活塞桿機械加工工藝及其夾具設(shè)計,活塞桿,機械,加工,工藝,及其,夾具,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計說明書 ?！　I(yè)： 機械制造與自動化 班　　級： 機制3106班 姓　　名： 申元波 學(xué)　　號： 11310638 指導(dǎo)老師： 王玉民 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 目　　錄 第一部分　工藝設(shè)計說明書…………………………………………………………………4 第二部分　第35道工序夾具設(shè)計說明書…………………………………………………13 第三部分　第45道工序刀具設(shè)計說明書…………………………………………………15 第四部分　第65道工序量具設(shè)計說明書…………………………………………………16 第五部分　 畢業(yè)設(shè)計體會…………………………………………………………………18 第六部分　 參考文獻………………………………………………………………………19 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 二零一三屆畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè)：機械制造與自動化 班級：機制3106班 姓名：申元波 學(xué)號：11310638 一、設(shè)計題目（附圖）： 活塞桿 零件機械加工工藝規(guī)程制訂及第__8___工序工藝裝備設(shè)計 二、設(shè)計條件： 1、零件圖 2、生產(chǎn)批量：中批量生產(chǎn) 三、設(shè)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(guān)系圖繪制）；2、利用工序尺寸關(guān)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(shè)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(shè)計說明書： 2、編寫工藝規(guī)程： ㈧ 指定工序機床夾具設(shè)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(shè)計 四 設(shè)計任務(wù)（工作量）： 1、 零件機械加工工藝規(guī)程制訂設(shè)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(shè)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(shè)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： 2012年11月12日——2012年12月28日（共7周） 六指導(dǎo)教師： 王玉民 七審核批準 教研室主任： 系主任： 八設(shè)計評語： 　　　　　　 年 月 日 九設(shè)計成績： 年 月 日 第一部分　工藝設(shè)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： 活塞桿是活塞的基礎(chǔ)零件，主要承受交變載荷，通常起連接作用。其屬于軸類零件，結(jié)構(gòu)簡單，剛性要求高，屬于細長軸類零件。需要有較好的硬度與抗彎強度，主要表面為外圓柱面，其動力為中高速，綜合其機械特征結(jié)構(gòu)簡單，易加工。 1.2零件圖紙分析： 由零件圖可知，該零件形狀結(jié)構(gòu)簡單，易加工。外形尺寸不大，可以采用鍛造毛坯。由于該零件的兩端有螺紋與外界配合，且其1：20圓錐面接觸面積不小于80%。加工時1：20錐面與φ50面的同軸度要求為φ0.002mm。1：20錐面又與φ50面有跳動要求。 1.3主要技術(shù)條件： 1．尺寸精度：由于φ50h7軸其精度要求為IT7級，表面粗糙度為Ra0.4,加工時一般精車就可以達到要求； 2.位置精度：M39x2-6g和錐面1：20均與外圓φ50h7有同軸度要求，由于零件長度尺寸大，因此兩項要求都采用兩頂尖裝夾方式，加工難度較大。錐面1：20相對φ50h7有圓跳動要求，加工時難達到要求。 3．表面粗糙度：主軸φ50h7表面粗糙度Ra=0.4um，加工難度較高，采用精加工之后需要再進行磨削加工，錐面1：20表面粗糙度為Ra0.8，加工時不易保證也需要用磨削加工。其余表面表面粗糙度為Ra3.2，可以用磨削來保證。 4. 熱處理：φ50mm×770mm采用調(diào)質(zhì)表面滲氮熱處理，滲氮層深度0.2~0.3mm,表面硬度62~65HRC，提高零件的機械加工性能，這樣使活塞桿既有一定的韌性，又具有較好的耐磨性。 2.毛坯選擇 2.1毛坯類型 根據(jù)圖樣說明書已知毛坯用38CrMoAlA為材料的鍛件。 2.2毛坯余量確定 零件加工時為中批量生產(chǎn)，所以毛坯的精度為普通級! 欲知毛坯尺寸，要預(yù)先確定毛坯的個加工表面上的余量；而確定毛坯的余量有需要確定鍛件的質(zhì)量。所以先以簡化的尺寸代替毛坯的尺寸，求的復(fù)雜系數(shù)為S2，毛坯質(zhì)量為16.9kg 由此查的毛坯的軸向余量為2.5-3.5.毛坯徑向余量為2.5-3.2。則定毛坯徑向余量為3，軸向余量為3. 2.3毛坯－零件合圖草圖 3．機械工藝路線確定 3.1加工方法確定 主要表面的加工方法： φ50圓柱面:粗車IT12 Ra12.5 ——精車IT8 Ra1.6——粗磨IT7 Ra0.8——精磨IT6 Ra0.4 1：20錐面：粗車IT12 Ra12.5——精車IT7 Ra1.6 其余皆是精加工就可以達到 3.2定位基準的選擇： 3.2.1精基準的選擇：由于此零件是細長軸零件，選取精基準時需要保證其位置度與同軸度，需要盡可能的消除基準不重合誤差，所以就以兩軸端的中心軸線為精基準。 3.2.2粗基準的選擇：工件粗加工時由于加工量大、可以以工件的外圓輪廓面為粗基準。 3.3加工順序 活塞桿類零件為細長軸類，一半多臺階軸，且有螺紋，其加工精度要求較高，有較高的粗糙度要求，所以一般采用車、磨加工方法。 但由于此零件需要加工六方，所以又需要用銑床加工。 加工此零件時應(yīng)先加工外輪廓上的徑向直徑φ50，在此同時在保證端面長度1090再夾緊軸左端加工右端，之后再掉頭夾緊右端加工左端。 銑正六方，再車螺紋槽，最后在加工螺紋。最后再對精度和粗糙度要求高的點進行磨削加工。 3.4段的劃分說明 加工階段分為：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。 1. 粗加工階段：①毛坯退火熱處理；②粗加工，車軸總的端面，保證總長。粗車φ50外圓，粗車兩錐面，粗車兩螺紋面，倒角。 φ28，φ25孔 。 目的：切除大部分余量，把毛坯加至接近零件的最終形狀和尺寸，只留下少許加工余量，通過這個加工階段還可以及時發(fā)現(xiàn)鍛件的裂紋等缺陷，采取相應(yīng)的措施。 2. 半精加工階段；①精車φ50尺寸，精車1:20錐面，精車另一錐面達到圖樣要求，精車兩螺紋面，精車六方處軸向，精車φ40端面。粗磨φ50軸向尺寸. 目的：為精加工做準備，尤其為精加工做好基準面準備，對于一些要求不高的表面在這個階段加工到圖樣要求。 3.精加工：精磨1：20錐面，精磨φ50外圓，切兩螺紋處退刀槽，車兩頭M39x2-6g 螺紋.保證重要表面精度。 目的：達到零件圖紙設(shè)計要求。 3.5 工序集中與分散： 根據(jù)該工件生產(chǎn)批量是中批生產(chǎn)，工件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，技術(shù)要求較高等特點，該工件的工序應(yīng)適當集中，使工件的裝夾次數(shù)減少，縮短了生產(chǎn)周期。 3.6加工工序簡圖: 0.鍛 鑄造、清理 5.熱處理 正火 10.粗車： 粗車端面,車外圓、鉆中心孔 15.粗車：掉頭粗車另一端面、車外圓、鉆中心孔 20．調(diào)質(zhì)熱處理 25．半精車軸右端：夾緊軸左端，車右端 30．半精車軸左端：夾緊軸右端，車左端 35.車退刀槽 40．銑六方 45．車左端螺紋 50.車右端螺紋 55．修研兩中心孔 60. 兩頂尖裝夾，磨1：20錐面 65．兩頂尖裝夾，粗磨φ50x770mm 70．滲氮熱處理 滲氮部分深度為:0.2-0.3mm.硬度62-65HRC 75．兩頂尖裝夾，精磨φ50x770mm 80.檢驗 85.入庫 4.工序尺寸及其公差確定 第55道工序工序尺寸及其公差的確定。 φ50f7 工藝路線 基本尺寸 工序余量 經(jīng)濟精度 工序尺寸 鍛造 φ56 6 φ56 粗車 φ51.85 4 12.5（IT11） φ51.85 精車 φ50.35 1.5 6.3（IT9） φ50.35 粗磨 φ50.1 0.25 1.6（IT8） φ50.1 精磨 φ50 0.1 0.4（IT7） φ50 5.設(shè)備及其工藝裝備確定 所用的設(shè)備有： CA6140、X63k、X6120、M1432、檢驗臺、 夾具有：V形塊、兩頂尖夾具、車床專用夾具、磨床夾具、 刀具有：90度車刀、立銑刀、磨具、螺紋車刀、切斷刀、 量具有：游標卡尺、卡規(guī)、螺紋塞規(guī)。 6．車φ50工序切削用量及工時定額確定 1.切削用量 切削用量按照先ap,再f，最后v的次序進行確定。確定普通切削加工，各工序余量盡量在一個行程切除，如果余量太大，也可以分為兩個行程切除，第一次切除2/3，第二次切去剩下的余量。 1. 以粗車φ50h7x770外圓的確定切削用量的方法及其步驟。 a．刀具有關(guān)數(shù)據(jù)由本道工序所選機床確定，刀桿截面尺寸為:HxB=25x16，材料選擇為45鋼，刀頭材料為YT30 r=15°a=5°k=12°k=90°=0° 車刀耐用度時間取60min b．被吃刀量的確定 計算得知，粗車直徑最大余量約為6mm，故單邊最大余量為3mm。令a=3mm C．進給量的確定 查《機械制造技術(shù)實訓(xùn)手冊》表5-59可得：進給量f取0.4-0.5之間，令f=0.5 d．切削速度的計算 由公式：v=計算 查刀具設(shè)計手冊得=242，x=0.5，（刀具材料為YT30），代入上式得 v==115（m/min） 則機床主軸轉(zhuǎn)速為 n==612（r/min） 然后根據(jù)機床所具有的與計算的實際轉(zhuǎn)速接近的額定轉(zhuǎn)速作為實際采用的主軸工作轉(zhuǎn)速 e．機床主電動機功率校核 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，需要對機床的功率進行校核。 根據(jù)Fz= 查表得C=2650，=1.0，yFz=0.75，nFz=-0.15 修正系數(shù) kFz= 查表得加工材料機械性能改變的修正系數(shù)為: K=()=(597/650)=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，代入得： Kfz=0.94x0.89x1.05x1.0x0.92=0.81 因此 Ft=2650x2.5x0.58x130=1288(N) 故切削功率為Pm===2.79（KW） 查資料已知CA6140機床的電動機功率為7.5KW，則可以滿足加工要求。 f.刀桿剛度校核： 可承受切削力約： []= 彈性模量為：E=210xPa=210x10N/mm 慣性矩為： J===20833 刀桿伸出長度為： 允許撓度為： f=0.1mm 故 [F]==24888(N) 由以上可知，F(xiàn)z〈[Fz],故所選的切削用量是合適的。 本工序其他的主軸轉(zhuǎn)速、進給量均與前面的相同（為減少機床調(diào)整時間）；被吃刀量雖然略有差異，但機床功率完全滿足加工和要求。 2.工時定額的確定 如下圖為車大外圓工作循環(huán)圖，各輔助時間所消耗的時間已經(jīng)查表求的并列于表中。故 T輔助=8+3+3+3+5+5+4=31（s） 以下計算基本時間 由圖可以看出，切入過程有三次，切出過程有兩次。切入、切出長度取3mm，則總長度為15mm。 軸向切除長度為： 770mm 則基本時間為： T基本=[(15+770)/0.5]x60/612=154s 故作業(yè)時間為： T作業(yè)=T基本+T輔助=31+154=185s 取布置工作地時間為： T作業(yè)=T輔助x5％=185x5％=9.2s 取休息及生理時間為： T布置=T作業(yè)x2﹪=185 x2﹪=3.7s 取準備終結(jié)時間為： T準、終=2h=3600x2=7200s 故單件時間定額為 T單件=T作業(yè)=T布置+T休息＋T準、終=185+9.25+3.7+7200/4000≈200s 7.工藝設(shè)計總結(jié) 從我們拿到零件圖紙的第一天開始，指導(dǎo)老師就詳細的給我們講解了設(shè)計的步驟，安排輔導(dǎo)時間，為我們圓滿的完成任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只是側(cè)面的了解，但是通過這次設(shè)計，我們才全方位的懂得了什么是機械設(shè)計，從而更加了解了我們的專業(yè)。做好機械加工工藝路線的安排，需要我們用長遠的眼光看待問題，要用經(jīng)濟的頭腦合理安排工藝路線，既要省時省力，又要經(jīng)濟合理化，畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高，知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以只有把學(xué)到的靈活貫通到實踐當中去，才是真正的學(xué)會了。 剛開始設(shè)計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設(shè)計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設(shè)計。老師給我們詳細講解了機械設(shè)計應(yīng)注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后分析出零件技術(shù)要求，再根據(jù)零件的技術(shù)要求畫出毛坯和零件合圖等等。要一步步，跟著老師的指導(dǎo)，加上自己的創(chuàng)新意見，合理安排，創(chuàng)新設(shè)計。 這是我們第一次接觸機械加工工藝的設(shè)計，對我有了很大提高，遇到不懂的問題時，查閱資料，指導(dǎo)老師的細心的幫助，同學(xué)之間的經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學(xué)會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設(shè)計中，要感謝我們的指導(dǎo)老師，他們在設(shè)計期間為我們解決了很多難題。相信我們通過這次設(shè)計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮，努力的工作，更好的表現(xiàn)。 第二部分　第35道序夾具設(shè)計說明書 1. 工序尺寸精度分析 由工序圖可知此工序的加工精度要求一般，屬于自由公差。具體加工要求如下：銑正六方時尺寸：47.3x41。其表面要求粗糙度為Ra3.2，該道工序在銑床上加工，加工類型為中批量生產(chǎn)。 限制自由度分析： 為保證銑六方時的長度方向上的位置精度需限制X方向上的移動 保證其位置精度需限制4個自由度：Y移動、Y轉(zhuǎn)動、Z移動、Z轉(zhuǎn)動 綜合結(jié)果應(yīng)限制X移動 、Y移動 、Y轉(zhuǎn)動、Z移動、 Z轉(zhuǎn)動 2.定位方案確定 采用一個長V型塊定位，限制4個自由度：Y移動、Y轉(zhuǎn)動、Z移動、Z轉(zhuǎn)動 再利用分度盤限制1個自由度：X移動 綜合結(jié)果應(yīng)限制5個自由度，即X移動 、Y移動 、Y轉(zhuǎn)動、Z移動、 Z轉(zhuǎn)動 3.定位元件確定 L k=27.50 -0.15=27.425+0.075 -0.075 L j=27.425+0.025 -0.025 D 1=25-0.020 -0.041 △ 1=0.021 由《機床夾具設(shè)計》課本24頁表2.1得b=3 △ 2=2b/D 2（△k+△j-△ 1/2） =2×3/7（0.15+0.05-0.021/2）=6/7×0.1895=0.16 d 2=（7-0.16）h6（0 -0.01） 4.定位誤差分析計算 對同軸度：△jb=0 △db=1/2（0.033+0.021+0.20）=0.037 △dw=2△db+△jb=0.074＜1/3T 對深度： △jb=0.033/2=0.0165 △db=0 △dw=△db+△jb=0.0165＜1/3T 故此定位方案可行 5.夾緊方案及元件確定 參考夾具設(shè)計資料，采用螺旋夾緊機構(gòu)夾緊工件，夾緊元件選鉤形壓板A6×24。 6.夾具總裝草圖 第三部分　第45道工序刀具設(shè)計 1. 刀具類型確定 螺紋M39x2-6g屬于細牙螺紋，其中徑與頂徑公差帶代號為6g。無其他特殊要求，所以可以采用普通螺紋車刀。如下圖: 普通螺紋的作用為緊固，可用于拆卸連接。這類螺紋要求有良好的可旋入性和連接的可靠性。 首先確定普通螺紋的基本牙型及尺寸，見右圖。（GB/T192-2003） d=39mm (外螺紋大經(jīng)) d=37.875mm(外螺紋中徑) d=37.125mm（外螺紋小徑） 查《實用金屬切削手冊》表6-37常用螺紋車刀的特點及應(yīng)用，選用車削鋼件螺紋用車刀。 特點與應(yīng)用：刀具前角大，切削阻力小，幾何角度刃磨方便。適用于粗精車螺紋。 第四部分　第65道工序量具設(shè)計說明書 對活塞桿軸φ50（h7），首先確定被測軸的極限偏差，查公差書第三章極限與配合標準得φ50h7的上偏差es=0mm,下偏差ei=-0.025mm。公差等級為IT7。 1. 量具類型確定 活塞桿軸φ50的量具用卡規(guī)。如下圖: 2. 極限量具尺寸公差確定 （1） 確定工作卡規(guī)的制造公差和位置要素值，由公差書表6-1得IT7尺寸φ50的卡規(guī)公差為T=0.003mm,位置要素Z=0.004mm. 形為公差為=T/2=0.0015。 （2）計算工作卡規(guī)的極限偏差： φ50h7孔用卡規(guī)： 通規(guī)：上偏差=es-Z+T/2=（0-0.004-0.0015）=-0.0025 下偏差=ei-Z-T/2=（0-0.004-0.0015）=-0.0055mm 磨損極限= es=0 止規(guī)：上偏差=ei+T=-0.025+0.003=-0.022 下偏差=ei=-0.0 3. 極限量具尺寸公差帶圖 4. 極限量具結(jié)構(gòu)設(shè)計 第五部分　畢業(yè)設(shè)計體會 畢業(yè)設(shè)計是對我們這些年來在學(xué)校所學(xué)知識的總結(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計可以體現(xiàn)出我們在校期間的學(xué)習程度。從而對我們所學(xué)專業(yè)知識做出有力判斷。 從我們拿到零件圖紙的第一天開始，我們的老師就詳細給我們講了設(shè)計的步驟，還安排了輔導(dǎo)時間。為我們圓滿的完成任務(wù)奠定了良好的基礎(chǔ)。我們以前所接觸的只是課本上的知識，對機械加工工藝只有側(cè)面的了解。但是同過這次設(shè)計，我們才全方位的懂得了什么是機械設(shè)計，從而更加了解了我們的專業(yè)。 剛開始設(shè)計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設(shè)計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設(shè)計。老師給我們詳細講解了機械設(shè)計應(yīng)注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術(shù)要求，在根據(jù)零件的技術(shù)要求畫出毛坯和零件合圖。 在設(shè)計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設(shè)計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導(dǎo)老師們都能細心的幫助我。同學(xué)之間雖然每個人的設(shè)計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學(xué)會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設(shè)計中，要感謝我們的指導(dǎo)老師，他們在設(shè)計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設(shè)計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。 第六部分 參考文獻 〔1〕機械零件課程設(shè)計 ： 主編：任青劍 賀敬宏 〔2〕機床夾具設(shè)計手冊： 主編：楊黎明 〔3〕公差配合與技術(shù)測量： 主編：徐茂功 桂定一 〔4〕機械加工工藝設(shè)計資料；主編：張征祥 〔5〕刀具設(shè)計手冊： 主編：袁哲俊 劉華明 〔6〕機械制造工藝學(xué)： 主編： 鄭修本 〔7〕機械加工工藝裝備設(shè)計手冊：編委會編制 〔8〕光面量規(guī)及技術(shù)條件：中華人民共和國第五工業(yè)部標準 第 19 頁 共 19 頁