机械制造技术课程设计-细长轴加工工艺及钻φ8孔夹具设计.doc

全套图纸加扣3012250582细长轴零件的工艺和钻8孔钻床夹具设计学生姓名: 学生学号: 院（系）: 机械工程学院 年级专业: 指导教师: 1目录第一章 序 言1第二章 分析细长轴的零件图22.1细长轴工艺性的分析22.1.2细长轴结构功用分析22.1.2研究细长轴零件的图纸22.2 确定毛坯的结构32.3确定细长轴毛坯的余量3第三章 细长轴的加工工艺设计43.1 选取加工基面43.2工艺过程当中应该研究的主要的问题43.3拟定细长轴工艺路线53.4确定工艺路线53.5设备及其工艺装备确定73.6确定切削用量及基本工时7第四章 钻8孔专用钻床夹具设计204.1问题的提出204.2 定位基准的选择204.3定位元件的设计204.4定位误差分析214.5切削力的计算与夹紧力分析224.6夹具设计及操作简要说明22第五章 总结23参考书籍24致 谢253第一章 序 言我们国家的制造机械生产的零件与产品,并且将他们制作成机械行业的设备。机械生产行业的产品，不但能直接给大家使用,又能给别的行业供应生产设备,机械制造行业当中有着各种各样的机械或者其他的设备。制造产业在生活当中是人们所不能离开的,因此机械制造的专业,是一个国家的经济很快发展一个重要的行业,这也是对国家基础经济的发展里面当中,起了比较大的作用。因此说从当中一种层面的来说,机构生产的技能的高和低的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。生产上面使用的夹具，也是放在各种机器上面把零件重力夹紧、精准定位，把切削刀具固定引导方向的一种设备，它的最主要的一个功能，是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位，并在生产折工程中维持一个不改变的位置，是当代工业生产当中的一个非常明显的特色：现代零件发展得比较快，对品质的要求比较高，种类上面的不一样的规格也不少，产品跟新换代的时间也较快。体现了在机械制造业上面，多个种类、批量不大生产的类型比例当中，是占了一个非常大的比例。这是为了顺应了这一系列要求，一定要做好这种生产技术上面的前序工作，从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。第二章 分析细长轴的零件图2.1细长轴工艺性的分析2.1.2细长轴结构功用分析：这次设计我分到的设计的题目，是最普通的细长轴的工件，细长轴零件是起支撑的作用的构架，而且承受非常大的力,也有着定位的作用,使各个零件之间能够持有合理的位置。所以，细长轴零件的加工的质量，直接就影响到机器的精度以及寿命。2.1.2研究细长轴零件的图纸：（1）重要的面加工：1）粗加工细长轴22外圆以及端面，保证75mm尺寸，位置度的误差达到0.032）加工20外圆，加工的定位的基准，为16的端面，保证93mm的工序加工尺寸。3）精加工32外圆面, 定位的基准为16端面，保证15mm工序的尺寸，光洁度为0.84）粗精加工6槽，加工的基准以32外圆面。2.1.2主要技术的条件：20孔的精度：20外圆的尺寸与形状的误差，能够影响到细长轴工作的状态，因此对20外圆的要求高。32mm各级外圆平面的精度：因为78mm的端面对细长轴联接时的密封性能有影响，而且作为定位的加工基面，要不就可能对孔的加工的精度，具有非常大的影响，所以就要规定它加工的要求。2.2 确定毛坯的结构 分析细长轴工件时作用，材质的强度就要求非常的高，而且细长轴的结构有点复杂，所以选用材质为r15锻造的零件毛坯。2.3确定细长轴毛坯的余量根据参考书籍的表1.7-19，可得细长轴毛坯的端面的余量为，平面的余量为，细长轴毛坯的尺寸的偏差根据附表1.1-9可得到 第三章 细长轴的加工工艺设计3.1 选取加工基面合理的选取加工定位的基准，是细长轴加工过程的重要的要求，也是满足细长轴制造的精度的主要的问题。定位的基准分为粗以及精和辅助的加工的基准。在首道加工工序中，选择细长轴毛坯的表面，待加工的表面来作为定位的基准，这种为粗加工的基准，在后面的工序当中，选择以加工好的表面，作为定位的基准，这种为精基准。在编制工艺的过程的时后，第一应该分析如何选取精加工基准，来满足精度的要求并加工出各个工序，而且为了让工件装夹方便。与容易得到所要的加工的精度，能够可在零件上面的一个部位，设计一个辅助的加工基准，来定位。1零件粗加工基准的选取一般是加用表面做为基准，它主要的作用是能确保加工时面和不加工地方的区域有相连精密度。如零件件的表面有着好多个不用机械加工的区域面，那么就要选取里面的一个面和铣钻加工，连在一起的区域的精度要求较高的表面来做基准。尽量做到壁厚均匀并且有对称的外形，装卸少等。因为细长轴工件为叉型类的工件，通常以平面来作为粗加工的基准。通常以不加工的表面来作为粗加工的基准，但细长轴各个面都需要加工，就应该以加工的余量比最小的面，来作为粗加工的基准，因此对细长轴零件，先以细长轴的端面来作为粗加工的基准，使用夹具来夹紧可以同时去掉几个自由度，然后在以端面来定位可以去掉自由度。以细长轴的平面作为主要的定位的粗加工基准，以侧面为辅助的粗加工的基准。3.2工艺过程当中应该研究的主要的问题 所取加工的方法，应该符合每一种加工方法的经济和精度的要求。 所取的加工方法，能够满足加工面的几何形状的精度，表面位置度的精度的要求。 所取的加工的方法要与零件材料的可加工性相。 加工的方法要适应细长轴生产的类型。 所取加工的方法，要满足企业现有设备和工人技术的水平制定工艺路线3.3拟定细长轴工艺路线从工艺路线的制定出发点，能用工装夹具，使工件的几何的形状，以及工件的尺寸的精度与位置度等技术加工的要求，并且尽可能的使生产的成本尽可能的减少，使工件的加工工序能够集中起来，增加零件的生产的效率。制定零件的加工工艺路线有：定位加工基准的选择，确定零件各个工序的加工的方法，研究要加工的零件阶段的划分零件加工的工序所集中与分散，以及要加工的零件工序顺序的合理的安排。3.4确定工艺路线工序号工 序 名 称 及 内 容1锻造成型2钻8孔3铣6槽4粗车各级外圆5精车各级外圆6热处理，淬火硬度607磨22外圆32外圆等各级外圆8钳工9终检思路一工序号工 序 名 称 及 内 容1锻造成型2钻两端中孔3粗车右端26端外圆4粗车左端32外圆5精车各级外圆6钻8孔7铣6槽8热处理，淬火硬度609磨22外圆32外圆等各级外圆10钳工11终检思路二思路方案的选取在零件工艺路线的拟定中，根据机械加工的考虑的原理：1 先基准后其它的原理2 先粗后精加工的原理3 先面后孔的原理4 先主要后次要的原理全面的研究细长轴图纸，选取思路二合适。3.5设备及其工艺装备确定所选用的机床有：X62铣床、车床CA6140，检验台、钳工台。专用夹具设计，铣6槽面专用夹具设计，车床专用夹具设计刀具选用铣刀车刀，钻头、圆锉刀量具选用游标卡尺、专用塞规、专用量具3.6确定切削用量及基本工时工序：钻两端中孔 钻孔4刀具选择4麻花钻头 1）切削加工深度的确定 按照参考资料机械手册附表3-129，选取 2）进给量的确定 按照参考资料机械手册附表3-121，选取 根据插齿床的说明书（工艺手册附表4.2-26）选取 3）切削加工速度的确定 按照参考资料机械手册附表4-129，确定 得 所以 按照插齿机床的说明书，选择 4）切削加工的工时： 工序：粗车右端26端各级外圆。粗车26端面同时应该校验加工机床的功率以及进给机构的强度切削加工的深度：单边的余量，进行次走刀对零件进行加工；进给量：根据参考资料机械加工工艺手册17-19可以得到：选取；切削加工速度的计算： 主轴转动的速度的确定：根据机床来选择，故实际切削加工的速度：切削加工的工时: 当中所以粗车20外圆面切削加工的深度：单边的余量，进行次走刀加工；进给量选择；切削加工速度的计算主轴转动速度的确定：按照机床的选择，故实际切削加工的速度：切削加工加工的工时: 公式当中所以粗车16外圆:按照参考资料9附表2.6-76，刀具选择硬质合金车刀，材料选择， ，齿数是，它为槽刀。因为其单边的余量： 所以铣削加工的深度：进给量：按照参考资料7附表2.4-75，选取，车削加工的速度：根据参考资料7附表3037，选择机床主轴的转动的速度： 式（2.1）公式当中 V车削加工的速度； d刀具的直径。机床主轴的转动速度：参照参考资料3附表3.1-77 实际车削加工的速度：进给量： 机床工作台每分钟的进给量： ：按照文献资料7附表2.4-83 被切削层的长度：根据零件毛坯的尺寸可以知道车刀切入时的选择： ，车刀切出时的选择：按照参考文献资料机械制造工艺学附表可以知到：按照参考资料附表3.5-9可知：操作机床的时间是： min根据参考资料附表34-7可得：测量零件的时间是： min故工序：粗车左端32各级外圆（选择硬质合金车刀，） 车左端32外圆1）车削加工的深度以及宽度 因为宽度比较大，分为两次切削加工 2）进给量 （按照资料切削手册附表3.9） 3）切削加工的速度以及每分钟的进给量 切削加工的速度：按照参考资料机械制造工艺设计手册（下面简称机械手册）附表1-37，确定 得所以 现选择CA6140车床，按照机床使用的说明书（查资料工艺手册附表4.4-39），选择，所以实际切削加工速度是 当时，机床工作台每分钟的进给量应该是 根据机床的说明书，选择 4）切削加工工时：公式当中，资料（切削手册附表3.26，所以资料（切削手册附表3.29，所以 粗车22外圆选择硬质合金车刀，1）镗削加工的深度以及宽度 2）每次的进给量 3）切削加工的速度以及每分钟的进给量切削加工的速度：按照参考资料机械手册附表3-32，v选择m/s得m/min所以 现选择CA6140车床，按照明书（查资料工艺手册附表4.2-37），选择，所以实际切削加工的速度是 当时，机床工作台的每分钟进的给量应该是 结合机床的说明书，选择4）切削加工工时：公式中，资料（切削手册附表3.15，所以 所以 粗车3.2槽面时切削加工的用量： 按照参考资料附表6.2-4可得： 按照参考资料附表6.3-23车刀车削加工细长轴时所以机床的转动的速度工时的定额：按照参考资料附表6.2-7可知：按照参考资料附表3.3-8可得：操作的时间是按照参考资料附表3.2-9可得到：测量零件的时间是： 所以工序 铣6mm槽面, 以26及其平面为基准，保证工序尺寸及粗糙度3.2要求它和表面的粗糙精度，都要留的精加工切削余量铣削深度：机床设定每齿的进给量：根据书籍机械加工工艺手册表2.3.79，选机床设定铣削的速度：参照书籍机械加工工艺手册表2.2.89，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.1.84,刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：精铣6槽: 因为零件的材质是r15，所以硬质合金做的铣刀，直径为，齿数为。参照文献资料得知，选择了铣刀基本形状是, ， ， 前面知道铣削的宽度，铣削的深度，所以机床用X61铣床就可以了。 1.每齿的进给量f的确定按照参考书籍能知，X61式机床的功率以及工艺的系统。得出每一个齿的进给量、选择。2.铣刀磨损标准以及耐用度的选择按照参考书籍得出，铣刀的刀齿的后刀面最大的损耗量是，刀具的直径，最大的使用量。3.确定切削速度 根据参考书籍得出，X61的机床的功率是为，工艺的加工和传动的系统的刚性为中等的。查得知每齿的进给量、现取。 参照X61铣床主传动轴的转速说明表来查取， , 。则实际切削： 实际进给量： 基本时间 参照相关资料了解到铣刀它铣面时的基本时间为： 工序:钻8孔钻孔计算机床：Z4012钻床 刀具材料：YG8查表得到扩刀进给量f=1.2-2.0 取f=1.22(mm/r)=8,T=2700(s)=45(min),f=1.22,=0.74=3.24(m/min)=60.76(r/min)取=68(r/min)实际切削速度V=3.42(m/min)切削工时=1.01(min)机动工时=2=2.02(min)工序：精车各级外圆，保证工序尺寸及粗糙度1.6要求采用CA6140车床精车20采用YG6硬质合金车刀， 1）车削深度及宽度 由于宽度较大，分两次切削 2）每齿进给量 （参考切削手册表3.9） 3）切削速度和每分钟进给量 切削速度：参考机械制造工艺设计手册（以下简称机械手册）表2-35，确定 即 则现采用CA6140车床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.1-36），取，故实际切削速度为 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，取 4）切削工时：式中，（切削手册表3.24，）则（切削手册表3.24，）则 精车22外圆面采用YG6硬质合金外圆车刀，1）车削深度及宽度 2）每次进给量 3）切削速度和每分钟进给量切削速度：参考机械手册表1-33，v取即则 现采用CA6140车床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.1-35），取，故实际切削速度为 当时，工作台的每分钟进给量应为 查机床说明书，取4）切削工时：式中，（切削手册表3.22，与车刀直径相等）则 则 精车32，保证工序尺寸及粗糙度1.6要求；切削加工的深度：进给量：按照参考资料7机械加工工艺手册附表2.5-56，选择切削加工的速度：按照参考资料7机械加工工艺手册附表2.1-54，选择机床主轴的转动速度，按照公式（1.4）得：，选择实际切削加工的速度，根据公式式（1.3）得：被切削层的长度：加工刀具切入的长度： 式（1.5）加工刀具切出的长度： 取走刀的次数是基本的工时： 式（1.7）精车20螺纹保证工序尺寸及粗糙度1.6要求按照参考资料机械加工工艺手册附表可知：进给量,切削加工的速度，切削加工的深度机床主轴的转动速度选择 实际切削加工的速度被切削层的长度：加工刀具切入的长度：加工刀具切出的长度： 选择按照按照资料机械制造工艺学附表可以得到：按照参考资料附表3.3-3可得：装夹零件的时间是按照参考资料附表3.3-11可得：松开卸下零件的时间是按照参考资料附表3.3-15可得：测量零件的时间是： 故辅助的时间是 所以=精车16，保证工序尺寸及粗糙度1.6要求刀具选择：槽刀，几何的形状是切削用量简明手册附表2.2-表2.5，选取双锥修磨横刃，计算切削加工用量（1）进给量的确定按照加工要求决定进给量：按照参考资料切削用量简明手册附表2.5，锻铁乘以孔深修正的系数，所以根据钻头强度确定进给量：按照参考资料切削用量简明手册附表2.5，当，大于13时，根据机床进给机构的强度，确定的进给量：按照参考资料切削用量简明手册附表3.3，机床进给机构所容许的轴向力是，（车床所容许的轴向力是，根据切削用量简明手册附表2-34）时，进给量是工序：磨22外圆32外圆等各级外圆 磨22外圆 1）进给量的确定 根据参考书籍3的表2-35以及CA6140车床的使用的说明书，取 2）切削加工的速度 由参考书籍3的表4-48，得 故 按照机床的使用说明书，取 3）切削加工的工时： 磨32外圆：按照参考书籍机械加工工艺手册的表得出： ,； ，选择 ，磨20外圆时，由参考书籍机械加工工艺手册的表得出：由参考书籍机械制造工艺学的表知道：按照参考资料表3.1-2知道：细长轴装夹的时间为由参考书籍表3.2-15知道松开以及取下细长轴的时间为由参考书籍表3.5-16知道机床操作的时间为： 工序 钳工，检验第四章 钻8孔专用钻床夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计钻8孔的钻床夹具。4.1问题的提出本夹具主要用来钻8孔，精度要求不高。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高生产率、降低劳动强度。4.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。由零件图和工艺过程得，选20外圆和22外圆及左端面作为定位基准。4.3定位元件的设计本工序选用的定位基准为20外圆和22外圆及左端面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是V形块和浮动支承及衬套。因此进行定位元件的设计主要是对V形块和浮动支承及衬套进行设计。夹紧则是在夹具体上用铰链支座、铰链压板、螺母、圆垫圈、螺杆、螺杆支座和带肩螺母等组成的夹紧机构进行夹紧。1、 22外圆和20外圆与V形块和浮动支承相配合，限制四个自由度，即Y轴转动、Y轴移动、Z轴转动和Z轴移动。2、 左端面与衬套相配合，限制一个自由度，即X轴移动。加工钻8孔限制五个自由度即可，故设计合理。4.4定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示 图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.3924.5切削力的计算与夹紧力分析 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（3-1）钻削力矩 式（3-2）式中：D=29.8 代入公式（3-1）和（3-2）得0.276 22.10 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。4.6夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择用铰链支座、铰链压板、螺母、圆垫圈、螺杆、螺杆支座和带肩螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。第五章 总结在这次设计过程中，真正让我感受到了知识的重要性。在这次的细长轴零件的设计当中，使用学过的CAD的画图软件，来对图纸进行绘制，因为很久都没有使用了，所以现在