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鉆床主軸設計畢業(yè)設計 前言 畢業(yè)設計是在學完了機械設計、機械制造工藝與夾具、機械加工工藝、計算機基礎、CAD制圖、等課程后，是學生在校期間十分重要的綜合性實踐環(huán)節(jié)，是學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行研究（或設計）的綜合訓練，旨在培養(yǎng)學生的專業(yè)研究素養(yǎng)，提高分析和解決問題的能力，使學生的創(chuàng)新意識和專業(yè)素質得到提升，使學生的創(chuàng)造性得以發(fā)揮 裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產(chǎn)業(yè)、生物技術及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。201x年x月 目錄 前言………………………………………………………………..1 第一章 緒論…………………………………………………3 第二章 畢業(yè)設計任務書……………………………………4 第三章 零件圖樣分析………………………………………6 3.1圖樣分析…………………………………………….6 3.2零件圖樣功能分析………………………………….8 第四章 零件的生產(chǎn)類型…………………………………....9 第五章 擬定零件加工工藝路線分析………………………10 5.1選擇零件各表面的加工方法……………………….10 5.2 估算毛坯的機械加工余量……………………...…11 5.3 擬定零件加工工藝路線…………………………...12 5.4 尺寸、形狀、位置精度的保證方法……………...14 第六章 零件的毛坯類型及其制造方法……………………20 6.1 零件毛坯類型………………………………20 6.2 毛坯熱處理…………………………………21 第七章 選擇零件的定位基準和加工裝備…………………23 7.1 零件的定位基準選擇……………………………...23 7.2 加工裝備的選擇…………………………….25 第八章 確定加工參數(shù)及設計……………………...……….28 8.1 確定加工參數(shù) 第九章 設計小結……………………………………………29 第十章 參考文獻……………………………………………30 第一章 緒論 畢業(yè)設計，是學生在校期間內，完成所有的學業(yè)后，一個十分重要的綜合性實踐環(huán)節(jié)。 畢業(yè)設計內容，涉及到學生在校期間內所科目的內容。是學生所學的基礎理論知識、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行研究（或設計）的一次綜合訓練，旨在檢測和培養(yǎng)學生的專業(yè)研究素養(yǎng)，提高分析和解決問題的能力，使學生的創(chuàng)新意識和專業(yè)素質得到提升，使學生的創(chuàng)造性得以發(fā)揮，也讓學生在設計中發(fā)現(xiàn)自己，在學習知識上漏洞和缺損，都可以在這次畢業(yè)設計中查漏補缺。使學生能都在生產(chǎn)總有獨擋一面的能力，這也是學校培養(yǎng)學生的目的之一。 畢業(yè)設計在培養(yǎng)人才中的地位和作用隨著科學技術的發(fā)展，機械產(chǎn)品結構越來越合理，其性能，精度和效率日趨提高，更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類型由大批量生產(chǎn)向多種小批量轉化。因此，對專業(yè)人才的需求也日益增大，對專業(yè)人才的技術掌握也日趨提高，看學生掌握了多少專業(yè)知識，畢業(yè)設計是一個檢驗學生是否掌握了專業(yè)知識、掌握了多少專業(yè)知識。畢業(yè)設計是一個，理論向實際轉化的過渡。把理論和實際有機的聯(lián)合起來。第二章畢業(yè)設計任務書 課題一：鉆床主軸生產(chǎn)加工工藝設計 零件圖：生產(chǎn)批量：單件小批生產(chǎn)，每次50件。 設計要求： 1、 完成零件工藝過程卡、工序卡、刀具卡內容。 2、一組必須有電子檔，手工繪制零件圖一張/人，說明書一份/人，字數(shù)3000字以上。 2、 可選擇普通機床加工、以及數(shù)控機床加工（精加工），若精加工選用數(shù)控機床，則必須編制加工程序。 3、 設計說明書要求詳細闡述從毛坯至成品的全過程。包括進行零件圖的工藝分析、毛坯選擇、毛坯尺寸確定、毛坯熱處理及其工序安排分析、必要夾具或工裝的基本結構、選用機床型號并了解其主要技術參數(shù)、工藝方案分析比較，保障關鍵技術參數(shù)的措施，手工繪制相應的工序簡圖、數(shù)控加工有關鍵部位的走刀路線圖。在比較優(yōu)劣后最后選定方案、直至加工成成品的全過程。 4、 要求設計方案必須注重經(jīng)濟性，盡量選用通用工裝及設備，減少實際生產(chǎn)加工中的外委加工。 5、 了解零件關鍵部位的技術參數(shù)的檢測方法。 6、 說明書必須有設計結果的總結分析、參考文獻。 7、 主要參考資料： 相關教科書、《機械零件設計手冊》、《金屬切削手冊》、《機床設計手冊》等 第三章擬定零件加工工藝路線分析 3.1 零件圖樣分析 ⑴ 輪廓形狀 該零件表面由外圓柱面、退刀槽、外螺紋、花鍵、錐孔、長孔、倒角所構成。軸的長徑比小于5的稱短軸，大于20的稱長軸。該零件，屬細長軸類零件，其剛性較差。在加工中易彎曲變形，造成較大的加工誤差，降低加工精度，包括尺寸、位子、形狀精度和表面粗糙度。 ⑵精度的要求： 1）φ70mm外圓柱面對兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.01mm。 2）φ40mm外圓柱面的軸線對兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線的同軸度公差為φ0.008mm。 3）φ40mm外圓柱面對兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線的同軸度公差為φ0.008mm。 4）花鍵軸部份外圓φ32mm外圓柱面對兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.03.mm。 5）花鍵軸的齒側面對花鍵軸外圓φ32mm的軸線，對稱度公差為0.012mm。 6）在磨削莫氏4號錐孔時，利用基準軸徑A做為支撐部位，用基準軸徑B找正工件，保證了錐孔與基準軸的同軸度。 7）莫氏4號的內圓錐孔對兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為 0.015mm。 8）φ40mm52mm的左端面對兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線的圓跳動公差為0.02mm。 9）錐孔接觸面涂色檢查接解面≥75%。10）熱處理先調質處理28~32HRC，尺寸φ70mm138mm部分淬火42~48HRC。 11） φ70外圓表面粗糙度要求為Ra1.6，公差等級為IT7級，查表可知 要粗車、半精車、精車方能達到要求。但是，應為φ70mm138mm部分淬火42~48HRC，硬度比較硬，難以切削，磨損很大，改為磨銷加工達到尺寸，所以該段加工為粗車、半精車、粗磨。 12） φ40外圓表面表面粗糙度為Ra0.8，公差等級為IT5級，查表可知 要粗車、半精車、粗磨、精磨方能達到要求。 ⑶ 材料的性質， 特點， 及有無熱處理要求。 材料為45Cr鋼，硬度比較軟要正火調質處理才能有良好的切削性能。熱處理先調質處理28~32HRC，使鉆床主軸有良好的剛性和硬度。尺寸φ70mm138mm部分淬火42~48HRC，使伸出鉆床主軸箱部分，不易破壞，影響加工精度。這些要求主要通過選用合理的刀具及幾何參數(shù)， 正確的粗精加工路線, 合理切削用量， 冷卻液及工序的安排等措施來保證。 通過以上幾點的分析措施有： 1）鉆床主軸結構比較復雜，又屬細長軸類零件，其剛性較差。因此所有表面加工分為粗加工、半精加工和精加工三次，而且工序分得很細，這樣經(jīng)過多次加工以后，逐次減小了零件的變形誤差。 2）安排足夠的熱處理工序，也是保證消除零件內應力，減少零件變形的手段。 3）為了保證支撐軸和錐孔的同軸度，加工過程中，配用錐堵使外圓和錐孔的加工能達到圓跳動公差為0.015mm要求。 4）無論是車削還是磨削，工件夾緊力要適度，在保證工件無軸向竄動的條件下，應盡量減小夾緊力，避免工件產(chǎn)生彎曲彎形，特別是在最后精車、精磨時，更應重視這一點。 3.2零件圖樣功能分析 1）鉆床主軸靠主軸上的花鍵軸部：有鉆床主軸整體導向和傳遞機床電機給主軸轉矩部分?；ㄦI軸部對外圓φ32mm的軸線，有圓跳動公差和對稱度公差，此處位置公差是為了保證，鉆床主軸的傳動精度。 2）φ30的外圓表面：過渡作用，外螺紋M361.5和外圓φ32的銜接過度。 3）M361.5處的外螺紋：此處和鉆床主軸箱的內螺紋配合，為了使主軸緊固在主軸箱內，與此處相配套使用的退刀槽一起有限位的作用。 4）φ40圓柱外圓：φ40圓柱外圓與軸承想配合。φ40表面粗糙度0.8是為了減小與軸承配合的摩擦。該處的公差是為了保證傳遞的轉矩不會造成圓跳動。 5）φ50的表面：該處表面與軸承起限位作用。 6）削莫氏4號錐孔：裝夾刀具的地方。第四章 零件的生產(chǎn)類型 生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。主要根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領，并考慮產(chǎn)品的體積、重量和其他特征，生產(chǎn)類型一般可分成：單件小批量生產(chǎn)、大量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)。 單件小批量生產(chǎn)：單件生產(chǎn)是指產(chǎn)品品種多，而每一種產(chǎn)品的結構，尺寸不同，且產(chǎn)量很少，各工作點的加工對象經(jīng)常改變，且很少重復的生產(chǎn)類型。毛坯的制造方法；鑄件用木模手工造型，鍛件用自由鍛。毛坯精度低，加工余量大。適用于通用機床、數(shù)控車。例如新產(chǎn)品的試制、重型機械和專用設備的制造均屬于單件生產(chǎn)。 大量生產(chǎn)：大量生產(chǎn)是指產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作點長期地按一定節(jié)拍進行某一個零件的某一道工序的加工。部分鑄件用金屬模造型，部分鍛件用模鍛。毛坯精度及加工余量中等。部分適用通用機床、數(shù)控車及高效機床。例如汽車、摩托車、柴油機等的生產(chǎn)均屬于大量生產(chǎn)。 成批生產(chǎn)：成批生產(chǎn)是指一年中分批輪流地制造幾種不同的產(chǎn)品，每 種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，工作地點的加工對象周期性地重復。鑄件廣泛采用金屬模造型，鍛件廣泛采用模鍛，以及其它高效方法，毛坯精度高，加工余量小。例如機床、電動機等均屬于成批生產(chǎn)。 根據(jù)任務書所示，該零件生產(chǎn)50件。要求設計方案必須注重經(jīng)濟性，盡量選用通用工裝及設備，減少實際生產(chǎn)加工中的外委加工。所以單件小批量生產(chǎn)符合任務書的條件要求。 選用單件小批量生產(chǎn)類型 第五章 擬定零件加工工藝路線 5.1 選擇零件各表面的加工方法 Φ70的外圓柱表面：表面粗糙度為1.6屬于IT7~IT8級需要經(jīng)過粗車、半精車、精車才能達到。但是因為該段淬火42~48HRC。查《機械工程材料》第75頁淬火 可知在淬火時工件會有很大的內應力，往往會引起工件的變形所以在淬火后腰安排磨銷以修正變形的外圓。硬度又比較高，所以取消精車改為粗磨。 Φ40的外圓柱表面：表面粗糙度為0.8屬于公差等級為IT5級需要經(jīng)過粗車、半精車、粗磨、精磨才能達到。 M361.5—6h外螺紋：該外螺紋在Φ40的外圓柱表面上所以也要經(jīng)過粗車、半精車、精車這三部才能進行螺紋切削。該處外表面車削要 比圖紙M361.5—6h的外圓直徑小0.2mm，這樣便于外螺紋的配合。外螺紋小徑= 導程公稱直徑0.62=1.5360.62=33.48mm。 Φ30的外圓柱表面：此外圓沒有標注粗糙度要求，也沒有長度要求所以安自由公差來切削。 Φ32：表面粗糙度為1.6屬于IT7~IT8級需要經(jīng)過粗車、半精車、精車才能達到。此處還有一個花鍵，要銑削。 5.2估算毛坯的機械加工余量和毛坯的大小 根據(jù)《機械工人切削手冊》查詢可得如下結果： Φ70的外圓柱表面：粗糙度Ra1.6IT 7 粗車 4mm 半精車 4mm 粗磨 0.6mm Φ40的外圓柱表面：粗糙度Ra0.8IT7 粗車 6mm 半精車1.2mm 粗磨 0.8mm 半精磨0.3精磨 0.1mm Φ32：粗糙度Ra1.6IT6 粗車 6mm 半精車 1.2mm 粗磨 0.8mm 莫氏錐孔 粗糙度 IT6 鉆孔Φ19的鉆頭粗鏜0.8mm半精鏜0.5mm 精鏜0.5mm 粗磨 0.2mm 內孔： 粗糙度IT11鉆-擴 Φ300+0.025內孔： 粗糙度IT7鉆-擴-粗車-精車 通孔兩端的600錐角及鍵槽： 粗糙度IT7粗車-半精車-精車 根據(jù)各工序加工余量的選定 因中間Φ40和那Φ32段比較長，在鍛造過程中會產(chǎn)生的彎曲變形會比較大，要多留些余量來車削修整外圓。所以這兩段外圓在加5mm的切削余量。毛坯鍛造以后的大小是由Φ79151和Φ52462和Φ44417三個圓柱構成的毛坯。 根據(jù)質量守恒定律可以算出毛坯的大小 圓柱的體積=底面積高 毛坯的長度=（Φ79的體積+Φ40的體積+Φ44的體積）+中心臺體積/0.98鍛造時的磨耗。/（4040）π=（π39.539.5151+π2626462+π2222417）+（π151517）/0.98鍛造時的磨耗。/（4040）π={π（39.539.5151+ 2626462+ 2222417）/0.98鍛造時的磨耗。/（4040）π}=π（1560.2151+676462+484417）=π（218435+106420314+201828）≈478.15+2.44 ≈481 毛坯的大小為Φ80481 5.3擬定零件加工工藝路線 機械加工中，加工路線對零件的加工精度，表面質量以及加工效率有著直接的影響。因此，確定好的加工路線是保證加工精度、表面質量、提高效率的工藝措施之一，其確定與工件要求的零件表面質量、機床進給機構間隙、刀具耐用度以零件輪廓形狀有關。以下便是針對本零件的結構確定其工藝路線。 1、 劃分加工階段 為能保證零件的技術要求及尺寸精度，可分為： 粗加工-半精加工 粗加工-半精加工-精加工，并用到車，銑和鉆三個工種，完成其全部加工過程。 2、 擬定工藝路線 機械加工中，加工路線對零件的加工精度，表面質量以及加工效率有著直接的影響。因此，確定好的加工路線是保證加工精度、表面質量、提高效率的工藝措施之一，其確定與工件要求的零件表面質量、機床進給機構的間隙，刀具耐用度以及零件輪廓形狀有關。以下便是針對本零件的結構確定其工藝路線。 1)工藝路線一： 準備毛坯——正火——調質——把小端深入主軸孔，夾住臺階處——平端面，鉆中心孔——粗車、半精車這頭外圓——調頭——夾大端托小鉆中心孔——粗車半精車小端端各處外圓——銑，用分度頭夾大端頂小端，銑兩長孔，至圖樣要求——熱處理φ70mm138mm部分淬火42~48HRC——夾大端頂小端，精車小端各段外圓，倒角——分度頭夾端、頂小端、粗銑、半精銑花鍵——夾小端，頂大端（活頂尖），粗磨各段外圓——夾小端，中心架托大端φ70mm處，粗磨錐孔 ——車螺紋M361.5~6h至圖樣要求————磨內圓錐孔——修中心孔 2）工藝路線二： 準備毛坯——正火——夾小端托大端鉆中心孔——粗車這頭外圓——調頭——夾大端托小鉆中心孔——粗車小端端各處外圓——調質 ——半精車各處外圓——銑，用分度頭夾大端頂小端，銑兩長孔，至圖樣要求——夾大端托小端精車各處外圓——分度頭夾端、頂小端、粗銑、半精銑花鍵——車螺紋M361.5~6h至圖樣要求——熱處理φ70mm138mm部分淬火42~48HRC——夾小端，頂大端，粗磨大端外圓——夾小端，中心架托大端φ70mm處，粗磨錐孔 方法一與方法二相比較，方法一要用到大型車床，大型車床的每小時的能耗比小型車床的能耗高，經(jīng)濟效益就相對的低了不符合任務書的要求設計方案必須注重經(jīng)濟性，盡量選用通用工裝及設備，減少實際生產(chǎn)加工中的外委加工。調質后進行粗車，磨耗會比較高，刀具的磨損也會提高，零件的尺寸誤差就會提高。 綜合以上所說采用方案二比方案一好些。 5.4尺寸、形狀、位置精度的保證方法 保證尺寸精度的方法：在機械加工中獲得尺寸精度的方法有試切法、調整法、定尺寸刀具法、自動控制法和主動測量法等五種。 （1）試切法：是通過試切——測量加工尺寸——調整刀具位置——試切的反復過程來獲得距離尺寸精度的。由于這種方法是在加工過程中，通過多次試切才能獲得距離尺寸精度，所以加工前工件相對于刀具的位置可不必確定。在普通機床上進行單件或小批量生產(chǎn)時廣泛采用這種方法獲得尺寸精度。 （2）調整法：按零件規(guī)定的尺寸預先調整機床、夾具、刀具和工件 的相互位置，并在加工一批零件的過程中保持這個位置不變，以保證 零件加工尺寸精度的加工方法。調整法生產(chǎn)效率高，對調整工的要求高，對操作工的要求不高，常用于成批及大量生產(chǎn)。 （3）定尺寸刀具法。用具有一定形狀和尺寸精度的刀具進行加工，使加工表面達到要求的形狀和尺寸的加工方法。如用鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀等刀具的加工即為定尺寸刀具法。定尺寸刀具法生產(chǎn)率較高，加工精度較穩(wěn)定，廣泛的應用于各種生產(chǎn)類型。 在本次設計中因為我們要加工的工件是單件小批量生產(chǎn)，在考慮到成本和工件所需要的精度，所以我們選取了試切法來保證尺寸精度。 保證形狀精度的方法： (1)軌跡法：依靠刀尖運動軌跡來獲得形狀精度的方法。刀尖的運動軌跡取決于刀具和工件的相對成形運動，因而所獲得的形狀精度取決成形運動的精度。普通車削、銑削、刨削和磨削等均為刀尖軌跡法。 (2)成形法：利用成形刀具對工件進行加工的方法。成形法所獲得的形狀精度取決于成形刀具的形狀精度和其他成形運動精度。用成形刀具或砂輪進行車、銑、刨?、磨、拉等加工的均為成形法。 (3)仿形法：刀具依照仿形裝置進給獲得工件形狀精度的方法。如使用仿形裝置車手柄、銑凸輪軸等。 (4)展成法(范成法): 又稱為范成法，它是依據(jù)零件曲面的成形原理、通過刀具和工件的展成切削運動進行加工的方法。展成法所得的被加工表面是刀刃和工件在展成運動過程中所形成的包絡面，刀刃必須是 被加工表面的共軛曲線。所獲得的精度取決于刀刃的形狀和展成運動的精度。滾齒、插齒等均為展成法。 在此次設計中，由于是車削加工為主要的加工方法，選用軌跡法來保證其形狀精度。 保證位置精度的方法： （1）一次安裝法：有位置精度要求的零件的各有關表面是在工件同一次安裝中完成并保證的。如軸類零件外圓與端面的垂直度、箱體孔系中個孔之間的平行度，垂直度，同一軸線上各孔的同軸度等。一次安裝法一般是用夾具裝夾實現(xiàn)的。 （2）多次安裝法：零件有關表面的位置精度是加工表面與工件定位基準面之間的位置精度決定的。如軸類零件鍵槽對外圓之對稱度，箱體平面與平面之間的平行度、垂直度等。 根據(jù)工件安裝方式不同又分為直接、找正和夾具安裝法。 ①直接安裝法：工件直接安裝在機床上，從而保證加工表面與定位基準面之間的精度。例如，在車床上加工與外圓同軸的內孔，可用三爪卡盤直接安裝工件。 ②找正安裝法：找正是用工具（和儀表）根據(jù)工件上有關基準，找出工件在劃線、加工（或裝配）時的正確位置的過程。用找正方法裝夾工件稱為找正安裝。通過找正保證加工表面與定位基準面之間的精度。例如，在車床上用四爪卡盤和百分表找正后將工件夾緊，可加工出與外圓同軸度很高的孔。找正安裝法可分為劃線找正安裝和直接找正安裝兩種。劃線找正安裝是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃的線為基準找正它在機床上正確位置的一種安裝方法。 ③夾具安裝法：通過夾具保證加工表面與定位基準面之間的位置精度，即用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。這種方法定位迅速、方便，定位精度高、穩(wěn)定。但專用夾具的制造周期長、費用高，故廣泛用于成批、大量生產(chǎn)中。 該工件要多次裝夾才能完工，所以選用多次安裝法。本次設計的工件夾具安裝法使用的夾具制造周期長、費用高，故廣泛用于成批、大量生產(chǎn)中。本次設計屬于小批量生產(chǎn)，所以不選用此種方法。找正安裝法找正是用工具（和儀表）根據(jù)工件上有關基準，找出工件在劃線、加工（或裝配）時的正確位置的過程，但是本工件不需要劃線找基準來加工。所以也不采用。該工件有很多公差都與兩處φ40外圓軸線所形成的公共軸線有關，所以保證加工表面與定位基準面之間的精度選用互為基準來加工，所以選用直接安裝法來保證位置精度。 機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內容 工藝裝備 1 下料 φ80481 鋸床 2 鍛造 自由鍛3 熱處理 正火4 劃線 劃端面及外形線，做為粗加工的參考尺寸線5 粗車 1）小端插入主軸孔，夾小端，粗車大端面，鉆中心孔A6.3 2）夾小端端部，頂大端中心孔，車大端外圓φ70mm留加工余量 C61635mm 3）倒頭車φ32mm處至尺寸φ40mm長40mm6 粗車 夾大端，上中心架，托φ40mm處，車小端面，鉆中心孔A6.3，總長留加工余量17mm（中心孔工藝凸臺），粗車小端外圓各部留加工余量5mm，照顧大端長138mm，留加工余量2mm。（鉆小端中心孔后，改夾大端頂小端中心孔） C6163 7 熱處理 調質處理28~32HRC8 車 夾大端，頂小端，半精車小端外圓φ32mm至φ35mm長40mm C6163 9 車 夾大端，中心架托φ35mm處，半精車小端面，修研中心孔。夾大端頂小端，去掉中心架，加工小端外圓各部尺寸，留加工余量3mm C6163 10 車 夾小端，托φ40mm處，半精車φ70mm端面和外圓，總長1045mm (其中有工藝凸臺15mm)。外圓留加工余量1.5mm，鉆孔及精車莫氏4號圓錐孔，留余量1.5~2.5mm C6163 11 車 夾大端，頂小端，半精車小端各部外圓，留加工余量1.5mm C6163 12 劃線 劃35mm12mm及32mm12.2mm長孔線13 銑 用分度頭夾大端頂小端，銑兩長孔，至圖樣要求 X53K分度頭 14 熱處理 對φ70mm138mm處，進行局部淬火，硬度42~48HRC15 精車 夾大端頂小端，精車小端各段外圓，倒角，留磨削加工余量0.8mm C6163 16 精車 夾小端，中心架托φ40mm，精車φ70mm，倒角，留磨削加工余量0.8mm 中心架改托φ70mm處，精車莫氏4號錐孔，倒角，留磨削加工余量0.3~0.5mmC616317 銑 分度頭夾端、頂小端、粗銑、半精銑花鍵，留磨削余量0.3mm XA6132 18 磨 夾小端，頂大端（活頂尖），粗磨各段外圓，留精磨余量0.4mm M1432 19 磨 夾小端，中心架托大端φ70mm處，粗磨錐孔，留磨削余量0.3mm ,裝錐堵 內圓磨 20 車 夾大端，頂小端，車螺紋M361.5~6h至圖樣要求 C6163 21 熱處理 時效處理（消除機械加工內應力）22 磨 修研兩端中心孔，采用兩中心孔定位夾緊工作，半精磨各段外圓尺寸，留精磨余量0.3mm23 磨 精磨花鍵至圖樣要求 花鍵軸磨床 24 磨 采用兩中心孔定位裝夾工作，精磨軸外圓各部尺寸至圖樣要求 M1432 25 鉗 取出左端（大頭）錐堵26 磨 夾小端用中心架托A基準軸徑φ40mm，以B基準軸徑φ40mm找正，精磨莫氏4號圓錐孔及端面至圖樣要求27 車 夾大端，托小端φ30mm軸徑，車掉小端工藝凸臺，保圖樣尺寸1030mm C6163 28 檢驗 檢查各部尺寸及精度29 入庫 涂油入庫第六章零件的毛坯類型及其制造方法 6.1 零件毛坯類型 在制訂機械加工工藝規(guī)程時，正確選擇合適的毛坯，對零件的加工質量、材料消耗和加工工時都有很大的影響。顯然毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以應根據(jù)生產(chǎn)綱領，綜合考慮毛坯制造和機械加工的費用來確定毛坯，以求得最好的經(jīng)濟效益　 零件毛坯類型 鑄件：鑄件適用于形狀較復雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。較常用的是砂型鑄造，當毛坯精度要求低、生產(chǎn)批量較小時，采用木模手工造型法；當毛坯精度要求高、生產(chǎn)批量很大時，采用金屬型機器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。　 鍛件：鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。 鍛件又可以分為兩種形式 ①自由鍛件：利用沖擊力或壓力，使金屬在上、下砧鐵之間，產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀、尺寸以及內部質量鍛件的一種加工方法。 自由鍛的特點：工具簡單、通用性強，生產(chǎn)準備周期短。自由鍛件的質量范圍可由不及一千克到二、三百噸，對于大型鍛件，自由鍛是唯一的加工方法，這使得自由鍛在重型機械制造中具有特別重要的作用，例如水輪機主軸、多拐曲軸、大型連桿、重要的齒輪等零件在工作時都承受很大的載荷，要求具有較高的力學性能，常采用自由鍛方 法生產(chǎn)毛坯。 ②模鍛件：是有模具的鍛造件，利用模具鍛出精度要求比叫高，比較復雜的鍛件。　模鍛件的特點應該是針對于自由鍛來談才會好一點，自由鍛基本上不會有模具，只能鍛軸、環(huán)等極其簡單的東西，而模鍛就可以鍛出很多結構的產(chǎn)品，且可以控制產(chǎn)品的尺寸公差，減少車加工量 型材：型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。 根據(jù)任務書可知零件屬于單件小批生產(chǎn)類型，查《數(shù)控機床加工工藝》第55頁表3-4可知該生產(chǎn)類型的毛坯的制造方法，用鑄件用木模手工型，鍛件用自由鍛。鑄件適用于形狀較復雜的零件，可本零件外形不怎么復雜。鑄件由于多種因素影響，常常會出現(xiàn)氣孔、針孔、夾渣、裂紋、凹坑等缺陷。自由鍛的特點：工具簡單、通用性強，生產(chǎn)準備周期短。鍛造的質量范圍比較廣不及一千克到二、三百噸，這兩點很適合本次零件的毛坯鍛造。從合理選擇毛坯，以求得最好的經(jīng)濟效益。綜合零件工藝特性，生產(chǎn)綱領大小及其經(jīng)濟性，確定為自由鍛件經(jīng)過鍛造后進行正火處理以消除鍛件在鑄造過程中產(chǎn)生的內應力，提高材料性能。 6.2熱處理 金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可 區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。 熱處理是對固態(tài)金屬或合金采用適當方式加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結構與性能的加工方法。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。 退火：是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。 正火：是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。 淬火：是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。 為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。 在本設計中，由于零件有熱處理要求，45Cr的材料硬度不適合切削，所以在毛坯切削以前先把毛坯進行正火處理改善材料的切削性 能并改善毛坯的內應力。將毛坯加熱至某一適當溫度（AC線以上30——50℃），保溫一定時間后，再在空氣中緩慢冷卻。得到細化金屬組織晶粒，消除在鍛、軋后的組織缺陷，改善毛坯的機械性能（強度、韌性和塑性）。 第七章 選擇零件的定位基準和加工裝備 7.1零件的定位基準選擇 1、基準：指零件上用來確定其它點、線、面所依據(jù)的點、線、面。 在選擇基準時應要遵循以下幾個原則： 2、基準分類： 分為兩大類：設計基準和工藝基準 其中，工藝基準又可分為： ① 工序基準：是工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后應達到的尺寸、形狀、位置所用的基準。 ② 定位基準：是在加工中確定工件位置所用的基準。 ③ 測量基準：測量時所采用的基準。 ④ 裝配基準：是裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。 3、定位基準的選擇 粗基準：用未加工過的表面所作的定位基準。 精基準：用已加工過的表面所作的定位基準。 （1）粗基準的選擇原則 選擇粗基準時，主要考慮的問題是如何使各道工序均有足夠的加工余量以及工件安裝的穩(wěn)定性。 選擇原則為： ① 為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應選不加工面為粗基準；② 合理分配各加工表面的余量③ 盡量選用面積大而平整的表面為粗基準，以保證定位準確、夾緊可靠。④ 粗基準一般不重復使用，同一尺寸方向的粗基準一般只能使用一次。 （2） 精基準的選擇原則 選擇精基準時，主要考慮的問題是如何保證零件的加工精度以及安裝可靠。 選擇原則為： ① 基準重合原則。 即選擇設計基準作為定位基準，以避免基準不重合誤差。② 基準統(tǒng)一原則 即盡可能選用統(tǒng)一的定位基準加工各個表面，以保證各表面間的位置精度。③ 自為基準原則 當精加工某些重要表面時，常用其加工表面本身為定位基準?？梢蕴岣呒庸っ姹旧淼某叽绾托螤罹?，但不能提高加工面的位置精度。④ 互為基準 對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準反復加工，更有利于精度的保證。 ⑤ 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則。 在粗車的時候為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應選不加工面為粗基準；粗基準一般不重復使用，同一尺寸方向的粗基準一般只能使用一次。 在半精加工和精加工的時候即選擇設計基準作為定位基準，以避免基準不重合誤差。即盡可能選用統(tǒng)一的定位基準加工各個表面，以保證各表面間的位置精度。對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準反復加工，更有利于精度的保證。 7.2加工裝備的選擇 1.機床的選擇 根據(jù)工件的性能，通過查閱《機械制造工藝與裝備》選擇如下的機床 車床選用C620、萬能銑床X62W、磨床M2110A。其機床主要參數(shù)在附錄中可以查詢。 1.夾具的選擇： 按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具： 1）通用夾具：通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 2）專用夾具：專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證 較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。當產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 　　3）通用可調夾具和成組夾具：其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。 　　4）組合夾具：組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。 　　5）隨行夾具：隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 8、 本設計中以車削加工為主，又是小批量生產(chǎn)類型，根據(jù)任務書的要求設計方案必須注重經(jīng)濟性，盡量選用通用工裝及設備，減少實際生產(chǎn)加工中的外委加工 。所以選用組合夾具和通用夾具，由于零件的裝夾用到車床上三爪卡盤卡盤、車床附件中心架，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。 2.刀具的選擇： 1)車削加工選用整體式外圓車刀，刀片材料選YT類硬質合金 YT類硬質合金的特性如下：硬度高、韌性較差、難鋒利、切削溫度可達900度，因其具有紅硬性，一般不適用冷卻液。 2）刀具的角度： A.前角的作用：使刀刃鋒利，便于切削加工和切屑流動。 B.后角的作用：減小主后刀面與過渡表面的彈性恢復層之間的摩擦，減輕刀具磨損。 C.主偏角的作用: 主要影響刀具耐用度、以加工表面粗糙度及切削力的大小。 D.副偏角：.主要影響加工表面的粗糙度，影響副切削刃與已加工表面之間的摩擦和刀具的強度。 E.刃傾角：主要控制切屑的流動方向。 2）銑削加工時，立銑刀。 立銑刀的主要參數(shù)：刀具直徑為φ12 圓角半徑 R0總長80mm 刃長12.1mm 切削刃數(shù) 2 前傾角零度材料 硬質合金 3．量具的選擇 通常把沒有傳動放大系統(tǒng)的測量工具稱為量具。根據(jù)零件圖樣， 在設計中選用： a 游標卡尺-------------------量取輪廓的基本尺寸b 千分尺----------------------量取輪廓的基本尺寸c 莫氏4號圓錐量規(guī)-------檢查機床與量具圓錐孔和圓錐柄長刀錐度和尺寸的準確性（莫式4號錐度：內圓錐的最大直徑D=31.267，錐度C=1：19.254=0.05194，外圓錐錐角α=2058＇31＇＇0+52，內圓錐錐角α=2058＇31＇＇0-52） d 偏擺儀-----------------------測量軸類零件徑向跳動誤差e 對稱度量規(guī)----------------檢驗鍵槽的對稱度 4 切削用量 切削用量包括切削速度,背吃刀量和進給量.對于不同的加工方法需要選擇不同的切削用量。粗加工時一般以加工效率為主通常選擇較大的背吃刀量和進給量,采用較小的切削速度 .精加工時通常選擇較小的背吃刀量和進給量采用較高的切削速度，鏜孔時考慮刀桿剛性，背吃刀量和進給量也應相應的減小。對于原材料45#，零件一粗加工時ap取2㎜，f取0.2mm/r;零件二粗加工外輪廓時ap取0.5㎜，f取0.2mm/r。精加工時ap取0.1㎜，f取0.1㎜/r。粗鏜f取0.12mm/r, 精鏜f取0.1 mm/r。 車螺紋時ap分別取0.8 mm，0.6 mm，0.3，0.16 mm；F取1.5 mm/r 為了抑制積屑瘤的產(chǎn)生，提高工件表面質量，用硬質合金車刀精車時，一般多采用較高的切削速度（>80m/min）;用高速鋼車刀精車時時，選用較低的切削速度（<5 m/min）。此次設計采用硬質合金車刀，粗加工外輪廓Vc取70 m/min,零件一精加工Vc取94 m/min，零件二精加工外輪廓Vc取100 m/min， 主軸的轉速是由切削刃上選定點相對于工件的主運動的線速度 主運動速度 n=1000Vc/πd 單位為r/min 零件φ70外圓表面粗加工 n=1000x70/( πx70)=318.4r/min,取300r/min 零件φ40表面粗加工 n=1000x70/( πx40)=557.3r/min,取550r/min 零件φ32外圓表面粗加工 n=1000x70/( πx32)=696.7r/min,取700r/min 零件φ70外圓表面粗加工 n=1000x70/( πx70)=318.4r/min,取300r/min 零件φ70外圓表面半精加工 n=1000x82/( πx70)=373r/min,取350r/min 零件φ40外圓表面半精加工 n=1000x82/( πx40)=652.9r/min,取650r/min 零件φ32外圓表面半精加工 n=1000x82/( πx32)=816r/min,取800r/min 零件φ70外圓表面精加工 n=1000x94/( πx70)=427.7r/min,取420r/min 零件φ40外圓表面精加工 n=1000x94/( πx40)=748.4r/min,取750r/min 車螺紋時取主軸速度n≤1200/p計算，n≤1200/1.5=800 所以取主軸轉速n=800r/min，因為工件螺紋比較短，人員一下反應不過來比較容易發(fā)生撞刀 。因此轉速因人而異，根據(jù)每人反應在確定轉速。第九章 設計小結 通過此次畢業(yè)設計，使自己對所學的專業(yè)有了一個系統(tǒng)的認識，也是一次溫習以前所學專業(yè)知識，弄清楚以前一些，沒有弄得明白的地方，通過這次畢業(yè)設計，我知道自己那些知識學好了、那些知識沒有學的牢固、深入的了解各門課程的相互聯(lián)系，增加了自己的設計能力，特別是對數(shù)控的加工工藝有了進一步的認識，對機床的工作原理及刀具都有了很大的了解，增加了自己對專業(yè)知識應用的信心，增加了自己的思考能力，懂得了自己還是要不斷學習才能與時俱進，不斷提高。這次設計在畫圖方面有了很大的提高，還學會了用其他的畫圖軟件，最重要的是又重新復習了以前學過的知識，把以前學過的東西又一次的印入了腦海里，并且更進一步的了解了課外知識。 還有，在此次畢業(yè)設計的過程中我們一起共同努力，因此才能很好的完成此次畢業(yè)設計。 總之，這次畢業(yè)設計和畢業(yè)論文還算成功，也見到了自己的成果，理清了零件的頭緒，為我在以后的工作中有了 一定的借鑒， 在此次設計中通過指導XX的細心指導和幫助下才能順利完成，在此特提出感謝。