軸套零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和銑槽用夾具設(shè)計(jì)本科論文

重慶大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院軸套零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和銑槽用夾具設(shè)計(jì)前言機(jī)械、機(jī)器和機(jī)床等機(jī)械結(jié)構(gòu)是由部件和零件裝配成的，部件又是由組件和零件裝配而成的。由實(shí)體材料組成的機(jī)械零件的表面，又可分為加工表面和非加工表面兩種。一般，加工表面是機(jī)械零件重要的工作表面，加工表面的精度和粗糙度是通過(guò)加工保證的。此外，在加工機(jī)械零件表面時(shí)，還要考慮制造工藝的可行性、加工生產(chǎn)率、加工成本等多方面問(wèn)題。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)一軸套零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和銑槽用夾具設(shè)計(jì)，試圖找出一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的加工方法，以供生產(chǎn)同類零件的企業(yè)參考。計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型任務(wù)書上的題目?jī)?nèi)容為：加工一個(gè)軸套零件，該零件年產(chǎn)量為20000臺(tái)，設(shè)其備品率為10%，機(jī)械加工廢品率為1%，試進(jìn)行該軸套零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。現(xiàn)制定該齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。N＝Qn（l+a%）（1+b%)=20000×1×(l+10%)（1+l%)=22220（件／年）該零件的年產(chǎn)量為22220件，根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》教材中生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。零件的分析零件圖如圖1圖1軸套零件圖此軸套零件在機(jī)器中可起支承、定位或?qū)蜃饔茫}目中未明確），該零件的圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差齊全，但內(nèi)孔的粗糙度Ra1.5μm有誤，應(yīng)該為Ra1.6μm，內(nèi)槽處Ra12.5μm與其余Ra12.5μm重復(fù)標(biāo)注應(yīng)刪除。該零件外圓ФSKIPIF1<0粗糙度Ra0.4μm、內(nèi)孔ФSKIPIF1<0粗糙度Ra1.6μm的尺寸精度和粗糙度要求較高，兩端面與內(nèi)孔也有較高的垂直度要求，但零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工并不困難；兩處SKIPIF1<0槽的精度要求一般，只需分步銑出即可。因題目中未規(guī)定該軸套零件的材料，為便于設(shè)計(jì)，此處可擬定該軸套零件的材料為45號(hào)鋼。選擇毛坯根據(jù)用途，并綜合考慮加工效率和經(jīng)濟(jì)性，坯料選用圓鋼，鋸切下料，然后鍛造毛坯。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，即內(nèi)部孔鍛出。因?yàn)樵撦S套生產(chǎn)批量為大批量，所以毛坯應(yīng)采用模鍛。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)5.1定位基準(zhǔn)的選擇本零件孔是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，應(yīng)選孔為定位基準(zhǔn)，即遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。即選ФSKIPIF1<0內(nèi)孔及一端面作為精基準(zhǔn)。

由于本軸套全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工，因此應(yīng)選外圓及一端面為粗基準(zhǔn)。5.2零件表面加工方法的選擇本零件的加工面有外圓、內(nèi)孔、端面及槽等，材料為45鋼。參考教材中有關(guān)資料，其加工方法選擇如下：ФSKIPIF1<0外圓面：公差等級(jí)為IT6，表面粗糙度為Ra0.4μm，需進(jìn)行粗車、精車及磨外圓。ФSKIPIF1<0內(nèi)孔：公差等級(jí)為IT8，表面粗糙度為Ra1.6μm，毛坯孔已鍛出，為未淬火鋼，加工方法可采取粗車精車之后用精鏜拉孔或磨孔等，都能滿足加工要求。但精鏜拉孔雖然加工效率較高，適合大批量生產(chǎn)，但對(duì)拉刀的要求很高，成本也很高；磨孔的砂輪成本較低，產(chǎn)量上也可以滿足本工件的需要，故采用精車之后磨孔的方法加工。端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度為Ra3.2μm，經(jīng)粗車和半精車即可。但兩端面與內(nèi)孔均有0.03mm的垂直度要求，需經(jīng)過(guò)磨平面加工來(lái)保證。槽：槽寬和槽深的公差等級(jí)分別為IT13和IT14，表面粗糙度分別為Ra12.5μm，需采用三面刃銑刀粗銑即可。5.3制定工藝路線按照先加工基準(zhǔn)面及先粗后精的原則，機(jī)加工可按下述工藝路線進(jìn)行。工序10：以外圓φ60mm及端面定位，粗車內(nèi)孔及另一端面。工序20：以粗車后的內(nèi)孔φ32mm及端面定位，粗半精車另一端面及外圓φ60mm，倒角。

工序30：以半精車后的外圓φ60mm及端面定位，半精車另一端面及內(nèi)孔，倒角。

工序40：以工裝裝夾工件，以端面定位，粗、精磨內(nèi)孔至圖紙尺寸要求。工序50：工件裝夾在1：2000錐度的心軸上，以內(nèi)孔定位，粗、精磨外圓至圖紙尺寸要求。工序60：工件裝在專用夾具上，以內(nèi)孔及端面定位，銑2個(gè)5mm槽（5件一起加工）。工序70：鉗工去毛刺。工序80：終檢。5.4確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯——零件綜合圖

5.4.1確定機(jī)械加工余量鋼質(zhì)模鍛件的機(jī)械加工余量按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定。確定時(shí)，根據(jù)估算的鍛件質(zhì)量、加工精度及鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)。由《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書三》附表1可查得除孔以外各內(nèi)、外表面的加工余量?？椎募庸び嗔坑杀?查得。

鍛件質(zhì)量：根據(jù)零件成品質(zhì)量0.317kg估算為0.49kg。

加工精度：零件除孔以外的各表面為一般加工精度。鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S1，為簡(jiǎn)單級(jí)別F1。表1鍛件內(nèi)孔直徑的機(jī)械加工的單面余量鍛件內(nèi)孔直徑的機(jī)械加工的單面余量/mm孔徑孔深大于到大于063100140200到631001402002800252.0————25402.02.6———40632.02.63.0——631002.53.03.04.0—1001602.63.04.04.04.61602503.03.04.04.04.6表2鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S級(jí)別S數(shù)值范圍級(jí)別S數(shù)值范圍簡(jiǎn)單S1＞0.63～1較復(fù)雜S3＞0.16～0.32一級(jí)S2＞0.32～0.63復(fù)雜S4≦0.16注：SKIPIF1<0假定軸最大直徑為φ64mm，長(zhǎng)度為24，則SKIPIF1<0=πR2ld＝3.14×6.42/4×2.4×7.85＝605g＝0.605kgSKIPIF1<0＝0.49kg故SKIPIF1<0＝0.81查表2得鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S1，為簡(jiǎn)單級(jí)別F1機(jī)械加工余量。根據(jù)零件形狀系數(shù)，查表1得外圓的直徑方向加工余量放4mm（半徑上放2mm），長(zhǎng)度方向上加工余量每端放2mm。因內(nèi)孔的粗糙度Ra0.4μm，半徑方向上余量適當(dāng)增大0.5mm，故內(nèi)孔的直徑方向加工余量為5mm（半徑上放2.5mm）。5.4.2確定毛坯尺寸根據(jù)上面確定的機(jī)械加工余量，可得該零件的毛坯尺寸，見(jiàn)表3表3軸套零件毛坯尺寸軸套零件毛坯尺寸mm零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸ФSKIPIF1<0264Ф2.527202245.4.3設(shè)計(jì)毛坯—零件綜合圖①確定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、形狀復(fù)雜系數(shù)、分模形狀種類及精度等級(jí)從手冊(cè)中查得。本軸套零件鍛件質(zhì)量0.49kg，形狀復(fù)雜系數(shù)S1，45鋼含碳量為0.42%~0.50%，最高含碳量為0.50%，按表4查得鍛件材質(zhì)系數(shù)為M1，采用平直分模線，鍛件為普通精度等級(jí)，則毛坯公差可從《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書三》附表2、附表3中查得，見(jiàn)表5。表4鍛件材質(zhì)系數(shù)鍛件材質(zhì)系數(shù)級(jí)別鋼的最高含碳量合金鋼的合金元素最高含碳量M1﹤0.65%﹤3.0%M2≧0.65%≧3.0%表5軸套零件毛坯（鍛件）允許偏差軸套零件毛坯（鍛件）允許偏差mm鍛件尺寸偏差根據(jù)Φ640.8附表-0.4Φ270.3-0.8240.8-0.4②確定圓角半徑鍛件圓角半徑按表6確定表6鍛件圓角半徑計(jì)算鍛件圓角半徑計(jì)算/mmH/BrR≦20.05H+0.52.5r+0.5﹥2～40.06H+0.53.0r+0.5﹥40.07H+0.53.5r+0.5本工件的H/B均小于2，故鍛件內(nèi)外圓角半徑計(jì)算如下r＝0.05H+0.5＝0.05×12+0.5＝1.1mm（取r＝1.5mm）R＝2.5r+0.5＝2.5×1.5+0.5＝4.25mm（取r＝4.5mm）③確定撥模角本鍛件上下模模鏜深度相等，其中：SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0<1查《指導(dǎo)書三》附表4得，外起模角α＝5?，內(nèi)起模角β＝7?。④確定分模位置毛坯是H<D的盤類鍛件，根據(jù)分模面的選定原則，本軸套零件的分模面選在零件中部，上下模的尺寸可做成一致，分模線為直線。⑤確定毛坯熱處理方式鋼質(zhì)鍛件鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘留的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過(guò)重新結(jié)晶而得到細(xì)化。本零件毛坯——零件綜合圖如圖2所示。技術(shù)要求1、正火圖2毛坯——零件綜合圖6.工序設(shè)計(jì)6.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備6.1.1選擇機(jī)床工序10、20、30是粗車和精車。本零件外廓尺寸不大。精度要求不是很高，選用最常用的CA6140型臥式車床即可。工序40為磨端面。由于加工的零件外廓尺寸不大可，在平面磨床上一次加工多個(gè)零件。選M7130型。工序50磨內(nèi)孔。利用簡(jiǎn)單的工裝在M120W型上即可加工。工序60磨外圓。利用簡(jiǎn)單的工裝在M120W型上即可加工。

工序70銑槽。采用立銑刀銑槽，應(yīng)選立式銑床X52K型。6.1.2選擇夾具本零件除銑槽、磨內(nèi)外圓等工序需要專用夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。前三道車床工序用三爪自定心卡盤，磨內(nèi)孔工序用壓緊螺母，磨外圓工序用心軸。

6.1.3選擇刀具a.在車床上加工，一般都選用硬質(zhì)合金車刀。加工鋼質(zhì)零件采用YT（鎢鈷鈦）類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT15。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性，可選用可轉(zhuǎn)位車刀。

b.磨平面、內(nèi)孔及外圓均可用平形砂輪，只是尺寸規(guī)格（D×H×d）有所不同，砂輪名稱均為棕剛玉，粒度為46。c.銑刀選用立銑刀。直柄立銑刀規(guī)格為d=5mm,刃部長(zhǎng)度12mm，全長(zhǎng)47mm。

6.1.4選擇量具本零件屬成批生產(chǎn)，一般均采用通用量具。選擇量具的方法有兩種：是按計(jì)量器具的不確定度選擇；二是按計(jì)量器具的測(cè)量方法極限誤差選擇。①選擇外圓加工面的量具工序20中粗精車外圓ФSKIPIF1<0(k6)留余量0.25~0.35mm，該尺寸公差T=0.46mm。選用分度值0.02，測(cè)量范圍0～150mm游標(biāo)卡尺。工序50中磨外圓φ60k6至尺寸，選擇測(cè)量范圍50~75mm，分度值為0.005mm外徑千分尺。

按工藝人員手冊(cè)，計(jì)量器具不確定度允許值U=0.0l6mm。選擇測(cè)量范圍50~75mm，分度值為0.005mm外徑千分尺。分度值0.02mm，測(cè)量范圍0～150mm游標(biāo)卡尺。

按照上述方法選擇本零件各外圓加工面的量具見(jiàn)表7。表7外圓加工面所用量具/mm工序加工面尺寸尺寸公差量具30φ60.30.1分度值0.02，測(cè)量范圍0～100游標(biāo)卡尺50φ600.019分度值為0.005mm，測(cè)量范圍50~75mm外徑千分尺②選擇加工內(nèi)孔尺寸所用的量具ФSKIPIF1<0(H8)孔經(jīng)粗車、半精車、磨孔三次加工，粗車至ФSKIPIF1<0mm，半精車至ФSKIPIF1<0mm，磨孔至圖紙尺寸。粗車尺寸ФSKIPIF1<0mm，該尺寸公差T=0.52mm。選擇分度值0.02mm，測(cè)量范圍0～150mm游標(biāo)卡尺。半精車尺寸ФSKIPIF1<0mm，該尺寸公差T=0.10mm。選擇分度值0.02mm，測(cè)量范圍0～150游標(biāo)卡尺。磨內(nèi)孔ФSKIPIF1<0(H8)至尺寸，選擇測(cè)量范圍18~35mm，分度值為0.001mm的內(nèi)徑量表及外徑千分尺。③選擇加工軸向尺寸所用量具軸向尺寸20，其公差為自由公差，可選擇分度值0.02mm，測(cè)量范圍0～125mm游標(biāo)卡尺即可滿足要求，也與以上通用。④選擇加工槽所用量具槽經(jīng)過(guò)粗銑加工即可，槽寬及槽深的公差等級(jí)為：槽寬為IT13，槽深為IT14。均可選擇分度值0.02mm，測(cè)量范圍0～150mm游標(biāo)卡尺測(cè)量。槽寬可用具有通止端的專用量測(cè)量。6.2工序尺寸的確定及計(jì)算6.2.1確定圓柱面的工序尺寸前面根據(jù)有關(guān)資料已查出本零件各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），然后查出各工序加工余量（除粗加工外），總加工余量減去各工序加工余量之和，即為粗加工余量。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。本軸套零件的各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見(jiàn)表8。表8圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度加工表面工序雙邊余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/μm粗半精精粗半精精粗半精精Ф外圓2.51.20.3ФФФ6.33.20.4Ф內(nèi)孔31.70.3ФФФ6.33.21.66.2.2確定軸向工序尺寸本零件只有一個(gè)軸向尺寸，此軸向尺寸僅與加工余量有關(guān)，各工序的軸向尺寸見(jiàn)圖1。工序Ⅰ工序Ⅱ工序Ⅲ圖3工序的軸向尺寸各加工表面的加工余量見(jiàn)表9表9各端面的工序加工余量工序加工表面總加工余量工序加工余量Ⅰ121.5Ⅱ222.5Ⅲ30.20.26.2.3確定銑槽的工序尺寸只要控制進(jìn)給量，該二處槽只需分別銑一次即可達(dá)到零件圖樣的要求，則該二槽的尺寸即為工序尺寸。7.選擇切削用量、確定時(shí)間定額查閱參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造工藝學(xué)》機(jī)械工業(yè)出版社1986年第一版，選取各工序機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速，選定進(jìn)給量和切削深度，即可計(jì)算出切削速度和工步工時(shí)，確定時(shí)間定額，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)機(jī)械加工工序卡片。8.填寫機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片和機(jī)械加工工序卡片9.銑槽用夾具定位夾緊方案設(shè)計(jì)9.1本工序的加工要求分析本工序的加工要求，在軸套上銑出兩條通槽，槽寬為SKIPIF1<0mm，槽深為SKIPIF1<0mm，兩槽在圓周方向上互成60?±30′角度，表面粗糙度為Ra12.5μm。在本工序之前，外圓ФSKIPIF1<0mm、內(nèi)孔ФSKIPIF1<0mm及兩端面均已加工完畢。本工序采用Ф5mm標(biāo)準(zhǔn)鍵槽銑刀，在X52K型立式銑床上，一次裝夾5件進(jìn)行加工。9.2確定夾具類型本工序所加工的是兩條在圓周方向互成60?的縱向槽，因此宜采用直線進(jìn)給帶角度定位裝置的夾具。9.3擬定定位方案和選定定位元件9.3.1擬定定位方案①以ФSKIPIF1<0外圓為定位基準(zhǔn)，限制4個(gè)自由度。如圖2（a）所示。（b）圖4定位基準(zhǔn)選擇②以ФSKIPIF1<0內(nèi)孔及端面作為定位基準(zhǔn)，限制工件5個(gè)自由度。如圖4（b）所示。方案①由于V形塊的特性，較易保證槽的對(duì)稱度要求，但難以實(shí)現(xiàn)多件夾緊和分度。方案②由于心軸與孔之間存在間隙，不容易保證槽的對(duì)稱度，且有過(guò)定位的現(xiàn)象。但本工序加工精度要求不高，并且工件的孔和兩端面垂直精度又較高，故過(guò)定位現(xiàn)象較輕。同時(shí)此方案較易實(shí)現(xiàn)多件夾緊和分度。經(jīng)過(guò)比較分析，確定采用方案②。9.3.2選擇定位元件根據(jù)定位方式，采用帶臺(tái)階的心軸。心軸安裝工件部分的直徑為ФSKIPIF1<0，考慮同時(shí)安裝5個(gè)工件，因此這部分的長(zhǎng)度取96mm；由于分度精度要求不高，可在心軸的端部法蘭面上鉆出二個(gè)Ф10mm的定位銷孔，兩孔圓心與心軸圓心的連線互成60?角，且兩定位孔圓心在以心軸軸心為圓心的同一圓周上（見(jiàn)心軸零件圖）；同時(shí)在夾具體上配作一個(gè)Ф10mm的定位銷孔。加工時(shí)先利用法蘭面上的其中一個(gè)孔與夾具體上的孔定位，加工完畢一個(gè)槽后，松開心軸頭部的螺母，取下定位銷，將心軸轉(zhuǎn)動(dòng)60?，用定位銷定位，擰緊螺母，即可進(jìn)行第二個(gè)槽加工。夾具體孔與心軸的配合別為ФSKIPIF1<0，夾具體另一端為U形槽，U形槽R部分的公差為G6SKIPIF1<0。9.3.3定位誤差計(jì)算工序尺寸SKIPIF1<0mm定位誤差分析。由于基準(zhǔn)重合，故ΔB＝0由于夾具體二孔、工件與心軸為任意邊接觸，則ΔY＝δD1+δd1+δD2+δd2+Xmin=（0.016+0.011+0.039+0.016+0.009）/2＝0.046<SKIPIF1<0δk因此定位精度足夠由于加工要求不高，其它精度可不必計(jì)算。9.4確定夾緊方案根據(jù)圖4所示心軸結(jié)構(gòu)，用M30螺母把工件軸向夾緊在心軸上。心軸的具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。9.5確定對(duì)刀裝置9.5.1選擇對(duì)刀塊和塞尺根據(jù)加工要求，采用GB/T2242-80直角對(duì)刀塊；塞尺符合GB/T2244-80，基本尺寸及偏差SKIPIF1<0mm。9.5.2計(jì)算對(duì)刀尺寸H和B如圖6所示，計(jì)算時(shí)應(yīng)把尺寸化為雙向?qū)ΨQ偏差，即圖6SKIPIF1<0mm＝26.75±0.25mmSKIPIF1<0mm＝5.15±0.15mmH＝（26.75-2）mm＝24.75mm公差取工件相應(yīng)公差的1/3，即0.5mm×SKIPIF1<0≈0.17mm故H＝24.75±0.08mmB＝（5.15×SKIPIF1<0+2）mm＝4.575mm公差取值為0.3mm×SKIPIF1<0＝0.1mm故B=4.575±0.05mm9.6夾具精度分析和計(jì)算本夾具總圖上與工件加工精度直接有關(guān)的技術(shù)要求如下：定位心軸表面尺寸ФSKIPIF1<0；定位件與對(duì)刀間的位置尺寸24.75±0.08mm、4.575±0.05mm；定位心軸安裝表面尺寸Ф40H6mm；對(duì)刀塞尺厚度尺寸SKIPIF1<0mm；分度角度60?±5′。定位心軸軸線與夾具安裝面平行度公差為0.05mm9.6.1尺寸SKIPIF1<0mm的精度分析ΔY＝0.046mmΔΔT＝0.16mmΔA＝SKIPIF1<0×20＝0.0056mmSKIPIF1<0mm<SKIPIF1<0δk故此夾具能保證SKIPIF1<0mm尺寸。9.6.2角度尺寸60?±30′的精度分析（a）（b）圖7從圖7（a）可知，工序基準(zhǔn)為OA，定位基準(zhǔn)為OO1，屬于基準(zhǔn)不重合。定位尺寸為60?±5′，故ΔB＝10′。定位孔為ФSKIPIF1<0；圓柱銷為ФSKIPIF1<0，由圖7（b）得Δα＝SKIPIF1<0≈SKIPIF1<0＝SKIPIF1<0＝0.001rad=3′44?角向定位誤差為ΔD＝Δ