机械工艺及夹具设计设计说明书.docx

1、机械工艺及夹具设计设计说明书机械工艺加工及夹具设计报告 班 级： 12 学 号： 21 姓 名： 日 期： 2014.10.10 设计说明本次设计是在我们学完了关于机械零件加工的所有基础课程之后所进行的，这是我们在毕业设计之前对所学各门课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练，也因此，他在我们大学四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望可以通过这次的课程设计，让自己的所学能够运用到实践之中，对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，并从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的经济建设打下一个良好的的基础。由于能力所限，设计尚有不足之处，恳请老师给予指教。一

2、零件分析1 零件的作用这是CA6140机床输出轴的零件图，材料为45钢，由锻件加工而成，技术要求：1调制处理HBS200，2 45 钢。零件的作用：一是传递转矩，使主轴获得旋转的动力；二是工作过程中承受载荷；三是支撑传动零部件。80mm孔与动力源（电动机主轴等）配合起定心作用，用10-20mm销将动力传至该轴，再由55mm处通过键将动力输出。 2零件的工艺分析基准A为孔75的中心轴，基准B为60的中心轴，基准C为55的中心轴，基准D为孔80的中心轴，轴55，孔80及轴60的外表面以A-B为基准的跳动度为0.04，键槽以轴55的中心线为基准的对称度为0.08，孔20以80内孔面为基准的位置度为0

3、.05.一次加工完成轴左端面粗糙度为2.5 宜用铣床 轴面粗糙度为12.5 宜用车床。键槽侧面与端面2粗糙度为3.2 宜用铣床。二工艺规程的设计1 毛坯的制造形式：零件材料为45号钢。零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。锻造时应安排人工调质处理200HBS。2 基准的选择粗基准的选择： 1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2保证定位准确、夹紧可靠。 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆

4、柱面为基准来加工，因为左端面和55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。精基准的选择加工输出轴，通过了解零件结构特点和加工精度要求，可以初步选定车各阶梯圆柱面时分别以不加工面为基准。选定A面面积较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单，可靠，操作方便，使用夹具即可。利用钻顶尖孔可以对精加工面进行自由度的限制确保加工达到要求精度。3制定工艺路线 由于生产类型为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应降低生产成本。加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案55外圆柱表面IT61

5、2.5粗车-半精车-精车60外圆柱面IT612.5粗车-半精车-精车60外圆柱面IT612.5粗车-半精车-精车75外圆柱面IT612.5粗车-半精车-精车50内圆柱面自由公差12.5粗铣80孔IT73.2钻孔-车孔-铰孔104孔自由公差12.5钻孔-车孔20通孔IT73.2钻孔-铰孔8斜孔IT712.5钻孔左端面自由公差2.5粗车右端面IT63.2粗车-精车键槽IT93.2粗铣-精铣倒角自由公差12.5（1）工艺路线方案一： 工序1： 铣削 铣端面 打中心孔工序2 ：车削 粗车外轮廓工序3： 钻削 大端面钻$50孔工序4 ：钻削 大端面打中心孔工序5 ：镗孔粗镗 &80 &104孔工序6 ：

6、精镗&80 孔 孔口倒角1x45工序7：扩孔 钻铰孔 10-&20 孔 孔口倒角1x45 工序8 ：钻削 钻2-&8 孔工序9：车削 精车各台阶面 倒角1x45工序10 ：钳工 画键槽加工线 工序11 ：铣削 铣键槽 工序12： 终检 （2）工艺路线二工序1 ：铣削 铣两端面 打中心孔工序2 ：车削 粗车外轮廓工序3 ：钻削 大端面钻$50孔工序4 ：钻削 大端面打中心孔工序5 ：镗孔粗镗 &80 &104孔工序6:车削 精车各台阶面 倒角1x45工序7: 精镗&80 孔 孔口倒角1x45工序8 ：扩孔 钻铰孔 10-&20 孔 孔口倒角1x45 工序9 ：钻削 钻2-&8 孔工序10： 钳工

7、 画键槽加工线 工序11 ：铣削 铣键槽 工序12 ：终检 (3)工艺路线的比较与分析上述两个工艺方案的区别在于：方案一是先精加工作为基准D的80内孔，然后以此为基准精加工台阶面；方案二正好相反，先加工台阶面然后以台阶面中心轴为基准精加工80内孔。经比较可见，先加工台阶面外圆，再以外圆定位加工80内孔，这时的精度容易保证，并且定位以及装夹都比较方便，故采用方案一作为此次的最终加工方案。以上工序详细过程见机械加工过程综合卡片4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定输出轴的材料为45号钢 ,硬度HBS200 生产类型为大批量生产，采用合模模锻毛坯。该锻件的尺寸公差等级为IT7-13级。加工精度要

8、求高的地方，例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2)；精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8)。（1）根据该零件的各加工精度要求，经过查表得锻造的毛坯尺寸为各加工表面都留有加工余量4mm，因此为圆柱所以保留加工余量为8mm。加工余量表加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值80+0.042/+0.01275 mmG5 mm65+0.023/+0.00365 mmG5 mm60+0.065/+0.04560 mmG10 mm55+0.023/+0.00355 mmG15 mm197197 mmH3 mm（2）根据各资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各

9、工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸总结如下：1）外圆柱面55（毛坯 17.1 70）工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 55 1.6半精车 1.1 IT10 56 3.2粗车 15 IT12 57.9 6.3 2）外圆柱面60（毛坯 12.1 70）工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 60 1.6半精车 1.1 IT10 61 3.2粗车 10 IT12 62.9 6.3 3）外圆柱面65（毛坯 7.5 70）工序名称 工序余量 工序公

10、差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 65 1.6半精车 1.1 IT10 66 3.2 粗车 5 IT12 67.9 6.3 4)外圆柱面75(毛坯 7.5 80)工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精车 1.0 IT6 75 1.6半精车 1.1 IT10 76 3.2粗车 5 IT12 77.9 6.3 5)加工通孔20工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度铰 10 IT7 20 1.6扩 9.9 IT9 19.8 3.2钻 9 IT12 18 6.36)加工键槽工序名称 工序余量 工序公差 工序尺寸公差 表面粗糙度精铣 IT9 16 1.6

11、粗铣 IT12 12 3.2由于毛坯的各道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量都是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 输出轴锻件毛坯图如下图确定切削用量及基本工时粗车外圆进给量查表结果粗车外圆Ap(mm)F(mm/r)V(mm/r)7550.5386550.5386050.5385530.444半精车外圆7530.7316530.7316030.7315530.731精车外圆 7530.4446530.4446030.4445530.444工序1:车削 车

12、端面 打中心孔工序2：车削 粗车外轮廓计算切削用量以f为进给量 ap为深度 v是速度粗车外圆75时 同上可得： 38=75nn115 取n=126 v=3.1475126=29mm/r粗车外圆65时 38=3.1465nn186 取n=126 v=3.1465126=25 mm/r 粗车外圆60时 38=3.1460nn201 取n=287 v=3.1460287=54 mm/r粗车外圆55时 44=3.1455nn254 取n=287 v=3.1455287=49mm/r工序3：钻削 大端面钻$50孔计算切削用量镗孔50 80+0.042/+0.012 104粗镗时 ap=2.75 v=0.

13、4m/s f=0.2mm/r N=1000v/d n1=100024/3.1450r/m=152r/min n2=100024/3.1480r/m=95r/min n3=100024/3.14104r/m=75r/min工序6 ：精镗&80 孔 孔口倒角1x45计算切削用量精镗80+0.042/0.0 ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r n=100072/3.1480r/m=286r/min80+0.042/0.012时 ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r n=1000108/3.1480r/m=429r/min工序7：扩孔 钻铰孔 10-&20 孔 孔

14、口倒角1x45计算切削用量钻孔10-20-0.019/-0.042：通过计算可得粗钻 n=1000r/min f=0.3mm/r v=24m/min ap=3.5mm/r扩孔 n=630r/min f=0.3mm/r v=15.6m/min ap=0.45mm/r铰孔 n=1000r/min f=0.3mm/r v=15.8m/min ap=0.05mm/r工序9：车削 精车各台阶面 倒角145计算切削用量半精加工外圆75时 31=3.1475nn131 取n=126 v=3.1475126=29mm/r半精加工外圆65时 31=3.1465nn151 取n=126 v=3.1465126=2

15、5mm/r半精加工外圆60时 31=3.1460nn164 取n=126 v=3.1460126=23mm/r半精加工外圆55时 31=3.1455nn179 取n=126 v=3.1455126=21mm/r精加工外圆75时 44=3.1475nn186 取n=126 v=3.1475126=29mm/r精加工外圆65时 44=3.1465nn215 取n=215 v=3.1465215=43mm/r精加工外圆60时 44=3.1460nn233 取n=287 v=3.1460287=54mm/r精加工外圆55时 44=3.1455nn254 取n=287 v=3.1455287=49mm/

16、r专用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。经过与指导教师协商，决定设计第11道工序工序11 ：铣削 铣键槽 的专用夹具。本夹具将采用立式铣床。问题提出 本夹具主要用来铣55圆柱上的键槽 ，这个键槽对于55的外缘面及对于中心轴线的对称度都有一定的要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高加工质量和劳动生产率。夹具设计1 定位基准的选择。由零件图得知，键槽有对称度的要求，所以键槽的设计基准为55的中心轴线。为使定位误差为零，应该选择以圆柱外圆定位。2 切削力及夹紧力的计算。查表可知，因为夹具的夹紧力与切削方向相反，实际所需要夹紧力F夹与切削力F之间的关系F

17、夹=KF式中K为安全系数，当夹紧力与切削力方向相反时，取K=3当前面的计算可知F夹=KF=32616=7848N查表，从强度考虑，因为一个M10的螺栓能承受3924N的许用夹紧力，所以用M10的螺栓完全能满足强度要求。但是从夹具的刚度及整体结构的对称性考虑，这里选用M16的螺栓。定位误差的分析 个人小结 本次的机械制造工艺课程设计，使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并能结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（输出轴）的工艺规程的能力和学到了夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，培养了我的熟悉并运用有关

18、手册、规范、图表等技术资料的能力，进一步培养了我的识图、制图、图表和编写技术文件等基本技能，提高了我的思考、解决问题以及创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。在这次设计中我遇到不少难以解决的问题，比如：夹具的设计问题、CAD的绘图问题以及说明书的编写问题。通过对这些问题的认识，我知道自己的一些薄弱环节；也通过解决这些问题，我更进一步的对所学专业知识的巩固加深。而这些问题让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功的喜悦。所谓“温故而知新”，在这些知识的基础上还明白了许多课本所未涉及的知识，令人振奋！在这三周里，通过老师的细心指导，在同学的积极帮助和我的不懈努力下，我完成了这个重要的课程设计。本次的课程设计，老师要求得很严格，很感谢老师对我们辛勤的辅导，也感谢帮助我的同学们。