谢丹美毕业设计5.docx
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谢丹美毕业设计5
虎钳丝杆毕业设计
文章类型：
案例分析
文章题目：
虎钳丝杆的工艺与工装设计
姓名：
谢丹美
准考证号：
所在省市：
所在学校：
衡阳技师学院
所在班级：
704
指导老师；夏葵安
2010年11月20日
机械制造工艺课程设计说明书目录
前言---------------------------------------------------------------------------------2
一、零件的分析以及毛坯的选择-----------------------------------------3
（1）零件的作用------------------------------------------------------------4
（2）毛坯的选择------------------------------------------------------------4
二、工艺规程的设计---------------------------------------------------------5
（1）确定毛坯的制造形式---------------------------------------------5
（2）毛坯尺寸的选择---------------------------------------------------6
（3）设备的选择---------------------------------------------------------9
（4）刀具的选择-------------------------------------------------------10
（5）切削用量的选择-------------------------------------------------11
（6）工序尺寸选择----------------------------------------------------14
（7）夹具的选择-------------------------------------------------------15
（8）基准的选择-------------------------------------------------------15
（9）加工工序的划分-------------------------------------------------16
（10）加工方法的选择-------------------------------------------------17
（11）工艺路线----------------------------------------------------------17
（12）机械工艺过程卡-------------------------------------------------18
三、总结----------------------------------------------------------------------20
四、主要参考文献----------------------------------------------------------21
前言
机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变人们的生产方式、生活方式、生产管理模式乃至社会的组织结构和文化。
生产的发展和产品的更新换代的速度正在快，对生产效率和加工质量提出了越来越高的要求了，也对加工工艺提出了更高的要求。
在实际生产中，由于生产类型、零件的形状、尺寸和技术要求等不同针对某一零件，往往不是单独在一台机床能就能加工完成。
而是要经过一系列的工艺流程。
因此，我们不仅要根据某一零件，选择合适的加工方法，还要合理安排工序，一步步的把零件加工出来。
一、零件的分析
（一）零件的作用
虎钳螺杆是虎钳的重要组成部分，起着传动的作用，在外力的作用下，使螺杆转动，带动活动钳口前后移动，实现夹紧工件和松开工件，18mm的方榫是方便传递扭矩的，矩形螺纹带动活动钳口移动的，由于螺纹具有自锁性，所以矩形螺纹在这里可以锁紧工件
（二）零件的工艺分析
该零件视图正确，尺寸、公差及技术要求齐全，形状简单，外形规则，被加工部分的要求不是很高，表面粗糙度较，尺寸精度较低，只有几个表面的形状精度高点：
12mm圆柱对于18mm同轴度是0.04mm、12mm、18mm尺寸公差是0.04mm相对来说高了点，其他的尺寸公差是IT12~IT13，该轴的长径比少于5是短轴，工件的刚性好。
尺寸标注完整，轮廓清楚。
二、工艺分析
（1）毛坯材料的选择
轴类零件最常用的是棒料和锻件，只有大型工件、复杂的工件才用铸件，因为毛坯经过铸造之后，其内部组织结构发生了变化，从而获的较高的强度、抗拉、抗震及抗扭强度。
所以除光轴，相差较大的阶梯轴可使用热扎棒料，冷拉料外，一般比较重要的工件都用铸件。
按实用价格一般采用一句话来说＃45钢，根据不同的工作条件选用不同的热处理工艺（如正火、淬火、调质）来获的强度，韧性和耐磨性，对于中等精度而转速较高的轴，可以选用一句话来说40Cr等合金结构钢，这种类型的结构钢经过调质之后综合力学性能较好。
根据上述分析得知，本设计中的工件是中小传动轴并且各处的外圆相差不大毛坯选择用热轧圆钢。
（2）毛坯尺寸的选择
根据生产类型、加工效率、加工精度、工件形状、结构特点以及工序的余量确定毛坯的形状和尺寸，
热轧圆钢直径和方钢边长（摘自GB702——86）（mm）
5.566.57891011121314
15161718192021222324
25262728293031323334
热轧圆钢和方钢尺寸、外形的允许偏差（摘自GB702——86）
（1）圆钢直径和方钢边长允许偏差（mm
圆钢直径或方钢边长
精度组别
1组
2组
3组
5.5~7
±0.20
±0.30
±0.40
7~20
±0.25
±0.35
±0.40
20~30
±0.30
±0.40
±0.50
30~50
±0.40
±0.50
±0.60
50~80
±0.60
±0.70
±0.80
圆钢的圆度
圆钢直径d（mm）
圆度
≤40
≤公称直径公差的50%
钢材短尺长度
钢类
圆钢直径或方钢边长（mm）
短尺长度（m）
普通钢
≤25
4~10
＞25
3~9
注：
1。
未注明精度组别者按第三组精度执行
2．1组弯曲工需在合同中注明
轴类零件采用热轧圆棒料时毛坯直径（mm）
零件基本尺寸
零件长度与基本尺寸之比
≤4
＞4~8
＞8~12
＞12~20
毛坯直径
5
6
8
10
11
12
14
16
17
18
19
20
21
22
25
7
8
10
12
14
14
16
18
19
20
21
22
24
25
28
7
8
10
12
14
14
16
18
19
20
21
22
24
25
28
8
8
10
13
14
15
17
18
20
21
22
23
24
26
28
8
8
11
13
14
15
18
19
21
22
23
24
25
26
30
轧制圆棒料切断和端面加工余量（mm）
基本尺寸
切断后不加工时的余量
端面需加工时的余量
机械弓锯
切断机床上用圆盘锯
车床上用切断刀
铣床上用圆盘铣刀
零件长度
≤300
＞300~1000
＞1000~5000
＞5000
≤30
＞30~50
2
2
2
-
3
4
3
4
2
2
2
4
4
5
5
7
综上所述：
热轧棒料的尺寸Φ26mmX212mm
毛坯图
（3）设备的选择
由于该零件有台阶、矩形螺纹而且尺寸精度一般粗糙度一般，同轴度只有Φ0.04mm用普通车床可以加工出来，根据我们学校的条件，还有一个14X14的方形和一个4mm的圆锥通孔，尺寸精度，Ra低，普车难以加工的出来，所以这个可以用车削加中心加工。
（4）刀具的选择
（A）刀具的选择和切削参数的选择矩形螺纹车刀与槽刀十分相似，下面是矩形刀具的刀具参数：
刀头宽度B=0.5P+（0.02~0.04）mm=2+0.03=2.03mm
刀头长度L=0.5P+（2~4）mm=2+3=5mm
为了减少螺纹牙侧的表面粗糙度，在精车刀的两侧面切削刃上应磨有0.3~0.5mm的修光刃。
（B）为了加快效率和表面精度，而且余量。
不大，铣方形的铣刀选择大直径的铣刀一刀铣出，用铣刀直径Φ16mm柄部的直径Φ16mm;L32mm总长是92mm的端面铣刀。
（C）槽只是作退刀槽用的，精度不高，所以用刀宽为4mm的焊接式槽刀。
（D）Φ4mm锥孔精度不高，先用Φ2.9mmX61mm的钻头打底孔，再用4号长度为48mm的锥铰刀铰孔，
根据以下分析的内容填入加工过程工艺卡：
产品名称
虎钳
零件名称
螺杆
零件图号
01
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径
1
2
3
4
5
6
7
T01
T02
T03
T04
T05
T06
T07
硬质合金93°外圆车刀
4mm宽的硬质合金槽刀
2.03mm宽的矩形螺纹刀
Φ2.9mm的钻头
大径为4号锥形铰刀
Φ16mm的端面铣刀
打中心孔
1
1
1
1
1
1
1
粗精车外轮廓
13mm圆柱
矩形螺纹
圆锥孔
圆锥孔
14X14mm的矩形
中心孔
0．15
编制
审核
批准
共1页
（5）切削用量的选择原则：
（A）粗车时，首先考虑选择一个大的背吃刀量，再次就是考虑一个进给速度，最后是切削速度，增大背吃刀量可以减少走刀次数，增大进给量有利于断屑，粗车的目的是提高生产效率减少刀具损耗，降低生产成本。
（B）精车时，加工精度和表面粗糙度都较高，加工余量不大而且
均匀，因此背吃刀量已确定，现在就是选择进给速度和切削速度了，进给量可以少一点提高表面的质量，切削速度尽可能大。
（C）零件的加工高度H≤（1/4-1/8）Re,以保证刀具有足够的刚度。
切削用量的具体数值应根据机床的性能，相关的手册并结合实际情况确定，同时，使主轴转速，进给量，背吃刀量三者能相互适应，以形成最佳的切削用量，
主轴转速的确定:
主轴转速应根据允许的切削速度和工件的直径或刀具的直径来选择，其计算公式如下：
N=1000v/3.14d
车削直线时，选粗车的车削速度V=80mm/min，精车的速度V=120mm/min，然后利用述工式计算主轴转速：
粗车：
n=1000V/3.14d
=1000＊80/3.14*25
=1019.108（r/min）≈1020（r/min）
精车；n=1000V/3.14d
=1000*120/3.14*18
=2123（r/min）
车槽：
n=1000V/3.14d
=1000*13/3.14*13
=300（r/min）
钻孔：
n=1000V/3.14d
=1000*15/3.13*4
=1195（r/min）
铣方榫：
n=1000V/3.14d
=1000*30/3.14*15
=640（r/min）
进给速度的确定：
进给速度是切削用量的重要参数。
主要根据零件的加工精度和表面质量以及刀具，工件材料和性质选取的。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的限制，所以确定进给速度的原则：
（a）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可以选择提高进给速度，一般在100~200mm/min.
（b）在切断、加工孔用高速钢刀具加工时宜选择较低的进给速度一般在20~50mm/min
（c）刀具空行程的时，远距离回零时，可以选择机床最高速度。
一般根据零件表面粗糙度、刀具及材料等因素，查阅切削用量手册。
每转进给量，进给速度的公式：
Vf=FN
粗车时一般选取为0.3~0.8mm/r，精车时一般选取为0.1~0.3mm/r，切槽取0.05~0.2mm/r
选择粗车和精车的第转进给量分别为0.4mm/r、0.2mm/r。
粗车：
Vf=FN
=0.4*1000
=400mm/min
精车：
Vf=FN
=0.2*2000
=400mm/min
选择时应使主轴转速、切削深度和进给速度三者相适应，以形成最佳的切削用量。
（6）确定工序尺寸
（a）圆柱面的工序尺寸
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
粗
半精
粗
半精
Φ22
右Φ18
Φ18
Φ12
Φ2.9孔
Φ4锥孔
矩形螺纹
14X14矩
4
4
5.1
5.1
2.9
1.1
4
4
0.9
0.9
Φ22
Φ18
Φ18.9上偏差-0.02下偏差-0.069
Φ12.9上偏差-0.02下偏差-0.069
Φ2.9
Φ4
Φ14
14X14X27
Φ18上偏差-0.04下偏差-0.059
Φ12上偏差-0.04下偏差-0.059
12.5
12.5
6.3
6.3
12.5
12.5
12.5
12.5
3.2
3.2
以下的工艺过程卡是由上面的数据分析得来的：
机械加工刀具参数卡片
单位名称
衡阳技师学院
产品名称
零件名称
零件图号
虎钳
螺杆
1
刀具号
主轴转速r/min
进给速度mm/min
切削深度mm
备注
T1
1020
400
手动
T2
300
400
2.5
手动
T3
300
410
2
手动
T4
1195
400
12
手动
T5
1195
460
12
手动
T6
640
460
2
手动
T7
1000
400
手动
编制
审核
批准
2010-10-24
共1页
第1页
（7）夹具的选择
该工件是短轴，加工刚性好，此工件批量大，所以工件的装夹速度要快，定位必需正确。
所以选择三爪自定心卡盘。
（8）定位基准的选择
定位基准是工件定位时所依据的基准。
它的选择原则是：
尽量选择零件的设计基准作为定位定位基准，一次装夹就能完成全部关键部位的加工，为了保证加工表面与其设计基准的相对位置精度，工件定位时应使加工表面的设计基准在机床上占据一个正确的位置。
粗基准的原则：
选择粗基准时，必须达到以下两个基本要求：
其一，应保证所有加工表面都有足够的加工余量：
其二，保证需要工件加工表面和不加工表面之间有一定的位置精度。
（a）应选择不加工有面作为粗基准。
（b）对所有表面都需要加工的工件，应选择加工余量少的表面作为粗基准。
（c）应选择牢固可靠的表面粗基准。
（d）肖基准应尽量平整光滑，没有飞边、浇口、冒口、毛刺或其他的缺陷。
以使工件定位准确、夹紧可靠。
（e）粗基准不的重复使用。
根据粗基准的选择原则可以选择毛坯外圆，车削另一头的时，要用已加工过的表面作为粗基准。
精基准的选择原则：
（a）尽可能使用设计基准（装配基准）作为定位基准。
（b）尺可能使定位基准和测量基准重合。
（c）尽可能使基准统一。
（d）选择精度高，装夹稳定可靠的表面作为精基准，并尽可能选择用形状简单和尺寸较大的表面作为精基准。
根据精基准的选择原则选择18mm的外圆作为精基准。
（9）加工工序的划分
划分工序的原则是：
按刀具划分，按粗、精加工划分
加工顺序的划分：
1先粗后精2先近后远减少空程的时间3内外交叉4基面先行原则。
由于该零件精度较低，所以是粗精加工序。
（10）加工方法的选择
本零件的加工面有外圆、端面、槽、缧纹、小孔、平面等，材料是45钢。
参考有关资料，其加工方法如下：
（1）Φ22mm、Φ18mm未注公差尺寸，根据GB1800-79规定基公差等级按IT14，表面粗糙度为12.5需进行粗车
（2）Φ12mm、Φ18mm公差0.043mm,表面粗糙度为3.2需粗精车
（3）其他的精度不高只需粗车
（11）工艺路线的选择
（a）车削端面作为基准
（b）先车削22mm的外圆
（c）再车削18mmX30mm的台阶轴
（d）调头装夹
（e）车削18mmX172mm的外圆
（f）车削12mmX38mm的外圆
（g）车槽
（h）打4mm的圆锥孔
（i）车削矩形螺纹
（j）铣14X14的矩形
（12）机械工艺过程卡
衡阳技师学院
机械加工工艺卡
产品名称
图号
零件名称
螺杆
共1页
第1页
毛坯的种类
圆钢
材料牌号
45钢
毛坯尺寸
￠26mmX212mm
序号
工种
工步
工序内容
设备
工具
夹具
刃具
量具
1
下料
￠26mmX212mm
游标卡尺
2
车
三爪自定心夹住毛坯
CA6140
1
车端面见平
93度的硬质合金外圆车刀
2
外圆粗车￠22mmX40mm
3
粗车￠18mm的外圆到￠18mmX30mm
调头装夹
车
1
平端面保证总长210mm
3
2
车￠18mm到￠18.9mmX171mm
3
车￠12mm到￠12.9mmX37mm
`
装夹￠18mm的外圆用顶尖
4
1
精车￠18mmX172mm
千分尺
2
精车￠12mmX38mm
5
车
1
车8X￠13mm的槽
4mm宽的槽刀
游标卡尺
6
车
1
车矩形螺纹
矩形螺纹车刀
螺纹卡规
7
钻
1
钻2.9mm的孔
台式钻
虎钳
Φ2.9mm
游标卡尺
8
铰
1
铰Φ4mm锥孔
虎钳
4号锥铰刀
大径为4mm的锥销
9
铣
1
铣14X14mm
X6132
分度头
Φ16mm端面铣刀
游标卡尺
结论
通过本次的设计，从计算绘图直到完成设计，使我对零件的设计与加工有了进一步的认识和掌握，也了解了加工业在实际的生产、生活中重要的地位。
还使我在书本上学不到的知识，这对我以后走下社会，走上工作岗位都有十分重要的意义。
该零件的加工从选料到加工出成品有一定的难度，特别是矩形螺纹的加工还有在圆柱下车矩形难度大，技术高。
让我从中掌握了矩形螺纹的刃磨，和切削过程中的难点，以及在车床上是怎么样分度的。
在毕业设计过程中通过参考、查阅各种有关的设计资料，最终制定出了一套很好的加工工艺。
经过两个月的奋斗，感觉自己进步很大，也发现了自己在很多方面还有不足的地方，毕业设计不仅使我复习了以前所学的知识，而且从中学到了书本上没有的知识。
我觉的这次的毕业设计非常有意义。
本设计在老师耐心的指导下完成，非常感谢老师对我教导。
参考文献
[1]赵长旭。
数控加工工艺[M]西安：
电子科技大学出版社。
2006
[2]艾兴、肖诗钢。
切削用量简明手册[M]。
北京：
机械工业出版社。
2002
[3]张德红。
数控车削加工技术[M]宜宾。
宜宾职业技术学院，2007
[3]王哺茂、李正峰。
机械制造基础，上海；上海交通大学出版社
[4]王亮申、戚宁。
计算机绘图——AntoCAD2006[M].北京：
清华大学出版社、北京交通大学出版社，2005
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