孔的机械加工工艺规程与装备设计模板.doc

此套设计有全套CAD图和卡片，有意者请联络我索取辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：输出轴（CA6140车床）2*8孔机械加工工艺规程及工艺装备设计班级：机电06-3 姓名：冯杰 指导老师：岳立新 完成日期：.7.1 一、设计题目输出轴（CA6140车床）2*8孔机械加工工艺规程及工艺装备设计。二、设计要求(1) 课程设计题目有指导老师指定 (2) 生产纲领:大批生产三、上交材料(1) 被加工工件零件图 1张(2) 工件毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程卡片 1张(4) 和所设计夹具对应那道工序工序卡片 1张(5) 夹具装配图 1张(6) 夹具体图 1张(7) 课程设计说明书(50008000字) 1份说明书关键包含以下内容（章节） 目录 摘要（中外文对照，各占一页） 零件工艺性分析 机械加工工艺规程设计 指定工序专用机床夹具设计 方案综合评价和结论 体会和展望 参考文件 列出参考文件(包含书、期刊、汇报等，10条以上)课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印。四、进度安排(1) 熟悉零件,画零件图 2天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 8天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导老师评语成 绩： 指导老师日期成绩评定采取五级分制，即优异、良好、中等、及格和不及格。优异：设计方案合理并新奇，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；中等：设计方案通常，设计说明书及设计图纸欠规范、内容通常。在设计过程中比较勤奋、创新思想不显著； 及格：设计方案不完善，存在部分小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容通常。在设计过程中勤奋精神不够： 不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。摘要这次设计是CA6140车床输出轴2*8斜孔，包含被加工工件零件图、工件毛坯图、夹具装配图、夹具体图各一张，机械加工工艺过程卡片和和工序卡片各一张。输出轴作为动力装置关键零件，工艺工装设计和改良直接影响着其质量和性能。本文首先介绍了输出轴作用和工艺分析.然后，依据零件性质和零件图上各端面粗糙度确定毛坯尺寸和械加工余量。最终确定钻孔工艺路线图，制订该工件夹紧方案，画出夹具装配图。此次课程设计关键是应用机械制造技术，是一次深入综合性总复习。经过这次课程设计，了解并认识通常机器零件生产工艺过程，巩固和加深已学过技术基础课和专业课知识，理论联络实际，从中锻炼自己分析问题、处理问题能力，为以后工作打下一个良好基础，而且为后续课程学习打好基础。AbstractDesigning that this time is that the CA6140 lathe exports 2*8 holes. The part including the workpiece being processed pursues , the workpiece blank pursues , clamp assembling picture , the clip pursue concretely every sheet, the machine work procedure card draws and the working procedure card takes a look respectively once. The part , handicraft frock design and reform exporting axis main part as the power set are having direct impact to whose mass and function.The effect and handicraft having introduced the axis outputings first analyse the main body of a book. And then, the dimension and instrument having pursued every end face harshness according to part character and part ascertain a blank process a margin. The at last designs the handicraft route chart drilling , works out the fastening motion scheme being workpieces turn , draws up clamp assembling picture.Time of curriculum design is the general review applying the machinofacture technology , being a thorough comprehensiveness originally mainly. By current curriculum design, process knowing and knowing general machine part productive technology, the knowledge consolidating and deepening the technology basic course and specialized course have already learned, integrates theory with practice. Temper self analytical problem , the ability to solve problems out of , be that job the days to come lays down one is fine basis, and be that follow-up course study about finishes striking a basis.目 录1零件工艺分析及生产类型确实定11.1零件用途11.2零件工艺性11.2.1分析、审查产品零件图和装配图11.2.2零件结构工艺性分析11.3确定零件生产类型22确定毛胚、绘制毛胚简图22.1选择毛胚22.2确定毛胚机械加工余量和尺寸公差32.2.1毛胚机械加工余量32.2.2毛胚尺寸公差32.2.3加工余量、工序尺寸和工差确实定42.2.3绘制零件毛坯简图53确定零件工艺路线53.1定位基准选择53.1.1精基准选择53.1.2粗基准选择53.2 表面加工方法确实定63.3工序安排73.3.1加工阶段划分73.3.2基面先行标准83.3.3先粗后精83.3.4先面后孔83.4工序次序安排83.4.1机械加工工序83.4.2热处理工序83.5确定工艺路线93.6 选择加工设备及刀、夹、量具104 零件加工设计105夹具设计125.1计算夹紧力并确定螺杆直径125.2对称精度分析135.3确定夹具方案136设计心得147参考文件151零件工艺分析及生产类型确实定1.1零件用途题目所给定零件为输出轴，其关键作用，一是传输转矩，使主轴取得旋转动力；二是工作过程中常常承受载荷；三是支撑传动零部件。图1-1所表示为输出轴零件图。结合图分析可得，80mm孔和动力源（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处经过键将动力输出，A、B是两段支轴颈。图1-1 输出轴零件图1.2零件工艺性1.2.1分析、审查产品零件图和装配图制订工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件装配图。了解该零件在部件中作用及零件技术要求，找出其关键技术关键，方便在确定工艺规程时采取合适方法加以确保。1.2.2零件结构工艺性分析 所谓零件结构工艺性是指设计零件在满足使用要求前提下，其制造可行性和经济性。 从零件图上看，该零件是经典零件，结构比较简单，其关键加工面有55、60、65、75、176外圆柱面，50、80、104内圆柱表面，10个20通孔，2个8斜孔。图中所给尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、80内圆柱表面为Ra3.2um, 55外圆柱面、大端端面为Ra1.6um, 60、75外圆柱面为Ra0.8um，其它为Ra6.3um，要求不高；位置要求较严格，表现在55左端面、80内孔圆柱面对75、60外圆轴线跳动量为0.04mm, 25孔轴线对80内孔轴线位置度为0.05mm,键槽对55外圆轴线对称度为0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。经过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们经过径向夹紧可确保其加工要求，整个图面清楚，尺寸完整合理，能够完整表示物体形状和大小，符合要求。1.3确定零件生产类型题目给出，该输出轴材料为45钢。依据公式质量公式，可计算输出轴重量为15.7kg，查表可知，输出轴属于重型零件，则该零件生产类型为中批量生产。2确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚毛坯选择和确定毛坯图是制订工艺规程最初阶段工作之一，也是一个比较关键阶段，毛坯形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工难易、工序数量多少有直接影响。所以，合理选择毛坯在生产占相当关键位置，一样毛坯加工余量确实定也是一个很关键问题。在毛坯选择时，应充足注意到采取新工艺、新技术、新材料可能性，以降低成本、提升质量和生产率。毛坯种类选择决定和零件实际作用，材料、形状、生产性质和在生产中取得可能性，毛坯种类包含：铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。依据零件材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中棒料，加工余量太大，这么不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件含有较高抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常见于大载荷或冲击载荷下工作零件。材料为45钢，铸造时应安排人工调质处理200HBS。2.2确定毛胚机械加工余量和尺寸公差2.2.1毛胚机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚尺寸公差及机械加工余量。该锻件尺寸公差等级为IT7-13级。加工精度要求高地方，比如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2)；精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8)。依据该零件各加工精度要求，经过查表得铸造毛坯尺寸为各加工表面全部留有加工余量4mm，所以为圆柱所以保留加工余量为8mm。表2-1加工余量加工表面基础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锻件直接铸造出此大约形状，用查表法确定各个加工总余量如上图所表示。2.2.2毛胚尺寸公差锻件关键尺寸公差以下表所表示：表2-2关键毛坯尺寸及公差（mm）关键面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT锻件长度尺寸12731304锻件长度尺寸303333.6锻件宽度尺寸176各阶梯圆柱尺寸5515703.26010703.2655703.2755803.22.2.3加工余量、工序尺寸和工差确实定 依据各资料及制订零件加工工艺路线，采取计算和查表相结合方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体标准标注，确定各加工表面机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸总结以下：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粗铣 IT12 12 3.22.2.3绘制零件毛坯简图图2-1 零件毛坯图3确定零件工艺路线3.1定位基准选择3.1.1精基准选择选择精基准出发点是确保加工精度，尤其是加工表面相互位置精度，和安装方便可靠。其选择标准以下：1、基准重合标准；2、基准统一标准；3、自为基准标准；4、互为基准标准；5、所选精基准 应能确保工件定位正确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。精基准选择：加工输出轴，经过了解零件结构特点和加工精度要求，能够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。利用钻顶尖孔能够对精加工面进行自由度限制确保加工达成要求精度。3.1.2粗基准选择粗基准选择：考虑到以下几点要求，选择零件关键孔毛坯孔和轴面作粗基准：1、在确保各加工余量前提下，使关键孔加工余量尽可能均匀；2确保定位正确、夹紧可靠。3.2 表面加工方法确实定 市场经济前提下，一切全部是为能发明出更多财富和提升劳动率为目标，一样加工方法选择通常考虑是在确保工件加工要求前提下，译稿工件加工效率和经济性，而在具体选择上，通常依据机械加工资料和工人经验来确定。因为方法多个多样，工人在选择时通常结合具体工件和现场加工条件来确定最好加工方案。 依据输出轴零件图上各加工表面尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面加工方法，以下表所表示：表3-1 加工方案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IT61.6粗车-半精车-精车60外圆柱面IT60.8粗车-半精车-精车60外圆柱面IT61.6粗车-半精车-精车75外圆柱面IT60.8粗车-半精车-精车50内圆柱面自由公差6.3粗铣80孔IT73.2钻孔-车孔-铰孔80孔自由公差6.3钻孔-车孔20通孔IT73.2钻孔-铰孔8斜孔IT73.2钻孔左端面自由公差6.3粗车右端面IT61.6粗车-精车键槽IT93.2粗铣-精铣倒角自由公差6.33.3工序安排3.3.1加工阶段划分 当零件加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达成所要求加工质量和合理地使用设备、人力,零件加工过程通常按工序性质不一样,能够分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。 粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上靠近零件成品，所以，关键目标是提升生产率，去除内孔，端面和外圆表面大部分余量，并为后续工序提供精基准。半精加工阶段：其任务是使关键表面达成一定精加工余量，为关键表面精加工做好准备。精加工阶段：其任务就是确保各关键表面达成要求尺寸精度，留一定精加工余量，为关键表面精加工做好准备，并可完成部分次要表面加工。如精度和表面粗糙度要求，关键目标是全方面确保加工质量。3.3.2基面先行标准 该零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定，才能使定位基准更正确，从而确保各位置精度要求，然后再把其它部分加工出来。3.3.3先粗后精 即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上大部分余量切掉，首先提升金属切削效率，其次满足精车余量均匀性要求，若粗车后留余量均匀性满足不了精加工要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。3.3.4先面后孔 对该零件应该先加工平面，后加工孔，这么安排加工次序，首先是利用加工过平面定位，稳定可靠，其次是在加工过平面上加工孔，比较轻易，并能提升孔加工精度，所以对于CA6140车床输出轴来讲先加工75外圆柱面，做为定位基准再来加工其它各孔。3.4工序次序安排3.4.1机械加工工序工序集中和工序分散：工序集中是指将工件加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数降低，这么就降低了安装次数，能够使装夹时间降低，降低夹具数目，而且利用采取高生产率机床。工序分散是将工件加工分散在较多工序中进行，每道工序内容极少，最少时每道工序只包含一简单工步，工序分散可使每个工序使用设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人技术水平也要求低些。 总而言之：考虑到工件是中批量生产情况，采取工序分散。 辅助工序安排：辅助工序通常包含去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。3.4.2热处理工序热处理目标是提升材料力学性能，消除残余应力和改善金属加工性能，热处理关键分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件内应力，在毛坯铸造以后。最终热处理在半精车以后精车之前，按规范在840温度中保持30分钟释放应力。3.5确定工艺路线在综合考虑上述工序次序安排标准基础上，下表列出了输出轴工艺路线。表3-2 输出轴工艺路线工序号工序名称工 序 内 容1铸造铸造毛胚2热处理正火（消除内应力）3铣削铣两端面,并打中心孔4车削粗车外轮廓5热处理调质220240HBS6钳工修研两端中心孔7钻削大端面钻50mm孔8钻削大端面打中心孔9镗削粗镗80mm、104mm孔10车削精车A、B、C各台阶面，倒角145 11镗削精镗80mm孔，孔口倒角145 12扩孔钻扩铰10-20mm孔，孔口倒角145 13钻削钻2-8mm孔14钳工划键槽加工线 15铣削铣键槽 16钳工钳去毛刺17去毛刺 去除全部毛刺18终检按零件图样要求全方面检验3.6 选择加工设备及刀、夹、量具 因为生产类型大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少许专用机床，其生产方法为以通用机床及专用夹具为主，辅以少许专用机床流水生产线，工件在各机床装卸及各机床间传送均由工人完成。车各外圆时，多是用车床完成，夹紧方案为专用车夹具及三爪卡盘定位。铣键槽也能够用车床完成。只有钻孔10-20-0.019/-0.042 和孔 2-8 时要求工人自己设计夹具在钻床上完成，量具选择游标卡尺即可。工序12钻孔10-20-0.019/-0.042，孔倒角为1*45度 要分钻，扩，铰三道工序才能达成20-0.019/-0.042 要求所以选择角铢式钻床夹具。选择锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔是倒角。选择锥柄机用铰刀，专用夹具。快换夹头，游标卡尺。 工序13钻孔2-8 选择人工设计夹具锥柄麻花钻一次性加工完成。4 零件加工设计表4-1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以上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=25mm/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/r钻孔10-20-0.019/-0.042：经过计算可得粗钻 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镗孔50 80+0.042/+0.012 104粗镗时 ap=2.75 v=0.4m/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半精镗80+0.042/0.0 ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r n=100072/3.1480r/m=286r/min精镗80+0.042/0.012时 ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r n=1000108/3.1480r/m=429r/min5夹具设计夹具是一个能够使工件按一定技术要求正确定位和牢靠夹紧工艺装备，它广泛地利用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化机械和仪器制造业中，提升加工精度和生产率，降低制造成本，一直全部是生产厂家所追求目标。正确地设计并合理使用夹具，是确保加工质量和提升生产率，从而降低生产成本关键技术步骤之一。同时也扩大多种机床使用范围必不可少关键手段。此次设计夹具是第13道工序-2-8斜孔粗钻该夹具使用于Z302钻床。5.1计算夹紧力并确定螺杆直径查表可知，因为夹具夹紧力和切削方向相反，实际所需要夹紧力F夹和切削力F之间关系F夹=KF式中K为安全系数，当夹紧力和切削力方向相反时，取K=3目前面计算可知F夹=KF=32616=7848N查表，从强度考虑，因为一个M10螺栓能承受3924N许用夹紧力，所以用M10螺栓完全能满足强度要求。不过从夹具刚度及整体结构对称性考虑，这里选择M16螺栓。5.2对称精度分析2-8mm孔是在一次装夹下完成加工，它们之间位置精度由钻模套确保。查表，取公差等级1/4，即夹具尺寸公差为0.125mm。同理，14孔，故取夹具钻模板上对应钻套孔相距760.013mm查表可取：衬套和夹具体模板配合为H7/r6钻套，扩孔套和铰套和衬套配合为H7/g6钻，扩孔时刀具和导套内孔配合F8/h65.3确定夹具方案这道工序所加工两个孔为斜孔和水平面夹角为30度两孔对称分布，在加工时应使此两孔中心线和水平面垂直工件和夹具体底座成45度。依据工件结构特点看，装夹方案以下图。图所表示：用两个凸台夹住零件，V型块限制其自由度，用螺栓将V型块固定在凸台上。夹具体钻模板设计为铰链式钻模板而且带有特殊钻套，以有利于对工件加工夹紧机构为移动式压板，置于斜孔两侧不会影响孔加工。具体图形布局方案见夹具装配图。图5-1夹具装配图6设计心得此次机械制造工艺课程设计，使我能综合利用机械制造工艺学中基础理论，并能结合生产实习中学到实践经验知识，独立分析和处理工艺问题，初步含有了设计一个中等复杂程度零件（输出轴）工艺规程能力和学到了夹具设计基础原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计能力，培养了我熟悉并利用相关手册、规范、图表等技术资料能力，深入培养了我识图、制图、图表和编写技术文件等基础技能，提升了我思索、处理问题和创新设计能力，为以后设计工作打下了很好基础。在这次设计中我碰到不少难以处理问题，比如：夹具设计问题、CAXA绘图问题和说明书编写问题。经过对这些问题认识，我知道自己部分微弱步骤；也经过处理这些问题，我更深入对所学专业知识巩固加深。而这些问题让我又重新温习了书本上内容，我明白了不管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能够找得到我们想要东西。书上东西永远是基础，而基础正是向更深领域前进，没有这个基础我们永远全部不会享受到成功喜悦。所谓“温故而知新”，在这些知识基础上还明白了很多书本所未包含知识，令人振奋！在这三周里，经过老师细心指导，在同学主动帮助和我不懈努力下，我完成了这个关键课程设计。此次课程设计，老师要求得很严格，很感谢老师对我们辛勤教导，也感谢帮助我同学们。7参考文件1孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，19912 弈继昌主编. 机械制造工艺学及夹具设计. 中国人民出版社，19913李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，19934黄健求主编.机械制造技术基础.机械工业出版社，5黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，6田春霞主编.数控加工工艺.北京：机械工业出版社，7崇 凯主编.机械制造技术基础课程设计指南. 化学工业出版社，8 黄云清主编.公差配合和测量技术.北京：机械工业出版社，9司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础. 高等教育出版社，199110 秦国华、张卫红主编 机床夹具现代设计方法 航空工业出版社