轴套的机械加工工艺规程及加工φ40H7孔的工艺装备设计.docx
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轴套的机械加工工艺规程及加工φ40H7孔的工艺装备设计
轴套的机械加工工艺规程及加工φ40H7孔的工艺装备设计
一、设计题目
轴套的机械加工工艺规程及加工φ40H7孔的工艺装备设计
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
中批或大批大量生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片（参附表1）1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张（4）夹具装配图1张
（5）夹具体零件图1张
（6）课程设计说明书（5000～8000字）1份
四、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 要
在学完机械制造技术基础和液压传动等专业技术课之后，我们开始分析设计轴套的机械加工工艺规程及加工孔的夹具设计。
我的课程设计任务是安排一个轴套的机械加工工艺规程和设计加工Φ40H7孔的夹具，并绘制出调速杠杆零件图、毛坯图、夹具装配图，填写工艺卡片，编制课程设计说明书。
这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。
因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
Abstract
Oncompletionofmachinerymanufacturingandtechnologicalfoundationandhydraulictransmission,andotherprofessionalandtechnicalcourses,webegantodesignhubofthemachiningprocessoforder-processingandthefixturedesign.MytaskistodesigncoursesforahubofthemachiningprocessplanninganddesignprocessΦ40H7holefixture,andtomapoutplansgovernorleverparts,roughmap,fixtureassembly,filledoutacardprocess,thepreparationofcurriculumdesignspecification.
Thedesignsothatwecanmakecomprehensiveuseofmachinerymanufacturingandtechnologicalfoundationinbasictheoryandpracticeofproductionsecondarytothepracticeofknowledge,independentanalysisandsolutionofthemechanicalpartsmanufacturingprocessissues,machinedesignforthisfixturetypicalofequipment,Improvethestructuraldesigncapabilityforfuturedesignandgraduatedfromtheworkofthefuturelaidagoodfoundation.Therefore,inourfouryearsofuniversitylifeoccupyanimportantposition.
1.零件工艺性分析
1.1.轴套的工艺性分析和生产类型的确定
1.1.1.轴套的用途
轴套是套在转轴上，起到定位或保护轴的作用,比如转轴和填料之间就要用轴套。
轴套以Φ60的中心孔套在轴上，通过2个互相垂直的方孔和Φ40的孔来定位，其中左大端面与齿轮或其他回转件直接接触，其表面的加工精度要求比较高，轴心的内表面也是接触面，其表面精度更高，要求达到R0.8。
1.1.2.轴套的技术要求
现将轴套的技术要求列表如下：
表1-1轴套零件各表面加工方案
加工表面
尺寸及偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度Ra（μm）
形位公差（mm）
精铣轴套大端面
Φ132±0.2、
20±0.1
IT7
1.6
粗扩、精扩、铰
φ93孔
Φ93
IT7
0.8
粗扩、精扩、铰
φ60和φ78孔
Φ60
Φ78
IT7
0.8
粗铣轴套左端面
Φ95
IT9
6.3
精车轴套外表面
Φ95
IT6
0.8
精车轴套
左端大小槽
36×36
IT9
6.3
钻、扩方孔
2×36×36
IT8
6.3
钻、扩、粗铰、精铰φ40孔
2×φ40
IT7
6.3
粗铣左端面切口槽
16
IT9
6.3
粗铣三角沟槽
1×60°
IT9
6.3
该轴套形状特殊、结构简单，属于典型的回转轴类零件。
为了实现定位和保护轴的作用，需对其表面加工精度和位置精度有所要求，为此在加工φ60孔时，必须保证其中心线和轴中心线的同轴度在φ0.04范围内，此外必须保证方孔和φ40的孔在同一平面上且其轴线要垂直。
综上要求，该轴套的各项技术要求制定比较合理，符合该零件在齿轮传动中的定位和保护功能的要求。
1.1.3.审查轴套的工艺性
分析零件图可知，轴套的两端面要求铣削，而且左端面要求精铣，其精度要求达到R1.6，且在左端面还需铣出一个深为8的φ93的孔，此面为重要加工面，其精度等级为IT7，在钻中心孔时就以此面为精基准，以保证同轴度。
在加工完两方孔之后加工圆孔，这样便于装夹定位，其余表面的加工精度要求都比较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证其质量加工出来。
由此可见，该零件的工艺性比较好。
1.1.4.确定轴套的生产类型
由指导老师所给的任务，轴套的生产类型为中批或大批大量生产。
1.2.确定毛坯、绘制毛坯简图
1.2.1.选择毛坯
由于该轴套在工作工程中要承受冲击载荷，为增强轴套的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。
该轴套的轮廓尺寸不大，且生产类型属于大批量生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻的方法来制造毛坯。
1.2.2.确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
先确定出工件的公差等级、锻件重量、形状复杂系数锻件的材质系数和零件的表面粗糙度。
1．锻件公差等级由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。
2．锻件质量mf根据零件成品质量10kg，估算为
18.50kg。
3．锻件形状复杂系数S
该锻件为圆形，假设其最大直径为132mm，长294mm，则由公式（2-4）可得：
由于0.358介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。
4．锻件材质系数M由于该零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。
5．零件表面粗糙度由零件图知，除
95h6轴表面和
60H7孔为
以外，其余各加工表面均为
。
6．确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表2-13，得单边余量在厚度方向为2.5-3.0mm，水平方向亦为2.0-3.0mm，即锻件各外径的单面余量为2.5-3.0mm，各轴向尺寸的单面余量也为2.5-3.0mm。
锻件中心两孔的单面余量按表2-14查得为3.0mm.
7．确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度
。
对于
的表面，余量要适当增大。
1.2.3.设计及绘制毛坯简图
1．确定圆角半径锻件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按表5-13确定。
本锻件各部分的t/H为＞0.5-1，故均按表中第一行数值。
为简化起见，本锻件的内、外圆角半径分别取相同数值，以台阶高度H=16~25进行确定。
结果为：
外圆角半径r=5
内圆角半径R=3
锻件圆角半径也可以按如下办法简单确定：
凸圆角半径等于单面加工余量加成品零件圆角半径或导角值；凹圆角半径
，计算所得半径应圆整为标准值，以利于使用标准刀具。
数值能保证各表面的加工余量。
2．确定模锻斜度本锻件由于上、下模膛深度不相等，模锻斜度应以模膛较深的一侧计算。
，
按表5-11，外模锻斜度
，内模锻斜度加大，取
。
模锻斜度也可简单地按照外壁斜度为7°，内壁斜度为10°来取。
3．确定分模位置由于毛坯是H＜D的圆盘类锻件，应采取轴向分模了这样可冲内孔，使材料利用率得到提高。
为了便于起模及便于发现上、下模在模锻过程币错移，选择最大直径即齿轮处的对称平面为分模面，分模线为直线，属平直分模线。
4．确定毛坯的热处理方式钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。
图1-1所示为本零件的毛坯图
图1-1零件毛坯图
2.机械加工工艺规程设计
2.1.精准的选择
2.1.1.精基准的选择
根据该轴套的技术要求和装配要求，选择轴套的左端面和ø60内表面作为精基准，零件的很多表面都可以采用它们作为精基准进行加工，及遵循了“基准统一”的原则。
选用左端面作为精基准也能和工艺基准重合，保证孔和轴线的同轴度，即能实现“基准重合”的原则。
此外，由于轴套的刚性要求比较高，为了避免在机械加工中产生夹紧力变形，根据夹紧力应垂直与主要定位基面，应使其夹紧力的方向平行与轴线，所以此时选择左边的大端面作为精基准是最佳的选择，这样夹紧可靠，工件变形最小。
2.1.2.粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面的缺陷。
在这里根据工件的特点，应选择左端和周外表面作为粗精准。
2.2.表面加工方法的确定
本零件的加面有外圆、内孔、端而、槽等，材料为45钢。
以公差等级和表面粗糙度要求，参考指导书有关资料，其加工方法选择如下表所示：
表2-1轴套工艺路线及设备、工装的选用
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度（Ra/μm）
加工方案
备注
轴套大端面
IT9
1.6
精铣
表1-8
Φ93孔
IT7
0.8
粗扩—精扩—铰
表1-7
Φ60和φ78孔
IT7
0.8
粗扩—精扩—铰
表1-7
轴套左端面
IT9
6.3
精铣
表1-8
轴套外表面
IT8
0.8
粗车—半精车-精车
表1-6
轴套左端槽
IT8
0.8
粗车—半精车—精车
表1-6
方孔
IT12
6.3
钻—扩
表1-7
2-Φ40孔
IT11
6.3
钻—扩—粗铰—精铰
表1-7
左端面切口槽
IT12
6.3
粗铣
表1-8
三角沟槽
IT12
6.3
粗铣
表1-8
2.3.制定工艺路线
根据机械加工工序的安排原则：
先基准后其它、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，对工序进行安排如下：
表2-2机械加工工序安排
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
1
精铣轴套大端面
精铣轴套大端面至302.9-303.1、Ra1.6um
立式铣床X51
高速钢套式铣刀、游标卡尺、专用夹具
2
粗扩、精扩、铰
φ93孔
粗扩、精扩、铰至内表面的Ra0.8um深度8
组合机床
扩孔钻、绞刀、卡尺
3
粗扩、精扩、铰
φ60和φ78孔
粗扩、精扩、铰φ60至φ60.030Ra0.8um左端面空口倒角2×45°
再粗扩、精扩孔φ78，宽40
组合机床
扩孔钻、绞刀、卡尺、塞规
4
粗铣轴套左端面
粗铣轴套左端面至表面Ra6.3um
立式铣床X5
高速钢套式铣刀、游标卡尺、专用夹具
5
精车轴套外表面
粗车、半精车、精车轴套外表面至φ95,Ra0.8um
卧式车床
车刀、游标卡尺、专用夹具
6
精车轴套
左端大小槽
粗车、半精车、精车至φ93和φ85，表面精度Ra0.8um
卧式车床
车刀、游标卡尺、专用夹具
7
钻、扩方孔
2×36×36
钻、扩方孔
四面组合机床
扩孔钻、卡尺、专用钻夹具
8
钻、扩、粗铰、精铰2×φ40孔
保证两孔轴线垂直
四面组合机床
扩孔钻、绞刀、卡尺、专用夹具
9
粗铣左端面切口槽
卧式铣床
专用铣夹具
10
粗铣三角沟槽
粗铣深度为1、角度为60°的三角沟槽
卧式铣床
专用铣夹具
2.4.机床设备及工艺装备的选用
2.4.1.机床设备的选用
由于要求大批量生产，可以选择高效的专用设备和组合机床，也可以选用通用设备。
所选用的通用设备应提出机床的型号，所选用的组合机床应提出机床的特征。
2.4.2.工艺装备的选用
主要包括一些钻头和百分表、专用机床夹具、内径千分尺，由于要求大批量生产，所选用的夹具必须均为专用夹具。
加工余量、工序尺寸和公差的确定
2.4.3.Φ40孔的加工余量和工序
本设计主要设计Φ40孔的加工，所以仅研究Φ40孔的加工余量和工序。
由表2-28可查得，粗铰的加工余量为0.18mm，精铰的加工余量为0.07mm，钻扩的加工余量为39.75mm。
查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度为，精铰：
IT7；粗铰：
IT10；钻：
IT12.根据以上结果，再查标准公差数值表可确定各工部的公差值分别为：
精铰：
0.07mm；粗铰：
0.03mm；钻：
0.18mm。
2.4.4.切削用量、时间定额的计算
一、切削用量的计算
工序8——钻、扩、粗铰、精铰Φ40孔
钻孔工步
背吃刀量的确定取
=39.70mm
进给量的确定由表5-22，选取该工步的每转进给量为f=0.50mm/r。
切削速度的计算由表5-22，按工件材料为45的条件选取，切削速度v可取为23m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n=180.32r/min，参照表4-9所列Z550立式钻床的主轴转速，取转速为185r/min。
再将此转速代人公式（5-1），可求出该工步的实际钻削速度v=nπd/1000=185r/min×π×39.70mm/1000=23.24m/min。
粗扩工步
同理，可算出主轴转速为32r/min,切削速度为4.05m/min，进给量为0.50mm/r切削深度为0.18mm
精铰工步
同理，可算出主轴转速为47r/min,切削速度为5.90m/min，进给量为0.40mm/r切削深度为0.07mm
2、时间定额的计算
（1）钻孔工步根据表，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
式中l=9mm;l2=1mm;l1=（D/2）×cotkr+（1～2）=（5.8mm/2）×cot54°+1mm=3.11mm;f=0.5mm/r;n=185r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（9mm+1mm+3.11mm）/（0.1mm/r×185r/min）=0.085min=5.10s。
（2）粗、精铰工步根据表，可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得该工序的基本时间。
l1、l2由表按kr=15°、ap=（D-d）/2=（95mm-60mm）/2=17.5mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=9mm；f=0.3mm/r;n=272r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（9mm+17.5mm+15mm）/（0.3mm/r×272r/min）=0.3min=17.95s。
3.机床夹具设计
3.1.定位方案
工件以一端面和Φ60H7孔为定位基准，采用平面和定位销组合定位方案，在定位平面及定位销的圆柱面上定位，其中定位长销限制4个自由度、活动定位销限制1个回转自由度，限制其旋转，然后在定位平面上加一个小平面来限制其X方向的移动自由度，所有六个自由度都被限制了。
3.2.夹紧机构
由于要求大批量生产，根据生产率要求，运用液动夹紧。
利用液压传动提供的动力来对轴套的左端面进行夹紧，其中液压的轴选用HT400即可，这样便于加工出螺纹来。
轴的右端利用螺纹联结，连接一个小面积的顶块，顶块和轴套左端面再加一个横档板，用弹簧预紧，施加一个向左的力，当对左液缸进夜时轴伸出，对轴套夹紧，当孔加工完后，换向阀换向，右边进液，轴退出，可以顺利的卸下工件，这里需对工件长度和轴伸长度进行准确计算，并给出轴伸余量，使其轴伸长度大于长销的伸出长度，便于卸下工件。
3.3.导向装置
采用钻套作为导向装置，选用JB/T8045.2-1999。
钻套高度H=26.4mm，排削间隙h=12mm.
其具体图如下：
图3-1
3.4.夹具与机床连接元件
在夹具体上设计座耳，用T形螺栓固定。
3.5.夹具体
所用夹具体采用铸钢锻造加工，这样能增大夹具体的刚度和强度，由于被加工零件的孔没有形位公差要求，所以在夹具体安装时只要保证左边的立板与底板保证垂直，使立板中孔的轴线和底板平行。
3.6.方案综合评价与结论
本方案主要采用定位销和平面实现六点定位，另外加以浮动锥销定位，保证所加工孔和方孔同一平面，在夹具设计方面采用液压传动带动轴来夹紧，这样能实现高效率大批量的生产，这样能很好的缩短人工辅助时间。
此外，所设计的夹具结构简单，制造方便，成本低，能很好的实现批量成产。
本设计所设计的夹具，在结构和装配方面也比较合理，在结构方面，有螺栓联结和锻件的合成，这样能满足不同部位的不同强度要求，此外还利用弹簧来预紧，顶块能在回液时顺利卸下工件，能提高生产效率。
综上所述，本方案结构合理，设计新颖，有不少突出的亮点。
4.设计体会
在这次设计中，我明确设计目的.综合应用了所学专业知识,培养了自主动手能力.将理论与实际结合起来.在设计过程中,我遇到了很多的困难,业出现过很多的错误,但是这并没有影响我学习知识的积极性。
通过这次，让我懂得了设计人员的艰辛,也对他们的付出表示敬意.经过这次课程设计,我有了更充分的自信.我认识到做什么事都可能碰到困难，再碰到困难时我们必须相信一切都会有解决的办法.同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的机械设计工作打下了良好的基础。
5.参考文献
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上海科学技术出版社.1990。
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辽宁工程
技术大学
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
03
产品名称
零件名称
轴套
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材料牌号
45钢
毛坯种类
锻件
毛坯外形尺寸
每毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工
序
号
工名
序称
工序内容
车
间
工
段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
精铣轴套大端面
精铣轴套大端面至302.9-303.1、Ra1.6um
立式铣床X51
高速钢套式铣刀、游标卡尺、专用夹具
2
粗扩、精扩、铰
φ93孔
粗扩、精扩、铰至内表面的Ra0.8um深度8
组合机床
扩孔钻、绞刀、卡尺
3
粗扩、精扩、铰
φ60和φ78孔
粗扩、精扩、铰φ60至φ60.030Ra0.8um左端面空口倒角2×45°
再粗扩、精扩孔φ78，宽40
组合机床
扩孔钻、绞刀、卡尺、塞规
4
粗铣轴套左端面
粗铣轴套左端面至表面Ra6.3um
立式铣床X5
高速钢套式铣刀、游标卡尺、专用夹具
5
精车轴套外表面
粗车、半精车、精车轴套外表面至φ95,Ra0.8um
卧式车床
车刀、游标卡尺、专用夹具
6
精车轴套
左端大小槽
粗车、半精车、精车至φ93和φ85，表面精度Ra0.8um
卧式车床
车刀、游标卡尺、专用夹具
7
钻、扩方孔
2×36×36
钻、扩方孔
四面组合机床
扩孔钻、卡尺、专用钻夹具
8
钻、扩、粗铰、精铰2×φ40孔
保证两孔轴线垂直
四面组合机床
扩孔钻、绞刀、卡尺、专用夹具
9
粗铣左端面切口槽
卧式铣床
专用铣夹具
10
粗铣三角沟槽
粗铣深度为1、角度为60°的三角沟槽
卧式铣床
专用铣夹具
11
去毛刺
钳工台
平锉
12
中检
组合机床
塞规、百分尺、卡尺等量具
13
热处理
轴套内外表面和端面局部淬火
淬火机等
14
清洗
清洗机
15
终检
塞规、百分尺、卡尺等量具
设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
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