带铜衬轴套设计说明书.doc

机械制造技术课程设计说明书

设计题目： 制定带铜衬轴套件的加工工艺 ，
设计铣20台面的铣床夹具
专 业：
班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师： 陶 福 春

机械工程系

2012年11月15日
哈尔滨理工大学课程设计
哈尔滨理工大学
机械制造技术基础课程设计任务书

设计题目：制定带铜衬轴套零件（图5-17）的加工工艺，设计铣20台面的铣床夹具
设计要求： 1、中批生产；
2、选用通用设备；
3、采用手动夹紧机构；
设计内容： 1、绘制加工工件图，计算机绘图；
2、制订零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和铣34两侧面工序的工序卡。
3、设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸；
4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写；
5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子文稿 。
设计时间：2012年11月12日至11月23日
答辩时间：2012年11月23日
班 级：
学 号：
学生姓名：
指导教师： 陶 福 春
系 主 任： 陶 福 春

2012年11月6日
序言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

II
哈尔滨理工大学课程设计说明书
目录
设计任务书 I
序言 II
课程设计说明书正文：
第1章 零件的分析 1
1.1 零件的作用 1
1.2 零件的工艺分析 1
第2章 工艺规程设计 2
2.1 确定毛坯的制造形式 2
2.2 基面的选择 2
2.3 制定工艺路线 3
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 3
2.5 确定切削用量及基本工时 4
第3章 专用夹具设计 6
3.1 设计主旨 6
3.2 夹具设计 6
参考文献 8
致谢 9

第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
衬套轴是回转类零件，主要用于和别的零件进行装配。所以芯轴要有一定的配合精度以及表面接触强度，还有要有足够的刚度和耐磨性，以满足使用要求。

1.2 零件的工艺分析
该零件是轴类零件，形状不太复杂，尺寸精度要求比较高。如图一，零件的主要技术要求分析如下：
(1)Φ95的外圆和Φ50的内圆,都有很高的尺寸精度要求,主要是为了和其装配件很好的装配。
(2)在Φ95的外圆切了一个槽,槽的两面有一定的粗糙度要求。
(3)在Φ95的端面上打了2个M8的螺纹孔,要注意他们的相互位置。

图一 带铜衬轴套
第2章 工艺规程设计
2.1 确定毛坯的制造形式
零件的材料为45钢。由于零件不算是比较的复杂，所以这里采用煅件，零件的轮廓尺寸不大，故可采用模铸成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。

2.2 基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。
①粗基准的选择
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件又不加工表面时，应以这些不加工的表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现在应为都要加工就要结合加工工艺来确定粗基准，现取Φ77的外圆作为粗基准，利用三爪卡盘装夹。利用不完全定位来加工工件。
②精基准的选择
精基准就是以加工过的表面进行定位的基准。选择精基准的时候 主要虑保证加工精度并且使工件装夹得方便、准确、可靠 。因此要遵循以下几个原则：
1.基准重合的原则
2.基准不变的原则
3.互为基准，反复加工的原则
4.自为基准的原则
5.应能使工件装夹方便稳定可靠，夹具简单
考虑以上原则和零件的尺寸和加工要求现主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
2.3 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
工艺路线：
工序1：金属型铸造。
工序2：正火。
工序3：车平两端面，粗车Φ95mm。
工序4：半精车Φ95mm外圆。
工序5：铣20mmx61mmx2.5mm台面。
工序6：钻Φ48mm的孔，钻10xΦ75mm的孔，掉头将Φ48的孔扩至54mm，钻10xΦ52的孔。
工序7：钻3x10mm的孔。
工序8：钻2xΦ7.5mm的孔，扩至Φ8。
工序9：去毛刺。
工序10：终检。
工序11：入库。
2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“心轴”零件材料为灰100，生产类型为中批生产，可采用在锻锤上合模模锻毛坯。
根据上述原始材料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1.外圆表面（Φ95）
查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表2.2-14，其中锻件重量为4kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数取M1，锻件轮廓尺寸（直径方向）＞180～315mm，其余量值规定为1.7～2.2mm，现取2.0mm。
2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差
查《工艺手册》表2.2-25，其中锻件重量为4kg，锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数取M1，锻件轮廓尺寸（直径方向）＞120～180mm，故长度方向偏差为（+1.2；-0.6）mm.
长度方向的余量查《工艺手册》表2.2-25，其余量值规定为1.7～2.2mm,现取2.0mm。
3.M8螺纹孔
参照《工艺手册》表2.3-20确定M8螺纹的底孔直径为Φ7。
2.5 确定切削用量及基本工时
工序3：铣20mmx61mmx2.5mm台面。上偏差为0.2，下偏差为0。
采用高速钢立铣刀，在=50mm,齿数z=5。则

ns==r/min=127.4r/min
现选用X51立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =125r/min,故实际切削速度为
V==mm/min=19.6mm/min
当=125r/min时，工作台的每分钟进给量 应为
=0.085125mm/min=50mm/min
查表知，刚好有=50mm/min
切削工时：由于铣刀的直径比工作表面窄，且是两面，所以一刀就不可以铣完整个工作表面，于是可以用作图法得出铣刀的行程==330mm,所以得出切削工时为
==mm/min=6.6mm/min
工步2：精铣，fz=0.08mm/ 齿（参考《切削手册》表3-3）
切削速度：参考有关手册，确定v=35m/min
采用高速钢立铣刀，在=50mm,齿数z=8。则
ns==r/min=223r/min
现选用X51立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =210r/min,故实际切削速度为
V==mm/min=32.97mm/min
当nw=210r/min时，工作台的每分钟进给量 应为
==0.088210mm/min=134.4mm/min
查表知，刚好有=130mm/min
切削工时：行程和粗加工一样
==mm/min=2.53mm/min
第3章 专用夹具设计
3.1 设计主旨
本夹具主要用来铣20mmx61mmx2.5mm台面，加工到工序时，后面的工序与本工序并没有多大的技术要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率，降低劳动强度。
3.2 夹具设计
（1）问题的提出
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，经过与指导老师协商，决定设计工序6铣削半圆筒外侧面的夹具。
本工序的加工要求为：保证侧面到中心距离为34mm，上偏差+1.6，下偏差+0.6。
未淬硬钢实心毛坯上铣削的经济精度为IT11~12，表面粗糙度为Ra=12.5m，在铣削夹具上加工时适当控制切削用量，可保证面的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。
（2）夹具设计
1）定位方案及定位元件的确定与设计
定位方案的确定
根据工序加工的要求，我将定位方案确定如下：
以底面为主要定位基准，限制3个自由度，以圆柱销，限制2个自由度，已削边销，限制1个自由度。本方案是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，装卸工件比较方便，夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。
定位元件的设计
由零件图可知，所铣的20台面与零件中心孔轴线有尺寸要求，可以用中心凸台定位，限制1个自由度，夹具的定位心轴限制4个自由度。
定位误差计算
夹具的主要定位元件为定位心轴。所以该定位心轴的尺寸公差现规定为本零件在工作时相配的尺寸公差相同。
夹紧力的计算
本工件采用立铣的方式，因此根据《夹具设计手册》表1-2-7可得，
切削力
D——铣刀直径
f——每转进给量(mm)
Kp——修正系数
查表1-2-8可得，Kp=0.4
=667×4×0.360.7×0.4=522N
查《机械设计手册》可得，摩擦因数
理论夹紧力F
实际夹紧力FK=F×K
K——安全系数。
对于该工件的加工，安全系数K可按下式计算：
K=1.0×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.3
实际夹紧力FK=2372.5×1.3=3084.25N
取实际夹紧力FK=3.5 KN.

参考文献
1.吴拓:机械制造工艺与机床夹具课程设计指导工 第二版 北京：机械工业出版社,2010
2.陈于萍 权高晓康: 互换性与测量技术 第二版 北京：高等教育出版社,2004
3.兰建设：机械制造工艺与夹具 北京：机械工业出版社,2004
4.恽达明：金属切削机床 北京： 机械工业出版社2005
5.陆剑中 周志明：金属切削原理与刀具 北京：机械工业出版社，2010.1（重印）
6.田培棠 石晓辉煌 米林：夹具结构设计手册 北京： 国防工业出版社，2011,1
致谢
本文是在论文指导老师精心指导和大力支持下完成的。老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。在此次课程设计过程中我也学到了许多有关设计方面的知识，对其现状和未来发展趋势有了很大的了解。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计零件的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。

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