机械制造技术课程设计带铜衬轴套加工工艺及其铣上平面凹槽的夹具设计【全套图纸】

1、目录前言.1第一章 零件的分析.31.1零件的作用.31.2零件的工艺分析.4第二章 工艺规程设计.52.1 确定毛坯的制造形式.52.2 基面的选择.52.2.1 粗基准的选择.62.2.2 精基准的选择.62.3加工方法的确定.62.4 制定工艺路线.82.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.102.6确立切削用量及基本工时.12第三章 夹具设计.36结论.41参考文献.43前言课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有

2、重要的地位。全套图纸，加153893706通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定与换算等问题，保证零件的加工质量。2 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。加工工艺和夹具的设计无论是在国内还是在国外都占有十分重要的比重，正确的全理的加工工艺和合适的夹具的运用能够大降低劳动

3、强度和提高生产效率，从而降低成本，特别是夹具正在向着半自动化和自动化发展，像现在数控机床上的夹具，就大的降低了劳动强度，使得夹具向着自动化和多元化发展。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不足之处,希望在考核和答辩的过程中得到各位老师的谅解

4、。第一章 零件的分析 1.1零件的作用轴套、衬套一般起滑动轴承作用。为了节约材料根据轴承需要的轴向载荷设计轴套的壁厚。一般选用铸铜和轴承合金材质。轴套有开口和不开口之分，这要根据结构的需要。一般轴套不能承受轴向载荷，或只能承受较小的轴向载荷。或加推力轴承。轴一般是圆的。在运动部件中，因为长期的磨擦而造成零件的磨损，当轴和孔的间隙磨损到一定程度的时候必须要更换零件，因此设计者在设计的时候选用硬度较低、耐磨性较好的材料为轴套或衬套，这样可以减少轴和座的磨损，当轴套或衬套磨损到一定程度进行更换，这样可以节约因更换轴或座的成本。课程设计所给的零件是一个带铜衬套。在加工的时候将内圈衬一圈2mm厚的tsn

5、znpb6-6-3，在内壁，有r7.5的螺旋线油槽。主要作用是配合装配其他零件。 1.2零件的工艺分析带铜衬轴套零件图带铜衬周套共有内孔和外圆二组加工表面，其相互有一定关联要求。分析如下：1.2.1 以50h9为中心的一组加工表面这一组加工表面有：50h9、75、52、r0.75螺旋线油槽槽和孔210的光孔等。左端面的沉孔平面，必须与内圆垂直，其误差不得超过0-031.2.2以尺寸95为中心的一组加工表面这一组加工表面包括：两端面、95外圆、20*2.5*61长槽、顶部两个m8螺纹孔和下部2-m8螺纹孔。端面3-10h11等。二组加工面有一定的关联要求,即第二组尺寸和第一组尺寸相关联要求。第二

6、章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45，考虑零件在工作运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，长度较短，故选择圆钢毛坯，用锯床割断即可。粗加工内圈后，用离心铸造方法，将锡青铜浇上去，然后进行精加工。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。经过分析零件图，选择外圆为粗基准，钻内孔，并粗车内孔后，浇锡青铜。然后以内孔为基准，加工外圆 及端面。， 最后以外圆为精基准，加工内孔。2.2.1 粗基准的选择对于零件而言，按

7、照有关粗基准的选用原则（当零件有不加工面时，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准），根据这个基准选择原则，现选取95的外圆毛坯面作为粗基准，用三爪卡盘卡紧定位，可以消除四个自由度。2.2.2 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，轴套在粗加工后，浇锡青铜。然后以内孔为基准，加工外圆 及端面。最后以外圆为精基准，加工内孔，从而保证各内孔的同心度，以及端面的垂直度。2.3加工方法的确定根据各表面加工要求和各种加工方法，以及能达到的加工精度，确定各表面的加工方法如表2-2

8、所示：表2-1车床套零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案50孔it96.3钻扩车52孔it106.3粗车精车75孔it106.3粗车精车2-8变径孔it106.3钻95外圆it106.3粗车精车台阶面it96.3粗车精车m8螺纹孔6.3钻-攻丝r0.75槽it86.3车10孔it111.6钻铰 2.4 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。设计工艺路线主要内容：选择加

9、工表面的加工方法、划分加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等，设计者应根据从生产实践中总结出来的一些综合性的工艺原则，结合实际生产条件，提出几种方案，通过对比分析从中选择最佳方案。加工方法的选择1. 外圆表面外圆表面的加工方法主要是车削和和磨削，当表面粗糙度要求较小时，还需要经光整加工。2. 内孔表面内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔以及光整加工，应根据加工要求、尺寸、具体的生产条件、批量的大小以及毛坯上有无预留加工孔合理选用。3. 平面平面主要加工方法有铣削、刨削、车削、拉削及磨削等，精度要求高的表面还需经研磨或刮削加工。直线成型面常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削

10、等。立体成型面加工方法主要是数控铣削，根据曲面形状、刀具形状及精度要求等采用二轴半联动或三轴联动数控机床。分析零件后，确定其工艺路线方案如下：1、下料、锯割45圆钢，毛坯尺寸105*1052、热处理、调质处理3、粗车端面、夹毛坯外圆，平一端面见光。4、钻30内孔5、粗车内孔、夹毛坯外圆，粗车内孔至546、浇注青铜、利用离心浇注在，在加工好的内孔壁浇注锡青铜7、粗车内圆和端面，留精加工余量。8、掉头粗车另一端面，内孔车至尺寸，75内孔车至尺寸。9、车外圆、上芯轴，精车外圆至尺寸。10、钻、铰右端10内孔至尺寸11、铣、铣上平面凹槽至尺寸。12、钻、攻m8螺纹孔2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯

11、尺寸的确定“轴套” 零件材料为45钢，生产类型为中批量，硬度hbs190210，轧制圆钢。加工余量的大小对工件的加工质量、生产率和生产成本均有较大影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量、降低生产率，而且增加了材料、刀具和电力的消耗，提高了加工成本；加工余量过小，则既不能消除前道工序的各种表面缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时工件的安装误差，造成废品。因此，应合理地确定加工余量。 确定加工余量的基本原则是：在保证加工质量的前提下，加工余量越小越好。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：2.5.1 外圆的加工余量及公差查机械加工工艺手册（以下称工

12、艺手册）表3.1-15，选用圆钢的直径为105mm车削加工余量为： 粗车 1.6mm 半精车 0.4mm由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2.5.2 外圆标面沿轴线长度方向的加工余量及公差查工艺手册表3.1-14，切断加工余量为10mm，端面加工余量为2.5mm，故取毛坯长度为105mm。2.5.3内孔的加工余量及公差毛坯为实心，内孔的精度为it8级，参照机械制造工艺及装备设计指导手册（以下称指导手册）表15-58确定各工序尺寸及余量1、50内孔，车到位不留余量2、车75内孔，留余量2mm2.5.4铣削的加工余量及公差

13、铣削加工余量为： 粗铣 3.0mm 半精铣 1.0mm由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。2.6确立切削用量及基本工时2.6.1 工序三 粗车端面车105外圆端面1) 背吃刀量 ap1 = 2mm2) 进给量f查工艺手册表8.4-1取f=0.60.7mm/s,暂取f=0.6mm/s3) 切削速度查表工艺手册8.4-8切削速度计算公式为：其中， ，查工艺手册8.4-13得修正系数： ， = 0.9故实际的切削速度：c=122.12 m/min4) 确定机床主轴转速：ns= 518.3r/min据c6140车床说明书，选择n

14、c=560r/min,5) 计算基本工时：t=, l=5 mm; =5mm; =0mm;所以 t=0.03(min)工序四、 钻30孔1) 进给量查机械加工工艺师手册表28-10有 又 所以， 查机械加工工艺手册表28-8按钻头强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 2) 钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查机械加工工艺师手册）为0.81.0mm，刀具耐用度3) 切削速度查机械加工工艺师手册表28-2，切削速度计算公式为： 其中，m=0.2，查机械加工工艺师手册表28-3得修正系数：，故实际的切削速度：4) 机床转速由机床说明书得实际转速为故实际的切削速度计算钻削基本工时，按指导手册表15

15、-74t=,l=95 mm; =7mm; =3mm;所以t=2.65工序5、粗车54内圆1) 背吃刀量 由于毛坯余量（32.6）用4次走刀来完成，背吃刀量ap = 3mm 2) 进给量f查工艺手册表8.4-1取f=0.60.7mm/s,暂取f=0.6 mm/s3) 车刀后刀面最大磨损及寿命 查工艺手册表8.4-7，车刀后刀面最大磨损极限为1.0mm。刀具耐用度为t=60min4) 切削速度切削速度按最大尺寸设计，即：按最大外圆处54计算切削速度 查表工艺手册8.4-8切削速度计算公式为：其中，工艺手册8.4-13得修正系数：，= 0.9故实际的切削速度：c=115 m/min5) 确定机床主轴

16、转速据c6140车床说明书，选择nc=500r/min,6) 校验机床功率 查工艺手册表8.4-10其中2650，1.0，0.75，-0.15，=0.94 =0.98，=0.9所以 =26503.00.6117.810.940.980.9 =2197.35(n)切削时消耗功率为4.31(kw)据c6140车床说明书，机床所能提供功率为7.5w，pcmpcc。故校验合格。车削参数最终确定ap=3.0mm，nc=500r/min, vc=87。1m/min， fz=0.6mm/r。7) 校验机床进给系统强度已知主切削力2197.35n.径向切削力按工艺手册表8.4-10所示公式计算其中1950，0

17、.9，0.6，-0.3，=0.90 =1.0 所以 =195030.6117.810.901.0=830(n) 而轴向切削力 其中2880，1.0，0.5，-0.4，=0.92=1.0 轴向切削力 =28803.00.6117.810.921.0=914(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为f=+(+)=914+0.1(2197.35+830) =914+302.7=1216.7n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530n(见工艺手册表8.4-15)故机床进给系统可正常工作。7) 计算车削基本工时，按指导手册表15-70其中：l=42

18、 mm; =5mm; =0mm;所以 t=0.16(min)工序七、精车内圆精车50内圆1)背吃刀量 因为是精加工，切削量不大，故可以选择ap1=0.2mm，1次走刀即可完成所需尺寸。2) 进给量查工艺手册表8.4-2取f=0.250.30mm/s,暂取f=0.3mm/s3) 车刀后刀面最大磨损及寿命查工艺手册表8.4-7，车刀后刀面最大磨损极限为1.0mm。刀具耐用度为t=60min4) 切削速度查表工艺手册8.4-8切削速度计算公式为：其中，查工艺手册8.4-13得修正系数：，= 0.9故实际的切削速度：c=219.87 m/min5) 确定机床主轴转速：据c6140车床说明书，选择nc=

19、1400r/min,6) 校验机床功率 查工艺手册表8.4-10其中2650，1.0，0.75，-0.15，=0.94 =0.98，=0.9 所以 =26500.20.3197.920.940.980.9 =80.6(n)切削时消耗功率为0.266(kw)据c6140车床说明书，机床所能提供功率为7.5w，pcmpcc。故校验合格。车削参数最终确定ap=0.2mm，nc=1400r/min, vc=197.92m/min，fz=0.3mm/r。7) 计算车削基本工时按指导手册表15-70t=,l=40 mm; =5mm; =0mm;所以 t=0.112(min)工序9、车95外圆1) 背吃刀量

20、根据毛坯余量，背吃刀量ap = 3mm 2) 进给量f查工艺手册表8.4-1取f=0.60.7mm/s,暂取f=0.6 mm/s3) 车刀后刀面最大磨损及寿命 查工艺手册表8.4-7，车刀后刀面最大磨损极限为1.0mm。刀具耐用度为t=60min4) 切削速度切削速度按最大尺寸设计，即：按最大外圆处54计算切削速度 查表工艺手册8.4-8切削速度计算公式为：其中，工艺手册8.4-13得修正系数：，= 0.9故实际的切削速度：c=115 m/min5) 确定机床主轴转速据c6140车床说明书，选择nc=500r/min,6) 校验机床功率 查工艺手册表8.4-10其中2650，1.0，0.75，

21、-0.15，=0.94 =0.98，=0.9所以 =26503.00.6117.810.940.980.9 =2197.35(n)切削时消耗功率为4.31(kw)据c6140车床说明书，机床所能提供功率为7.5w，pcmpcc。故校验合格。车削参数最终确定ap=3.0mm，nc=500r/min, vc=87。1m/min， fz=0.6mm/r。7) 校验机床进给系统强度已知主切削力2197.35n.径向切削力按工艺手册表8.4-10所示公式计算其中1950，0.9，0.6，-0.3，=0.90 =1.0 所以 =195030.6117.810.901.0=830(n) 而轴向切削力 其中2

22、880，1.0，0.5，-0.4，=0.92=1.0 轴向切削力 =28803.00.6117.810.921.0=914(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为f=+(+)=914+0.1(2197.35+830)=914+302.7=1216.7n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530n(见工艺手册表8.4-15)故机床进给系统可正常工作。7) 计算车削基本工时，按指导手册表15-70其中：l=95 mm; =5mm; =0mm;所以 t=0.33(min)工序10、钻孔、直径8直径2切削用量1） 进给量查切削手册表2.7得 所以

23、， 按钻头强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 2） 钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削手册表2.12）为0.50.8mm，刀具耐用度3） 切削速度和转速查机械加工工艺师手册表28-2，切削速度计算公式为： 其中，m=0.2，查机械加工工艺师手册表28-3得修正系数：，故实际的切削速度：转速由机床说明书得实际转速为故实际的切削速度4） 校验扭矩功率查切削手册表2.20，当f0.26, do11.1mm时，mt=10.94nm，修正系数为0.65，故mc=7 nm。查机床使用说明书：mm =737.75nm。查切削手册表2.22得,钻头消耗功率：pc=1.1kw。查机床使用说明书，。

24、由于，故切削用量可用，即：，5） 钻削基本工时，按指导手册表15-74t=;l=5.5 mm; 所以t= =0.118（2）精铰孔8h71) 进给量查机械加工工艺师手册表28-35有 精铰时取较小值，又机床说明书所以， 2) 切削速度和转速查机械加工工艺师手册表28-37取修正系数：故实际速度=220.88=19.4 m/min n=由机床说明书得n=3) 精铰基本工时，按指导手册表15-74t=：l=5.5mm =4mm; =0mm;所以 t= =0.03(min)工序11、铣61长槽。1. 铣宽20的槽：选择yt15硬质合金三面刃铣刀1） 由表1 铣削深度时，端铣刀直径为80mm，z=52

25、） 铣刀几何形状 由表2 3） 选择切削用量 （1）确定铣削深度 ：由于加工余量不大，可在一次走刀内完成 （2）确定每齿进给量 ：采用不对称端铣以提高进给量，根据表5 当使用yt15铣床功率为7kw时 4）选择铣刀磨铣标准及耐用度 由表7 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为；由于铣刀直径故耐用度4） 确定切削速度v和每秒钟进给量切削速度由表13 时 各修正系数为 故 根据x52k型立铣床说明书（表24）选择 因此实际切削速度和每齿进给量 5） 计算基本工时 式中 l=90mm 不对称安装铣刀入切削量及超切削量 y+d92 故 工序12、钻两m8底孔及攻螺纹 1、选择切削用量 选择高速钢直柄麻花钻直径为

26、7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表2.7查得进给量f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表2.83和钻头允许的进给量确定进给量f0.86mm/r。由切削用量简明手册表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查得f1.6mm/r。故由z525型立式钻床说明书取f0.36mm/r。 2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表2.12查得磨钝标准为0.50.8寿命为t35min。 3、确定切削速度由切削用量简明手册表2.15查得切削速度为v18m/min。则主轴转速为 n818.9 r/min。由z525钻床说明书由就近原则取n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m

27、/min 4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表2.20查得 =420, =1 0.8，=0.206, 2.0, =0.8 420720.360.81 1298.3 n mc0.206720.360.814.5 nm pc0.32 kw根据z525机床说明书可知mm=42.2 nm, pe=2.8*0.81=2.26 kw, fmax=8830 n 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床符合要求。5、计算钻削加工工时 由切削用量简明手册表2.29查得入切量和超切量y的值为6 mm。故 t 0.07 min 因为表面存在俩加工孔故加工工时为t=2t0.14 min。二、攻m

28、8螺纹 由机械加工工艺手册表7.2-4选用m8细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。 由机械加工工艺手册表7.2-13在普通钻床上攻丝切削速度表查得vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为： n437.9 477.7 r/min 由z525的说明书的参数可取n392 r/min。故实际切削速度为 vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算 tm 其中：工件螺纹的长度10 mm。 ：丝锥切削长度22 mm。 ：攻螺纹是的超切量（23）p取3。 ：攻螺纹是的转速392 r/min。 ：丝锥退出时的转速680 r/min。 p:螺距。 第三章 夹具设计在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先

29、要使工件相对夹具及车床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工之前，先要将工件装夹好 。机床夹具的组成 1、定位装置：其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2、夹紧装置：其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用是不离开已经占据的正确位置。 3、对刀或导向装置：其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。 4、连接元件：其作用是确定夹具在机床上的正确位置。 5、夹具体：夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体 。 6、其他元件或装置：是指夹具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置

30、、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类 机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 1、按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。2、按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。工件的装夹方法 工件装夹的方法有两种： 1.将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上。 2.将工件装夹在夹具上。 采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的

31、表面上线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件或小批量生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点： 1.保证加工精度，稳定加工质量； 2.缩短辅助时间，提高劳动生产率； 3.扩大机床的使用范围，实现“一机多能”； 4.改善工人的劳动条件，降低生产成本。根据课程设计任务书的要求，设计铣20槽的夹具。仔细分析零件，铣槽可以用v型座装夹外圆进行定位，但是因为轴套中间有个直径为50mm的通孔，故可选其作为定位基准，通过穿芯轴来保证。为了保证槽在圆周方向的位置，必须设计一个定位夹具，保证角度值。并且夹具必须拆、装迅速，能极大提高功效。为了保证轴套的固定，首先设计一块底板，底板的中间放置一个芯轴，芯轴与底板用螺栓联接，为了防止螺纹误差导致中心度偏差，设计了一个定位沉孔。通过芯轴，可以将零件穿到其上，从而限制的自由度。为了保证槽的角度方向，我们选择其中一个孔作为定位孔，在其中穿一个定位销，定位销与底板用螺栓联接，为了防止螺纹误差导致中心度偏差，设计了一个定位沉孔。通过定位销与底板固定。从而保证了角度的误差。底板在初次定位时，必须通过打表，保证刀具与底座的的平行度、垂直度。然后用压板固定好底板，直至所有零件加工完成。如前所述，槽的圆周方向