偏心轴零件加工工艺及夹具设计.docx

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偏心轴零件加工工艺及夹具设计

偏心轴零件加工工艺及夹具设计

　　　　　　　　常州机电职业技术学院　　课题：

　　专题：

　　毕业设计　　偏心轴零件加工工艺及夹具设计　　　　专　　业：

机械制造及自动化　　学生姓名：

　　班　　级：

　　学　　号：

指导教师：

完成时间：

　　　　I　　　　　　摘要　　　　本设计是基于偏心轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。

偏心轴零件的主要加工表面是外圆及孔系。

一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。

因此，本设计遵循先面后槽的原则。

并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。

主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。

夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。

因此生产效率较高。

适用于大批量、流水线上加工。

能够满足设计要求。

　　关键词：

偏心轴类零件；工艺；夹具；　　　　II　　　　　　ABSTRACT　　Thedesignisbasedonthebodypartsoftheprocessingorderoftheprocessesandsomespecialfixturedesign.Bodypartsofthemainplaneofthesurfaceandporesystem.Ingeneral,theplaneguaranteeprocessingprecisionthanthatofholesmachiningprecisioneasy.Therefore,thisdesignfollowsthesurfaceafterthefirstholeprinciple.Planewithholesandtheprocessingclearlydividedintoroughingandfinishingstagesofholestoensuremachiningaccuracy.Datumselectionboxinputshaftandtheoutputshaftofthesupportingholeasaroughbenchmark,withtopwithtwoholesasaprecisiontechnologyreference.Mainprocessesarrangementstosupportholesforpositioningandprocessingthetopplane,andthenthetopplaneandthesupportingholelocationholeprocessingtechnology.Inadditiontothefollow-upprocessesindividualprocessesaremadeofthetopplaneandtechnologicalholelocationholeandplaneprocessing.Supportedholeprocessingusingthemethodofcoordinateboring.Thewholeprocessofprocessingmachinecombinationswereselected.Selectionofspecialfixturefixture,clampingmeansmorechoiceofpneumaticclamping,clampingreliable,institutionscannotbelocked,sotheproductionefficiencyishigh,suitableforlargebatch,lineprocessing,canmeetthedesign　　Keywords:

Anglegearseatparts;fixture;　　　　　　III　　　　目录　　摘要····································································································IIABSTRACT·····························································································III第1章加工工艺规程设计············································································1　　零件的分析···················································································1零件的作用·················································································1零件的工艺分析···········································································1偏心轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施···················2孔和平面的加工顺序·····································································2加工方案选择··············································································2偏心轴加工定位基准的选择······························································2粗基准的选择··············································································2精基准的选择··············································································3偏心轴加工主要工序安排·································································3机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定·········································5选择加工设备及刀、量具··································································5确定切削用量及基本工时···············································6第2章偏心轴钻孔夹具设计·······································································17　　设计要求······················································································17夹具设计······················································································17定位基准的选择········································································17切削力及夹紧力的计算·······························································17定位误差的分析·············································································20夹具设计及操作的简要说明·····························································21结论·····································································································23

　　　　　　　　偏心轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施　　以上分析可知。

该偏心轴零件的主要加工表面是平面及孔系。

一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。

因此，对于偏心轴来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。

　　于的生产量很大。

怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。

　　孔和平面的加工顺序　　偏心轴类零件的加工应遵循先面后孔的原则：

即先加工偏心轴上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。

然后再加工孔系。

偏心轴的加工自然应遵循这个原则。

这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。

其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。

为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。

　　偏心轴零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。

加工方案选择　　偏心轴孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。

除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。

在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。

　　根据偏心轴零件图所示的偏心轴的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。

　　偏心轴加工定位基准的选择　　粗基准的选择　　粗基准选择应当满足以下要求：

　　保证各重要支承孔的加工余量均匀；保证装入偏心轴的零件与箱壁有一定的间隙。

　　为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。

即以偏心轴的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。

也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自度。

于是以孔作为粗基准加工精基准面。

因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。

于孔的　　　　　　位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。

因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。

精基准的选择　　从保证偏心轴孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。

精基准的选择应能保证偏心轴在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。

从偏心轴零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。

但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。

至于前后端面，虽然它是偏心轴的装配基准，但因为它与偏心轴的主要支承孔系垂直。

如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。

　　偏心轴加工主要工序安排　　对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。

偏心轴加工的第一个工序也就是加工统一的基准。

具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。

第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。

于顶平面加工完成后一直到偏心轴加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。

因此，结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。

　　后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。

先粗加工平面，再粗加工孔系。

螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。

对于偏心轴，需要精加工的是支承孔前后端平面。

按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。

因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。

各螺纹孔的攻丝，于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。

　　加工工序完成以后，将工件清洗干净。

清洗是在80?

90?

c的含%—%苏打及%—%亚硝酸钠溶液中进行的。

清洗后用压缩空气吹干净。

保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg。

　　根据以上分析过程，现将偏心轴加工工艺路线确定如下：

工艺路线一：

10型材开料毛坯　　20车右端面及外圆至φ22mm，留2mm加工余量　　30掉头车左端面粗车外圆至φ18mm及台阶　　　　　　40调质处理　　50钻中心孔φ2、φ5及倒角60精车φ20、φ16、φ12以及倒角70精车φ16偏心轴　　80车退刀槽，φ14，90钻φ5孔100110　　工艺路线二：

10型材开料毛坯　　20车右端面及外圆至φ22mm，留2mm加工余量　　30掉头车左端面粗车外圆至φ18mm及台阶40钻中心孔φ2、φ5及倒角50精车φ20、φ16、φ12以及倒角60精车φ16偏心轴　　70车退刀槽，φ14，80钻φ5孔90去毛刺　　100检验，油封、入库　　以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，　　采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。

　　从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。

综10型材开料毛坯　　20车右端面及外圆至φ22mm，留2mm加工余量　　30掉头车左端面粗车外圆至φ18mm及台阶40调质处理　　50钻中心孔φ2、φ5及倒角60精车φ20、φ16、φ12以及倒角70精车φ16偏心轴　　　　去毛刺　　检验，油封、入库　　　　80车退刀槽，φ14，90钻φ5孔100110　　去毛刺　　检验，油封、入库　　机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定　　

（1）毛坯种类的选择　　零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。

根据该零件的材料为45、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择型材成型。

（2）确定毛坯的加工余量　　根据毛坯制造方法采用的型材造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表，“偏心轴”零件材料采用灰铸铁制造。

材料为45，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用型材毛坯。

　　结合面的加工余量。

　　根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。

各工步余量如下：

粗铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》表。

其余量值规定为　　~，现取。

表粗铣平面时厚度偏差取?

。

　　精铣：

参照《机械加工工艺手册》表，其余量值规定为1mm。

面的加工余量。

　　根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。

各工步余量如下：

粗铣：

参照《机械加工工艺手册第1卷》表。

其余量值规定为　　~，现取。

表粗铣平面时厚度偏差取?

。

　　精铣：

参照《机械加工工艺手册》表，其余量值规定为1mm。

差等级选用CT7。

再查表可得铸件尺寸公差为。

　　选择加工设备及刀、量具　　于生产类型为大批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机车。

起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床加工生产。

工件在各机床上的装卸及各机床间的传递，于工件质　　　　　　工序20.车右端面及外圆至φ22mm，　　量较大，故需要辅助工具来完成。

　　平端面确定工件的总长度。

可选用量具为多用游标卡尺,测量范围0～1000mm（

　　　　　　　　切削时Ff的修正系数为KroFf=，K?

sFf=，KkrFf=，故实际进给力为：

　　　　Ff　　于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选　　f=可用。

　　=950?

=　　　　　　③.选择刀具磨钝标准及耐用度　　根据《切削用量简明使用手册》表，车刀后刀面最大磨损量取为　　，车刀寿命T=60min。

　　④.确定切削速度V0　　切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。

　　根据《切削用量简明使用手册》表，当YG6硬质合金刀加工硬度200～219HBS的铸件，ap?

4mm，f?

，切削速度V=63mmin。

　　切削速度的修正系数为Ktv=，Kmv=，，KTv=，，故：

KKv=　　V0’=VtKv=63　　　　　　?

48mmin　　　　　　1000Vc’1000?

48　　n===120rmin　　　　　　?

?

127?

D根据CA6140车床说明书选择　　　　n0=125rmin这时实际切削速度Vc为：

　　Vc　　⑤.校验机床功率　　切削时的功率可表查出，也可按公式进行计算。

　　《切削用量简明使用手册》表，HBS=160～245，ap?

3mm，　　f?

，切削速度V?

50mmin时，　　=　　?

Dnc1000=　　?

?

127?

1251000?

50mmin　　　　　　　　PC=　　切削功率的修正系数kkrPc=，Kr0Pc=，故实际切削时间的功率为：

　　　　　　　　PC　　=?

=　　　　　　根据表，当n=125rmin时，机床主轴允许功率为PE=，　　PC?

PE，故所选切削用量可在C620—1机床上进行，最后决定的切削用量为：

　　ap=，f=，n=125rmin=，V=50mmin　　工序30粗车外圆φ60mm及台阶　　所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。

根据《切削用量简明手册》表，于C6140机床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸　　B?

H=16mm?

25mm，刀片厚度为。

选择车刀几何形状为卷屑槽带　　倒棱型前刀面，前角V0=120，后角?

0=60，主偏角Kv=900，副偏角Kv’=100，刃倾角?

s=00，刀尖圆弧半径rs=。

　　①.确定切削深度ap　　于单边余量为，可在一次走刀内完成，故　　　　ap=②.确定进给量f　　根据《切削加工简明实用手册》可知：

表　　刀杆尺寸为16mm?

25mm，ap?

4mm，工件直径100～400之间时，　　进给量f=～　　按CA6140机床进给量在《机械制造工艺设计手册》可知：

　　　　f=　　确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力Fmax=3530N。

　　根据表，当强度在174～207HBS时，ap?

4mm，f?

，　　=　　　　2Kr=450时，径向进给力：

FR=950N。

　　切削时Ff的修正系数为KroFf=，K?

sFf=，KkrFf=，故实际进给力为：

　　　　Ff=950　　?

=　　　　　　于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f=可　　　　　　用。

　　③.选择刀具磨钝标准及耐用度　　根据《切削用量简明使用手册》表，车刀后刀面最大磨损量取为　　，车刀寿命T=60min。

　　④.确定切削速度V0　　切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。

　　根据《切削用量简明使用手册》表，当YT15硬质合金刀加工硬度200～219HBS的铸件，ap?

4mm，f?

，切削速度V=63mmin。

　　切削速度的修正系数为Ktv=，Kmv=，，KTv=，，故：

KKv=　　　　V0’=VtKv=63　　　　　　?

48mmin　　　　　　1000Vc’100048　　n===120rmin　　　　　　?

?

127?

D　　根据CA6140车床说明书选择　　　　n0=125rmin这时实际切削速度Vc为：

　　　　　　⑤.校验机床功率　　切削时的功率可表查出，也可按公式进行计算。

　　《切削用量简明使用手册》表，HBS=160～245，ap?

3mm，　　f?

，切削速度V?

50mmin时，　　Vc=　　?

Dnc1000=　　?

?

127?

1251000?

50mmin　　　　　　PC=　　切削功率的修正系数kkrPc=，Kr0Pc=，故实际切削时间的功率为：

　　　　PC=?

=　　　　根据表，当n=125rmin时，机床主轴允许功率为PE=，　　PC?

PE，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量　　　　　　为：

　　ap=，f=，n=125rmin=，V=50mmin　　工序30掉头车左端面粗车外圆至φ18mm及台阶所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。

根据《切削用量简明手册》表，于C6140机床的中心高为200mm，故选刀杆尺寸　　B?

H=16mm?

25mm，刀片厚度为。

选择车刀几何形状为卷屑槽带　　倒棱型前刀面，前角V0=120，后角?

0=60，主偏角Kv=900，副偏角Kv’=100，刃倾角?

s=00，刀尖圆弧半径rs=。

　　①.确定切削深度ap　　于单边余量为，可在一次走刀内完成，故　　　　ap=②.确定进给量f　　根据《切削加工简明实用手册》可知：

表　　刀杆尺寸为16mm?

25mm，ap?

4mm，工件直径100～400之间时，　　进给量f=～　　按CA6140机床进给量在《机械制造工艺设计手册》可知：

　　　　f=　　确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力Fmax=3530N。

　　根据表，当强度在174～207HBS时，ap?

4mm，f?

，　　=　　　　2Kr=450时，径向进给力：

FR=950N。

　　切削时Ff的修正系数为KroFf=，K?

sFf=，KkrFf=，故实际进给力为：

　　　　Ff用。

　　③.选择刀具磨钝标准及耐用度　　根据《切削用量简明使用手册》表，车刀后刀面最大磨损量取为　　，车刀寿命T=60min。

　　　　=950?

=　　　　　　于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f=可　　　　④.确定切削速度V0　　切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。

　　根据《切削用量简明使用手册》表，当YT15硬质合金刀加工硬度200～219HBS的铸件，ap?

4mm，f?

，切削速度V=63mmin。

　　切削速度的修正系数为Ktv=，Kmv=，，KTv=，，故：

KKv=　　　　V0’=VtKv=63　　　　　　?

48mmin　　　　　　1000Vc’100048　　n===120rmin　　　　　　?

?

127?

D　　根据CA6140车床说明书选择　　　　n0=125rmin这时实际切削速度Vc为：

　　　　　　⑤.校验机床功率　　切削时的功率可表查出，也可按公式进行计算。

　　《切削用量简明使用手册》表，HBS=160～245，ap?

3mm，　　f?

，切削速度V?

50mmin时，　　Vc=　　?

Dnc1000=　　?

?

127?

1251000?

50mmin　　　　　　PC=　　切削功率的修正系数kkrPc=，Kr0Pc=，故实际切削时间的功率为：

　　　　PC=?

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