定位销轴加工工艺和夹具设计说明书

××××大学××××学院机械制造工艺课程设计课程名称：机械制造工艺课程设计设计课题：定位销轴专业：××××班级:××××姓名：××××学号：××××评分：××××指导老师：××××××××年××××月××××日目录第一局部工艺设计设计任务.......................................................................................................3零件图样、工艺分析...................................................................................3毛坯的选择...................................................................................................4工艺过程设计...............................................................................................4第二局部夹具设计设计任务.......................................................................................................11确定定位方案、选择定位元件...................................................................11夹紧机构的选择和设计...............................................................................11定位误差分析与计算...................................................................................12对刀装置的选择...........................................................................................12夹具结构设计说明.......................................................................................13第三局部小结小结..................................................................................................................14参考文献..........................................................................................................15第一局部工艺设计设计任务本次的设计任务是定位销轴，如下列图所示。定位销轴零件的工艺分析〔1〕零件的结构分析该零件属于异形轴类零件，由圆柱面、轴肩和车槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆时退刀方便。定位销轴是在夹具体中做定位用的零件，从图中可以看出，φ20mm是用来做定位局部的，φ15mm与φ18mm〔2〕零件的技术要求分析①图中以φ20mm轴心线为基准，尺寸φ18mm与尺寸φ20mm的同轴度公差要求为②图中以φ20mm轴心线为基准，外径φ30mm的圆柱端面与基准轴心线的垂直度为公差为0.02mm③工件热处理后硬度为55～60HRC。④选用材料为高级优质碳素工具钢T10A。三、毛坯的选择该定位销轴轴材料为T10A(碳素工具钢，此钢强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性、淬透性不高且淬火变形大。适合于制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受突然和剧烈振动，需要一定韧性及具有风锋利刀口的各种工具，可用作不受较大冲击的耐磨零件。)该轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，应选择φ35mm的热轧圆钢作毛坯。四、工艺规程的设计1、定位基准的选择对于该轴外表的加工均利用外圆外表定位，对于轴向定位那么使用被加工一端的相对段来定位以遵循“基准重合〞原那么，当掉头装夹的时候使用相反的那段来定位。由于该零件有同轴度和垂直度要求，在车削工序时加工出两端中心孔，零件淬火后采用中心孔定位装夹再磨削，这样可以更好地保证零件的精度要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。2、零件外表加工方法的选择本零件的加工外表有外圆柱面、端面、轴端面、外圆锥面等，这里列举外圆柱面来说明起加工方法。Φ20mm和Φ18精度等级：IT6；外表粗糙度：Ra1.6um能达此要求的加工经济精度的加工路线有：1、粗车→半精车→精车→金刚石车〔加工经济精度：IT5-6，外表粗糙度：Ra0.02-1.25下同〕2、粗车→半精车→精车→粗磨→精磨〔〔IT6-7，Ra0.16-1.25〕3、粗车→半精车→粗磨→精磨→研磨〔IT5-6，Ra0.08-0.32〕第一种方法本钱太高，第三种方法加工精度太高，在此用不着。第二种方法比拟容易实现，本钱较低。3、制定工艺路线〔1〕这里结合工序实际情况制定了两种工艺路线。方案一：工序05：下料工序10：车Φ20mm端面，粗车Φ30mm外圆和Φ2工序15：车Φ18mm端面，粗车Φ18mm外圆工序20：精车Φ20mm外圆、Φ30mm的外圆、切Φ18mm退刀槽,钻中心孔工序25：精车Φ18mm外圆、切Φ16mm退刀槽、钻中心孔工序30：热处理工序35：修研两中心孔，磨削两轴径外圆Φ20mm、Φ18mm和端面工序40：检验工序45：油封入库方案二：工序05：下料工序10：车Φ20mm和Φ18mm两端面，钻两中心孔工序15：粗车Φ30mm外圆和Φ18工序20：粗车Φ20mm外圆工序25：精车Φ20mm外圆、Φ30mm的外圆、切Φ18mm退刀槽工序30：精车Φ18mm外圆、切Φ16mm退刀槽工序35：热处理工序40：修研两中心孔，磨削两轴径外圆Φ20mm、Φ18mm和端面工序45：检验工序10：油封入库〔2〕工艺方案的比拟与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先车一端的端面、钻中心孔，以另外一端外圆为粗基准加工Φ20mm外圆，然后以加工好的Φ20mm外圆为基准加工Φ18mm外圆；而方案二那么是都以毛坯外圆为基准把两端面端平、钻中心孔，然后先加工Φ18mm的外圆后加工Φ20mm的外圆。两相比拟可以看出方案二先端一个面比两个端面一起端更能保证位置精度，并且减少了工序、定位夹紧的次数。除此之外，方案二两次利用毛坯外圆作为粗基准，违背了粗基准的选用原那么。综上分析：采用方案一。4、零件加工余量确实定机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量，余量过大，不但会增加机械加工劳动量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，从而增加了本钱，所以必须合理的安排加工余量。根据零件毛坯条件：材料45#钢，生产类型为中批生产。本设计采用查表修正和经验估计法相结合来确定各加工外表的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。各工序的计算尺寸如下：〔1〕加工Φ30mm外圆加工方法为：粗车→精车工序名称工序余量/mm工序到达的公差等级工序尺寸/mm尺寸公差/mm精车2IT8300.033粗车3IT1130+2=320.16毛坯5IT1632+3=351.6〔2〕加工Φ20mm外圆加工方法为：粗车→精车→磨工序名称工序余量/mm工序到达的公差等级工序尺寸/mm尺寸公差/mm磨0.3IT6200.018精车12.7IT8200.033粗车13IT1120.3+12.7=330.16(3)加工Φ18mm外圆加工方法为：粗车→精车→磨工序名称工序余量/mm工序到达的公差等级工序尺寸/mm尺寸公差/mm磨0.3IT6180.018精车16.7IT818+0.3=18.30.033粗车实体IT1118.3+16.7=350.165、确定各工序所用机床及工艺设备由于该工件生产规模为中批生产，根据工件的结构特点和技术要求，各工序用机床及工艺装备确定如下：〔1〕选择机床工序05、10、15、20、25是粗车和精车。各工步的工步数不多，应选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的C620-1型卧式车床即可工序35要求磨削，由于是加工外圆外表和端面选用普通的M1420型磨床即可。〔2〕选择夹具本零件由于加工工序比拟简单，都是以加工外圆为主，选用通用夹具即可以满足要求。〔3〕选择量具本零件选用测量范围为0～150游标卡尺和千分尺即可满足要求。6、切削用量和根本时间确实定切削用量包括被吃刀量ap、进给量f和切削速v。确定顺序是先确定ap、f，在确定v。工序10切削用量及根本时间确实定①切削用量本工序为粗车〔车端面和外圆〕。加工材料为45钢，强度极限为670MPa,型材；机床为C620-1型卧式车床确定粗车外圆Φ33mm外圆的切削用量：所选刀具为YT5硬质合金可转位刀，根据《切削用量手册》查得C620-1车床的中心高为200mm，应选刀杆尺寸B×H=16mmx25mm,刀片厚度为4.5mm。粗车双边余量为2mm，显然ap为单边余量，ap=2/2=1mm根据《切削用量手册》查得在粗车钢料、刀杆尺寸为16mm×25mm、ap≤3mm、工件直径为20～40mm时，0.3～0.5mm/r,按C620-1车床进给量选择f=0.5mm/r。根据《切削用量手册》查得，当用YT5硬质合金可转位刀加工强度极限为600～700MPa钢料、ap≤3mm、f≤0.54mm/r时，切削速度v=123m/min切削速度的修正系数为Ksv=0.9,Ktv=0.65,Kkrv=0.81,Ktv=1.15,Kmv=1.0,故v=123×0.9×0.65×0.81×1.15=67mn=1000v/∏d=(1000×67)/(∏×35)=609.6r/min按C620-1车床的转速，选择n=600r/min,实际切削速度为v=65.94m故最后确定的切削用量为ap=1mm,f=0.5mm/r,n=600r/min,v=65.94m②车端面和车Φ24mm外圆采用车Φ33mm的刀具加工这些外表。加工余量皆可一次走刀切除。车Φ24mm外圆的ap=11/2=5.5mm。车端面的ap=2mm，车Φ24mm外圆的f=0.35mm/r,车端面的f=0.40mm/r主轴转速与车外圆Φ33mm相同。③根本时间确定粗车Φ33mm外圆的根本时间。查表的车外圆的根本时间为Tj1Li/fn=(L+L1+L1+L2+L3)i/fn式中，L=17mm,L1=ap/tankr+(2～3),Kr=75,L1=3mm,L2=4mmf=0.5mm/r,n=10r/s,i=1那么Tj1(17+3+4)/(0.5×10)=4.8s同样可以求出粗车Φ24外圆和端面的根本时间Tj2=7.4sTj3=Li/fn，L=(d-d1)/2+〔L1+L2+L3)Tj3=6s工序15切削用量及根本时间确实定本工序仍为粗车。条件与工序10相同。车端面、外圆可采用工序10相同的可转位车刀。采用工序10确定切削用量的方法得本工序的切削用量及根本时间粗车外圆Φ21mm外圆的切削用量：ap=7mm,f=0.3mm/r,n=760r/min,v=83.5粗车端面的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=760r/min,v=83.5m/minTj工序20切削用量及根本时间确实定本工序为精加工。条件与粗加工工序相同。①确定Φ20mm外圆的切削用量，所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。被吃刀量ap=4/2=2mm；根据《切削用量手册》查得C620-1车床的进给量，选择f=0.3mm/r；当用YT15硬质合金车刀加工强度极限为600～700MPa钢料、ap≤3mm、f≤0.38mm/r时切削速度的修正系数为Kkrv=0.81,其余的修正系数均为1，故v=138×0.81=111.8m/min，n=1000v/∏d=(1000×,111.8)/(∏×24)=1483按C620-1车床的转速，选择n=1200r/min,实际切削速度为v=90.4m故最后确定的切削用量为ap=2mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=90.4②车端面的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=90.4③切槽的切削用量：手动n=1200r/min,v=90.4m/min，Tj3=1.6④Φ30mm外圆的切削用量：ap=1.5mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=90.4工序25切削用量及根本时间确实定本工序还是精车，条件与上道工序一样。用相同的方法可以求得：①确定Φ18mm外圆ap=1.5mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=79m/min，Tj②切槽的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=79m③车端面的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=79m/min，Tj④车锥度的切削用量：ap=1.5mm,手动,n=1200r/min,v=79m工序35切削用量及根本时间确实定本工序主要是磨削Φ18mm、Φ20mm的磨削余量为0.3mm,T1j=10.6s。第二局部夹具设计一、设计任务设计精加工Φ20mm二、确定定位方案和定位元件加工外圆外表要限制6个自由度，由于此零件为轴类零件，可以采用V形卡爪定位来限制它的自由度。V型块的定心精度较高，且对与此类零件使用V型块定位之后夹紧更为方便。两个V型卡爪对顶装夹限制工件的自由度。由此设计出如下列图所示定位方案：3、夹紧机构的选择和设计夹紧机构有斜夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、联动夹紧机构等。该夹具设计的是车床上的外圆外表加工，故要求工件旋转中心与车床主轴中心重合，因此可以采用定心夹紧机构同时实现对工件定心定位和夹紧。最终选用定心夹紧机构，具体方案装配图。4、定位误差的分析与计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工外表的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向的最大变动量，以Δ表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上得最大变动量，以Δ表示。那么定位误差Δ=Δ±Δ。5、对刀装置的选择车床加工时工件和主轴一起转动，对刀装置可以用顶尖。6、夹具结构设计说明为减少辅助时间，夹具设计保证快速定位和夹紧，提高生产效率，以满足大批量生产的要求。采用定心夹紧结构，夹紧力的作用力方向利于减少所需夹紧力的大小，且力的方向垂直于工件的主要定位基准。夹具采用两个V型卡爪，具体结构见附图。定心夹紧机构利用等速移动原理实现定心夹紧，快捷方便。这种机构是车床夹具的常用机构。使用时用扳手旋转左右螺杆使V型卡爪等速张开和收缩。第三局部小结三个星期的机械制造装备工艺课程设计终于结束了。三个星期的课程设计不仅让我们重新复习了一遍之前学过的一些根底课程和专业课程，更让我们认识到自身的缺乏，让我们真正认识到之前我们学习的知识太浅薄。机械制造装备工艺课程设计是对我们所学知识的系统运用，只要一个地方知识不过关就可能影响到后面的设计。在这段时间我遇到很多问题，通过查阅相关的资料、询问指导老师、查阅之前上课的笔记，我们克服了一个一个的困难。从最开始的零件工艺、