畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-主軸零件的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì).doc

主軸零件的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 溫躍飛 學(xué)生學(xué)號： 0507810126 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 年級專業(yè)： 機(jī)SX05-1班 指導(dǎo)教師： 張興元 二八年7月 ABSTRACT目 錄摘要1. 摘要（英譯）1（附加件）1 零件分析22.1零件的作用22.2零件的工藝分析22.3零件加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)分析22 成本分析32.1確定毛坯的制造形式32.2基面的選擇32.2.1 粗基準(zhǔn)選擇32.2.2 精基準(zhǔn)的選擇32.3制定工藝路線32.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定52.5 時間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排253 專用夾具設(shè)計(jì)263.加工曲拐上端面油孔夾具設(shè)計(jì)263.1定位設(shè)計(jì)263.2定心夾緊裝置設(shè)計(jì)及切削力的計(jì)算與夾緊力分析273.2.1定心夾緊裝置設(shè)計(jì)273.2.2切削力與夾緊力分析283.3鉆模板與引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)283.3.1鉆模板的設(shè)計(jì)283.3.2引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)293.4夾具體的設(shè)計(jì)313.5夾具零件的選擇323.5.1引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)323.5.2引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)333.6夾具精度分析343.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡單說明353.8小結(jié)354 結(jié) 論36參考文獻(xiàn)37致 謝38II 摘要摘要夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在加深我們對課程基本理論的理解和加強(qiáng)對解決工程實(shí)際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮著極其重要的作用。選擇曲軸的夾具設(shè)計(jì)能很好的綜合考查我們大學(xué)3年來所學(xué)的知識。本次所選設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：工藝路線的確定，夾具方案的優(yōu)選，各種圖紙的繪制，設(shè)計(jì)說明書的編寫等。機(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。利用更好的夾具可以保證加工質(zhì)量，機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件是加工面與定位面以及被加工表面相互之間的位置精度。提高生產(chǎn)率，降低成本，使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，且易于實(shí)現(xiàn)多工位加工。擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。減輕工人勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時局進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。 15 1 零件分析1 零件分析1.1零件的作用題目所給定的零件是主軸，主軸軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動其他部件使其運(yùn)動，并將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動，它在工作過程中將承受周期性的復(fù)雜的交變載荷。其主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，是連桿獲得所需的動力。1.2零件的工藝分析由主軸零件圖可知，它的外表面上有多個平面需要進(jìn)行加工，此外各表面上還需加工一系列階梯軸、沉頭孔和鍵槽。因此可將其分為兩組加工表面，它們相互間有一定的位置要求它們之間有一定的位置要求.現(xiàn)分析如下:2.2.1以40mm外圓面中心的加工表面這一組加工表面包括: 直徑為24mm的孔，直徑為5、M6-7H的孔 ,埋頭孔8mm90這組加工表面有一定的位置要求，主要是：（1）16H7對A的圓跳動公差為0.02mm；（2）沉頭孔40圓度公差為0.007mm2.2.2以軸心線兩端為中心的加工表面這一組加工表面：鍵槽25 mm，右端面 26 mm這組加工表面有一定的位置要求，主要是：(1)鍵槽25mm與40軸心線的垂直度公差為0.025mm。(2) 26的徑向圓跳動為0.015mm1.3零件加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)分析（1）主軸在模鍛時，要在直徑方向上留出工藝尺寸量； （2）為保證加工精度，對所有加工的部位均應(yīng)采用粗、精加工分開的原則； （3）主軸加工應(yīng)充分考慮在切削時平衡裝置；（4）對加工軸26、16時，應(yīng)該考慮其與軸線的徑向圓跳動要求；（5）在銑鍵槽時應(yīng)注意與40軸心線的對稱度公差的問題；2 成本分析2.1確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼。考慮到主軸的零件不大，零件比較簡單，應(yīng)采用鍛造。而且投資較少，成本較低，生產(chǎn)周期短。2.2基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，不盲目的選擇基面。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。2.2.1 粗基準(zhǔn)選擇在小批生產(chǎn)的條件下，保證基準(zhǔn)的統(tǒng)一。主軸加工粗基準(zhǔn)的選擇盡量選擇同一個基準(zhǔn)，所以在這種情況下我們選擇26的右端面做為粗基準(zhǔn)。2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇加工輸出軸的的鍵槽時，選擇26圓的端面，考慮到26圓的端面的粗糙度要求為1.6。可以保證下面加工的精度。2.3制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是使零件的幾何形狀、尺寸精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案 1粗銑撥叉頭兩端面2半精銑撥叉頭上端面3鉆、粗鉸、精鉸20mm孔4校正撥叉角5粗銑撥叉角兩端面6粗銑叉爪口內(nèi)側(cè)面7半精銑叉爪口內(nèi)側(cè)面8半精銑撥叉角兩端面9鉆8孔10鉆6孔11去毛刺12中檢13熱處理14校正撥叉角15磨削撥叉角兩段面16清洗17終檢2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定主軸零件材料為45鋼，硬度200HBS，毛坯重量約40.，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用毛坯鍛造件。2.4.1車40mm外圓面。 由于這些表面的粗糙度要不較高，它們的表面粗糙度都是，根據(jù)工序要求，軸徑40 mm加工分粗、精車。粗車：參照機(jī)械加工工藝手冊表2.3-5，其余量規(guī)定為 ，現(xiàn)取0.8。精車：參照機(jī)械加工工藝手冊表2.3-39，其余量規(guī)定為 2.5軸徑40 mm鍛造毛坯的基本尺寸分別為：40+0.8+2.5=43.3mm。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊表2.3-11,鍛件尺寸公差等級選用CT1113，再查表2.3-9可得鍛件尺寸公差為，現(xiàn)取7mm。對軸徑176mm有毛坯的名義尺寸為：40+0.8+2.5=43.3. mm毛坯最小尺寸為：43.3-3.5=39.8 mm毛坯最大尺寸為：43.3+3.5=46.8mm而對于軸徑86 mm、93mm粗糙度要求為Ra 1.6,精車能達(dá)到要求，此時直徑粗加工余量2Z=3mm精加工為0.5mm能滿足加工要求。2.4.2 粗、精車26 mm、M16-6g的外圓面根據(jù)工藝要求，26 mm端面精度要求粗糙度為Ra1.6。需要粗、精車加工就可以了。2.4.3 粗、精銑26mm端面根據(jù)工藝要求，端面精度要求不高粗糙度為Ra3.2，需要粗、半精銑精銑就可以了，此時的粗加工余量2Z=3mm，精加工余量取2Z=0.5mm就能滿足加工要求。2.5 時間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排一年以300個工作日計(jì)算，再以每天8小時工作時間，實(shí)際一個加工時間為：21.57min。所以總的加工個數(shù)約為6676個。參照3表2.5-2，機(jī)械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計(jì)算公式為： （大量生產(chǎn)時） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計(jì)算公式為： 其中： 單件時間定額 基本時間（機(jī)動時間） 輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進(jìn)行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值綜上所述該設(shè)計(jì)適合大批量生產(chǎn)。 3專用夾具設(shè)計(jì) 3 專用夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度。在加工CA614車床輸出軸零件時，需要設(shè)計(jì)專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)加工兩油孔夾具一套。其中加工兩油孔的夾具將用于臥式鉆床，刀具分別為兩把麻花鉆、擴(kuò)孔鉆對工件上的兩個工藝孔同時進(jìn)行加工。3.加工圓錐面斜油孔夾具設(shè)計(jì)本夾具主要用來鉆、擴(kuò)油孔，軸直徑116圓錐面上，與中心線偏30角的油孔，圓錐面處的油孔較深選擇鉆頭時要選擇較為合理的，強(qiáng)度硬度還有長度都要考慮清楚，加工到本道工序前要完成176外圓端面的粗、精銑。因此本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求。以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。3.1定位設(shè)計(jì)工件定位的實(shí)質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有某個確定的位置。任何一個剛體（工件）在空間直角坐標(biāo)系內(nèi)都有六個自由度，即沿三個坐標(biāo)軸的移動X、Y、Z和繞此三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動、。夾具設(shè)計(jì)就需要對工件的自由度進(jìn)行限制，從而起到定位作用。根據(jù)題目要求，現(xiàn)在對工件進(jìn)行定位設(shè)計(jì)。定位主要滿足限制其五個自由度就可以了。所以本套夾具我們采用典型的一面兩銷定位，限制五個自由度。由零件圖可知，油孔位于零件軸直徑116圓錐面上，其尺寸精度要求和表面粗糙度要求不高，油孔要求與中心線偏30角。為了保證所鉆、擴(kuò)的孔與側(cè)面成30角并保證油孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇油孔的加工定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑端面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。一面就以夾具體的右面為準(zhǔn)，而兩銷如下圖：3.2定心夾緊裝置設(shè)計(jì)及切削力與夾緊力的計(jì)算3.2.1定心夾緊裝置設(shè)計(jì)夾緊裝置一般由力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)所組成。設(shè)計(jì)本夾緊裝置考慮到夾緊簡單、夾緊力可靠。由于CA6140車床輸出軸的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，原始夾緊力可以連續(xù)作用，夾緊可靠，方便實(shí)用。本道工序夾具的定位元件選用兩個圓柱銷、一個定位板來對輸出軸定位。再用一個螺旋頂針對工件夾緊，從軸徑方向夾緊工件。工件由于用2個圓柱銷定位所以繞軸心線轉(zhuǎn)動被限制了。由于夾緊力方向與鉆削力方向不同，軸心線方向上受到力的作用，所以用一定位板來定位。夾緊裝置是夾具的重要組成部分。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時，應(yīng)滿足以下基本要求：1）在夾緊過程中應(yīng)保持工件定位時所獲得的正確位置；2）夾緊應(yīng)可靠和適當(dāng)；3）夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全；4）夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。 3.2.2切削力的計(jì)算與夾緊力分析：由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴(kuò)加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由切削手冊17得：鉆削力 鉆削力矩 式中： 當(dāng)用兩把刀具同時鉆削時： 本道工序加工油孔時，工件后端放在定位塊上。夾緊力方向與鉆削力方向不同，有30的夾角的偏向，所以夾緊力N 。 3.3鉆模板及引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)3.3.1 鉆模板的設(shè)計(jì)由于加工孔為斜孔，所以要對其鉆模板進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，考慮到加工要求，為了保證其加工位置提高加工精度，設(shè)計(jì)的鉆模板采用可卸式鉆模板。鉆模板由4個螺釘和2個圓柱銷固定，為了保證鉆模板的剛度，設(shè)計(jì)厚度為15mm。3.3.2 引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)本套夾具設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)鉆斜油孔夾具，所以在設(shè)計(jì)鉆夾具時要設(shè)計(jì)一個引導(dǎo)裝置即：鉆套。在鉆套外面還應(yīng)設(shè)計(jì)一個襯套。工藝孔的加工需鉆、擴(kuò)兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔8mm分鉆、擴(kuò)兩個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB114184的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，根據(jù)GB114184的規(guī)定擴(kuò)孔鉆的尺寸為。圖4-5 長型快換鉆套圖工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：表4-5長型快換鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)dHD公稱尺寸允差86012+0.018+0.00726221047716襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖4-5 固定襯套圖夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖2所示。其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：表4-5 固定襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)dHDC公稱尺寸允差公稱尺寸允差12+0.034+0.0162018+0.023+0.0120.523.4夾具體的設(shè)計(jì)本道工序的夾具設(shè)計(jì)中需要對夾具體單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此來滿足加工要求。夾具體選用HT200鑄造，主要考慮工件的定位與夾緊來設(shè)計(jì)夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸與加工要求。具體要求如下：1）工件靠176外圓面上的2個10-20孔及176外圓端面定位，為一面兩銷地位，需要在夾具體右邊考慮一個支座固定圓柱銷；2）工件夾緊選用一個螺旋頂針夾緊，需要在夾具體左邊設(shè)計(jì)一個支座支撐螺旋頂針；3）在與176外圓端面定位時要考慮其精度要求；4）在夾具體上還要設(shè)計(jì)一個平臺用與安裝裝孔用的鉆套及襯套的鉆模板。所以綜合上面幾點(diǎn)，對夾具體的設(shè)計(jì)如下：1）在設(shè)計(jì)右邊支座時，需要設(shè)計(jì)兩個孔與圓柱銷配合，而且支座與工件接觸面需要精加工來保證工件的定位精度，所以對其進(jìn)行粗、精銑加工；2）在設(shè)計(jì)左邊支座時，需要設(shè)計(jì)一個內(nèi)螺紋孔來與螺旋頂針配合，以便對工件進(jìn)行夾緊；3）在夾具體上設(shè)計(jì)一個平臺，要求固定安裝鉆孔用的鉆套及襯套的鉆模板，主要留四個內(nèi)螺紋及兩個孔用于固定鉆模板。3.5夾具零件的選擇3.5.1鉆套用止動螺釘?shù)倪x擇：鉆套用止動螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如下圖： 3.6夾具精度分析利用夾具在機(jī)床上加工時，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)算。由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計(jì)。本道工序加工中主要保證兩油孔尺寸。直徑為，并采用鉆套，導(dǎo)套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。該油孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。即要求：（1）、各孔的實(shí)際輪廓受最大實(shí)體實(shí)效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實(shí)體實(shí)效尺寸。（3）、當(dāng)各孔的實(shí)際輪廓偏離其最大實(shí)體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實(shí)體尺寸時可將偏離量補(bǔ)償給位置度公差。（4）、如各孔的實(shí)際輪廓處于最小實(shí)體狀態(tài)即其實(shí)際直徑為時，相對于最大實(shí)體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達(dá)到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。工藝孔的尺寸，由選用的擴(kuò)孔尺寸滿足。由本工序所選用的加工工步鉆、擴(kuò)滿足。影響兩油孔位置度的因素有（如下圖所示）：（1） 鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：（2） 兩襯套的同軸度公差：（3） 襯套與鉆套配合的最大間隙：（4） 鉆套的同軸度公差：所以能滿足加工要求。3.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明本套夾具用于加工8油孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。以176孔外圓端面（一面）及其上面的10-20的兩個孔（兩個長圓柱銷）來實(shí)現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用螺旋頂針夾緊。工件加工完成后，旋開螺旋頂針，工件向左退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到長圓柱銷和定位板上，然后將旋緊螺旋頂針就可以進(jìn)行加工了。加工完成以后將旋開螺旋頂針，工件向左退出一定距離，就可以把工件直接取出。如夾具裝配圖ZJZ-8所示。3.8小結(jié)對專用夾具的設(shè)計(jì)，可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。本夾具設(shè)計(jì)可以反應(yīng)夾具設(shè)計(jì)時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。 4 結(jié) 論4 結(jié) 論 機(jī)械制造畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)顆，技術(shù)基礎(chǔ)課以及所有的專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在畢業(yè)之前對我們所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總測驗(yàn)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，它在我們將來的工作和生活中占有舉足輕重的地位。在本次設(shè)計(jì)中，對零件的工藝分析是整個設(shè)計(jì)的前提，一個好的工藝規(guī)程還應(yīng)考慮加工工藝裝備等，如工序的合理性、工人的勞動強(qiáng)度等。設(shè)計(jì)夾具時綜合分析夾具發(fā)展現(xiàn)狀，即高精、高效、經(jīng)濟(jì)。就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力。因此在設(shè)計(jì)過程中，需仔細(xì)分析、計(jì)算各種參數(shù)，確保拉刀設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性、可加工性等。可以在今后的工作中在知識,能力和素質(zhì)方面得到進(jìn)一步提高。為今后參加祖國的四個現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ),為祖國的發(fā)展出一份力量。設(shè)計(jì)尚有許多不足的地方，