负重轴工艺规程制订及工装设计.docx

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负重轴工艺规程制订及工装设计

哈尔滨理工大学

毕业设计

题目：

负重轴加工工艺和夹具设计

院、系：

荣成学院机械工程系

姓名：

指导教师：

系主任：

2013年6月18日

负重轴加工工艺和夹具设计

摘要

负重轴零件加工工艺及专用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

WeightBearingAxisMachiningProcessandFixtureDesign

Abstract

Bearingshaftpartsprocessingtechnologyandspecialfixturedesignprocessdesign,includingmachiningprocessdesignandfixturethree.Inprocessdesignshouldfirstofallpartsforanalysis,tounderstandpartoftheprocesstodesignblankstructure,andchoosethegoodpartsmachiningdatum,designtheprocessroutesoftheparts;thenthepartsofeachstepintheprocesstothesizecalculation,thekeyistodeterminethecraftequipmentandthecuttingdosageofeachworkingproceduredesign;thenthespecialfixture,thefixtureforthevariouscomponentsofthedesign,suchastheconnectingpartpositioningdevices,clampingelement,aguideelement,fixtureandmachinetoolsandothercomponents;positioningerrorcalculatedbytheanalysisoffixture,jigstructuretherationalityandthedeficiency,payattentiontoimprovingandwilldesignin.

Keywords:

process,cuttingdosage,clamping,positioning,

目录

摘要II

AbstractIII

第1章序言6

第2章零件的分析7

2.1零件的形状7

2.2零件的工艺分析7

第3章工艺规程设计8

3.1确定毛坯的制造形式8

3.2基面的选择8

3.3制定工艺路线9

3.3.1工艺路线方案一9

3.3.2工艺路线方案二9

3.3.3工艺方案的比较与分析10

3.4选择加工设备和工艺装备11

3.4.1机床选用11

3.4.2选择刀具11

3.4.3选择量具12

3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定12

3.6确定切削用量及基本工时13

第4章铣键槽夹具设计22

4.1工序尺寸精度分析22

4.2定位方案确定23

4.3切削力及夹紧力的计算23

4.4定位元件确定25

4.5定位误差分析计算26

4.6夹具设计及操作的简要说明27

总结28

致谢29

参考文献29

第1章序言

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。

负重轴零件加工工艺及专用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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。

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，保证尺寸证零件的加工质量。

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，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。

第2章零件的分析

2.1零件的形状

题目给的零件是负重轴零件，主要作用是起连接作用。

零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。

具体尺寸，公差如下图所示。

2.2零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。

负重轴零件主要加工表面为：

1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。

2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。

3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。

4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。

5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。

负重轴共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：

（1）．左端的加工表面：

  这一组加工表面包括：

左端面，外圆，内圆，倒角钻孔并攻丝。

这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。

其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。

而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。

（2）.右端面的加工表面：

这一组加工表面包括：

右端面；外圆，粗糙度为1.6；带有倒角；钻中心孔。

其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。

其中，内圆直接在上做镗工就行了。

第3章工艺规程设计

本负重轴假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。

该零件材料为45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁锻造。

依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领

N=2XQn（1+α）（1+β）=238595件/年

3.1确定毛坯的制造形式

零件材料为45，年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。

3.2基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。

否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

粗基准的选择，对像负重轴这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。

对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准）。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计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，此处不在重复。

3.3制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，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。

在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

3.3.1工艺路线方案一

工序10锻造出毛坯。

工序20毛坯热处理，时效处理。

工序30粗车右端面，粗车外圆Φ60，粗车外圆Φ50，粗车外圆Φ48，粗车外圆Φ30，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序40掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ136，粗车外圆Φ63，粗车外圆Φ55，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序50半精车右端面，半精车外圆Φ60，半精车外圆Φ50，半精车外圆Φ48，半精车外圆Φ30，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序60掉头，半精车左端面，半精车外圆Φ136，半精车外圆Φ63，半精车外圆Φ55，半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角

工序70钻中心孔通孔，先钻底孔Φ20。

工序80粗车内孔，粗车螺纹底孔。

工序90半精车车退刀槽，车螺纹，车到规定尺寸精度

工序100钻圆周钻孔攻丝

工序110铣键槽

工序120钳去毛刺。

工序130终检入库。

3.3.2工艺路线方案二

工序10锻造出毛坯。

工序20毛坯热处理，时效处理。

工序30粗车右端面，粗车外圆Φ60，粗车外圆Φ50，粗车外圆Φ48，粗车外圆Φ30，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序40掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ136，粗车外圆Φ63，粗车外圆Φ55，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序50半精车右端面，半精车外圆Φ60，半精车外圆Φ50，半精车外圆Φ48，半精车外圆Φ30，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序60掉头，半精车左端面，半精车外圆Φ136，半精车外圆Φ63，半精车外圆Φ55，半精车各外圆台阶及圆弧圆角半精车各外圆台阶及圆弧圆角

工序70钻中心孔通孔，先钻底孔Φ20。

工序80粗车内孔，粗车螺纹底孔。

工序90半精车车退刀槽，车螺纹，车到规定尺寸精度

工序100钻圆周钻孔攻丝

工序110铣键槽

工序120钳去毛刺。

工序130终检入库。

3.3.3工艺方案的比较与分析

上述两个方案的特点在于：

方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。

方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。

而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。

因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：

工序10锻造出毛坯。

工序20毛坯热处理，时效处理。

工序30粗车右端面，粗车外圆Φ60，粗车外圆Φ50，粗车外圆Φ48，粗车外圆Φ30，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序40掉头，粗车左端面，粗车外圆Φ136，粗车外圆Φ63，粗车外圆Φ55，粗车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1mm的半精车余量

工序50半精车右端面，半精车外圆Φ60，半精车外圆Φ50，半精车外圆Φ48，半精车外圆Φ30，半精车各外圆台阶及圆弧圆角，注意各外圆留1m