机械制造技术课程设计轴的加工工艺及铣键槽夹具设计【全套图纸】

1、设计说明书题目 轴的加工工艺及铣键槽夹具设计班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。全套图纸，加153893706轴零件的工艺规程及铣键槽的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连

2、接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。abstrctthis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.the red

3、uction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the

4、components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the

5、key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well

6、 as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, t

7、he error.目 录序言.11. 零件分析 .21.1 零件作用 .21.2零件的材料分析21.3零件的工艺分析 .22. 工艺规程设计.32.1确定毛坯的制造形式 .32.2基面的选择32.3制定工艺路线 .42.4确定切削用量及基本工时53 夹具设计93.1问题的提出93.2定位基准的选择93.3定位误差分析103.4切削力及夹紧力计算.113.5夹具设计及操作简要说明.12总 结13致 谢14参考文献 15序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机

8、械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。轴零件的工艺规程及铣键槽夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要

9、，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1、零件的分析1.1零件的作用下面所示为动力输出装置中的主要零件，零件的作用待查。零件图附图如下：1.2零件的材料分析本设计的零件是轴，选用45#钢。45#钢是优质素结构钢，属于中碳钢。其强度、硬度较高，而塑性、韧性略低。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。1.3零件的工艺

10、分析轴主要加工面是外圆面、及阶梯端面，它们有一定的粗糙度要求。现分述如下：1.62，56，45，52外圆表面及端面，其中62，55，45，52相对于基准a基准b的同轴度为0.025mm，外圆表面的粗糙度为1.6m。2. 55外圆粗糙度为0.8m，3. 键槽粗糙度为0.8由上面的分析可知，可以先车端面和中心孔，然后以两中心孔定位端面和外圆及键槽。二、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45，选择锻件毛坯。由于零件年产量为4000件，已经达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计

11、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，使生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。按照有关粗基准的选择原则，应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52外圆面和右端面为粗基准。利用夹具卡住52外圆面并靠住夹具端面，消除5个自由度，达到部分定位。这里不需要完全定位。（2）精基准的选择。主要原则有：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则。这里应该主要考虑基准重合的问题。当设计

12、基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.3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。在生产纲领已确定为大批生产的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。1.工艺路线方案一1锻造锻造2退火处理退火处理3车车左端端面，钻中心孔4车车右端端面，钻中心孔5车粗车各段外圆6铣铣宽12mm键槽7铣铣宽16mm键槽8钳修研中心孔9车精车粗糙度为1.6的外圆，倒角10磨磨粗糙度为0.8的外圆11检验检验12入库入库2.

13、工艺路线方案二1锻造锻造2退火处理退火处理3车车左端端面，钻中心孔4车车右端端面，钻中心孔5车粗车各段外圆6铣铣宽12mm键槽7铣铣宽16mm键槽8钳修研中心孔9检验检验10入库入库 由以上对比分析可知，我们选择方案一比较好，方案一对粗糙度为1.6的外圆采用粗加工和精加工，粗糙度为0.8的外圆进行磨加工。具体的加工路线如下1锻造锻造2退火处理退火处理3车车左端端面，钻中心孔4车车右端端面，钻中心孔5车粗车各段外圆6铣铣宽12mm键槽7铣铣宽16mm键槽8钳修研中心孔9检验检验10入库入库2.4机械加工余量及切削工时的计算如下工序：车左端端面，钻中心孔工步一：车端面1） 车削深度，因为尺圆弧面没

14、有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(3

15、00*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(12+30)/475=0.052min。工序：车右端端面，钻中心孔与车左端端面，钻中心孔的切削用量工时计算。工序：粗车各外圆 选择硬质合金车刀1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=2.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较

16、小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定

17、ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(3+344)/475=0.72min。工序：半精车各外圆 选择硬质合金车刀1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。1. 查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98

18、mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(3+344)/475=0.72min。工序

19、：铣宽12mm键槽1.确定每齿进给量根据x51铣床说明书，其功率为7kw,中等系统刚度根据表3 现取 选择铣刀磨钝标准及耐磨度根据表7 铣刀刀齿后刀面最大磨损为 ，镶齿铣刀（）耐用度 2.确定切削速度和每秒进给量切削深度可根据铣键槽确定切削深度确定切削宽度：由于加工余量不大，所以可二次走刀完成表21中公式计算 也可查表根据表9 当 时， 各修正系数为： 故 根据机床说明书选择 实际切削速度和每齿进给量为： 3.检查机床功率根据表5 当 时，切削功率的修正系数 所以实际切削功率为 根据机床说明书，机床主轴允许的功率为 因为，所以此切削用量可以采用。即 4.计算工时 式中 根据表19 入切削量及超

20、切削量 则 故 工序：精车各外圆 选择硬质合金车刀1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=0.5mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.14*80*475/10

21、00=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(3+344)/475=0.72min。3、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。经过与指导老师协商，决定设计铣键槽的夹具设计。铣键槽一般都是用v型块定位，我们选择用v型块定位，这样夹紧可靠快速

22、，3.1问题的提出本夹具主要用于铣键槽因此键槽的中心线一定要找正，划线时一定要准确，以保零件的位置精度，另外因为是v型块夹紧，因此夹紧对中不是问题，主要考虑提高劳动效率。3.2定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，由零件图可知，以52，56外圆为定位基准，采用2个v型块定位，同时采用铰链压板压紧。为了提高加工效率，采用铰链压板快速夹紧装置夹紧。3.3定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不

23、重合而造成。根据零件图可知，t=0.28mm， td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。3.4切削力和夹紧力计算由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，所以当其他切削分力均较小时，通常可不必计算。仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。由于所选择的是螺母夹紧，所以所需的夹紧力是转矩。查得所需夹紧转矩的计算公式为tqr t g（+）+f1（nm） 式中：t应加在螺旋夹紧机构上的夹紧转矩（nm）q夹紧力（n）r螺纹的平均半径（m）螺纹升角，tg=；n螺纹线数；螺纹螺距；螺纹摩擦角，tg=f，一般f=0.178,则=10；f1支撑表面摩擦系数，一般

24、取f1=0.150.3；支撑表面摩擦力矩的计算力臂（m），随支撑表面的形式而改变，其值在本式中；为计算方便，令kr t g（+）+f1，则tkq当采用公制螺纹的螺旋夹紧机构时，各种不同夹紧情况的k值见表323。=10，f1=0.2, d=12 mm，=1.75 mm，r=5.43 mm=256，k=1.247螺钉、螺母的夹紧力：=10，f=0.178, f1=0.2，d=12 mm，板手长度=140 mm，加在板手上的力1=45，夹紧力=5050螺母的夹紧力：=12 mm，板手长度80 mm，夹紧力=2280。用板手：=140 mm，1=70，=3480。许用夹紧力：d=12 mm，许=5790。3.5 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，本道工序就选择了快速夹紧装卸夹具。为了防止我们取出工件的时间，工件和上v型块间摩擦，我们采用2个弹簧，这样我们松开螺母的时间通过弹簧力把上v型块顶开，使之脱离工件，这样我们便可以方便的装卸工件，提高生产效率。总 结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆