全可以滿足加工需求。
（6）刀桿剛度校核：
可承受切削力
彈性模量=210N/ ：慣性矩J==20833 ;刀桿伸出長度1.5H=1.537.5mm ;允許繞度f =0.1mm
故：=24888 (N)
可見 ；
故所確定的切削用量是合適的。
本工序其他工步之主軸轉(zhuǎn)速、進給量均取為與前相同（為減少機床調(diào)整時間）；背吃刀量雖小有差異，但機床主電機功率完全滿足加工需求。
2、工時定額確定：
各輔助動作所消耗的時間已查表求得。
1.輔助時間 查表3.3-1 3.3-2 3.3-3 3.3-4 得
1.裝夾時間：0.05 min
2.卸下時間：0.03 min
3.測量時間：0.09 min
查表5.4-1 4.刀架快速引進時間：0.025 min
5.刀架快退時間：0.04 min
6.對刀時間：0.02 min
輔助總時間t=0.05+0.03+0.09+0.025+0.04+0.02=0.255min
基本時間：=0.72mm
故作業(yè)時間：0.72+0.255=0.975（min）
取布置工作地時間：5% =0.9750.0487（min）
取休息及生理需要時間：（min）
取準備、終結(jié)時間：4h=240min
故單件時間定額：1.053min
第二部分 第75號工序夾具設計說明書
一.工序尺寸精度分析
1.設計條件：銑鍵槽8D9-10（+0.0085+0.035）工序尺寸35.1h12-13（-0.340）L=1260MM，中批量生產(chǎn)，材料Y40Mn。
2.工序圖：
二.定位方案確定
1. 保證尺寸8D9-10（+0.0035+0.085），應限制X的移動和Z轉(zhuǎn)動; 2. 35.1h12-13（-0.340）應限制Z的移動和X轉(zhuǎn)動;3. L=1260MM應限制Y的移動
共需限制：X、Y的移動和轉(zhuǎn)動，和Y的移動5個自由度
因此， 采用V型塊端面限制Y的移動
采用長V型塊限制X、Z的移動和轉(zhuǎn)動
三.定位元件確定
根據(jù)以上分析可得：
選用長V型塊限制X、Z的移動和轉(zhuǎn)動，V型塊端面限制Y的移動。
四.定位誤差分析計算
因為該夾具采用V型塊，且其有自動定心的作用，且次工序的工序基準為軸的中心線，V型塊端面限制Y的移動的，因此，定位基準和工序基準重合，故基準不重合誤差為零。
基準位移誤差=0.707δd=0.707x0.05=0.035
即：定位誤差Δdw=0.035＜1/3 IT8 ，故定位方案合理。
五.對定誤差的分析
V型塊中心軸線對鍵槽底面對的平度要求為0.02，故Δjw1=0.02；鍵與T型槽的最大間隙Δmax H70+0.021、h6-0.02-0.007，最大間隙Δmax=0.041 0.041 /800 =x/1634
Δjw2=X= 0.083 Δjw=Δjw1+Δjw2=0.085
六.夾具對刀誤差分析
產(chǎn)生對刀誤差的原因：δHSJ、Δs、塞尺測量松緊誤差。Δjd=δH+δS=0.34+0.013=0.353
七.夾具精度誤差分析：≤2/3T
八.夾緊方案及元件確定
（1）計算切削力及所需加緊力：
工件在加工時所受的力有加緊力J、切削力F和工件重力G，三者作用方向一致，由《金屬切削原理與刀具》得切削力的計算公式：
F=9.81*a
=0.5d=0.5*16.84
=0.2mm/z
查《機械力與計算加緊力之間的關系》為：
M=0.21DSK
《工程師夾具手冊》實際所需加緊，其中 D=6mm K=（190/190）=1 S=0.12mm
因此M=0.216(0.12)1=1.38
因為夾緊力與切削力垂直:
所以 FlM
FMl (l=24=0.11)
F57.5N
F=KF=3 F=172.5N
因為切削力F與定位垂直,有利于定位夾緊,不分析.
（2）連接方式
采用夾具底面、定位鍵側(cè)面與銑床工作臺面、T型槽側(cè)面接觸定位，然后用螺栓壓板把夾具壓緊在銑床工作臺面上。
（3）確定夾具體結(jié)構(gòu)
夾具體采用鑄造式
九.夾具總裝草圖
第三部分 第30號工序刀具設計說明書
工序圖
設計計算步驟
序號
項目
數(shù)據(jù)來源或公式計算
采用直
1
車刀類型
查表3-6 3-7
焊接式
梯形螺紋車刀
2
刀片材料
硬質(zhì)合金
YT15
刀桿材料
結(jié)構(gòu)鋼
45#
3
幾何角度
查表3-8 3-9
4
刀片型號
查表3-13（g）
5
車刀外形結(jié)構(gòu)尺寸
由表3-1 3-2 3-5
B×H=20×30
L=150
6
刀槽形式
表3-4
封閉槽
刀具工作草圖
第四部分 第90號工序量具設計說明書
工序圖
1.工序尺寸精度分析 外圓?30的尺寸精度是f7級的，表面粗糙度Ra0.08
2.量具類型確定 外圓?30所用工作量規(guī)為卡規(guī)。
3.極限量具尺寸公差確定 es=-0.020 ei=-0.041 查表的IT6 尺寸為?30的量規(guī)公差IT7=0.0021mm T=0.0024 Z=0.0034mm（1）?20 軸用卡規(guī)
通規(guī) 上偏差=es-Z+T/2=-0.020-0.0024+0.001=-0.0214mm
下偏差=es-Z-T/2=-0.020-0.0024-0.001=-0.0234mm 磨損極限=es=0
止規(guī) 上偏差=ei+T =-0.040+0.002=-0.038mm
下偏差=ei=-0.040mm
（2）校對量規(guī)的極限公差
校對量規(guī)公差 Tp=T/2=0.001mm
校對量規(guī)形狀公差 TP=0.001mm
1）軸用通規(guī)的校對量規(guī)“TT”
上偏差=-0.020-0.0024=-0.00224mm
下偏差=-0.020-0.0024-0.001=-0.0234mm
2）軸用止規(guī)的校對量規(guī)“ZT”
上偏差=-0.040+0.001=-0.039mm
下偏差=-0.040mm
3) 校對軸用通規(guī)是否磨損的校對量規(guī)“ST”
上偏差=-0.040mm+0.001=-0.039
下偏差=-0.040mm
4.極限量具尺寸公差帶圖
5. 極限量具結(jié)構(gòu)設計
第五部分 畢業(yè)設計體會
隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。 在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)， 但是通過這次做 畢業(yè)設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。 畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗， 而且也 是對自己能力的一種提高。 通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。 自己要 學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過 這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的 學習， 努力提高自己知識和綜合素質(zhì)
在設計過程中，我通過查 閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識， 也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工 作的能力， 樹立了對自己工作能力的信心， 相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。 而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。
在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了， 同學之間互相幫助， 有什么不懂的大家 在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開 頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知 識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！ 有些東西以為學會了， 但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事， 所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。
第六部分 參考文獻
〔1〕機械零件課程設計 ： 主編：任青劍 賀敬宏
〔2〕機床夾具設計手冊： 主編：楊黎明
〔3〕公差配合與技術測量： 主編：徐茂功 桂定一
〔4〕機械加工工藝設計資料；主編：張征祥
〔5〕刀具設計手冊： 主編：袁哲俊 劉華明
〔6〕機械制造工藝學： 主編： 鄭修本
〔7〕機械加工工藝裝備設計手冊：編委會編制
〔8〕光面量規(guī)及技術條件：中華人民共和國第五工業(yè)部標準
〔9〕金屬機械加工工藝人員手冊：《金屬機械加工工藝人員手冊》增訂組編