資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 課程設計 芯軸零件 機械加工工藝及夾具設計 學生姓名： 曹 光 宇 學生學號： 0930120127 院 院系）： 機械設計與制造 年級專業(yè)： 09機設1班 指導教師： 陶福春 二〇一一年十二月 目 錄 序 言 2 1 零件的分析 3 1.1零件的作用 3 1.2零件的工藝分析 3 2 工藝規(guī)程的設計 4 2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2基準的選擇 4 2.2.1粗基準的選擇 4 2.2.2精基準的選擇 4 2.3工藝路線的擬定 4 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5 2.5確定切削用量及基本工時 6 3 夾具設計 12 3.1問題的提出 12 3.2夾具設計 12 3.2.1定位裝置的選擇 12 3.2.2夾緊裝置的選擇 13 3.2.3定位誤差分析 14 3.2.4夾具設計及操作的簡要說明 14 參考文獻 15 16 序 言 機械制造技術基礎課程設計是我們在學完了大學的全部基礎課，專業(yè)基礎課以及專業(yè)課后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學的各科課程一次深入的綜合性總復習，也是一次理論聯系實際的訓練。因此，他在我們的大學四年生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進一步適應性的訓練，希望自己在設計中能鍛煉自己的分析問題、解決問題、查資料的能力 ，為以后的工作打下良好的基礎。 由于能力有限，設計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導。 1 零件的分析 1.1零件的作用 軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉矩或運動。題目所給的零件是芯軸。 它屬于軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋孔、槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便；槽用于安裝鍵，以傳遞轉矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調整螺母。 1.2零件的工藝分析 芯軸主要有三組加工表面，它們相互之間都有一定的位置要求。現分述如下： 1．主要是φ35為主的外圓加工表面。 這一組加工表面包括：一個φ35外圓及端面，40φ外圓。還有1.7xφ33的槽。 2．主要是90°凹槽的加工表面。 這一組加工表面主要通過角度銑刀來加工90°凹槽。 3．主要是φ77外圓、端面的加工表面。 這一組加工表面主要是車φ77外圓，φ53、深5的槽。同時還要對其攻螺紋M8、RCI/8，共5個，深21。 這三組加工表面之間都有一定的位置要求，主要是加工順序的安排。三組加工面應該依次加工，這樣有利于裝夾，同時能夠很好的保證零件的加工質量，提高零件的加工精度。 由以上的分析可知，對于三組加工面而言，可以先加工第一組加工面，然后借于專用夾具加工另外的表面，并且保證他們之間的位置精度要求。 2 工藝規(guī)程的設計 2.1確定毛坯的制造形式 該芯軸零件材料應該選45鋼，因其屬于一般的軸類零件，故選45鋼可滿足其要求。 該芯軸零件屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇φ85的熱軋圓鋼棒料作毛坯。這對于提高生產率、保證零件加工質量也是有利的。 2.2基準的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質量，提高生產率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 該芯軸零件粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。外圓加工采用三角卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、外圓。先用外圓作粗基準，先加工一個端面，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾已經加工的外圓面，在加工另一端的表面。 芯軸主要是回轉表面，主要應采用車削與外圓磨削成形。但該零件還有90°凹曹以及φ53，深5的槽和5個螺紋孔，所以也要用銑削和鉆孔來完成。由于公差等級較低，表面粗糙度Ra值較大，故除φ35外圓需半精加工外，其余表面和加工工藝都只需粗加工。 2.2.1粗基準的選擇 按照粗基準的選擇原則為了保證不加工表面和加工表面的位置的要求應選擇不加工表面為粗基準 2.2.2精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮基準重合問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 2.3工藝路線的擬定 為了保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求必須制定合理的工藝路線。 由于生產綱領為成批生產 所以采用通用機床配以專用的工、夾、具并考慮工序集中以提高生產率和減少機床數量以便降低生產成本。同時，還要考慮經濟效果。 制定工藝路線： 下料→車削毛坯-車兩端面→粗車各外圓→半精車φ35mm外圓→車退刀槽槽→鉆、擴螺紋孔→銑90°缺口和φ53mm深5mm的槽→攻5*M8-7H螺紋→終檢。 鑄件 退火 工序: 1.平兩端面，粗車φ35mm，φ40mm外圓，掉頭車φ77mm外圓。 2.半精車φ35mm外圓。 3.車退刀槽1.7*φ33mm。 4.鉆、擴螺紋孔。 5.銑90°缺口和φ53mm深5mm的內圓槽。 6.攻螺紋5*M8-7H。 7.鉆φ8mm深4mm的錐孔。 8.檢驗、入庫。 在銑直角缺口時，工件必須傾斜-26°，直角銑刀垂直銑下。這樣能更好的銑出90°凹槽。 此方案還要考慮工廠的具體條件等因素如設備能否借用工、夾、量具等。根據此方案的工藝路線制定出詳細的工序劃分如下所示: 毛坯為鑄件清理后退火處理以清除鑄件的內應力及改善機械加工性能在毛坯車間調整V型活塊使其達到加工面的技術要求然后在機械加工車間進行加工。 根據此工序的安排編出機械加工工藝過程卡及工序卡片。 工序: 1.去料，車削毛坯 2.平兩端面，粗車φ35mm，φ40mm外圓，掉頭車φ77mm外圓。 3.半精車φ35mm外圓。 4.車退刀槽1.7*φ33mm。 5.鉆、擴螺紋孔。 6.銑90°缺口和φ53mm深5mm的槽。 7.攻螺紋5*M8-7H。 8.鉆φ8mm深4mm的錐孔。 9.檢驗、入庫。 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “芯軸”零件材料為45鋼，硬度為207-241HBW，毛坯重量約為1.2kg生產類型為大批生產，可采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工面的機械加工余量、工序尺寸如下： 1．外圓表面、端面（φ35，φ40mm）。 考慮其加工長度為125mm與其連接的最大加工外圓表面為φ80，為簡化模鍛毛坯外形，現在直接取外圓表面為φ80mm。直徑77mm表面為自由尺寸公差，表面粗糙度值只要求粗加工，此時直徑余量2Z=3mm已能滿足加工要求。φ35mm外圓的表面粗糙度值為3.2，需要半精加工。設定其粗加工余量2Z=4mm，則半精加工余量2Z=1mm。 2．芯軸的2個端面的加工余量（φ35mm φ77mm） 根據所設計的零件毛坯圖，端面的加工余量也就是長度方向的加工余量應該規(guī)定為3-5mm現取為3mm. 3. 90°缺口的加工余量。 該加工部位的毛坯為實心，要有一定的切削力，參照《工藝手冊》及零件毛坯圖確定加工余量為：銑90°凹槽：Z=0.5mm. 4. φ53mm深5mm的內圓槽 該加工部位是銑內圓槽，故采用銑削加工。 內圓為φ53mm見零件毛坯圖。因精度要求不高，參照《工藝手冊》確定內圓槽的加工余量為2Z=2.5mm。 5.5個M8-7H內螺紋孔。 由于內孔要有精度要求，參照《工藝手冊》表確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：φ6mm 擴孔：φ6.5mm 2Z=0.5 mm 攻螺紋：φ8 mm 2Z=1.5 mm 車削用量的選擇，單件、小批量生產時，可根據加工情況由工人確定；一般可由《機械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取 通過查手冊可得出以上的加工余量，再考慮到其所要加工的次數，從而可以確定出毛坯所要達到的尺寸。 綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工表面所要達到的粗糙度，選擇如下機床：普通車床：CA6140、立式銑床、立式鉆床。 2.5確定切削用量及基本工時 工序2：車兩端面及外圓。 1.加工條件： 工件材料：φ80，長度尺寸130mm45鋼正火，6b=0.60GPa模鍛。 加工要求：平兩端面，粗車φ35mm，φ40mm外圓，掉頭車φ77mm外圓。 機床選擇：CA6140臥式車床。 刀具：主要采用硬質合金外圓、端面車刀，以提高刀具的耐磨性。 量具：采用卡板。 2．計算切削用量 （1） 粗車φ35外圓端面 1） 確定斷面最大加工余量： 根據芯軸毛坯圖已知毛坯長度方向的加工余量為3mm，但考慮到精車，精磨等加工，所以端面不必全部加工，但要留有余量，根據實際情況及加工經驗，現取實際端面的最大加工余量可按Zmax=1.5考慮，分兩次加工。 2）確定進給量f：根據《切削用量簡明手冊》及加工零件的實際情況取f=0.3mm/r 3）計算切削速度：按《切削手冊》表，得切削速度的計算公式為：Vc=Cv/TmAxfyKv由于切削速度并無嚴格要求，所以Vc取0.5mm/r 4）確定機床主軸轉速： Ns=1000Vc/3.14dw按機床說明書，現取500r/mm. 5)計算切削工時：按《工藝手冊》及實際加工情況取Tm=0.05min. (2)粗車φ40外圓： 1）背吃刀量：單邊余量Z=1mm可一次去除。 2）進給量：根據《切削手冊》，現選用f=0.3mm/r. 3)計算切削速度：Vc=0.5mm/r. 4)確定主軸轉速： Ns=1000Vc/3.14dw=518r/min按機床選取Ns=500r/min故實際切削速度為Vc=3.14dn/1000=106mm/min 5)切削工時： T=L+L1+L2/nf現取T=0.4min. (3)粗車φ35外圓。 1）背吃刀量：單邊余量Z=2mm可一次去除。 2）進給量：根據《切削手冊》，現選用f=0.5mm/r. 3)計算切削速度：見《切削手冊》表1.27 V= =111.1（m/min） 4）確定主軸轉速 ==884(r/min) 按機床選取n=900(r/min)，所以實際的切削速度為： (4)車削φ77外圓： 1）進給量選0.4mm/r 2) 主軸轉速選500r/min. 3) 切削速度：Vc=0.5mm/r. 4)基本工時：考慮到走刀長度以及背吃刀量，現取基本工時0.23min. 工序3：半精車φ35mm外圓。 1）切削深度：單邊余量Z=0.5mm可一次去除。 2）進給量：根據《切削手冊》，現選用f=0.5mm/r. 3)計算切削速度：見《切削手冊》表1.27 V= =132m/min 4）確定主軸轉速 ==1167(r/min) 按機床選取n=1200(r/min)，所以實際的切削速度為： 工序4：車退刀槽1.7xφ33mm 1）背吃刀量：單邊余量Z=1mm可一次去除。 2）進給量、切削速度以及主軸轉速同粗車φ35、φ40外圓同時進行，故進給量：f=0.5mm/r 3)計算切削速度：見《切削手冊》表1.27 V= =123m/min 4）確定主軸轉速 ==1119(r/min) 按機床選取n=1200(r/min)，所以實際的切削速度為： 5）基本工時現取0.3min. 工序5：鉆、擴螺紋孔 （1）鉆孔φ6㎜ f=0.75mm/r·K=0.35×0.95=0.3㎜/s (表3—38) ν=0.35m/s （21m/min） （表3—42） n===1115(r/min) 按機床選取 n=1200r/min 故實際切削速度 ν==22.6(r/min) 切削工時 l=18mm，l= 3mm，l=3mm t== =6s （2）擴孔φ6.5㎜ 根據《切削手冊》表3-3可取 f=0.6(mm/r) (表3—54) 切削速度：參考有關手冊，確定ν=0.175m/s （10.5m/min） n===514(r/min) 按機床選取 n=520r/min=8.67r/s 故實際切削速度 ν==0.17m/s 切削工時 l=18mm，l= 4mm，l=3mm t== =5s 工序6：銑90°缺口和φ53mm深5mm的內圓槽： （1）銑90°缺口 根據《切削手冊》表3-3可知，可以取。 切削速度：參考有關手冊，確定V=0.3m/s 即18m/min。 采用鑲齒套式面銑刀，d=80mm,齒數Z=10。 n===71.6（r/min) 現采用X53T立式銑床，根據銑床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39），取n=76r/min。故實際切削深度為 ν= 當n=76r/min時，工作臺的每分鐘進給量應為 查機床說明書，可取 切削工時：由于無精度要求，且所選銑刀刀齒寬度36mm，所以2次加工就可以銑出缺口。由此可以得出行程為175mm t= （2）銑削φ53mm深5mm的內圓槽。 該工序和工序（5）基本相同，故根據《切削手冊》表3-3可知，同樣可以取。 切削速度：參考有關手冊，確定V=0.1m/s 即6m/min。 采用高速鋼粗銑刀，d=50mm，齒數Z=8。 n===38.2（r/min) 現采用X52K立式銑床，根據銑床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39），取n=37.5r/min。故實際切削深度為 ν= 當n=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應為 查機床說明書，可取 切削工時：由于無精度要求，工序和工序（5）基本相同，現取基本工時為2.36min. 工序7：攻螺紋5xM8-7H。 由于公制螺紋為標準螺紋，故切削用量可選為： v=0.1m/s=6m/min (《切削手冊》表3—42) n===238(r/min) 按機床選取n=195r/min，則故實際切削速度為 ν=。 機動工時 l=19mm，l=3mm，l=3mm t== =1.02(min) 工序8：鉆φ8mm深4mm的錐孔。 根據《切削手冊》表3-3可知，可以選擇進給量f=0.11mm/r。 切削速度：參考有關手冊，確定V=18m/min。所以主軸轉速為 n===716(r/min) 按機床選取n=680r/min，則故實際切削速度為 ν=。 機動工時 l=19mm，l=4mm，l=3mm t== =0.32(min) 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結果加以整理，就可以得到該芯軸零件的加工工藝規(guī)程。第一節(jié)設計要求對夾具無嚴格的技術要求，主要考慮如何提高加工率，保證零件加工質量。 3 夾具設計 3.1問題的提出 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。這次主要設計第六道工序—粗銑90°缺口槽。本夾具將用于X53T立式銑床，刀具為鑲齒套式面銑刀。因是銑床夾具，所以必須有對刀裝置，查《制造工藝手冊》，并根據工序六的實際情況，選取直角對刀塊。其圖如下所示： 3.2夾具設計 3.2.1定位裝置的選擇 由零件圖可知，90°直角缺口與工件軸線成64°傾角。其設計基準為直角缺口兩條邊的長度。為了使誤差為零，將工件逆時針旋轉64°，使直角缺口一條邊水平，一條鉛垂。將心軸一端的外圓柱面插入圓形套筒內，由此可以芯軸的外圓柱面作為定位面。 為了提高加工效率，現決定采用鑲齒套式面銑刀進行加工。同時，為了縮短輔助時間，采用螺旋式機械壓板壓緊，且用定位銷防止工件轉動。綜上所述，零件的定位方式如下圖所示： 3.2.2夾緊裝置的選擇 由于實際加工的經驗可知銑削時的主要切削力為銑刀的切削方向。由零件的定位方式可知，切削力的方向為豎直向下。為了在夾緊過程中能保持工件定位時所獲得的正確位置，夾緊力的作用方向應與切削力方向一致。 為了使夾緊力的大小適當，操作方便、簡單而且省力，，夾緊力作用點應正對支承元件，并作用于工件剛性較好的部位，最后夾緊力作用點必須靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉力矩。所以選擇φ77mm大端外圓的中心部位作為夾緊力作用點。下面計算切削力的大?。? 刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀，直徑φ80mm，Z=10 切削力計算公式： 查表可得=350、xf=1.0、yf=0.65、=0.83、=0.83、=3.1、=0.08、=40mm、=0.86、=80mm、Z=10。其中，垂直分力=0.3 Fz=287N 在計算切削力時，必須把安全系數考慮在內。安全系數K=K1×K2×K3×K4 其中： K1——基本安全系數1.5 K2——加工性質系數1.1 K3——刀具鈍化系數1.1 K4——斷續(xù)刀削系數1.1 所以 F=1.5×1.1×1.1×1.1×287=573(N)。 考慮實際夾緊力較小，以及所加工零件的結構特征，決定選用螺旋夾緊結構。 為克服銑削時的垂直跳動，實際夾緊力N為： 其中：、為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數，。 綜上所述，選取螺旋夾緊機構作為該零件的夾緊元件。夾緊裝置下圖所述： 3.2.3定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及工差的確定。夾具的主要定位元件φ35mm的圓孔套筒，該定位孔的尺寸與公差現規(guī)定為與本零件在工作時與其相配的尺寸與公差相同。 （2）由零件圖可知，用φ35mm深90mm的圓柱孔以及鉸鏈夾具定位后，定位誤差取決于定位銷和定位元件的制造誤差。同時對對中塊利用調整螺釘進行調整，利用中間線定位槽處的間隙為0.05mm。 銑削用量選擇： 根據《械制造工藝設計簡明手冊》銑床X53T銑床進給量取f =1500 V / D=56.8(mm/min)。 因采用鑲齒套式面銑刀，=80mm,齒數Z=10。則按機床選取=76r/min。 由于所加工的零件對本工序加工的面沒有特殊的技術要求，雖然由于定位孔的加工誤差以及底面的誤差，可能產生所加工的面的平面度、位置度等形位誤差，但是在這里是允許的。因此加工能滿足精度要求.。 3.2.4夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，為了提高勞動生產率，本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊，勢必要采取一些特別的方法。目前主要采用3個：一是要盡量提高毛坯的制造精度，使背吃刀量降低，減少切削力；二是要選擇合適的夾緊裝置，增加其的夾緊力度；三是盡可能使夾具上的定位元件合理的安裝在工作臺上，便于操作。 參考文獻 1 張耀宸編.機械加工工藝設計實用手冊.航空工業(yè)出版社。 2 艾興、肖詩綱編.切削用量手冊.機械工業(yè)出版社。 3 侯珍秀編.機械系統設計. 哈爾濱工業(yè)大學出版社。 4 趙家齊編.機械制造工藝學課程設計指導書.機械工業(yè)出版社。 5 孫玉芹、孟兆新編.機械精度設計基礎.科學出版社。 6 張世昌，李旦，高航主編.機械制造技術基礎.高等教育出版社。 7 東北重型機械學院編.機床夾具設計手冊.上?？茖W技術出版社。 8《機械制造工藝學課程設計指導書》機械工業(yè)出版社 趙家齊 編 9《簡明機械加工工藝手冊》上海科學技術出版社 徐圣群 主編 10《機床夾具設計手冊》第二版 上?？茖W技術出版社 11《切削手冊》機械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 編