機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計--芯軸機械加工工藝及銑斜面夾具設計

1、<p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　設計題目：芯軸機械加工工藝及銑斜面夾具設計</p><p><b>　　學院：機電工程學院</b></p><p>　　專業(yè)：機械設計制造及其自動化</p><p>

2、;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　一、課程設計任務書2</p><p><b>　　二、零件的分析2</b></p><p><b>　　1.零件的作用2</b></p>

3、<p><b>　　2.零件三維圖2</b></p><p>　　三、工藝規(guī)程設計3</p><p>　　1.確定毛坯的制造形式3</p><p><b>　　2.基面的選擇3</b></p><p>　　3.工藝路線的制定4</p><p>　　4.機

4、械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定6</p><p>　　四、專用夾具設計7</p><p><b>　　1.設計主題7</b></p><p><b>　　2.夾具設計7</b></p><p>　　五．設計心得體會9</p><p><b>　　參考

5、文獻：11</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學生活中占有十分重要的地位。</p><p

6、>　　就我個人而言，我希望能聽過這次課程設計對自己未來從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　一、課程設計任務書</b></p><p>　　設計題目：“芯軸”零件機械加工工藝及64°、26°兩斜面銑夾具設計</p><

7、p><b>　　設計條件：批量生產(chǎn)</b></p><p><b>　　設計內(nèi)容：</b></p><p>　　1.產(chǎn)品零件圖（一張，CAD圖，打?。?lt;/p><p>　　2.產(chǎn)品毛坯圖（鍛造毛坯）（一張，CAD圖打?。?lt;/p><p>　　3.機械加工工藝過程卡片（該零件完整的工藝過程，手寫

8、或打印）</p><p>　　4.機械加工工序卡片（所設計夾具對應的工序，一張，手寫或打?。?lt;/p><p>　　5.夾具設計（裝配圖一張，主要零件圖三張，全部為1：1鉛筆圖）</p><p>　　6.工藝、夾具設計說明書（6000字以上，用專用紙撰寫）</p><p><b>　　二、零件的分析</b></p&g

9、t;<p><b>　　1.零件的作用</b></p><p>　　題目所給的零件是芯軸。芯軸是回轉(zhuǎn)類零件，主要用于和別的零件進行裝配。所以芯軸要有一定的配合精度以及表面接觸強度，還有要有足夠的剛度和耐磨性，以滿足使用要求。</p><p><b>　　2.零件三維圖</b></p><p><b>

10、;　　圖1：芯軸零件圖</b></p><p>　　3.零件的工藝分析 </p><p>　　該零件是軸類零件，形狀不太復雜，尺寸精度要求比較高。零件的主要技術(shù)要求分析如下：</p><p>　　(1)Φ35的外圓和Φ53的凹槽

11、,都有很高的尺寸精度要求,主要是為了和其裝配件很好的裝配。</p><p>　　(2)在Φ77的外圓切了一個槽,槽的兩面和Φ77的端面有一定的角度要求。 </p><p>　　(3)在Φ77的端面上打了5個M8的螺紋孔,要注意他們的相互位置。</p><p>　　(4)在Φ77的端面和圓周面上銑90度的槽。</p><p&g

12、t;<b>　　三、工藝規(guī)程設計</b></p><p>　　1.確定毛坯的制造形式</p><p>　　零件的材料為45鋼.考慮到芯軸在工作過程中會受到一定的載荷,因此選擇鍛件,以使金屬纖維不被切斷,保證零件工作可靠.由于零件年產(chǎn)量為4000件,已達到大批生產(chǎn)的水平.而且零件的輪廓尺寸不大,故可采用模鍛成型,這對于提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量也是有利的。</p&g

13、t;<p><b>　　2.基面的選擇</b></p><p>　　基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。</p><p><b>　　1).粗基準的選擇</b></p><p&

14、gt;　　對于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準是完全合理的。按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件又不加工表面時，應以這些不加工的表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準），現(xiàn)在應為都要加工就要結(jié)合加工工藝來確定粗基準，現(xiàn)取Φ77的外圓作為粗基準，利用三爪卡盤裝夾。利用不完全定位來加工工件。</p><p><b>　　2).精基準的選擇</

15、b></p><p>　　精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。</p><p><b>　　3.工藝路線的制定</b></p><p>　　制定工藝路線的相互發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度要求等技術(shù)能得到合理的保證.在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以采用萬能機床配以專

16、用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此以外,還應考慮經(jīng)濟效益,以便降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　1).工藝路線方案一:</p><p>　　工序1: 車端面,打中心孔, 車Φ77的外圓表面，倒角。</p><p>　　工序2: 調(diào)頭車另一端面,打中心孔, 車Φ35+0.0160和Φ40的外圓，倒角。</p><p>　　工序3: 修

17、研兩端中心孔。</p><p>　　工序4: 半精車Φ35+0.0160的外圓表面并切槽。</p><p>　　工序5: 銑Φ53+0.0740的凹槽。</p><p>　　工序6：鉆Φ6的定位孔。</p><p>　　工序7: 銑90度的槽。</p><p>　　工序8：鉆M8螺紋的底孔,倒角，攻螺紋</p&g

18、t;<p>　　工序9: 磨35+0.0160的外圓表面。</p><p><b>　　工序10：終檢。</b></p><p><b>　　工序11：入庫。</b></p><p>　　2).工藝路線方案二：</p><p>　　工序1：銑端面，打中心孔。</p>&l

19、t;p>　　工序2：掉頭銑另一端面，打中心孔。</p><p>　　工序3：車Φ35+0.0160和Φ40的外圓，掉頭車Φ77的外圓。</p><p>　　工序4: 半精車Φ35+0.0160的外圓表面并切槽。</p><p>　　工序5：鉆M8螺紋的底孔，倒角，攻絲。</p><p>　　工序6: 銑Φ53+0.0740的凹槽。<

20、;/p><p>　　工序7：銑90度的槽。</p><p>　　工序8: 磨35+0.0160的外圓表面。</p><p><b>　　工序9：終檢。</b></p><p><b>　　工序10：入庫.</b></p><p>　　3).工藝方案的比較與分析</p>

21、<p>　　上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是在車床上用三爪卡盤裝夾，車一端面再打中細孔，然后用頂尖頂住來車外圓再掉頭加工另一端，以此為基準來完成后面的工序。方案二則與之不同，是先銑削好兩個端面，打中心孔，以此為基準來加工余下的工序。經(jīng)比較可見，先加工好一端面和它所在端的外圓，以此為基準來加工后面的工序，這是的位置和尺寸精度較易保證，并且定位也較方便。在加工螺紋和銑凹槽的時候，方案一中的工序6、7、8，雖然只是在加工的先

22、后順序不同，這樣的話可能會造成鉆孔時的讓刀。故決定將方案二中的工序5、6、7移入方案一。具體工藝過程如下：</p><p>　　工序1: 車端面,打中心孔,車Φ77的外圓表面，倒角。</p><p>　　工序2: 調(diào)頭車另一端面,打中心孔,車Φ35+0.0160和Φ40的外圓，倒角。</p><p>　　工序3: 修研兩端中心孔。</p><p&

23、gt;　　工序4: 半精車Φ35+0.0160的外圓表面并切槽。</p><p>　　工序5：鉆M8螺紋的底孔，倒角，攻絲。</p><p>　　工序6：銑Φ53+0.0740的凹槽。</p><p>　　工序7：銑90度的槽。</p><p>　　工序8: 磨35+0.0160的外圓表面。</p><p><b

24、>　　工序9：終檢。</b></p><p><b>　　工序10：入庫</b></p><p>　　以上方案大致看來還是合理的。但通過仔細考慮零件的技術(shù)要求以及可能的加工手段之后，發(fā)現(xiàn)仍有問題，主要表現(xiàn)在螺紋加工以后加工90°的槽的時候零件定位困難，且夾具設計麻煩價格高。如果先加工90°的槽的話不但夾具設計簡單而且加工成本較低。

25、還有在銑Φ53的凹槽是銑刀直徑太大，買的話價格較高。故先銑一個較小的槽后在用車刀車到相應的尺寸。因此，最后的加工路線確定如下：</p><p>　　工序1: 車端面, 打中心孔,車Φ77的外圓表面，倒角。</p><p>　　工序2: 調(diào)頭車另一端面, 打中心孔,車Φ35+0.0160和Φ40的外圓，倒角。</p><p>　　工序3: 修研兩端中心孔。</p

26、><p>　　工序4: 半精車Φ35+0.0160的外圓表面并切槽。</p><p>　　工序5：鉆鉆Φ6的定位孔。</p><p>　　工序5：銑90度的槽。</p><p>　　工序6：鉆M8螺紋的底孔，倒角，攻M8的螺紋。</p><p>　　工序7：銑Φ30的槽。</p><p>　　工序8

27、: 車Φ53+0.0740的凹槽。</p><p>　　工序9: 磨Φ35+0.0160的外圓表面。</p><p><b>　　工序10：終檢。</b></p><p><b>　　工序11：入庫。</b></p><p>　　以上工藝過程詳見附表機械加工工藝過程卡片和附表機械加工工序卡片。<

28、;/p><p>　　4.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定</p><p>　　“芯軸”零件材料為45號鋼，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。</p><p>　　根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定個加工表面的機械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下：</p><p>　　1）.外圓表面（Φ35、Φ40和Φ77）</p>

29、<p>　　查《機械制造工藝與機床夾具課程設計指導》（以下簡稱《課程設計指導》）表2-11，鍛件輪廓尺寸（直徑方向）為120～260mm之間，取精度為1級精度，可以查得：Φ35、Φ40軸機械加工余量值規(guī)定為2.0～2.5mm，現(xiàn)取2.5mm； Φ77軸機械加工余量規(guī)定值為2.5～3.0mm，現(xiàn)取3.0mm。</p><p>　　2）.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量</p>&

30、lt;p>　　查《機械制造工藝設計手冊》表7-2，Φ77軸端面需要加工，長度小于300mm，查得其加工余量為3mm；軸Φ35+0.0160的端面需要加工，長度小于300mm，查得其加工余量為2mm。</p><p><b>　　3）.M8螺紋孔</b></p><p>　　參照《機械制造工藝設計手冊》表7-31確定M8螺紋的底孔直徑為Φ7。</p>

31、<p><b>　　四、專用夾具設計</b></p><p>　　為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。</p><p>　　經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計第五道工序——銑90度的槽的銑床夾具。本夾具將用于X63臥式銑床。刀具為一把高速鋼鑲齒三面刃銑刀，對工件兩個成90度的槽進行加工。</p><p>

32、<b>　　1.設計主題</b></p><p>　　本夾具主要用來銑90度的槽，加工到工序時，后面的工序與本工序并沒有多大的技術(shù)要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要的問題。</p><p><b>　　2.夾具設計</b></p><p>　　1）.定位基準的選擇<

33、/p><p>　　由零件圖可知，所銑的成90度的兩個面對零件的軸線是有角度要求的，為了使定位誤差為零、所設計的夾具機構(gòu)簡單，這里就選用芯軸軸線為定位基準。</p><p>　　為了提高加工效率，縮短裝卸工件的時間，采用開合V型塊來夾緊工件。</p><p>　　2）.切削力及夾緊力的計算</p><p>　　切削刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，Φ225

34、mm,z=20,則</p><p>　　F=C a f a z/d n</p><p>　　式中，C =650,a =3.1,x =1.0,f =0.08mm,y =0.72,a =40mm (在加工面上測量的近似值)</p><p>　　n =0.86,d =225mm,q =0.86,w =0,z=20,</p><p><b>

35、;　　所以</b></p><p>　　F=650X3.1X0.08 X40 X20/225N=1456N</p><p>　　由于只用一把銑刀，F(xiàn) =F=1456N</p><p>　　水平分力：F水 =F水 =1693N</p><p>　　垂直分力：F垂 =F垂 =436.8N</p><p>　　考

36、慮到加緊裝置的結(jié)構(gòu)及原理，可知加緊力就等于切削時的水平分力，</p><p>　　故：Fn=F水 =1693N</p><p>　　在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4。 </p><p>　　式中， K1 —— 基本安全系數(shù)，K1=1.5；</p><p>　　K2 —— 加工性質(zhì)系數(shù)，K2=1.1；<

37、;/p><p>　　K3 —— 刀具鈍化系數(shù)，K3=1.1；</p><p>　　K4 —— 斷續(xù)且需系數(shù)，K4=1.1。</p><p><b>　　3）.定位誤差分析</b></p><p>　　由于銑90°槽是在軸的外圓加工之后就加工的，所以它在外圓的任何地方銑都行只要保證兩個面成90°以及

38、規(guī)定的尺寸就行，利用V型塊定位。因為定位基準和工序基準都位于芯軸的軸線，所以基準重合。V型塊具有對中性，所以基本位移誤差位零。</p><p>　　4）.夾具設計及操作的簡要說明</p><p>　　如前所述，在設計夾具時，為了提高勞動生產(chǎn)率，應著眼于縮短輔助時間，故選用開合V型塊來夾緊工件，用螺栓固緊。由于本工序所加工的表面質(zhì)量不太高，只需粗銑就行了。</p><p&

39、gt;　　夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件加工之前與塞規(guī)配合使用很好地對刀；同時，夾具體有一個表面成一定的角度。為的就是很方便的加工出所需的槽；而且，夾具體底面上的四個定位孔可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。</p><p>　　銑床夾具的裝配圖如下圖所示：</p><p>　　圖2：芯軸銑90度槽夾具</p><p><b&g

40、t;　　五．設計心得體會</b></p><p>　　本學期的第3、4周是我們的機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計周，在兩周的課程設計之中，我深刻地意識到了本次設計所需要我們掌握的專業(yè)知識和實踐應用技巧，是我在自己所學的專業(yè)領(lǐng)域變得更加成熟。</p><p>　　我們組設計的芯軸夾具以及對芯軸的機械加工工藝的分析，要求我們有產(chǎn)品的零件圖、毛坯圖、加工工藝過程卡、工序卡及夾具的裝配圖和部分

41、零件圖。在零件圖和毛坯圖的設計中，我運用了常見的也是必須熟練掌握的CAD畫圖軟件，再一次的溫習CAD軟件，使我對它有了進一步的了解，對它的使用也更加熟練，另外，在毛坯圖的繪制過程中需要確定芯軸的加工余量，這又需要我去查一些資料，我想我們就要養(yǎng)成這樣的習慣，要勤動手；在加工工藝過程卡以及加工工序卡的設計之中，我主要參考了教材中的內(nèi)容，這使我對教材有了一個溫故而知新感覺；在夾具的設計之中，我首先確定了加緊的基準面，然后根據(jù)所需要銑出的槽的角

42、度，以使用簡單方便快捷，成本不高為標準出發(fā)，利用SolidWorks三維繪圖軟件做出了夾具的三維模型，進行模擬仿真后確定最后的結(jié)構(gòu)以及尺寸，并手工繪制了夾具的裝配圖和部分零件圖，通過這些，我覺得提高了自己在設計之中的整體把握能力和分析能力，三維繪圖軟件和手工繪圖的綜合運用也讓我重新體會總結(jié)了電腦繪圖與手工繪圖的異同和優(yōu)缺點。</p><p>　　當然，在整個設計之中也向老師詢問了和很多不知道的問題，老師的詳細解答

43、對我有極大地幫助，在整個小組中也體會到了小組成員要團結(jié)重要性。總之，這次課程設計給了我很大的提高，同時也讓我相信，在未來的學習、磨練的路途上，我會健碩成長，更加成熟！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1]吳拓、方瓊珊編.機械制造工藝與機床夾具課程設計指導.北京:機械工業(yè)出版社,2005.11(2007.9重印))</p>

44、;<p>　　[2]李益明主編. 機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工藝出版社,1994)</p><p>　　[3]艾興、肖詩剛主編. 切削用量簡明手冊.北京: 機械工藝出版社,1994)</p><p>　　[4]哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編.機床夾具設計.上海:上?？茖W技術(shù)出版社，1983)</p><p>　　[5]李洪主編.機械加工工藝