机械制造技术课程设计-长杆轴机械加工工艺规程及铣键槽夹具设计

零件工艺分析和毛坯设计1.1零件工艺分析及生产类型确定1.1.1零件工艺分析图1-1长杆轴零件图轴加工面现描述如下：1.轴Ф20端面，粗糙度Ra12.52.轴Ф20外圆，粗糙度Ra0.83.轴Ф25端面，粗糙度Ra12.54.轴Ф25外圆，粗糙度Ra0.85.轴Ф16外圆，粗糙度Ra0.86.轴Ф16端面，粗糙度Ra12.57.轴6×45键槽，粗糙度Ra3.28.轴M8螺纹，粗糙度Ra12.59.轴Φ8.5孔，粗糙度Ra1.6两中心孔为基准A，6×45键槽与基准A的对称度公差0.025。1.1.2生产类型确定根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000依设计题目知：Q=3000台/年，n=2件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取为10%和1%。带入公式得该零件的生产纲领N=3000×2×（1+10%）×（1+1%）=6666件/年零件是轻型零件，根据表1-1可知生产类型为大批生产。1.2毛坯类型及毛坯图设计1.2.1毛坯类型长杆轴零件材料为45，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.3-1常用毛坯的制造方法与工艺特点，采用型材中的热轧。1.2.2毛坯图设计图1-2长杆轴毛坯图第2章机械工艺规程设计2.1基准选择2.1.1粗基准的选择1.粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。长杆轴为回转类零件，轴外圆作为定位粗基准。2.1.2轴精基准的选择1.“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。2.“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。由精基准选择原则及轴零件图知，选用轴两中心孔作为定位精基准。2.2工艺方案拟定制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：工序01：棒料Φ28304工序02：调质处理工序03：车Φ16端面；钻M8螺纹底孔Φ6.8；铰Φ8.5；攻M8螺纹；Φ10×60°倒角工序04：掉头车Φ20端面；钻M8螺纹底孔Φ6.8；铰Φ8.5；攻M8螺纹；Φ10×60°倒角工序05：粗车各外圆，留余量0.5工序06：半精车各外圆，留余量0.4；车退刀槽工序07：磨各外圆达图纸要求工序08：粗铣645键槽；半精铣645键槽工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库2.3机械加工余量、工序尺寸及公差确定由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-34轴类零件采用热精轧圆棒料时毛坯直径Φ28mm304mm。2.4切削用量及时间定额计算2.4.1基本计算公式工序03：车Φ16端面；钻M8螺纹底孔Φ6.8；铰Φ8.5；攻M8螺纹；Φ10×60°倒角工步一：车Φ16端面1.确定切削深度Φ16端面，单边加工余量Z=2.0mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步粗车即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈289r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=320r/min工步二：钻M8螺纹底孔Φ6.81.确定切削深度Φ6.8孔，单边加工余量Z=3.4mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步钻削即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈679r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=710r/min工步三：铰Φ8.5孔1.确定切削深度Φ8.5孔，单边加工余量Z=0.85mm，粗糙度Ra1.6，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步铰削即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.66mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈543r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=560r/min工步四：攻M8螺纹1.确定切削深度M8螺纹孔，单边加工余量Z=0.6mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步攻丝即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈577r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=560r/min工步五：Φ10×60°倒角工序04：掉头车Φ20端面；钻M8螺纹底孔Φ6.8；钻Φ8.5；攻M8螺纹；Φ10×60°倒角工步一：车Φ20端面1.确定切削深度Φ20端面，单边加工余量Z=2.0mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，一步粗车即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈231r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=250r/min工步二：钻M8螺纹底孔Φ6.81.确定切削深度Φ6.8孔，单边加工余量Z=3.4mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步钻削即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈679r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=710r/min工步三：铰Φ8.5孔1.确定切削深度Φ8.5孔，单边加工余量Z=0.85mm，粗糙度Ra1.6，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步铰削即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.66mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈543r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=560r/min工步四：攻M8螺纹1.确定切削深度M8螺纹孔，单边加工余量Z=0.6mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步攻丝即可满足其精度要求，故2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈577r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=560r/min工序05：粗车各外圆，留余量0.51.确定切削深度各外圆，单边加工余量Z=1.5mm，粗糙度Ra0.8，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6知，粗车切削深度2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.81mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈185r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=200r/min工序06：半精车各外圆，留余量0.4；车退刀槽工步一：半精车各外圆，留余量0.41.确定切削深度各外圆，单边加工余量Z=1.5mm，粗糙度Ra0.8，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6知，半精车切削深度2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.66mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=400.80.650.811.15m/min≈19.4m/min≈247r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=250r/min工步二：车退刀槽1.确定切削深度退刀槽，单边加工余量Z=0.25mm，粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6知，半精车切削深度2.确定进给量根据表1.4，=0.028～6.33mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.66mm/r3.确定切削速度切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=400.80.650.811.15m/min≈19.4m/min≈325r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=320r/min工序07：磨各外圆达图纸要求1.选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为600633052.切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有主轴转速n=64r/min砂轮转度＝1110r/min工作台移动速度＝0.5m/min切削深度Z＝0.1mm进给量=0.01mm/r工序08：粗铣645键槽；半精铣645键槽工步一：粗铣645键槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra3.2，两步铣削即粗铣、半精铣方可满足其精度要求，粗铣单边余量2.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X51说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝300当＝300r/min时按机床标准选取工步二：半精铣645键槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra3.2，两步铣削即粗铣、精铣方可满足其精度要求，粗铣单边余量2.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X51说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝490当＝490r/min时按机床标准选取2.4.2工序计算工序03：车Φ16端面；钻M8螺纹底孔Φ6.8；铰Φ8.5；攻M8螺纹；Φ10×60°倒角工步一：车Φ16端面1.确定车Ф16端面的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=4.5mm，=4mm，，=0.81mm/r，=320r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步二：钻M8螺纹底孔Φ6.81.确定钻M8螺纹底孔Φ6.8的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=6mm，=4mm，，=0.81mm/r，=710r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步三：铰Φ8.5孔1.确定铰Φ8.5孔的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3mm，=4mm，，=0.66mm/r，=560r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步四：攻M8螺纹1.确定攻M8螺纹的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3mm，=4mm，，=0.81mm/r，=560r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步五：Φ10×60°倒角工序04：掉头车Φ20端面；钻M8螺纹底孔Φ6.8；钻Φ8.5；攻M8螺纹；Φ10×60°倒角工步一：车Φ20端面1.确定车Ф20端面的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=4.5mm，=4mm，，=0.81mm/r，=250r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步二：钻M8螺纹底孔Φ6.81.确定钻M8螺纹底孔Φ6.8的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=6mm，=4mm，，=0.81mm/r，=710r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步三：铰Φ8.5孔1.确定铰Φ8.5孔的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3mm，=4mm，，=0.66mm/r，=560r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工步四：攻M8螺纹1.确定攻M8螺纹的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3mm，=4mm，，=0.81mm/r，=560r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工序05：粗车各外圆，留余量0.51.确定车各外圆的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3.5mm，=4mm，，=0.81mm/r，=200r/min，=14.5m/min，走刀次数=1则工序06：半精车各外圆，留余量0.4；车退刀槽工步一：半精车各外圆，留余量0.41.确定车各外圆的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3.0mm，=4mm，，=0.66mm/r，=250r/min，=19.4m/min，走刀次数=1则工步二：车退刀槽1.确定车退刀槽的基本时间为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，走刀长度式中=3.0mm，=4mm，，=0.66mm/r，=320r/min，=19.4m/min，走刀次数=3则工序07：磨各外圆达图纸要求1.切削工时式中n工件每分钟转速（r/min)L磨轮行程长度，mmZ--单边加工余量考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1工序08：粗铣645键槽；半精铣645键槽工步一：粗铣645键槽1.计算工时铣键槽（两端闭口）切削工时：，，，，走刀次数则机动工时为工步二：半精铣645键槽1.计算工时铣键槽（两端闭口）切削工时：，，，，走刀次数则机动工时为2.5经济技术分析技术经济分析是一项实践性很强的工作。其方法主要有:1.调查研究。搜集各种技术经济的基本资料和原始数据，总结技术发展的一般规律和实践经验，发现实际经济工作中存在的问题。这种方法广泛用于从研究选题到研究成果应用推广的全过程。2数学计算。在调查的基础上进行经济计算。有的需要运用高等数学、运筹学和计算机。3.论证分析。通过对各方面的资料、数据、影响因素和计算结果的系统分析，最后作出综合评价第3章铣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。由指导老师的分配工序08：粗铣645键槽；半精铣645键槽的铣床夹具。3.1工序内容及加工要求本夹具主要用于粗铣645键槽；半精铣645键槽，粗糙度Ra3.2，因此设计此夹具时既要考虑生产效率，也要考虑645键槽的质量。3.2定位方案及定位误差计算3.2.1定位方案粗铣645键槽；半精铣645键槽夹具，采用长杆轴Φ25外圆及Φ16端面定位，对应的定位元件：固定V型块和A型支承钉。3.2.2定位误差计算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3-1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