机械制造技术课程设计-输出轴加工工艺规程及钻10-φ20孔夹具设计

PAGE全套图纸加V信153893706或扣3346389411目录Ⅰ目录TOC\o"1-3"\u第1章绪论 11.1课题设计目的 11.2设计任务 2第2章输出轴零件的分析及毛坯的确定 32.1车床输出轴的作用和工艺分析 32.1.1零件的作用 32.1.2零件的材料及其力学性能 32.1.3零件的结构工艺分析 32.2零件毛坯的确定 4第3章输出轴的加工工艺设计 53.1定位基准的选择 53.2加工方法的确定 53.3制定工艺路线 53.3.1工序的安排 53.3.2工序划分的确定 63.3.3热处理工序安排 73.3.4拟定加工工艺路线 73.3.5加工设备和刀具的选择 73.3.6加工余量的确定 8第4章专用夹具的设计 94.1定位方案 94.2分度设计 94.3夹具操作的简要说明 9结论 11参考文献 12致谢 13附录 14工艺装备课程设计说明书PAGE141.1课题设计目的夹具课程设计是我们完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。我们在完成课程设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！其主要目的是：1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。2.培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。4.培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

1.2设计任务设计题目：

设计CA6140车床输出轴的数控加工工艺规程生产纲领：大批量设计内容：绘制原始零件图1张编制机械加工工艺过程卡片1张编制机械加工工序卡片1张绘制夹具总装配图1张创建夹具三维立体图绘制夹具主要零件图（非标准件）1~2张撰写设计说明书1份2.1车床输出轴的作用和工艺分析2.1.1零件的作用题目所给定的零件为CA6140车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。2.1.2零件的材料及其力学性能零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。其价格较便宜，经过调质或正火后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可达52HRC-45HRC。2.1.3零件的结构工艺分析图2.1输出轴由零件图可知:该零件是典型的轴类零件，结构比较简单，其主要加工的面有Φ55、Φ60、Φ65、Φ75、Φ176的外圆柱面，Φ50、Φ80、Φ104的内圆柱表面，10个Φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、Φ80内圆柱表面为Ra3.2um,Φ55外圆柱面、大端端面为Ra1.6um,Φ60、Φ75外圆柱面为Ra0.8um，其余为Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在Φ55的左端面、Φ80内孔圆柱面对Φ75、Φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm,Φ25孔的轴线对Φ80内孔轴线的位置度为Φ0.05mm,键槽对Φ55外圆轴线对称度为0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBS，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。2.2零件毛坯的确定毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。3.1定位基准的选择工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用Φ55外圆柱面作为粗基准来加工Φ176外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，Φ176的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。3.2加工方法的确定考虑到工件的具体情况和学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：表3.1加工顺序拟定加工表面表面粗糙度公差等级加工方法Φ176外圆柱面Ra6.3自由公差粗车-半精车Φ55外圆柱面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车Φ60外圆柱面Ra0.8IT6粗车-半精车-精车Φ65外圆柱面Φ75外圆柱面Φ50内圆柱面Φ80孔Φ104孔Φ20孔左端面右端面键槽倒角Ra1.6Ra0.8Ra6.3Ra3.2Ra6.3Ra3.2Ra6.3Ra1.6Ra3.2Ra6.3IT6IT6自由公差IT7自由公差IT7自由公差自由公差IT9自由公差粗车-半精车-精车粗车-半精车-精车粗铣钻孔-车孔-铰孔钻孔-车孔钻孔-铰孔粗车粗车粗铣-精铣3.3制定工艺路线3.3.1工序的安排(1)加工阶段的划分

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①

粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工Φ176、Φ55、Φ60、Φ65、Φ75外圆柱表面。

②

半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如Φ55、Φ60、Φ65、Φ75外圆柱面，Φ80、Φ20孔等。

③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。(2)基面先行原则

该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和Φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。(3)先粗后精

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。(4)先面后孔

对该零件应该先加工平面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于CA6140车床输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。3.3.2工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。

综上所述：考虑到工件是大批量生产的情况，采用工序集中。

辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。3.3.3热处理工序安排热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。3.3.4拟定加工工艺路线由零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线如下：表3.2工艺路线工序内容1锻造毛坯2热处理正火3普车车端面打中心孔4普车粗车外轮廓Φ176、Φ116、Φ65、Φ60、Φ555普车钻Φ30孔，车Φ50、Φ80、Φ104的孔6热处理调质处理200HBS7精车精车外圆并倒角8粗磨粗磨Φ75、Φ60外圆9钻孔钻、扩、铰Φ20孔10铣键槽11去毛刺12检验3.3.5加工设备和刀具的选择设备选择工序3采用CA6140普通车床工序7、8、9采用数控车床CK7150A工序11、12采用X51刀具选择刀具选用选用车刀、麻花钻、砂轮、铣刀、扩孔钻、铰刀。3.3.6加工余量的确定加工通孔φ20

钻孔：钻φ19.8的底孔：查《简明加工工艺手册》P296得：f=0.33～0.38mm/r，

取f=0.36mm/r；Vc=0.96～1.13m/s，取Vc=1m/s故n=1000Vc/d=1000×60/3.14×19.8=965.1r/min根据X51机床说明书得：n=945r/min故实际切削速度Vc=nd/1000=945×3.14×19.8/1000=58.75m/min，Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×6×60.3×0.36/60000=5.0Kw由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=23.1m/min，n=409r/min，f=0.2mm/r

铰孔：

查《简明加工工艺手册》表11-20知：f=0.3～0.65mm/r，取f=0.3mm/r；Vc=0.833～0.383m/s，取Vc=0.60m/s；故n=1000Vc/d=1000×0.6×60/3.14×20=573.25r/min圆整得：n=580r/min故实际切削速度

Vc=nd/1000=580×3.14×20/1000=36.4m/min

ap=0.1mm校核功率：Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×0.1×36.4×0.3/60000=0.04Kw

由于机床说明书查得Pc=7.5Kw，效率为0.8，机床功率Pn＜Pc，所以机床功率足够，实际取值为Vc=36.4m/min，n=580r/min,f=0.3mm/r4.1定位方案工件以Φ75的外圆面以及端面来进行定位，限定工件5个自由度，属于不完全定位，定位时通过定位套限制工件4个自由度，通过螺钉拧紧压板来限制Z向移动自由度。 图4.1定位装置4.2分度设计本装置采用单向弹簧销分度装置，结构简单。分度时通过逆时针转动手柄，分度套上凸台顶起固定弹簧销，同时单向弹簧销进入到下一个分度孔中，顺时针转动手柄，单向销固定并带动分度盘旋转，同时固定销由凸台下落进入分度孔完成定位。图4.2分度装置4.3夹具操作的简要说明松开M16螺母，拔出定位销并转动压板放入工件并插入销拧紧螺钉实现快速定位，转动偏心轴手柄固定定位套并进行加工，加工完一个孔后转动手柄松开定位套，并转动分度手柄进行分度，实现分度后夹动偏心手柄完成夹紧。图4.3装配图结论通过这次课程设计，让我们对夹具有了更深的认识，并学会参阅工具书来完成设计工作，培养了动手设计能力，这次课程设计也让我认识和发现了自己的缺点和不足，我们还需要去学习好多东西，同时还要感谢老师的指导和帮助。参考文献李洪.机械加工工艺手册[M].北京：北京出版社,2003：25-42.徐宏海.机械制造工艺[M].化学工业出版社，2004.周虹编.数控加工工艺与编程[M].人民邮电出版社，2014.弈继昌.机械制造工艺学及夹具设计[M].中国人民出版社，2003.张耀宸.机械