机械制造优质毕业设计小轴零件设计.doc

辽 宁 工 业 大 学 机械制造基础 课程设计（论文）题目： 小轴机械加工工艺规程及其夹具设计 学 院： 新能源学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化142班学 号： 学生姓名： 赵旭东 指导老师： 李晓丹 老师职称： 副教授 起止时间： .12.21-.1.8 课程设计（论文）任务及评语学 院：机械工程和自动化学院 教研室：机制教研室学 号学生姓名赵旭东专业班级机械142班课程设计（论 文）题 目小轴机械加工工艺规程及其工装设计课程设计（论文）任务1.设计内容 （1）设计对象起源于生产实践，用于机床，属轴类或盘套类零件； （2）针对指定零件，利用对应工程软件（WORD,EXCEL,CAXA电子图版（或其它CAD软件）等）及相关参考资料（如工具书、指导书等）完成给定零件工艺分析、制订机械加工工艺过程综合卡、设计夹具装配图，编写设计说明书等。2.技术参数和要求设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1；关键技术指标，包含产品规格、外型尺寸、重量和多种技术数据见零件图（零件图见附页）；3.工作量画零件图制订零件加工工艺规程机床夹具设计编写设计说明书指导老师评语及成绩图纸( 20)说明书( 20)答辩( 40)平时( 20)成绩： 指导老师签字： 年 月 日目 录第一章 零件加工工艺规程设计11.1工艺分析及生产类型确定 21.2小轴技术要求 21.3确定毛坯 31.4确定工艺路线 31.5表面加工方法确定 31.6加工阶段划分 31.7工序次序安排 31.8工艺路线及设备、工装选择 41.9加工余量、工序尺寸及公差确实定 41.10切削用量计算及定额时间确实定5 1.10.1工序粗车、半精车端面，粗车、半精车20外圆、倒角，打中心孔 5 1.10.2工序平端面，粗车、半精车18外圆，粗车17.5外圆，倒角、打心孔8 1.10.3工序钻、扩、粗铰、精铰12径向孔11 1.10.4工序铣键槽 14 1.10.5工序热处理 15 1.10.6 工序磨18外圆、磨20外圆 15第二章 专用夹具设计 17 2.1钻床夹具设计 17参考文件 18第一章、零件机械加工工艺规程设计1.1工艺分析及生产类型确定用途：小轴在机床进给系统中起着传输扭矩作用，所以对其传输精度要求很高即加工精度高。生产类型：本产品要求年产量为10000件，为大批量生产。工艺性：本题目小轴零件材料优质碳素结构钢代号为45 , 其力学性能: 。毛坯形式为直径23mm模锻件，生产批量为1万件/年，生产纲领为大批生产。零件关键作用是承载机床进给系统中扭矩和转速传输。从零件图上得到安装小轴接触表面有很高粗糙度要求达成Ra0.8，轴颈有键槽要求IT9 Ra3.2，两端面IT9 Ra3.2，其它加工表面质量要求Ra12.5，零件平均精度中上档，工序数量较少集中在车削工序上。零件加工表面简单，多采取车削和磨削加工方法。零件加工多采取中心孔为基准，定位可靠，基准统一。1.2小轴技术要求 加工表面尺寸及公差公差及精度等级表面粗糙度两端面20/18IT93.2右端20表面20IT70.8左端18表面18IT70.8非关键17.5表面17.5IT1112.5键槽距底端12.8IT93.2大端径向孔12IT91.61.3确定毛坯毛坯：要求为45号钢，工件为小轴，直径最大处20mm，所以为节省材料和提升生产效率取直径为23mm长度为153mm45号钢模锻钢。1.4确定工艺路线基准选择粗基准选择：首先要加工是端面，打中心孔，将轴一侧加工出粗基准，完成粗车，确保下步加工粗基准。精基准选择：选择上步加工外圆表面及中心孔，能够定其中心为此步加工精基准，在加工键槽利用半精车加工外圆面作为精基准。以右端面为精基准能够加工12径向孔1.5表面加工方法确定：轴表面部分粗糙度要求Ra0.8等级IT7，即粗车半精车-磨削。周端面表面粗糙度要求Ra3.2，经粗车半精车即可。12径向孔表面粗糙度要求Ra1.6，可经钻-扩-粗铰-精铰达成。键槽要求IT9表面粗糙度为Ra3.2，铣键槽即可。1.6加工阶段划分：分为粗加工，半精加工，精加工多个阶段。在粗加工阶段，将精基准准备好同时尽可能去除材料得到更多精基准，使后面一个工序工步能够采取精基准，确保她们加工表面精度要求；以后进行热处理，径向孔部分加工完成；对小轴轴进行铣键槽，应用工序一得到精基准加工键槽，打3.5装配时配钻孔，然后上磨床进行磨削。1.7工序次序安排：1机械加工工序（1） 先基准后其它，先加工精基准右面轴颈。（2） 先粗后精，先粗加工后精加工。（3） 先面后孔，先轴表面，后加工径向孔、键槽。2热处理总而言之，该小轴工序安排次序为：基准加工表面粗加工、半精加工关键部分（键槽、径向孔）加工热处理关键表面磨削。1.8工艺路线及设备、工装选择：序号工序名称机床设备刀具量具车右端面，打中心孔，粗车、半精车外圆CA6140端面车刀、中心钻、硬质合金车刀、外圆车刀游标卡尺车左端面，打中心孔，粗车、半精车外圆CA6140端面车刀、中心钻、硬质合金车刀、外圆车刀游标卡尺钻-扩-粗铰-精铰12径向孔Z525麻花钻、扩孔钻、铰刀游标卡尺塞规铣键槽X5012键槽铣刀游标卡尺20h6处高频淬火高频淬火机磨18、20外圆M1412砂轮千分尺1.9加工余量、工序尺寸和公差确实定端面余量：两端面皆为毛坯余量两次走刀加工而成，粗车余量1.5mm,半精车余量0.3mm外圆余量：分为粗加工余量，半精加工余量，磨削余量。由毛坯23到外圆余量分别为2mm粗车余量，0.76mm半精加工余量，0.24mm磨削余量。由毛坯到外圆余量分别为3.5mm粗车余量，1.26mm半精车余量，0.24mm磨削余量。由毛坯到17.5外圆粗加工余量为5.5mm。1.10切削用量计算1.10.1工序平右端面，打中心孔、粗车、半精车外圆，倒角加工条件:工件材料：45 机 床：CA6140 夹 具：三角夹盘量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：IT9 ，Ra3.2刀 具：90外圆车刀中心钻（A型2中心钻）硬质合金车刀（P类YT15）工步1 粗车端面：1、背吃刀量确实定：车端面，因毛坯轴向余量为1.2mm一刀切话，所以mm。2、进给量确定：确保端面精度，毛坯厚度方向粗加工余量取mm/r3、走刀长度：30mm4、车削速度计算：车端面车转速取由表查得取 vc=50m/min 机床主轴转速n= =100050/（3.1423）=692r/min由机床转速表4-2 取=710得实际=7103.1423/1000=51.2m/mim=0.3710=213m/min由表查得基础时间Tj=Li/vf =(30+2+2)/213=0.16min辅助时间Tf=Tjx20%=0.03min作业时间Tz=Tj+Tf=0.19min工步2半精车端面：1.毛坯厚度方向半精加工余量ap=0.3mm 2.由表查得取fz =0.5mm/r3.由表查得取 vc=70m/min机床主轴转速n= =100070/（3.1423）=969.2m/min由机床转速表取=900得实际=9003.1423/1000=450m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.5900=840mm/min由表查得基础时间Tj=Li/vf =(30+2+2)/450=0.075min辅助时间Tf=Tjx20%=0.015min作业时间Tz=Tj+Tf=0.09min工步3粗车20外圆：1、背吃刀量确实定：20外圆粗加工余量为2mm,走刀92mm确保加工效率和精度双标准，所以走1刀,mm。2、进给量确定：查表取fz =0.3mm/r3、由表查得取 vc=50m/min机床主轴转速n= =100050/（3.1423）=692/min由机床转速表取=710得实际=7103.1423/1000=51.2m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.3710=213mm/min由表查得基础时间Tj=Li/vf =(90+2+2)/213=0.3min辅助时间Tf=Tjx20%=0.06min作业时间Tz=Tj+Tf=0.36min工步4半精车20外圆：1、背吃刀量确实定：粗车后给半精车余量为0.3mm，所以取mm2、进给量确定：查表得进给量fz =0.2mm/r3、由表查得取=60m/min机床主轴转速n= =100060/（3.1423）=830/min由机床转速表取=900得实际=9003.1423/1000=65m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.2900=180mm/min由表查得基础时间Tj=Li/vf =(90+2+2)/180=0.52min辅助时间Tf=Tj20%=0.1min作业时间Tz=Tj+Tf=0.62min打s工步5打右中心孔：1、切削深度：2.5mm mm2、进给量确定：查表得进给量f=0.1mm/r3、在车床尾座上手摇钻孔，车削速度计算：查表得=20m/min机床主轴转速n= =100020/（3.1423）=277/min由机床转速表取=2504.时间定额计算:每分钟进给量:=0.3710=213mm/min由表查得走刀长度=2.56mm =14 取=2 l=2.5基础时间Tj=Li/vf=(l+)i/nf=(2.56+2+2.5)1/25=0.28min辅助时间Tf=Tjx20%=0.056min作业时间Tz=Tj+Tf=0.336min打s1.10.2工序平端面，粗车、半精车18外圆，粗车17.5外圆，倒角、打心孔加工条件工件材料：45 机 床：CA6140 夹 具：三角夹盘量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：IT9 ，Ra3.2刀 具：90外圆车刀中心钻（A型2中心钻）硬质合金车刀（P类YT15）工步1 粗车端面：1、背吃刀量确实定：车端面，因毛坯轴向余量为1.5mm一刀切话，所以mm。2、进给量确定：确保端面精度，毛坯厚度方向粗加工余量取mm/r3、走刀长度：30mm4、车削速度计算：车端面车转速取由表查得取 vc=50m/min 机床主轴转速n= =100050/（3.1423）=692r/min由机床转速表4-2 取=710得实际=7103.1423/1000=51.2m/mim=0.3710=213m/min由表查得基础时间Tj=Li/ =(30+2+2)/213=0.16min辅助时间Tf=Tjx20%=0.03min作业时间Tz=Tj+Tf=0.19min工步2粗车18外圆：1、背吃刀量确实定：20外圆粗加工余量为3.5mm,走刀70mm确保加工效率和精度双标准，所以走1刀,mm。2、进给量确定：查表取fz =0.2mm/r3、由表查得取 vc=40m/min机床主轴转速n= =100040/（3.1423）=554/min由机床转速表取=560得实际=5603.1423/1000=40.4m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.2560=112mm/min由表查得基础时间Tj=Li/ =(70+2+2)/112=0.66min辅助时间Tf=Tjx20%=0.132min作业时间Tz=Tj+Tf=0.792min工步3半精车18外圆：1、背吃刀量确实定：粗车后给半精车余量为1.26mm，所以取mm2、进给量确定：查表得进给量fz =0.3mm/r3、由表查得取=70m/min机床主轴转速n= =100070/（3.1423）=969/min由机床转速表取=900得实际=9003.1423/1000=65m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.3900=270mm/min由表查得基础时间Tj=Li/vf =(70+2+2)/270=0.274min辅助时间Tf=Tj20%=0.055min作业时间Tz=Tj+Tf=0.329min工步4粗车17.5外圆：1、背吃刀量确实定：粗车后给半精车余量为5.5mm，所以取mm2、进给量确定：查表得进给量fz =0.4mm/r3、由表查得取=50m/min机床主轴转速n= =100050/（3.1423）=692/min由机床转速表取=710得实际=7103.1423/1000=51.2m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.4710=284mm/min由表查得基础时间Tj=Li/vf =(60+2+2)/284=0.225min辅助时间Tf=Tj20%=0.045min作业时间Tz=Tj+Tf=0.27min打s打s工步5打右中心孔：1、切削深度：2.5mm mm2、进给量确定：查表得进给量f=0.1mm/r3、在车床尾座上手摇钻孔，车削速度计算：查表得=20m/min机床主轴转速n= =100020/（3.1423）=277/min由机床转速表取=2504.时间定额计算:每分钟进给量:=0.3710=213mm/min由表查得：走刀长度=2.56mm =14 取=2 l=2.5基础时间Tj=Li/vf=(l+)i/nf=(2.56+2+2.5)1/25=0.28min辅助时间Tf=Tjx20%=0.056min作业时间Tz=Tj+Tf=0.336min1.10.3工序钻-扩-粗铰-精铰12径向孔工步1钻12孔：1、刀具：11麻花钻2、切削深度：mm3、进给量确定：查表得进给量f=0.1mm/r4、车削速度计算：查表得=20m/min机床主轴转速n= =100020/（3.1411）=579m/min由机床转速表取=545得实际=5453.1411/1000=18.8m/mim5.时间定额计算:每分钟进给量:=0.1545=54.5mm/min由表查得走刀长度=10.6mm =0 l=20基础时间Tj=Li/vf=(l+)i/nf=(20+10.6)1/54.5=0.56min辅助时间Tf=Tjx20%=0.11min作业时间Tz=Tj+Tf=0.67min工步2扩12孔：1、刀具：11.75扩孔钻2、切削深度：mm3、进给量确定：查表得进给量f=0.5mm/r4、车削速度计算：查表得=34m/min机床主轴转速n= =100034/（3.1411.75）=921m/min由机床转速表取=960得实际=9603.1411.75/1000=35.4m/mim5.时间定额计算:每分钟进给量:=0.5960=480mm/min由表查得:走刀长度=2.57mm =3 l=20基础时间Tj=Li/vf=(l+)i/nf=(20+3+2.57)1/480=0.05min辅助时间Tf=Tjx20%=0.01min作业时间Tz=Tj+Tf=0.06min工步3粗铰12孔：1、刀具：11.95铰刀2、切削深度：mm3、进给量确定：查表得进给量f=0.2mm/r4、车削速度计算：查表得=10m/min机床主轴转速n= =100010/（3.1411.95）=266.5m/min由机床转速表取=272得实际=2723.1411.95/1000=10.2m/mim5.时间定额计算:基础时间Tj=Li/vf=(l+)i/nf=(20+15+1.9)1/0.2272=0.68min辅助时间Tf=Tjx20%=0.14min作业时间Tz=Tj+Tf=0.82min工步4精铰12孔：1、刀具：12铰刀2、切削深度：mm3、进给量确定：查表得进给量f=0.3mm/r4、车削速度计算：查表得=15m/min机床主轴转速n= =100015/（3.1412）=398m/min由机床转速表取=392得实际=3923.1412/1000=14.8m/mim5.时间定额计算:每分钟进给量:=0.3392=117.6mm/min基础时间Tj=Li/vf=(l+)i/ =(20+12+0.95)1/117.6=0.29min辅助时间Tf=Tjx20%=0.06min作业时间Tz=Tj+Tf=0.035min1.10.4工序 铣键槽加工条件工件材料：45 机 床：X5012 夹 具：组合夹具量 具：游标卡尺（量程0150 精度0.02）加工要求：IT9 ，Ra3.2刀 具：3直柄键槽铣刀、5直柄键槽铣刀工步1粗铣键槽切削用量计算：1、背吃刀量确实定：mm2、进给量确定：查表得进给量=0.1mm/r f=z=0.12=0.2mm/r3、铣削速度计算：查表得=7m/min机床主轴转速n= =10007/（3.143）=849m/min由机床转速表取=855得实际=8553.143/1000=8m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.22855=342m/min基础时间Tj= =(14-3)/342+(5.2+2)/342= 0.053min辅助时间Tf=Tjx20%=0.011min作业时间Tz=Tj+Tf=0.064min工步2半精铣键槽切削用量计算：1、背吃刀量确实定：mm2、进给量确定：查表得进给量=0.05mm/r f=z=0.052=0.1mm/r3、铣削速度计算：查表得=20m/min机床主轴转速n= =100020/（3.145）=1273m/min由机床转速表取=1180得实际=11803.145/1000=18.5m/mim4.时间定额计算:每分钟进给量:=0.121180=236m/min基础时间Tj= =(14-5)/236+(5.2+2)/236= 0.069min辅助时间Tf=Tjx20%=0.014min作业时间Tz=Tj+Tf=0.083min1.10.5工序20h6处热处理20h6处高频淬火。达成HRC40即可1.10.6工序磨削加工条件工件材料：45 机 床：M1412 夹 具：双顶尖机心夹头量 具：外径千分尺加工要求：IT7，Ra0.8刀 具：宽25mm直径300mm砂轮切削用量计算：1.工件回转圆周速度=20m/min2.砂轮速度3.工件转速4.磨削铸件 5.5进给速度 6.径向进给量=0.057.工时定额计算基础时间Tj=Li/ =(l+)i/nf =941/7.16=0.07min辅助时间Tf=Tjx20%=0.014min作业时间Tz=Tj+Tf=0.084 min第二章、专用夹具设计钻床夹具设计：钻床夹具用途是来完成钻孔工序，经过一次装夹，完成零件钻孔加工。本套夹具为固定式钻模，这类钻模在使用过程中，是固定在钻床工作台上，本道工序在小轴之大端实现钻-扩-铰多个工步，工序图已确定定位基准长，钻模上采取双V形块及其端面定位方法，使用偏心轮夹紧，因为本道工序实现钻-扩-铰多个工步，且为大批量生产，故钻模采取快换钻套，夹具体周围留有供夹紧用凸缘，满足实际加工要求。夹具设计关键参考了金属切削机床夹具设计手册。夹具中V形块、压板、钻套、螺母、垫圈、弹簧、螺钉等均根据标准件表选择。夹具应用在Z525机床上，和机床连接部分按机床主轴联络尺寸设计。夹具具体结构见夹具工程图。夹具设计以下：参考资料1.邹青、呼咏主编.机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版）.机械工业出版社，2.徐鸿本、曹甜东主编 .车削工艺手册.机械工业出版社，3.陈宏钧、方向明主编.经典零件机械加工生产实例（第二版）/机械工业出版社,第2版4.陈根琴、关月华主编.机械零件加工工艺编制及机床夹具/ -南京:南京大学出版社,.55.王启平主编.机床夹具设计/ -哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,.76.秦宝荣主编.机械制造工艺学和机床夹具设计/ -中国建材工业出版社，1998 7.王喜祥主编.常见工夹具经典结构图册/ -国防工业出版社，1993.9