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(shè)計 芯軸零件 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計 學(xué)生姓名： 曹 光 宇 學(xué)生學(xué)號： 0930120127 院 院系）： 機(jī)械設(shè)計與制造 年級專業(yè)： 09機(jī)設(shè)1班 指導(dǎo)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(shè)計 4 2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2基準(zhǔn)的選擇 4 2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 4 2.2.2精基準(zhǔn)的選擇 4 2.3工藝路線的擬定 4 2.4機(jī)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(shè)計 12 3.1問題的提出 12 3.2夾具設(shè)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(shè)計及操作的簡要說明 14 參考文獻(xiàn) 15 16 序 言 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是我們在學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)的各科課程一次深入的綜合性總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，他在我們的大學(xué)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(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)一步適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望自己在設(shè)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(chǔ)。 由于能力有限，設(shè)計尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。 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(jié)構(gòu)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(jī)器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)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(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)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(xiàn)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(yīng)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(zhì)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(shè)計 2.1確定毛坯的制造形式 該芯軸零件材料應(yīng)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(chǎn)率、保證零件加工質(zhì)量也是有利的。 2.2基準(zhǔn)的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 該芯軸零件粗基準(zhǔn)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(zhǔn)，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(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾已經(jīng)加工的外圓面，在加工另一端的表面。 芯軸主要是回轉(zhuǎn)表面，主要應(yīng)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(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)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(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn) 2.2.2精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。 2.3工藝路線的擬定 為了保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求必須制定合理的工藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn) 所以采用通用機(jī)床配以專用的工、夾、具并考慮工序集中以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量以便降低生產(chǎn)成本。同時，還要考慮經(jīng)濟(jì)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(kuò)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(kuò)螺紋孔。 5.銑90°缺口和φ53mm深5mm的內(nèi)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(shè)備能否借用工、夾、量具等。根據(jù)此方案的工藝路線制定出詳細(xì)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(nèi)應(yīng)力及改善機(jī)械加工性能在毛坯車間調(diào)整V型活塊使其達(dá)到加工面的技術(shù)要求然后在機(jī)械加工車間進(jìn)行加工。 根據(jù)此工序的安排編出機(jī)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(kuò)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(jī)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(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工面的機(jī)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(xiàn)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(shè)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(jù)所設(shè)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(yīng)該規(guī)定為3-5mm現(xiàn)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(nèi)圓槽 該加工部位是銑內(nèi)圓槽，故采用銑削加工。 內(nèi)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(nèi)圓槽的加工余量為2Z=2.5mm。 5.5個M8-7H內(nèi)螺紋孔。 由于內(nèi)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(kuò)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(chǎn)時，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由《機(jī)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(shù)，從而可以確定出毛坯所要達(dá)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(dá)到的粗糙度，選擇如下機(jī)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(jī)床選擇：CA6140臥式車床。 刀具：主要采用硬質(zhì)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(jù)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(jù)實際情況及加工經(jīng)驗，現(xiàn)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(jìn)給量f：根據(jù)《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(yán)格要求，所以Vc取0.5mm/r 4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： Ns=1000Vc/3.14dw按機(jī)床說明書，現(xiàn)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(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊》，現(xiàn)選用f=0.3mm/r. 3)計算切削速度：Vc=0.5mm/r. 4)確定主軸轉(zhuǎn)速： Ns=1000Vc/3.14dw=518r/min按機(jī)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(xiàn)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(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊》，現(xiàn)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(zhuǎn)速 ==884(r/min) 按機(jī)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(jìn)給量選0.4mm/r 2) 主軸轉(zhuǎn)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(xiàn)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(jìn)給量：根據(jù)《切削手冊》，現(xiàn)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(zhuǎn)速 ==1167(r/min) 按機(jī)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(jìn)給量、切削速度以及主軸轉(zhuǎn)速同粗車φ35、φ40外圓同時進(jìn)行，故進(jìn)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(zhuǎn)速 ==1119(r/min) 按機(jī)床選取n=1200(r/min)，所以實際的切削速度為： 5）基本工時現(xiàn)取0.3min. 工序5：鉆、擴(kuò)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(jī)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(kuò)孔φ6.5㎜ 根據(jù)《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(guān)手冊，確定ν=0.175m/s （10.5m/min） n===514(r/min) 按機(jī)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(nèi)圓槽： （1）銑90°缺口 根據(jù)《切削手冊》表3-3可知，可以取。 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=0.3m/s 即18m/min。 采用鑲齒套式面銑刀，d=80mm,齒數(shù)Z=10。 n===71.6（r/min) 現(xiàn)采用X53T立式銑床，根據(jù)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(dāng)n=76r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為 查機(jī)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(nèi)圓槽。 該工序和工序（5）基本相同，故根據(jù)《切削手冊》表3-3可知，同樣可以取。 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=0.1m/s 即6m/min。 采用高速鋼粗銑刀，d=50mm，齒數(shù)Z=8。 n===38.2（r/min) 現(xiàn)采用X52K立式銑床，根據(jù)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(dāng)n=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為 查機(jī)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(xiàn)取基本工時為2.36min. 工序7：攻螺紋5xM8-7H。 由于公制螺紋為標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床選取n=195r/min，則故實際切削速度為 ν=。 機(jī)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(jù)《切削手冊》表3-3可知，可以選擇進(jìn)給量f=0.11mm/r。 切削速度：參考有關(guān)手冊，確定V=18m/min。所以主軸轉(zhuǎn)速為 n===716(r/min) 按機(jī)床選取n=680r/min，則故實際切削速度為 ν=。 機(jī)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(jié)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(shè)計要求對夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，主要考慮如何提高加工率，保證零件加工質(zhì)量。 3 夾具設(shè)計 3.1問題的提出 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。這次主要設(shè)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(jù)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(shè)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(shè)計基準(zhǔn)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(zhuǎn)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(nèi)，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(xiàn)決定采用鑲齒套式面銑刀進(jìn)行加工。同時，為了縮短輔助時間，采用螺旋式機(jī)械壓板壓緊，且用定位銷防止工件轉(zhuǎn)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(jīng)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(yīng)與切削力方向一致。 為了使夾緊力的大小適當(dāng)，操作方便、簡單而且省力，，夾緊力作用點應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)K=K1×K2×K3×K4 其中： K1——基本安全系數(shù)1.5 K2——加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3——刀具鈍化系數(shù)1.1 K4——斷續(xù)刀削系數(shù)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(jié)構(gòu)特征，決定選用螺旋夾緊結(jié)構(gòu)。 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(shù)，。 綜上所述，選取螺旋夾緊機(jī)構(gòu)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(xiàn)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(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整，利用中間線定位槽處的間隙為0.05mm。 銑削用量選擇： 根據(jù)《械制造工藝設(shè)計簡明手冊》銑床X53T銑床進(jìn)給量取f =1500 V / D=56.8(mm/min)。 因采用鑲齒套式面銑刀，=80mm,齒數(shù)Z=10。則按機(jī)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(shù)要求，雖然由于定位孔的加工誤差以及底面的誤差，可能產(chǎn)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(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，為了提高勞動生產(chǎn)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(xiàn) 1 張耀宸編.機(jī)械加工工藝設(shè)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(jī)械工業(yè)出版社。 3 侯珍秀編.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。 4 趙家齊編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書.機(jī)械工業(yè)出版社。 5 孫玉芹、孟兆新編.機(jī)械精度設(shè)計基礎(chǔ).科學(xué)出版社。 6 張世昌，李旦，高航主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社。 7 東北重型機(jī)械學(xué)院編.機(jī)床夾具設(shè)計手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。 8《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書》機(jī)械工業(yè)出版社 趙家齊 編 9《簡明機(jī)械加工工藝手冊》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 徐圣群 主編 10《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》第二版 上海科學(xué)技術(shù)出版社 11《切削手冊》機(jī)械工業(yè)出版社 艾興 肖詩綱 編