機械制造技術課程設計說明書設計題目：軸的工藝規(guī)程及車右端面夾具設計專業(yè)：班級：學號：姓名：指導教師：機械工程系202X年月日摘要本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。軸加工工藝規(guī)程及其夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目錄ABSTRCT 3序言 5一零件的分析 51.1零件的作用 61.2零件的工藝分析 6二.毛坯的確定 72.1確定毛坯的制造形式 72.2毛坯形狀及尺寸 7三擬定加工工藝路線 83.1基準的選擇 83.1.2粗基準選擇 83.1.2精基準的選擇 93.2制定工藝路線 9四零件加工工序設計 114.1鍛造 114.2退火處理 114.3車右端面，鉆中心孔 114.4車左端面，鉆中心孔 124.5以2中心孔定位，粗車各段外圓，退刀槽 134.6銑12mm和10mm鍵槽 144.7精車各段外圓 144.8磨粗糙度為0.8的各段外圓 15五、車夾具設計 175.1問題提出 175.2定位基準的選擇 175.3定位的基本原理 175.4夾緊方案的設計 185.5夾緊裝置的設計 185.6切削力和夾緊力的計算 195.7定位誤差分析 205.8夾具設計及簡要操作說明 20總結 21致謝 22參考文獻 23序言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。軸的加工工藝規(guī)程設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一零件的分析1.1零件的作用圖一零件圖軸的作用:傳動扭矩，動力的作用。1.2零件的工藝分析工藝分析的目的，一是審查零件的結構形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工和裝配；二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程。該零件為大量生產(chǎn)的小型零件，在生產(chǎn)時要注意零件的：1．便于裝夾零件的結構應便于加工時的定位和夾緊，裝夾次數(shù)要少。2．便于加工零件的結構應盡量采用標準化數(shù)值，以便使用標準化刀具和量具。同時還注意退刀和進刀，易于保證加工精度要求，減少加工面積及難加工表面等。軸的工藝有2組加工面的分別為1，以外圓為基準的加工面，這組加工面包括車右端面、鉆中心孔，車左端面、鉆中心孔且保證總長。2：以端面中心孔為基準的加工面，這組加工面主要是銑寬12mm和10mm鍵槽，精車各段外圓和磨粗糙度為0.8的各段外圓。二.毛坯的確定2.1確定毛坯的制造形式確定毛坯包括選擇毛坯類型及其制造方法。毛坯類型有鑄、鍛、壓制、沖壓、焊接、型材和板材等。確定毛坯時要考慮下列因素：1）零件的材料及其力學性能。當零件的材料選定后，毛坯的類型就大致確定了。例如，材料是鑄鐵，就選鑄造毛坯；材料是鋼材，且力學性能要求高時，可選鍛件；當力學性能要求較低時，可選型材或鑄鋼。2）零件的形狀和尺寸。形狀復雜的毛坯，常用鑄造方法。薄壁零件，不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進的鑄造方法。3）生產(chǎn)類型。大量生產(chǎn)應選精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機械加工費用的降低來補償。如鑄件應采用金屬模機器造型或精密鑄造；鍛件應采用模鍛、冷軋和冷拉型材等。單件小批生產(chǎn)則應采用木模手工造型或自由鍛。4）生產(chǎn)條件。確定毛坯必須結合具體生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力、外協(xié)的可能性等。有條件時，應積極組織地區(qū)專業(yè)化生產(chǎn)，統(tǒng)一供應毛坯。5）充分考慮利用新工藝、新技術和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工藝、新技術和新材料的發(fā)展很快。例如，精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加。應用這些方法后，可大大減少機械加工量，有時甚至可不再進行機械加工，其經(jīng)濟效果非常顯著。軸零件的材料45鋼，45鋼的可鍛性好，因此可用鍛造的方法因為是成批生產(chǎn)，采用模鍛的方法生產(chǎn)鍛件毛坯，既可以提高生產(chǎn)率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。2.2毛坯形狀及尺寸毛坯的形狀及尺寸毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結構、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。毛坯尺寸與零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。鍛件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鍛件尺寸公差。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關。三擬定加工工藝路線3.1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擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。3.1.2粗基準選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：（1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3）應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4）應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。（5）粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度?；鶞实倪x擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取外圓為定位基準，利用三爪卡盤為定位元件。3.1.2精基準的選擇精基準的選擇應滿足以下原則：1)為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應選加工余量最小的面為粗基準。2)為了保證零件上加工面與不加工面的相對位置要求，應選不加工面為粗基準。當零件上有幾個加工面，應選與加工面的相對位置要求高的不加工面為粗基準。3)為了保證零件上重要表面加工余量均勻，應選重要表面為粗基準。零件上有些重要工作表面，精度很高，為了達到加工精度要求，在粗加工時就應使其加工余量盡量均勻。4)為了使定位穩(wěn)定、可靠，應選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為粗基準的面應無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時，還應使夾具結構簡單，操作方便。5)粗基準應盡量避免重復使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準是毛面，表面粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一粗基準，兩次裝夾中加工出的表面就會產(chǎn)生較大的相互位置誤差。以QUOTE加工好兩端面中心孔為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。3.2制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下兩種工藝方案：方案一1鍛造鍛造2處理正火處理3車粗精車Φ40的左端面,鉆中心孔4車粗精車Φ32的右端面，鉆中心孔，保證總長290mm5車粗車-半精車-精車各段外圓6銑銑寬12的鍵槽7銑銑寬10的鍵槽8磨磨Φ40，Φ42，Φ40，Φ32的外圓9檢驗檢驗10入庫入庫表一方案二1鍛造鍛造2處理正火處理3車粗精車Φ40的左端面,鉆中心孔4車粗精車Φ32的右端面，鉆中心孔，保證總長290mm5車粗車-半精車-精車各段外圓6銑銑寬12的鍵槽7銑銑寬10的鍵槽8檢驗檢驗9入庫入庫表二工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案二沒有磨各段外圓的工序，不能很好的保證加工精度要求。而方案一安排了粗精各段外圓，更好地保證了工件的加工精度，綜合考慮我們選擇方案一。具體的工藝路線見表一。1鍛造鍛造2處理正火處理3車粗精車Φ40的左端面,鉆中心孔4車粗精車Φ32的右端面，鉆中心孔，保證總長290mm5車粗車-半精車-精車各段外圓6銑銑寬12的鍵槽7銑銑寬10的鍵槽8磨磨Φ40，Φ42，Φ40，Φ32的外圓9檢驗檢驗10入庫入庫四零件加工工序設計4.1鍛造4.2退火處理4.3車右端面，鉆中心孔1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機床主軸轉速ns==809r/min與809r/min相近的機床轉速為800r/min。現(xiàn)選取=800r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，t=i;其中l(wèi)=35mm;=4mm;=0mm;t=i==0.06(min)4.4車左端面，鉆中心孔1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機床主軸轉速ns==1417r/min與1417r/min相近的機床轉速為1500r/min?，F(xiàn)選取=1500r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，t=i;其中l(wèi)=20mm;=4mm;=0mm;t=i==0.02(min)4.5以2中心孔定位，粗車各段外圓，退刀槽1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機床主軸轉速ns==472r/min與472r/min相近的機床轉速為500r/min。現(xiàn)選取=500r/min。所以實際切削速度==5)切削工時t=i;其中l(wèi)=60mm;=4mm;=0mm;t=i==0.16(min)4.6銑12mm和10mm鍵槽1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8,，，，。2.決定銑削用量決定銑削深度因為加工余量不大，一次加工完成決定每次進給量及切削速度根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出，則按機床標準選?。?450當＝1450r/min時按機床標準選取計算工時切削工時：，，，則機動工時為4.7精車各段外圓1)切削深度單邊余量為Z=0.5mm2)進給量根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=96m/min4)確定機床主軸轉速ns==873r/min與873r/min相近的機床轉速為900r/min?，F(xiàn)選取=900r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。t=i;其中l(wèi)=60mm;=4mm;=0mm;t=i==0.711(min)4.8磨粗糙度為0.8的各段外圓1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料A46KV6P350×40×127其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×1272)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有工件速度＝18m/min縱向進給量＝0.5B＝20mm(雙行程)切削深度＝0.0157mm/st3)切削工時式中D被加工直徑b加工寬度Z--單邊加工余量K系數(shù)V工作臺移動速度--工作臺往返一次砂輪軸向進給量--工作臺往返一次砂輪徑向進給量＝2.5(min)五、車夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用的夾具。有老師分配的任務，我被要求設計車右端面，選用機床：CA61405.1問題提出機械制造里，用以夾住工件的裝置，叫做夾具。它能固定加工對象，讓它處于正確位置，接受檢測的裝置。機械制造過程中，由于保證零件加工精度，第一步要讓工件在機床上處于正確位置，這就叫做工件的定位。夾緊是將工件加工過程中始保持定位位置不變的操作。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾本夾具主要用來車右端面，因為車右端面自身精度要求比較高，因此我們要考慮保證加工質量上，采用精基準定位，同時由于批量生產(chǎn)我們還要考慮如何提高生產(chǎn)效率上因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強度、保證加工質量。5.2定位基準的選擇在加工零件時往往要選擇零件的基準，基準分為工藝基準和設計基準。然而在加工不同零件，它們用途也會不同，因此工藝基準又包括了定位、裝配、測量還有工序基準。定位基準的選擇制定工藝的第一步。定位基準的要合理，否則將直接影響所最后零件的加工質量，加工工藝?；鶞蔬x擇不當會增加工序，使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難，甚至達不到零件的加工精度要求。以已經(jīng)加工好的直徑40及其端面作為定位基準，這樣空間的6個自由度就限制完全了，同時采用壓板夾緊工件即可滿足要求。5.3定位的基本原理1.六點定位原理定位也就是把工件空間的6個自由度限制好。根據(jù)我們機械制造工藝學學習的，一個支承點限制工件的一個自由度，六個自由度需要合理的六個支承點來限制，才能使工件在夾具中固定好，這就是工件定位的“六點定位2.工件定位中可能出現(xiàn)的一下幾種情況（1）完全定位六個自由度通過合理的六個支撐點完全限制，這叫完全定位。（2）不完全定位工件空間的6個自由度沒有被限制完，這稱不完全定位（3）欠定位六個自由度定位，應該限制的自由度沒有被限制，稱為欠定位。在機床夾具中不能存在欠定位，這樣容易造成加工的時候工件的移動，轉動和振動，從而影響工件的加工質量，造成廢品率變高。（4）過定位在同一個方向上有多個面限制重復限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。過定位通常會造成夾具定位的時候干涉現(xiàn)象。。消除或減小過定位有兩種方法：1：提高定位基準與定位元件工作表面之間的位置精度。2：改變定位元件的結構，使定位元件在重復限制自由度的部分不起定位作用。5.4夾緊方案的設計在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。5.5夾緊裝置的設計1.夾緊裝置的組成（1）力源裝置（2）中間傳動機構作用如下：1）改變夾緊作用力的方向2）改變夾緊作用力的大小3）具有一定的自鎖性能（3）夾緊元件2.對夾緊裝置的基本要求（1）夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置（2）夾緊力的大小要適當（3）夾緊裝置要操作方便（4）結構要進湊簡單，有良好的結構工藝性，盡量使用標準件5.6切削力和夾緊力的計算查表1-2-3圓周力：徑向力：軸向力：其中：查《機床夾具手冊》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，F(xiàn)p=459N，F(xiàn)f=695N夾緊力的計算：由《機床夾具設計手冊》（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm,P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N由于夾緊力大于切削力，即本夾具可安全使用。5.7定位誤差分析工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為：Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029本工序采用V型塊，一擋銷定位，工件始終靠近擋塊的一面。故應當能滿足定位要求。5.8夾具設計及簡要操作說明本工件采用V型塊和支撐釘定位，用鉸鏈壓板壓緊，這樣操作更加簡單，迅速，特別適合批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產(chǎn)要求?？偨Y這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，來完成本次設計。這次設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具