軸的加工工藝規(guī)程設計及夾具設計

1、重慶大學網(wǎng)絡教育學院 畢業(yè)設計（論文）題目 25噸平板車輪對軸的機械加工工藝規(guī)程及周向8孔加工用夾具設 學生所在校外學習中心 棗莊安培 批次 層次 專業(yè)151、本科二學歷、機械設計制造及自動化學 號 W15106257 學 生 王亮亮 指 導 教 師 陳沛 起 止 日 期 2016年9月8日至2016年10月20日目錄摘要0前 言1第一章 工藝設計說明書21.零件圖工藝性分析21.1零件圖的完整性和正確性31.2零件技術要求分析41.3零件結構工藝性分析42.毛坯的選擇42.1毛坯類型42.2毛坯余量確定43.機械加工工藝路線確定53.1加工方法的確定53.2加工順序的安排63.3定位基準的選

2、擇63.4加工階段的劃分63.5主要機加工工序簡圖74.工序尺寸及公差的確定84.1基準重合時的工序尺寸85.設備及其工裝的確定95.1機床及夾具的選用95.2刀具的選擇95.3量具的選擇106.切削用量的確定106.1切削用量的選用原則106.2切削用量的選取方法106.3選擇切削用量時應注意的幾個問題13第二章 第6號工序夾具設計說明書131.工序尺寸精度分析132.定位方案確定143.定位元件確定144.定位誤差分析145.夾緊方案及元件確定146.夾具總裝草圖157.夾具零件圖16第三章 畢業(yè)設計體會18參考文獻19摘要軸是機械設備中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回轉(zhuǎn)零件，如齒

3、輪、車輪和帶輪等，以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動并傳遞動力,軸要由軸承支承以承受作用在軸上的載荷。本設計根據(jù)所在工廠的實際加工能力及其所加工的產(chǎn)品的特點，針對具體的零件，進行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，通過整個工藝的過程的制定，將自己所學理論聯(lián)系到實際的工作中，加深對本專業(yè)的理解和認識，鞏固所學的基本專業(yè)知識，挺高自身設計能力和創(chuàng)造能力。關鍵詞 工藝分析 加工方案加工順序 工裝前 言隨著科學技術飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，機械產(chǎn)品的更新速度越來越快，但大多數(shù)的機械加工行業(yè)還是依托傳統(tǒng)的加工工藝來進行生產(chǎn)的，傳統(tǒng)切削加工工藝為新技術的發(fā)展提供了最基本的技術支

4、持，在機械及相關行業(yè)領域發(fā)揮著重要的作用。本次設計就是進行傳統(tǒng)加工工藝設計礦車軸，主要設計內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝過程卡、工序卡和數(shù)控刀具卡）和主要工序的工裝設計。并繪制零件圖、夾具圖。限于編者的水平有限，對書中的不妥之處，敬請讀者批評指正。通過對我國礦車運行情況的調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)，因礦車是礦井上下設備、物料運輸?shù)闹饕ぞ?，故其載重大，使用頻繁高，運行環(huán)境差，而在礦車使用過程中其行走車輪的軸部分，承擔了絕大多數(shù)的載重負荷，直接影響到礦車的日常使用。因此，車軸的設計制作我國礦車制作工作中的一項重要工作內(nèi)容。 第一章 工藝設計說明書1.零件圖工藝性分析如圖1.1所示零件圖，其生產(chǎn)規(guī)模為

5、中批量生產(chǎn)，試根據(jù)零件圖分析其加工工藝。圖1.1軸零件圖1.1零件圖的完整性和正確性經(jīng)審查，該零件視圖準確、完整，表達直觀清晰，符合國家標準，尺寸、公差以及技術要求的標注齊全、合理。1.2零件技術要求分析零件的技術要求主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度要求等，這些技術要求應當是能夠保證零件使用性能前提下的極限值。進行零件技術要求分析，主要是分析這些技術要求的合理性，以及實現(xiàn)的可能性，重點分析重要表面和部位的加工精度和技術要求，為制定合理的加工方案做好準備。同時通過分析以確定技術要求是否過于嚴格，因為過高的精度和過小的表面粗糙度要求會使工藝過程變得復雜，加工難度大，增加不必要的成本

6、。該零件的尺寸精度要求有：70精度等級為IT6，其余精度等級為IT10；位置精度有：70的同軸度允差跳動為0.04mm；端面A對72的圓跳動允差0.015mm；表面粗糙度：70表面粗糙度Ra1.6um、8孔表面粗糙度6.3、80表面為不加工表面，其余表面粗糙度為Ra3.2um。1.3零件結構工藝性分析該零件屬于軸類零件，其結構特征主要由內(nèi)外圓柱面、外槽、端面孔、螺紋等組成。其中內(nèi)外圓柱面、外槽、螺紋可在車床上加工；端面孔可在鉆床上加工。2.毛坯的選擇2.1毛坯類型(1) 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。 (2) 鍛件鍛件適用于強度要求

7、高、形狀比較簡單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。(3) 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。(4) 焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件 (5) 冷沖壓件冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應用廣泛。2.2毛坯余量確定毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎上，加減總加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的設計基準一般同零件圖一致。根據(jù)該零件的圖紙要求，確定該零件毛坯材料為型材，選擇80熱軋45#圓鋼，長度余量單邊2mm，如圖1.2圖1.23.機械加工工藝路線確定01 下料 鋸床截取需要長

8、度02 熱處理 調(diào)質(zhì)處理HB230-250 03 車 夾80，車削端面，鉆10中心孔，調(diào)頭車削端面，鉆中心孔 04 粗車 兩端面頂中心孔 ，車72控制長度117，車45控制長度4， 車48控制長度45并挑絲， 調(diào)頭加工05 精車 車70控制長度97，調(diào)頭加工06 鉆 鉆4-8孔07 鉗 去毛刺08 檢驗 檢驗各尺寸09 入庫3.1加工方法的確定（1）72外圓 粗車（精度等級IT12，表面粗糙度Ra6.3um）精車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。（2）70外圓 粗車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra6.3um）半精車（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）磨削（精度等級IT6

9、，表面粗糙度Ra1.6um）。（3）45外圓 粗車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra6.3um）精車（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）。（4）M48螺紋 粗車（精度等級IT10，表面粗糙度Ra6.3um）精車（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）挑絲（精度等級IT8，表面粗糙度Ra3.2um）磨削（精度等級IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。（5）10孔 鉆中心孔鉆底孔（精度等級IT12，表面粗糙度Ra6.3um）鉸孔（精度等級IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。（6）4-8孔 鉆底孔（精度等級IT12，表面粗糙度Ra6.3um）鉸孔（精度等級IT10，表面粗糙度Ra3.2u

10、m）。3.2加工順序的安排工件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當擬定工藝路線時要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。切削加工工序的安排原則1）基準先行 選為精基準的表面，應先進行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應安排在初始工序加工完成。2）先粗后精 各表面均應按照粗加工半精加工精加工的順序依次進行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進行加工，一般安排在主要表面達

11、到一定精度之后、最終精加工之前。該零件的加工順序應嚴格按照以上原則進行加工。3.3定位基準的選擇（1）粗基準的選擇 加工中心孔時，以外圓80為基準（2）精基準的選擇 精加工時以端面中心孔為精基準。3.4加工階段的劃分零件加工時，往往不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行，為此，一般都將整個工藝過程劃分幾個加工階段，這就是在安排加工順序時所應遵循的工藝過程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程可劃分如下幾個階段：（1）粗加工階段這階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準，因此主要是提高生產(chǎn)率問題。（2）半精加工階段這階段的作用是為零件主要表面的精加工

12、作好準備，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工階段對于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7級或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要安排精加工階段。這階段的主要任務是提高加工表面的各項精度和降低表面粗糙度。3.5主要機加工工序簡圖工序號工序內(nèi)容工序簡圖31.夾80外圓，車端面，鉆10中心孔2.調(diào)頭夾80外圓，車端面控制長度、鉆10中心孔41. 兩端頂針頂住中心孔夾持，車72控制長度117，車45控制長度4， 車48控制長度49并挑絲。2. 調(diào)頭重復上述工藝51. 車70控制長度972.調(diào)頭加工5鉆底孔4-8孔 4.工序尺寸及公差的確定每道工序完成后應包子的尺寸成為該工序的工序尺寸

13、。工件上的設計尺寸及其公差是經(jīng)過各加工工序后得到的。每道工序的工序尺寸都不相同，他們組不向設計尺寸接近。為了最終保證工件的設計要求，各中間工序的工序尺寸及其公差需要計算確定。工序余量確定后，就可計算工序尺寸。工序尺寸及其公差的確定要根據(jù)工序基準或定位基準與設計基準是否重合，采取不同的計算方法。4.1基準重合時的工序尺寸加工尺寸工序余量（單邊）mm工序尺寸及公差mm表面粗糙度Ra/m粗半精精粗半精精粗半精精7220.15766.33.27020.50.1574716.33.21.65.設備及其工裝的確定5.1機床及夾具的選用工序15 該工序主要加工端面和中心孔，在普通機床完成，夾具選用三爪卡盤裝

14、夾，第二次裝夾時也采用三爪卡盤進行裝夾。工序20 該工序主要加工外圓，在普通機床上完成，夾具采用兩端頂針和三爪卡盤裝夾工序25 該工序主要加工外圓，在普通機床上完成，夾具采用兩端頂針和三爪卡盤裝夾工序30 該工序加工直孔8，選擇在鉆床上加工，夾具選用鉆床專用夾具。5.2刀具的選擇從零件圖中分析，根據(jù)其加工特性，確定該零件的加工刀具如表5.1所示。表5.1 機械加工刀具卡片刀具名稱刀具材料刀具規(guī)格加工部位外圓粗車刀YT1590°刀尖粗車外圓輪廓、端面外圓精車刀YT1575°刀尖精車外圓輪廓、端面螺絲車道YT1560°刀尖車削螺紋外切槽刀YT153mm刀寬切外直槽中心

15、鉆高速鋼10mm鉆中心孔中心鉆高速鋼8mm鉆孔5.3量具的選擇該零件屬于中批量生產(chǎn)，因此選用通用量具進行測量，長度尺寸可用卷尺，外圓尺寸可直接采用游標卡尺測量；外徑70可用千分尺測量，各孔選用專用量具進行測量。6.切削用量的確定數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度vc（用于恒線速度切削）、進給速度vf或進給量f。這些參數(shù)均應在機床給定的允許范圍內(nèi)選取。6.1切削用量的選用原則粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切

16、削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進給量f有利于斷屑。精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時應選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。6.2切削用量的選取方法背吃刀量的選擇  粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。在中等功率機床上，粗加工的背吃刀量可達810mm；半精加工的背吃刀量取0.55mm；精加工的背吃刀量取0.2

17、1.5mm。進給速度（進給量）的確定   粗加工時，由于對工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時主要根據(jù)機床進給機構的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進給速度。進給速度f可以按公式f =f×n計算，式中f表示每轉(zhuǎn)進給量，粗車時一般取0.30.8mmr；精車時常取0.10.3mm/r；切斷時常取0.050.2mm/r。切削速度的確定  切削速度vc可根據(jù)己經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度進行選取。實際加工過程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和查表

18、的方法來選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時，宜選用較高的切削速度。切削速度vc確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式n=l000vc/D 來確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。在工廠的實際生產(chǎn)過程中，切削用量一般根據(jù)經(jīng)驗并通過查表的方式進行選取。常用硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金切削不同材料時的切削用量推薦值見表1表2為常用切削用量推薦表，供參考。 表1  硬質(zhì)合金刀具切削用量推薦表 刀具材料工件材料粗  加  工精  加  工切削速度（mmin進給量（mmr）背吃刀量mm切削速度（mm

19、in進給量（mmr）背吃刀量mm硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金碳鋼2200.232600.l0.4低合金剛1800.232200.l0.4高合金鋼1200.231600.l0.4鑄鐵800.231200.l0.4不銹鋼800.22600.l0.4鈦合金400.21.51500.l0.4灰鑄鐵1200.221200.150.5球墨鑄鐵1000.20.321200.150.5鋁合金16000.21.516000.l0.5表2  常用切削用量推薦表工件材料加工內(nèi)容背吃刀apmm切削速度vcm·min-1進給量f/mm·r-l刀具材料碳素鋼b>600MPa粗加工5-7608

20、00.20.4YT類粗加工2-3801200.20.4精加工2-61201500.10.2碳素鋼b>600MPa鉆中心孔 500800r·min-1鉆中心孔W18Cr4V鉆孔 2530鉆孔切斷（寬度<5mm）701100.10.2切斷（寬度<5mm）YT類鑄鐵HBS<200粗加工 50700.20.4YG類精加工 701000.10.2切斷（寬度<5mm）50700.10.2 切斷（寬度<5mm）50700.10.2切斷（寬度<5mm）6.3選擇切削用量時應注意的幾個問題主軸轉(zhuǎn)速 

21、應根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。切削速度除了計算和查表選取外，還可根據(jù)實踐經(jīng)驗確定，需要注意的是交流變頻調(diào)速數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。根據(jù)切削速度可以計算出主軸轉(zhuǎn)速。第二章 第6號工序夾具設計說明書1.工序尺寸精度分析該工序的主要內(nèi)容為鉆8直孔，其精度等級為IT12，表面粗糙度為6.3，設計夾具的目的是為了能夠有正確的位置加工四個直孔，并保證加工效率。2.定位方案確定根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的五個自由度，即：X移動、X轉(zhuǎn)動、Z轉(zhuǎn)動、Y移動、Y轉(zhuǎn)動，為了方便控制刀具的走刀位置，還應控制Z移動，因而六個自由

22、度均被控制了。加工8孔時以M48、72圓、為定位基準，以M48下端面限制Z移動。3.定位元件確定加工8孔時的定位元件有臺鉗、夾具，在夾具上使用8定位銷釘。4.定位誤差分析基準不重合誤差B=0，基準位移誤差Y=0.025mm。D=Y=0.025mm。所以，D<1/3T，滿足要求。5.夾緊方案及元件確定加工8孔時，選用壓板進行壓緊，臺鉗裝夾，鉆孔；在松臺鉗，車軸旋轉(zhuǎn)90度后，往夾具兩個端面孔放入8定位銷釘定位后，臺鉗裝夾再進行第二次鉆孔6.夾具總裝草圖夾具裝配圖7.夾具零件圖V槽1圖V槽2圖鉆套圖 定位銷釘圖 第三章 畢業(yè)設計體會通過完成畢業(yè)設計，掌握機械加工的流程，對于以后從事機械加工行業(yè)具有重要的實踐意義，在本次設計的過程中，我感到自己的思維和能力都得到了極大的提高，因為需要自己查閱有關的資料和文獻，自己設計實驗方案，自己動手做一切與實驗有關的工作，也正因為如此，將自己所學理論聯(lián)系到實際的工作中，加深對本專業(yè)的理解和認識，鞏固所學的基本專業(yè)知識，挺高自身設計能力和創(chuàng)造能力。整個成果上看，基本完成了畢業(yè)設計初