毕业设计（论文）-惰轮轴工艺设计和工装设计【全套图纸】.doc

摘 要： 本设计的零件为惰轮轴，选用QT60-2钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采用专用机床加工。通过对零件的分析，此轴要求精度高，工序适当集中，要求光滑，所以选用工具和尺寸要准。最后对零件进行校核。以便达到零件精度的要求。关键词：夹具、校核、全套图纸，加153893706 Lazy axle designAbstract : The design of the axle components are inert choose QT60-2 steel. According to parts of shape, size precision, production and other economic benefits of the detailed analysis of its manufacturing processes, the use of dedicated processing machine. Part of the analysis, accuracy of this axis, the appropriate concentration processes require smooth, and use tools to prospective size. Finally, the parts are checked. To meet the requirements of precision parts. Keywords : Fixture, Verification, 目 录摘 要：1前 言4一 毕业设计的目的5二 毕业设计要求的基本任务和要求5 2.1、基本任务5 2.1.1、工艺设计的基本任务.5 2.1.2、夹具设计的基本任务.5 2.2、设计要求5 2.2.1、工艺设计的设计要求.5 2.2.2、夹具设计的设计要求.5三 惰轮轴毕业设计的方法和步骤6 3.1、生产纲领的计算与生产类型的确定.6 3.2、零件材料的分析.6 3.3、零件图的分析.7 3.4、确定毛坯.8 3.5、加工工艺路线.8 3.6、确定工序尺寸及其公差.9 3.7、确定切削用量.10 3.8、机床及工艺设备的选择.10 3.9、设计工艺过程卡.11 3.10、零件的程序编制.12四 夹具设计12 4.1、夹具设计的目的和要求.12 4.2、夹具类型的确定.13 4.3、定位装置的设计.13 4.4、夹紧装置的设计.16 4.5、导向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定.18 4.6、确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合.18 4.7、夹具精度分析与计算.19 结 论.20 致 谢.20参考文献20前 言在本次设计中，主要包括以下几个步骤：一、 惰轮轴的工艺设计：确定毛坯,确定工艺路线,确定工序切削用量,确定工时定额的计算。二、 惰轮轴夹具的设计：设计夹具装置,导向装置,确定夹具技术要求和有关尺寸,公差配合,夹具精度分析和计算。毕业设计要达到的主要目标及技术要求： 设计的零件尺寸要求精度高，表面粗糙度也高，要求表面光滑。本零件制品为大批量生产。 一毕业设计的目的 毕业设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节，它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识，进行零件机械加工工艺规程和工艺装备的设计。其基本目的是：（1） 培养工程意识。（2） 训练基本技能。（3） 培养质量意识。（4） 培养规范意识。二 毕业设计要求的基本任务和要求2.1、基本任务2.1.1、工艺设计的基本任务 (1)绘制零件工作图，毛坯图各一张 (2)绘制夹具装备图，夹具零件图各一张 (3)编制机械加工工艺规程卡片一套 (4)编写设计说明书一份2.1.2、夹具设计的基本任务 (1)收集资料,为夹具设计做好准备 (2)绘制草图,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案 (3)绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书 (4)编制夹具的使用说明或技术要求2.2、设计要求2.2.1、工艺设计的设计要求 (1) 保证零件加工质量,达到图纸的技术要求 (2) 在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效率 (3) 要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全 (4) 在立足企业的前提下,尽可能采用国内技术和装备 (5) 工艺规程应正确.清晰,规范化,标准化的要求2.2.2、夹具设计的设计要求 (1) 保证工件的加工精度 (2) 提高生产效率 (3) 工艺性好 (4) 使用性好 (5) 经济性好三 惰轮轴毕业设计的方法和步骤 3.1、生产纲领的计算与生产类型的确定 生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用.它决定了各工序所需专业化和自动化的程度以及所选用的工艺方法和工艺装备.零件生产纲领可按下式计算. N=Qn(1+a%)(1+b%) 式中：N-零件的生产纲领（件/台） Q-产品的年产量（台/年） n-每台产品中，该零件的数量（件/台） a%-零件的备品率 b% -零件的平均废品率 已知零件的年生产纲领为10000零件的质量约为2，查表1-1可知其生产类型为大批量生产，初步确定工艺安排的基本思路为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装。这样安排，生产准备工作投资较少，生产效率高，且转产容易。 本设计的零件为小型零件，生产类型为大批量生产。 3.2、零件材料的分析 本设计的零件是惰轮轴，选用QT60-2钢。QT60-2钢是优质素结构钢，属于普通中碳钢。其强度、硬度较高，热处理硬度在50左右，而塑性、韧性略低。不能做冲、挤等加工零件。热锻、热压性能及被切削性能良好，冷加工变形能力及焊接性能中等。是机械行业最常用的钢号之一，通常在调质或正火状态下使用，还用于高频或火焰表面淬火处理。其收缩率小。其密度基本和铁的密度一样与普通碳素钢都差不多，和A3更是相近，是7.85g/cm*3。 3.3、零件图的分析： 要求：表面清晰，无毛刺，尺寸精度如上图。零件的作用：该零件主要适用于机械传动系统中力的传送，用于机床，汽车等产品。 3.4 确定毛坯 (1) 确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸造件。 毛坯图 (2)确定铸件形状(1)根据第一章有关表格及铸工手册，确定外表面单边加工余量为2.53mm(2)根据铸工手册，轴可通过拔长得到，为简化铸造工艺，对直径相近的台阶适当合并 (3)根据轧制圆棒料切断和端面加工余量的要求，端面加工余量确定 为3mm 3.5 加工工艺路线 1定位基准的选择 以外圆为粗基准面加工端面为粗基准打中心孔，再以中心孔为基准车外圆。以确定基准面。 2拟定工艺路线 确定各表面的加工方法 工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下:外圆表面及孔加工的经济精度与表面粗糙度序号加工方法经济精度（IT）表面粗糙度Ra(m)适用范围1粗车1113256.3适用于淬火钢以外的各种金属2粗车半精车8106.33.23粗车半精车精车691.60.84粗车半精车精车抛光680.20.025序号加工方法经济精度（IT）表面粗糙度Ra(m)适用范围1钻121312.5适用于淬火钢以外的各种金属2钻铰8103.21.63钻粗铰精铰781.60.8 加工顺序的安排 在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序。零件加工顺序是否合适，对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。1 机械加工顺序的安排 在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。2 加工阶段的划分 对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行。为此，一般将整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量、合理使用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。3 热处理工序的安排 热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法、次数和在工艺路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。如图1-4所示为热处理工序安排图。毛坯-粗加工-半精加工-精加工-精磨-细磨 去应力退火 正火4 合理安排辅助工序 辅助工序种类很多，主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等，根据工艺需要穿插在工序中。3.6确定工序尺寸及其公差 工序顺序确定后，就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸公差一般按经济加工精度确定，但就其性质和特点而言，一般可以归纳为两类：1 基准重合时（定位基准或工序基准重合）工序尺寸的计算 当确定了各个工序间余量和工序所能达到的加工精度后，将余量一层层叠加在被加工表面上，计算顺序是从最后一道工序开始，由后往前推，就可计算出每道工序的工序尺寸。2 基准不重合时工序尺寸的计算 在零件的加工过程中为了加工和检验的方便可靠，或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计基准作定位基准，会出现基准不重合的情况。形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算微比较复杂，应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序余量进行必要的验算（是否够切）以确定工序尺寸及其公差。3.7确定切削用量 粗加工时，切削量为1.5mm 半加工时，切削量为0.6mm精加工，切削量为0.2mm;孔加工时：用直径8.5的钻头，再用直径9的铰刀，用螺纹钻头钻；3.8机床及工艺设备的选择（1）选择机床 选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。 基于次原则本惰轮轴的设计所选机床如下：数控机床、钻床、磨床等（具体车床类型及型号请看工艺卡片）。 （2）选择夹具粗车、半精车可采用定心卡盘及尾座顶尖。轴孔钻削深度小，宜选用低速钢钻头。 （3）选择量具 粗加工、半精加工可选用通用量具。 端面工序尺寸中无高公差，而查参考文献知计量器具不确定度允许值为0.012mm，故选择分度值为0.01mm的游标卡尺，其不确定度值为0.006mm，可满足要求。 仿形车工序中轴向尺寸30f6其上偏差为+0.020，下偏差为+0.041，查表并根据有关公式计算得，计量器具不确定度允许值为0.045mm，查参考文献选择分度值为0.02mm的游标卡尺，其不确定值可满足要求。 精加工工序为零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需选用比较仪、指示表，使用不便。故宜选用专用量具。 外圆测量宜采用卡规，测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。3.9设计工艺过程卡 机械加工工艺过程卡片零件名称惰轮轴材料牌号QT602毛坯种类：铸件工序号工序名称工序内容设备工艺装备010毛坯铸造020热处理1去应力退火030仪表车车两端面平端面数控车床车刀，游标卡尺，三爪卡盘040粗车外圆(1) 车床三爪卡盘夹紧一端面，另一端面用顶针顶住，加工外径33，平端面2mm，端面留有余量，长度为17(2) 换头同方法车另一端面，加工外径33，平端面2mm，端面留有余量，长度为26(3) 中间厚度8两侧面6.3粗车，车到10数控车床车刀，游标卡尺，两顶针，三爪卡盘050半精车外圆(1) 用顶针和卡盘固定两端面，加工外径31.8，长度为19(2) 换头用顶针和卡盘固定两端面，加工外径31.8，长度为27.5数控车床车刀，游标卡尺，两顶针，三爪卡盘060精车外圆(1) 换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径30，长度为20(2) 换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径30，长度为28，公差为+0.12与0.07之间(3) 中间厚度8两侧面6.3精车，车到8公差在+0.1与-0.1之间数控车床车刀，游标卡尺，两顶针，三爪卡盘070热处理正火硬度HB229302080精磨外圆精磨外圆磨床M1432B外圆砂轮090钻孔9 M6Z525钻头， 游标卡迟，钻模100孔粗加工9 M6Z525钻头，游标卡迟，钻模110孔精加工9 M6Z525钻头，游标卡迟，钻模120检验去毛刺，修边锉刀，砂皮纸130入库油封，入库编制（日期）审核（日期）共（ ）页 第（）页3.10零件的程序编制（部分）1对刀2编程 G93 X100 Z80 S650 T01 M03 G01 X51 Z2 F0.2 G91X35Z27.5 X33 X31.8 X30.6 X30.4 X30.2 X30 G00 X51 Z4 M02 M30 四 夹具设计 4.1夹具设计的目的和要求 目的 (1)保证加工精度 (2)提高劳动生产率 (3)改善工人劳动条件 (4)降低生产成本 (5)扩大机床工艺范围要求 1、保证工件的加工精度 2、提高生产效率 3、工艺性好 4、使用性好 5、经济性好 4.2 夹具类型的确定 由此任务及条件可知：加工零件的加工形状不是很复杂，加工精度要求不是很高。但生产批量较大。因此夹具的设计不宜太复杂，在保证加工质量和生产效率的前提下，应尽量简化结构，做到经济合理 4.3定位装置的设计（1） 确定定位方案本零件总共有六个自由度，这里主要控制五个自由度： 根据工件结构特点，其定位案有两种方案一：13所示，以30的左端面为定位面，限制它的五个自由度，X，Y。 方案二：13所示，以30的右端面为定位面，限制它的五个自由度，X，Y 方案一 方案 二 比较上述两种方案，方案更合理 （2）定位元件的选择1）选择带定位销的底板，作为30轴的定位元件，其尺寸和结构按要求确定 2）以9孔外缘定位，采用两种方式： （1）选用只厂承钉作为9外缘定位元件其尺寸和结构按照表319和320确定，它可限制Z的自由度。该方案由于对工件的夹紧的效果不是很好 （2）采用移动V形块作为定位元件，如图14所示它可限制Z自由度，虽然它的结构比较复杂，但是对工件的加工精度能起到很好的效果。比较上述两种方案，确定采用第二种方案 图 14（3） 定位误差分析计算 1）加工M6螺纹盲孔，保证中心距16以及于端面的垂直度为0.03。计算中心距尺寸（16）mm定位误差D为 D=B+Y 由图13可知, B=0 基准位移误差Y等于定位销于定位孔的最大间隙值Xmax,销孔配合代号为8 , 8H7为8+0.021 8n6为8-0.002 于是 Xmax=Dmax-dmin=8.021-7.998=0.023mm D=Y= Xmax=0.023（mm） 其中：G =0.2mm D允=1/3G=0.06D则 DD允 该定位方案满足要求 计算螺纹孔M6与B面垂直度误差 同理 D=B+Y 有基准位移误差定义可知 Y=1+2 1是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。由于此两表面是在第一次安装中加工出的，其误差很小，可忽然不计1=0 2是工件与定位面B的垂直度误差，而工件与定位面B也是在一次安装中加工出的，其误差很小，也可忽然不计1=0 因此 D=B+Y=0 定位误差的允许值D允=1/3G=1/30.03=0.01(mm) 显然 DD允 2）加工M6通孔：要求保证中心距56mm的定位精度。 同理 D=B+Y，B=0 而Y与加工M6相同 D=Y=0.023mm其中：G=0.2mm D允=1/3G=1/30.2=0.06mm 显然 DD允 3）加工9孔，要求保证其中心距为80mm D=B+YD=Y=0.023mm 其中 G=0.2mm D允=1/3G=1/30.2=0.06mm显然 DD允 该定位方案满足要求 由以上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。4.4 夹紧装置的设计 1夹紧机构 根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜太复杂，采用螺旋夹紧方式。其螺杆直径暂用为M12为缩短装卸工件的时间，采用开口垫圈。 2夹紧力计算 （1）加工9时受力分析如图15所示，加工时钻削轴向力F与夹紧力F1同向作用在V行块上，而钻削扭矩T1则有使工件紧靠V行块之势切削力矩不大。因此，对于加工此孔来说，夹紧是可靠的，不必进行夹紧力校 图 15 图16 （2）加工M6孔时如图16所示，由于受到的扭矩比较大，夹紧机构因具有足够的夹紧力和摩擦力矩，为此需进行夹紧力的校核。 1） 钻削轴向力F F=9.81CFdfFkF 设f=0.25mm,以知 d011mm其余参数查文献得： F=9.8161.2110.250.70.688=2167.5（N） 2） 钻削力矩T2 T=9.81CMdMf MkM=9.810.031111 0.25 0.866=9.866（N.m） 3） 使工件转动的转矩T3 由图16知7 T3=FL=2167.150.015=32.15（N.m） 4） 防转夹紧力F 根据力的平衡原理得： F3fr+2Fn frKT3 得F3=9030.56（N） 5） 夹紧机构产生的夹紧力为F3 根据出版选用螺杆直径为M12mm，由参考文献【9】查得，采用M12的螺杆时，许用夹紧力F3F3。显然满足夹紧力要求4.5 导向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定1 加工M6螺纹孔导向装置的确定 为适应钻、扩、铰的要求，现选用快换钻套及之相适应的村套，它们的主要尺寸和结构由表357和358选取。具体尺寸如表17所示 表17 快换钻套及衬套尺寸 由机械加工手册得：钻套端面至加工面间的距离一般取（0.31）d(d为钻头直径，取8mm.2 加工9孔的导向装置的确定 为维修方便，不采用固定钻套，而选用可换钻套，它们的主要尺寸和结构由表35和表358选取。其主要尺寸如表18所示。 表18 可换钻套及衬套尺寸 钻套端面至加工表面的距离，选取原则与M6孔相同，因加工精度底，为方排屑， 取 12mm. 各导向件至定位元件间的位置尺寸公差按工件相应公差的1/21/5选取。因此，它们分别为（16）mm,(56)，（800.2）。M6孔对轴心线基准面垂直度允差0.05mm 9孔对轴心线基准面平行度允差为0.05mm 3 其它装置的确定 为便于排屑，辅助支承采用螺旋套筒式；为便于夹具的制造和维修，钻模板与夹具的联接采用装配式。夹具体采用开式，使加工、观察、清理切削均方便。4.6 确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合1 技术要求（1） 定位元件与夹具底面的垂首度误差允许值在全长上为0.03。mm（2） 导向元件与夹具底面的垂直度误差允许值在全长上为0.03。mm（3） 导向元件与夹具底面的平行度误差允许值为0.02mm 2、公差配合 （1）M6孔钻套、衬套、钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为： 14 8 （2）14 8 （3）其余部位的公差配合代号及精度按总装配所示。 4.7 夹具精度分析与计算 由图11所示，所设计夹具需保证的加工要求有；尺寸(56)mm, 尺寸(16)mm, 尺寸(80)mm,9孔与基准面C的垂直度0.03mm，M6孔与基准面B的垂直度0.03mm.其中尺寸80mm, 尺寸56mm, ,，要求较底，不必验算，其余各项精度要求分别验算如下；（1） 尺寸（16）mm（2） 定位误差D，由前计算已知D=0.023（3） 定位元件对底面的垂直度误差A=0.03（4） 钻套与衬套间的最大配合间隙T1=0.033（5） 衬套孔的距离公差T2=0.1（6） 麻花钻与钻套内孔的间隙X=0.050；得： J= D+A+T1+T2+X= 0.023+0.03+0.033+0.1+0.050=0.0342/3G=2/30.2=0.12 因而夹具