機(jī)械制造工程課程設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)小軸零件的加工工藝規(guī)程及備工藝裝

1、<p>　　機(jī)械制造工程課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題 目：設(shè)計(jì)小軸零件的加工工藝規(guī)程及備工藝裝（年產(chǎn)量為2000件）</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、零件工藝性分析</p><p&g

2、t;<b>　　、零件的作用</b></p><p><b>　　、零件的工藝分析</b></p><p>　　二、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)</p><p>　　、確定毛坯的制造形成</p><p><b>　　、基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>

3、;<b>　　、制定工藝路線</b></p><p>　　三、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定</p><p><b>　　四.體會(huì)</b></p><p><b>　　五．參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　一、零件工藝性分析</b&g

4、t;</p><p><b>　　、零件的作用</b></p><p>　　題目給定的零件是小軸，軸類(lèi)零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一，它主要是用來(lái)支承傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷。</p><p>　　軸類(lèi)零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長(zhǎng)度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類(lèi)零件分為光軸、

5、階梯軸、空心軸和曲軸等。</p><p><b>　　、零件的工藝分析</b></p><p>　　該小軸的全部技術(shù)要求列如下表:</p><p><b>　　.生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算</b></p><p>　?。?）生產(chǎn)綱領(lǐng)是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝規(guī)程起著很重要的作用，它

6、決定了各工序所需的專(zhuān)業(yè)化和自動(dòng)化的程度以及所選用的工藝方法和工藝裝備。</p><p>　?。?）零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)的計(jì)算方式</p><p>　　N=Qn(1+α%)(1+β%)</p><p>　　結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際：零件的備品率α%和零件的平均廢品率β%分別取4%和6%，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q要求為2000件/年，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量為1件/臺(tái)。所以綜合以上數(shù)據(jù)代入上式中得：

7、N=2210件，所以查表1可得其屬于輕型零件，生產(chǎn)類(lèi)型為中批量生產(chǎn)。</p><p>　　二、機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)</p><p>　　、確定毛坯的制造形成   1；是設(shè)本課程設(shè)計(jì)計(jì)小軸的工藝，選用45鋼。</p><p>　　2；常用圓棒體和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過(guò)加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的

8、抗拉、抗彎和抗扭強(qiáng)度。本課程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)小軸的工藝，一般的光軸、直徑相差不大的階梯軸常用熱軋棒料做毛柸，選用圓棒料。</p><p>　　3；按零件尺寸確定毛柸尺寸：Φ30×100</p><p>　　基準(zhǔn)的選擇， 粗基準(zhǔn)的選擇</p><p>　　因?yàn)橐ＷC小軸的中心線垂直于右端面，所以以Φ30的外圓表面的粗基準(zhǔn)。</p><p&g

9、t;<b>　　精基準(zhǔn)的選擇</b></p><p>　　為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以零件的下低面為精基準(zhǔn)。</p><p>　　、制定工藝路線    制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專(zhuān)用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此

10、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。. 工藝路線方案一</p><p><b>　　工序：</b></p><p>　　粗、精車(chē)端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端45°倒角。</p><p><b>　　粗、精銑削B面。</b></p><p><b>　　銑削5mm的槽

11、。</b></p><p><b>　　銑削3mm的槽。</b></p><p><b>　　拉花鍵。</b></p><p><b>　　工藝路線方案二</b></p><p><b>　　工序：</b></p><p&g

12、t;　　粗、精車(chē)端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端45°倒角。 以Ф22mm圓柱面為粗基準(zhǔn)。</p><p>　　拉花鍵。以花鍵中心線及右端面為基準(zhǔn)，</p><p>　　銑削槽B面。以花鍵的中心線及下低面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專(zhuān)用夾具</p><p>　　銑削5mm的槽。以花鍵的中心線及下低面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專(zhuān)用夾具。</p&g

13、t;<p>　　銑削3mm的槽。以花鍵的中心線及下低面為基準(zhǔn)。選用X62W臥式銑床加專(zhuān)用夾具。</p><p><b>　　方案分析：</b></p><p>　　上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中2.3.4工序很難對(duì)工件進(jìn)行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案二中的3.4.5道工序很容易對(duì)工件進(jìn)行定位與

14、加緊即以花鍵中心線和下低面作為3.4.5道工序的定位基準(zhǔn)。此方案定位精度高，專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，所以采用方案二比較合理。</p><p>　　三、機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定  零件材料為45鋼，毛坯重量為1.0 kgσb =160MPa HBS。根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《工藝手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編）知生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，采用模鍛鍛模造毛坯。</p&g

15、t;<p>　　根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：</p><p>　　.毛坯余量及尺寸的確定</p><p>　　下端面的加工余量：下端面有3±0.8mm的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除</p><p><b>　　矩形花鍵底孔。</b></p>

16、<p>　　要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)孔尺寸為Φ5，見(jiàn)零件圖，參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》 表3-59確定孔加工余量的分配。鉆孔Φ3，拉花鍵 ，花鍵孔要求以外徑定心：拉削時(shí)加工余量參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》取 2Ζ=1mm</p><p><b>　　右端面的加工余量。</b></p><p>　　此工序分2個(gè)工步1、粗銑右端

17、面 2、精銑右端面。精加工余量為0.2mm，粗銑加工余量為2.8mm</p><p><b>　　、確定工序</b></p><p><b>　　加工順序的安排</b></p><p><b>　?。?）機(jī)械加工工序</b></p><p>　?、侔聪然鶞?zhǔn)平面后其他的原則

18、：機(jī)械加工工藝安排是總是先加工好定位基準(zhǔn)面，所以應(yīng)先安排為后續(xù)工序準(zhǔn)備好定為基準(zhǔn)。先加工精基準(zhǔn)面，轉(zhuǎn)中心孔及車(chē)表面的外圓。</p><p>　?、诎聪却趾缶脑瓌t：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工。</p><p>　?、郯聪戎骱蟠蔚脑瓌t:先加工主要表面，如車(chē)外圓各個(gè)表面，端面等。后加工次要表面，如銑鍵槽等。</p><p

19、>　?、芟韧夂髢?nèi)，先大后小原則：先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時(shí)先加工直徑較大的后加工直徑小的。</p><p>　?、荽我砻娴募庸ぐ才牛烘I槽等次要表面的加工通常安排在外圓精車(chē)之后。</p><p>　?、迣?duì)于軸右端ø22mm和中間ø20mm加工質(zhì)量要求較高的表面，安排在后面.</p><p>　?、呦让婧罂自瓌t：先加工端面

20、，再銑鍵槽，鉆螺孔。</p><p>　?。?）熱處理工序的安排</p><p>　　在切削加工前宜安排正火處理，豈能提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精車(chē)之后，這樣能提高材料強(qiáng)度、表面硬度和耐磨性。</p><p>　　在粗加工和熱處理后，安排校直工序。在半精車(chē)加工之后安排去毛刺和中間

21、檢驗(yàn)工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和終檢工序。</p><p>　　綜上所述，該軸的工序安排順序?yàn)椋夯鶞?zhǔn)加工——主要表面粗加工——熱處理——主要表面半精加工——主要表面的精加工（磨削）——銑鍵槽、攻螺紋——去毛刺、最終熱處理等。</p><p><b>　　該軸工藝路線的確定</b></p><p>　　根據(jù)以上的加工工藝過(guò)程的分析確定零件

22、的工藝路線如表4</p><p>　　機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定</p><p>　　確定圓柱面的工序尺寸 圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)。前面已確定各圓柱面的總加工余量（毛坯余量），應(yīng)將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計(jì)算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定。本零件各圓柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見(jiàn)下表：</p>

23、<p>　　表5外圓柱面φ22　軸段加工余量計(jì)算</p><p>　　表6外圓柱面φ18軸段加工余量計(jì)算</p><p>　　表7φ22軸段加工余量計(jì)算</p><p>　　表8φ20軸段加工余量計(jì)算</p><p><b>　　確定工序的切削用量</b></p><p>　　確定切削用

24、量的原則：首先應(yīng)選去盡可能大的背吃刀量，其次在機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進(jìn)給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。</p><p><b>　　工序三，粗車(chē)Φ22</b></p><p><b>　?。?）車(chē)刀的選?。?lt;/b></p><p>　　粗車(chē)選取刀具為硬質(zhì)合金刀具，型號(hào)

25、為YT15.</p><p>　　車(chē)刀參數(shù)查表得，選擇刀具前角γ0＝12°后角α0＝6°，刃傾角：λs=0,主偏角Kr=60° ,副偏角Kr’=10°。</p><p><b>　　（2）背吃刀量：</b></p><p><b>　　背吃刀量mm。</b></p>&

26、lt;p><b>　?。?）進(jìn)給量確定：</b></p><p>　　查CA6140機(jī)床參數(shù)得機(jī)床功率為，中心高度為200mm，查《切削用量手冊(cè)》得刀桿的mm，從而查得進(jìn)給量f=0.4～0.6mm/r,查得CA6140機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)給量取f=0.51mm/r.</p><p><b>　　（4）切削力計(jì)算：</b></p>&l

27、t;p><b>　　由 </b></p><p><b>　　查表=270，</b></p><p><b>　　,,.</b></p><p><b>　　則N</b></p><p>　?。?）確定切削速度：</p><p&g

28、t;　　查《切削用量手冊(cè)》，使用YT15硬質(zhì)合金刀具來(lái)粗加工時(shí)，當(dāng)=0.918GPa，≤7，=0.51mm/r時(shí)，切削速度為m/s。</p><p>　　切削速度的修正系數(shù)查《切削用量手冊(cè)》得=0.65，</p><p>　　=0.92，=0.9，=1.0，=1.0。</p><p>　　=1.28×0.65×0.92×0.9×

29、;1.0×1.0=0.67m/s</p><p><b>　　r/s</b></p><p><b>　　=183r/min</b></p><p>　　查CA6140產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)可以知道，轉(zhuǎn)速應(yīng)選擇r/min。這</p><p><b>　　時(shí)實(shí)際切削速度</b>&l

30、t;/p><p>　?。?）校驗(yàn)機(jī)床功率：</p><p>　　查《切削用量手冊(cè)》，由于=0.918GPa，≤4.8，=0.51mm/r≤0.6mm/r，=0.73m/s，切削功率為</p><p><b>　　KW</b></p><p>　　切削功率的修正系數(shù)，，</p><p>　　則實(shí)際的切削

31、功率kw</p><p>　　根據(jù)CA6140的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)：當(dāng)切削速度是時(shí)，機(jī)床的切削功率是5.5kw，可知≤5.5kw，滿足要求。</p><p>　?。?）最后確定的切削用量</p><p>　　mm，=0.51mm/r，r/min</p><p><b>　　工序八 粗銑花鍵槽</b></p><

32、;p><b>　?。?）刀具選擇</b></p><p>　　選擇硬質(zhì)合金刀具YT5，銑刀直徑為d=16mm，刀具總長(zhǎng)L=75mm,切削部分長(zhǎng)l=28mm,齒數(shù)為Z=2.，，，。</p><p><b>　　（2）確定背吃刀量</b></p><p><b>　　mm</b></p>

33、<p>　　（3）確定切削速度：</p><p>　　查《金屬切削手冊(cè)》，每齒進(jìn)給量，取銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：0.8～1.0（厚刀面最大磨損限度），銑刀平均耐用度：3.8.</p><p>　　查表知道40Cr調(diào)質(zhì)后的硬度為HB330～380之間,可從《金屬切削手冊(cè)》常用工件材料的銑削速度推薦范圍中查得 ,在保證正常的銑刀耐用度及在機(jī)床動(dòng)力和剛性允許的條件下,應(yīng)盡量選取較大的銑削速

34、度,應(yīng)此選擇.</p><p><b>　　r/s</b></p><p>　　=1194r/min</p><p>　　查X52K型立銑的產(chǎn)品設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，可以知道選擇轉(zhuǎn)速為r/min。</p><p><b>　　從而可以得出</b></p><p><b>　　

35、（4）確定銑削用量</b></p><p>　　mm，r/min，， </p><p><b>　　五.體會(huì)與展望</b></p><p>　　為期兩周的夾具課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，我組五名同學(xué)在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造工藝學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理

36、論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。主要是鉆模板與鉆套的選擇與設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用了快換鉆套和手動(dòng)螺旋快速加緊機(jī)構(gòu)，從而大大提高了由于鉆、擴(kuò)、絞孔而頻繁換鉆套的生產(chǎn)效率，夾具的加工精度都采用普通級(jí)，充分考慮了制造成本。缺點(diǎn)是本設(shè)計(jì)的操作需要人力，所以在生產(chǎn)自動(dòng)化方面有待改進(jìn)。</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我將所學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，得到了解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力的初步培養(yǎng)，另外也為以后搞好畢業(yè)設(shè)計(jì)

37、、走上工作崗位進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我們運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、切削用量選擇計(jì)算、機(jī)床選用、時(shí)間定額計(jì)算等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。</p><p>　　通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過(guò)程分析、工藝文件的編制、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的

38、方法和步驟等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問(wèn)題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問(wèn)題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！</p><p><b>

39、;　　六．參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、朱淑萍主編. 機(jī)械加工工藝及裝備.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　2、李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994</p><p>　　3、孫本緒、熊萬(wàn)武編.機(jī)械加工余量手冊(cè).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　4、機(jī)床

40、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　5、趙家齊主編.機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　6、田春霞主編.數(shù)控加工工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　7、吳拓、方瓊珊主編. 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p&