小卡軸（如下圖）的加工工藝設計銑8的銑床夾具課程設計

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哈爾濱理工大學課程設計說明書 機械制造技術課程設計說明書 設計題目： 制定小卡軸（如下圖）的加工工藝， 設計銑8的銑床夾具 專 業(yè)： 機械電子工程 班 級： 機電12-3 學 號： 1230120310 姓 名： 姜曉宇 指導教師 張中然 機械工程系 2015年 11 月 20 日 目錄 序 言 1 第1章 零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工藝分析 2 第2章 工藝規(guī)程設計 4 2.1 確定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的選擇 4 2.3 制訂工藝路線 6 2.4 機械加工余量的確立 6 第3章 夾具設計 12 3.1 定位基準的選擇 12 3.2 切削力及夾緊力的計算 12 3.3 夾具簡要操作說明 14 總結 16 參考文獻 17 2 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 小卡軸的加工工藝規(guī)程及其夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第1章 零件的分析 1.1 零件的作用 小卡軸的作用，待查。 1.2 零件的工藝分析 1．零件的技術要求 加工表面 尺寸及偏 差/mm 公差等級/mm 表面粗糙度值/μm 軸左右端面 60+1 IT10 6.3 Φ20外圓面 Φ20h10 IT10 6.3 Φ16外圓面 Φ16h10 IT10 6.3 Φ12外圓面 Φ12h10 IT10 6.3 Φ10退刀槽 Φ10h10 IT10 6.3 銑平行面 IT10 6.3 2. 毛坯選用普通模鍛,材料為45剛，具有較高的硬度、耐磨性。先進行粗加工鋸去多余部分,然后加工軸左右端面,再加工階梯軸外圓表面.最后精加工。 第2章 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 由于階梯軸類零件工作時，某些部位如軸頸（主要是與滑動軸承配合的軸頸）往往要承受摩擦、磨損，嚴重時可能發(fā)生咬死（又稱抱軸）現(xiàn)象，使軸類零件運轉精度下降。有時還需要承受多種載荷的作用，為增強階梯軸的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。由于中批量生產,采用模鍛的方法生產鍛件毛坯，既可以提高生產率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。 2.2 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更嚴重的還會造成零件大批量報廢，使生產無法正常進行。 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。 選擇定位粗基準是要能加工出精基準，同時要明確哪一方面的要求是主要的。粗基準的選擇應以下面的幾點為原則：a應選能加工出精基準的毛坯表面作為基準。b當必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時，應選不加工的表面作為粗基準。c要保證工件上某重要表面的余量均勻時，則應選擇該表面為定位粗基準。d當全部表面都需要加工時，應選余量最小的表面作為基準，以保證該表面有足夠的加工余量。該小卡軸的外圓表面和左、右端面互為基準作為粗基準，以保證為后序準備好精基準。 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 根據小卡軸零件的技術要求和裝配要求,選擇該小卡軸軸線作為精基準,零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工,即遵循”基準統(tǒng)一”原則.小卡軸設計基準是軸線,選用其作為精基準定位加工軸的外圓表面,實現(xiàn)設計基準和工藝基準的重合,保證了被加工表面的垂直度要求. 選擇精基準的原則時，重點考慮的是有利于保證工件的加工精度并使裝夾更為方便。 2.3 制訂工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產率。此外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 表3.1 工藝路線 工序號 工序內容 工序一 鍛造、調質處理 工序二 粗車左端面 工序三 左端面打中心孔 工序四 粗車右端面 工序五 右端面打中心孔 工序六 車Φ20Φ16Φ12外圓面 工序七 車Φ10退刀槽 工序八 車Φ12外圓面 工序九 銑8平行面 工序十 檢驗 2.4 機械加工余量的確立 1. 左端面 由于左右端面要與其他接觸面接觸，粗糙度要求為6.3，查相關資料知粗車余量留1mm，半精車余量0.5mm。 2. 外圓面 粗車外圓面至Φ21，加工余量1mm,半精加工至Φ20，加工余量0.5mm 粗車外圓面至Φ17，加工余量1mm,半精加工至Φ16，加工余量0.5mm 粗車外圓面至Φ13，加工余量1mm,半精加工至Φ12，加工余量0.5mm 車槽至Φ10，加工余量1mm, 粗車右端外圓面至Φ13，加工余量1.5mm,半精加工至Φ12，加工余量0.5mm 粗銑平行面至9mm, 加工余量1.5mm,半精加工至8mm，加工余量0.5mm 工序1：粗車軸兩端面 (1）工具材料：45號剛，σb?=170~240MPa，模鍛； 工件尺寸63mm，23mm 加工要求：粗車軸兩端面，加工余量1mm; 機床：C6140車床 確定粗車端面刀具類型：YT15硬質合金焊接式車刀；刀具耐用度T=240min；刀具尺寸25mmx25mm;刀片厚度6mm; γ0＝10°后角α0= 6°，副后角α0’=6°，刃傾角λs=0°，主偏角Kr=75°，副偏角Kr’=15°。（2）切削用量 確定切削深度ap：因為余量較小，故選擇ap=?1mm 確定每次進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質量可不考慮，從而可采用不對稱端車，以提高進給量提高加工效率。根據《切削手冊》表3.5，使用YT15硬質合金端車刀加工，機床功率為7.5kw（據《簡明手冊》表1.27，C6140車床）? ?????????????????f〈0.7?mm/min? 故選擇：f=0.51mm/min （3）計算切削速度vc 根據《機械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為： Cv=242=xv?=0.15 ?yv?=0.35 m=0.20 切削速度Vc=93m/min （4）確定機床主軸轉速：??nsp=1000vc/πdw=400.2r/min. 最終確定主軸轉速為：400r/min （5）計算基本工時 查《機械加工工序設計》指導書表3.9得， Tb=4/400=0.04min?。 工序2：粗車小卡軸外圓面 （1）確定粗車外圓刀具類型：YT15硬質合金焊接式車刀；刀具耐用度T=240min；刀桿尺寸25mmx25mm；刀片厚度6mm；γ0＝10°后角α0＝6°，副后角α0’=6°，刃傾角λs=0°,主偏角Kr=75°,副偏角Kr’=0°。 （2）確定切削用量 粗車外圓，加工余量為2mm,四走刀，則單邊吃刀量為asp=2/1=1mm （3）確定進給量 由《切削用量簡明手冊》HT200，刀桿尺寸25x25，工件直徑為32mm，則f=0.4~0.5。再由《簡明手冊》表4.2—3查取f?=0.45。 （4）選擇刀具磨鈍標準及耐用度 由《切削用量簡明手冊》表1.9查取后刀面磨損最大限度為0.8~1.0。 （5）確定切削速度VC 根據《機械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為： Cv=242=xv?=0.15 ?yv?=0.35 m=0.20 切削速度Vc=93m/min （6）確定機床主軸轉速：?ns=1000vc/πdw=400.2r/min. 最終確定主軸轉速為：400r/min 計算基本工時 查《機械加工工序設計》指導書表3.9得， Tb=211/(400*0.51)=1.03min 工序3 半精車小卡軸外圓面 （1）確定半精車外圓刀具類型：YT15硬質合金焊接式車刀；刀具耐用度T=240min；刀桿尺寸25mm′25mm；刀片厚度6mm；γ0＝12°后角α0＝6°，副后角α0’=6°，刃傾角λs=3°,主偏角Kr=45°,?副偏角Kr’=15°。 （2）確定背吃刀量 半精車外圓，加工余量為0.5mm,四次走刀 確定進給量?由《機械制造技術基礎課程設計指導書》表5—60得f=0.03~0.3mm/r。再由《簡明手冊》表4—1—2查取f?=0.28mm/r。 （3）選擇刀具磨鈍標準及耐用度 后刀面磨鈍標準為0.8~1.0,耐用度為T=240min。 （4）確定切削速度VC 根據《機械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為： Cv=198=xv?=0.15 ?yv?=0.30 m=0.18 切削速度Vc=53m/min 確定機床主軸轉速：?ns=1000vc/πdw=562.6r/min. 最終確定主軸轉速為：560r/min? （5）計算基本工時 查《機械加工工序設計》指導書表3.9得 Tb=154/(560*0.28)=0.98min。 工序4 切槽 切槽車刀，YG8硬質合金，前刀面帶倒棱形，主偏角90°，前10°，后角6°，副偏角2°o，刃傾角0°，刀尖圓弧直徑0.5mm。 （1）確定背吃刀量 加工余量為1mm,一次走刀 （2）確定進給量 由《切削用量簡明手冊》表3—14得f=0.2~0.3mm/r。再由《簡明手冊》表4—1—2查取f?=0.28mm/r （3）選擇刀具磨鈍標準及耐用度 后刀面磨鈍標準為0.8~1.0,耐用度為T=240min （4）確定切削速度VC 根據《機械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為： Cv=68.8=xv?=0.15 ?yv?=0.40 m=0.25 Kv=0.71 切削速度Vc=27m/min 確定機床主軸轉速：?ns=1000vc/πdw=429.9r/min. 最終確定主軸轉速為：450r/min （5）計算基本工時 查《機械加工工序設計》指導書表3.9得， Tb=8*4/(450*0.28)=0.25min。 工序5 ：銑8平行面 刀具選取立銑刀，刀片采用YG8。 （1）確定背吃刀量 加工余量為1.5mm,一次走刀 （2）確定進給量及切削速度 根據X52K型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據表查出 ，則 按機床標準選取=500 （3）計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 第3章 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。有老師分配的任務，我被要求設計工序9：銑8平行面的銑床夾具，機床選用X52K立式銑床。 3.1 定位基準的選擇 根據定位要求，選擇Φ20圓柱面作為主要定位基準面。將該圓柱面的左端面作為輔助定位基準面。本工序只限制工件的5個自由度即可。定位元件分別為固定V形塊和活動V形塊，輔助定位平面就設定在V形塊的平面上。 3.2 切削力及夾緊力的計算 刀具： 采用立銑刀 機床： X52K型立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 入上式，可得 F≈823.6N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘：公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數(shù):6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠。 3.3 夾具簡要操作說明 設計要求采用手動加緊機構，因此，本夾具采用偏心槽輪機構。當旋轉偏心槽輪時，通過安裝在偏心槽中的滑柱使活動V形塊移動，實現(xiàn)夾緊動作。 夾具上裝有對刀塊，可以便在銑削時將銑刀正確地對準工件加工部位。同時，夾具體地面上的一對定位槽可使整個夾具在機床工作臺上有一正確地安裝位置，以便于銑削加工。夾具裝配圖如下圖所示： 總結 這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，來完成本次設計。 這次設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異。 通過做這次的設計，使對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術的工作打下了堅實的基礎。 最后，我要感謝在設計過程中幫助我的老師和同學，感謝他們在夾具設計過程中對我的幫助和指導，尤其對擔任本次設計的指導老師表示深深敬意，在設計過程中遇到一些困難，在老師的幫助下我才順利的完成了該夾具的設計，他對我設計過程中出現(xiàn)的疏忽與不足之處提出批評與修改建議，使我的設計的夾具最終更加的完善。 這次設計我深知有很多不足，在此懇請大家給予指導。 參考文獻 [1] <<機械制造工藝學課程設計指導書>> 趙家齊主編 北京：機械工業(yè)出版社 [2] <<機床夾具設計手冊>> 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院編 上海：上?？茖W技術出版社，1979 [3] <<切削用量手冊>> 艾興，肖詩綱主編 北京：機械工業(yè)出版社 [4] <<金屬切削手冊>> 上海：上?？茖W文化技術出版社 [5] <<機械制造工藝設計簡明手冊>>，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 [6] <<機械制造工藝學>>，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 17