机械制造技术课程设计-轴类零件机械加工工艺规程设计.docx

设计说明书题目轴的机械加工工艺班级：姓名：指导教师：完成日期：本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。轴零件的工艺规程是包括零件加工的工艺设计、工序设计两部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords：Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror.目录ABSTRCT3序言1一机床夹具介绍21 .1夹具的现状及生产对其提出新的要求21.2现代夹具的发展方向2二零件的分析42.1 零件的作用42.2 零件的工艺分析42.3 确定零件的生产类型5三确定毛坯类型绘制毛坯简图63.1 选择毛坯63.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量6四工艺规程设计74.1 定位基准的选择74.2 拟定工艺路线74.3 加工设备及工艺装备的选用94.4 加工余量，工序尺寸及公差的确定94.5 切削用量及时间定额的计算9总结12致谢13参考文献14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。轴零件的工艺规程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。-机床夹具介绍夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。1.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统(FMS)数控机床(NC),加工中心(MC)和成组加工(GT)等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：1 .能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期2 .能装夹一组相似性特征的工件3 .适用于精密加工的高精度的机床4 .适用于各种现代化制造技术的新型技术5 .采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率1.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1 .精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1,用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um,又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达O.20.5umo2 .高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000rmin的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3 .柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4 .标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80,GB22622269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。二零件的分析2.1 零件的作用零件的作用待查。零件图附图如下:下面所示为动力输出装置中的主要零件,2.2 零件的工艺分析本设计的零件是轴，选用45#钢。45#钢是优质素结构钢，属于中碳钢。其强度、硬度较高，而塑性、韧性略低。热锻、热压性能及被切削性能良好，冷加工变形能力及焊接性能中等。是机械行业最常用的钢号之一，通常在调质或正火状态下使用，还用于高频或火焰表面淬火处理。其收缩率小。其密度基本和铁的密度一样与普通碳素钢都差不多，和A3更是相近，是7.85gCnI*3。轴主要加工面是外圆面、及阶梯端面，它们有一定的粗糙度要求。现分述如下：L52外圆表面及端面，相对于基准A的同轴度为6O.025mm。外圆表面的粗糙度为L6口m,端面12.5m和12.5mo2 .52、35,槽外圆表面、端面及两平面，端面粗糙度为l6m,3 .槽和其余各面粗糙度要求均为12.5由上面的分析可知，可以先加外圆，然后以外圆定位，加工端面和孔，保证它们之间的位置精度。4 .3确定零件的生产类型属于轻型零件，大批量生产。确定毛坯类型绘制毛坯简图3.1 选择毛坯毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。零件材料为45。，选择锻件毛坯。由于零件年产量为4000件，已经达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。3.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表2-10表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量，应该先确定一下各个因素。1 .公差等级由轴的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2 .锻件重量计算后，轴的重量约为0.23KG,初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.4KG.3 .锻件形状复杂系数对零件图金星分析计算，可大致确定锻件外廓包容提的长度、宽度、高度。由公式（2-3）和（2-5）可计算出该锻件的形状复杂系数SR.526。属于S2级。4 .锻件材质系数轴的材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢。所以该锻件的材质系数属于M级。15 .锻件分模线形状根据该零件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于直分模线。6 .零件表面粗糙度由零件图可知，各个加工表面的粗糙度Ra大多数都大于等于3.2mo根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量四工艺规程设计4.1 定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。(1)粗基准的选择。按照有关粗基准的选择原则，应尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取30外圆面和左端面为粗基准。利用夹具卡住30外圆面并靠住夹具端面，消除5个自由度，达到部分定位。这里不需要完全定位。(2)精基准的选择。主要原则有：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则。这里应该主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。4.2 拟定工艺路线制定工艺路线得出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一1下料下料2时效处理车右端端面3车粗车右端中52外圆至中35处，切槽4车精车右端和中52外圆至中35处，切槽5车车螺纹前端倒角和螺纹6车掉头装夹7车粗车左端外轮廓8车精车左端外轮廓9车钻底孔10车键中28.2孔11检验检验12入库入库2.工艺路线方案二1下料下料2时效处理车右端端面3车粗车右端中52外圆至中35处，切槽4车精车右端和中52外圆至中35处，切槽5车车螺纹前端倒角和螺纹6车掉头装夹7车粗车左端外轮廓8车精车左端外轮廓9车钻底孔10车键中28.2孔11检验检验12入库入库由以上对比分析可知，我们选择方案一比较好。具体的加工路线如下1下料下料2时效处理车右端端面3车粗车右端中52外圆至中35处，切槽4车车螺纹前端倒角和螺纹5车掉头装夹6车粗车左端外轮廓7车钻底孔8车键中28.2孔9检验检验IO入库入库4.3 加工设备及工艺装备的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1车端面，钻中心孔CA6140端车刀游标卡尺2粗车各外圆CA6140外圆车刀，游标卡尺3半精车各外圆CA6140外圆车刀千分尺4精车各外圆CA6140外圆车刀游标卡尺5加工退刀槽并倒角CA6140车刀游标卡尺4.4 加工余量，工序尺寸及公差的确定轴零件材料为45生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。2、轴的端面由于轴端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。4.5 切削用量及时间定额的计算工序：车右端面和外圆1）切削深度的确定单边余量为z=2m112）进给量的确定根据机械工艺设计手册取f=0.8mmr3）切削速度计算公式如下_Cv,V-kTmafyv其中：6>342,Z=O.15,K=O.35,m=0.20修正系数七见切削手册表1.28,即%=144,K=O.8,G=I.04,L=O.81,v=0.97o所以342vr=-×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97=89mminC6Oo2×2.2o15x08°35,4)机床主轴转速的计算1000vc100OX89.ns=-=566rmn11dw兀x50与566rmin接近的标准转速为600rmino选转速/vv=600rmin0因此实际切削速度的如下匕二黑J为吊；）60°=942/min5）切削的工时计算t.J+'i+Jj;其中l=50mm;Z1=4mm;Z2=3mm;1+/+xl=0.11875(min),_50+4+31600×0.8工序：镣中28的孔1 .加工条件工件材料：HT200,时效处理，砂型铸造加工要求：镣孔中28mm机床：卧式键床T616刀具：弯头锤刀2 .计算切削用量查简明手册表4.2-19和4.2-20,4.2-21得V=25mmmin=0.07mmz6lp-9.6mmn=1000v=1000x25=106r/min3.14d3.14×28根据T616野床说明书,取“7=125r/Inin切削工时:L=2mm2T=0.228611mvf125×0.07总结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。这次设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们的设计完成的更出色的关键一步。这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 .切削用量简明手册，艾兴、肖诗纲主编，机械工业出版社出版，1994年2 .机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3 .机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4 .机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5 .金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6 .机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年