定位銷軸加工工藝和夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

××××大學(xué)××××學(xué)院機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)課程名稱：機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)課題：定位銷軸專業(yè)：××××班級(jí):××××姓名：××××學(xué)號(hào)：××××評(píng)分：××××指導(dǎo)老師：××××××××年××××月××××日目錄第一局部工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù).......................................................................................................3零件圖樣、工藝分析...................................................................................3毛坯的選擇...................................................................................................4工藝過(guò)程設(shè)計(jì)...............................................................................................4第二局部夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù).......................................................................................................11確定定位方案、選擇定位元件...................................................................11夾緊機(jī)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)...............................................................................11定位誤差分析與計(jì)算...................................................................................12對(duì)刀裝置的選擇...........................................................................................12夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明.......................................................................................13第三局部小結(jié)小結(jié)..................................................................................................................14參考文獻(xiàn)..........................................................................................................15第一局部工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是定位銷軸，如下列圖所示。定位銷軸零件的工藝分析〔1〕零件的結(jié)構(gòu)分析該零件屬于異形軸類零件，由圓柱面、軸肩和車槽等組成。軸肩一般用來(lái)確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓時(shí)退刀方便。定位銷軸是在夾具體中做定位用的零件，從圖中可以看出，φ20mm是用來(lái)做定位局部的，φ15mm與φ18mm〔2〕零件的技術(shù)要求分析①圖中以φ20mm軸心線為基準(zhǔn)，尺寸φ18mm與尺寸φ20mm的同軸度公差要求為②圖中以φ20mm軸心線為基準(zhǔn)，外徑φ30mm的圓柱端面與基準(zhǔn)軸心線的垂直度為公差為0.02mm③工件熱處理后硬度為55～60HRC。④選用材料為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼T10A。三、毛坯的選擇該定位銷軸軸材料為T10A(碳素工具鋼，此鋼強(qiáng)度及耐磨性均較T8和T9高，但熱硬性、淬透性不高且淬火變形大。適合于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受突然和劇烈振動(dòng)，需要一定韌性及具有風(fēng)鋒利刀口的各種工具，可用作不受較大沖擊的耐磨零件。)該軸屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，應(yīng)選擇φ35mm的熱軋圓鋼作毛坯。四、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)1、定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)于該軸外表的加工均利用外圓外表定位，對(duì)于軸向定位那么使用被加工一端的相對(duì)段來(lái)定位以遵循“基準(zhǔn)重合〞原那么，當(dāng)?shù)纛^裝夾的時(shí)候使用相反的那段來(lái)定位。由于該零件有同軸度和垂直度要求，在車削工序時(shí)加工出兩端中心孔，零件淬火后采用中心孔定位裝夾再磨削，這樣可以更好地保證零件的精度要求。粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾(有時(shí)在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。2、零件外表加工方法的選擇本零件的加工外表有外圓柱面、端面、軸端面、外圓錐面等，這里列舉外圓柱面來(lái)說(shuō)明起加工方法。Φ20mm和Φ18精度等級(jí)：IT6；外表粗糙度：Ra1.6um能達(dá)此要求的加工經(jīng)濟(jì)精度的加工路線有：1、粗車→半精車→精車→金剛石車〔加工經(jīng)濟(jì)精度：IT5-6，外表粗糙度：Ra0.02-1.25下同〕2、粗車→半精車→精車→粗磨→精磨〔〔IT6-7，Ra0.16-1.25〕3、粗車→半精車→粗磨→精磨→研磨〔IT5-6，Ra0.08-0.32〕第一種方法本錢太高，第三種方法加工精度太高，在此用不著。第二種方法比擬容易實(shí)現(xiàn)，本錢較低。3、制定工藝路線〔1〕這里結(jié)合工序?qū)嶋H情況制定了兩種工藝路線。方案一：工序05：下料工序10：車Φ20mm端面，粗車Φ30mm外圓和Φ2工序15：車Φ18mm端面，粗車Φ18mm外圓工序20：精車Φ20mm外圓、Φ30mm的外圓、切Φ18mm退刀槽,鉆中心孔工序25：精車Φ18mm外圓、切Φ16mm退刀槽、鉆中心孔工序30：熱處理工序35：修研兩中心孔，磨削兩軸徑外圓Φ20mm、Φ18mm和端面工序40：檢驗(yàn)工序45：油封入庫(kù)方案二：工序05：下料工序10：車Φ20mm和Φ18mm兩端面，鉆兩中心孔工序15：粗車Φ30mm外圓和Φ18工序20：粗車Φ20mm外圓工序25：精車Φ20mm外圓、Φ30mm的外圓、切Φ18mm退刀槽工序30：精車Φ18mm外圓、切Φ16mm退刀槽工序35：熱處理工序40：修研兩中心孔，磨削兩軸徑外圓Φ20mm、Φ18mm和端面工序45：檢驗(yàn)工序10：油封入庫(kù)〔2〕工藝方案的比擬與分析上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先車一端的端面、鉆中心孔，以另外一端外圓為粗基準(zhǔn)加工Φ20mm外圓，然后以加工好的Φ20mm外圓為基準(zhǔn)加工Φ18mm外圓；而方案二那么是都以毛坯外圓為基準(zhǔn)把兩端面端平、鉆中心孔，然后先加工Φ18mm的外圓后加工Φ20mm的外圓。兩相比擬可以看出方案二先端一個(gè)面比兩個(gè)端面一起端更能保證位置精度，并且減少了工序、定位夾緊的次數(shù)。除此之外，方案二兩次利用毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)，違背了粗基準(zhǔn)的選用原那么。綜上分析：采用方案一。4、零件加工余量確實(shí)定機(jī)械加工余量對(duì)工藝過(guò)程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量，余量過(guò)大，不但會(huì)增加機(jī)械加工勞動(dòng)量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，從而增加了本錢，所以必須合理的安排加工余量。根據(jù)零件毛坯條件：材料45#鋼，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)采用查表修正和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法相結(jié)合來(lái)確定各加工外表的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。各工序的計(jì)算尺寸如下：〔1〕加工Φ30mm外圓加工方法為：粗車→精車工序名稱工序余量/mm工序到達(dá)的公差等級(jí)工序尺寸/mm尺寸公差/mm精車2IT8300.033粗車3IT1130+2=320.16毛坯5IT1632+3=351.6〔2〕加工Φ20mm外圓加工方法為：粗車→精車→磨工序名稱工序余量/mm工序到達(dá)的公差等級(jí)工序尺寸/mm尺寸公差/mm磨0.3IT6200.018精車12.7IT8200.033粗車13IT1120.3+12.7=330.16(3)加工Φ18mm外圓加工方法為：粗車→精車→磨工序名稱工序余量/mm工序到達(dá)的公差等級(jí)工序尺寸/mm尺寸公差/mm磨0.3IT6180.018精車16.7IT818+0.3=18.30.033粗車實(shí)體IT1118.3+16.7=350.165、確定各工序所用機(jī)床及工藝設(shè)備由于該工件生產(chǎn)規(guī)模為中批生產(chǎn)，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，各工序用機(jī)床及工藝裝備確定如下：〔1〕選擇機(jī)床工序05、10、15、20、25是粗車和精車。各工步的工步數(shù)不多，應(yīng)選用臥式車床就能滿足要求。本零件外廓尺寸不大，選用最常用的C620-1型臥式車床即可工序35要求磨削，由于是加工外圓外表和端面選用普通的M1420型磨床即可?！?〕選擇夾具本零件由于加工工序比擬簡(jiǎn)單，都是以加工外圓為主，選用通用夾具即可以滿足要求?！?〕選擇量具本零件選用測(cè)量范圍為0～150游標(biāo)卡尺和千分尺即可滿足要求。6、切削用量和根本時(shí)間確實(shí)定切削用量包括被吃刀量ap、進(jìn)給量f和切削速v。確定順序是先確定ap、f，在確定v。工序10切削用量及根本時(shí)間確實(shí)定①切削用量本工序?yàn)榇周嚒曹嚩嗣婧屯鈭A〕。加工材料為45鋼，強(qiáng)度極限為670MPa,型材；機(jī)床為C620-1型臥式車床確定粗車外圓Φ33mm外圓的切削用量：所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀，根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得C620-1車床的中心高為200mm，應(yīng)選刀桿尺寸B×H=16mmx25mm,刀片厚度為4.5mm。粗車雙邊余量為2mm，顯然ap為單邊余量，ap=2/2=1mm根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得在粗車鋼料、刀桿尺寸為16mm×25mm、ap≤3mm、工件直徑為20～40mm時(shí)，0.3～0.5mm/r,按C620-1車床進(jìn)給量選擇f=0.5mm/r。根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀加工強(qiáng)度極限為600～700MPa鋼料、ap≤3mm、f≤0.54mm/r時(shí)，切削速度v=123m/min切削速度的修正系數(shù)為Ksv=0.9,Ktv=0.65,Kkrv=0.81,Ktv=1.15,Kmv=1.0,故v=123×0.9×0.65×0.81×1.15=67mn=1000v/∏d=(1000×67)/(∏×35)=609.6r/min按C620-1車床的轉(zhuǎn)速，選擇n=600r/min,實(shí)際切削速度為v=65.94m故最后確定的切削用量為ap=1mm,f=0.5mm/r,n=600r/min,v=65.94m②車端面和車Φ24mm外圓采用車Φ33mm的刀具加工這些外表。加工余量皆可一次走刀切除。車Φ24mm外圓的ap=11/2=5.5mm。車端面的ap=2mm，車Φ24mm外圓的f=0.35mm/r,車端面的f=0.40mm/r主軸轉(zhuǎn)速與車外圓Φ33mm相同。③根本時(shí)間確定粗車Φ33mm外圓的根本時(shí)間。查表的車外圓的根本時(shí)間為Tj1Li/fn=(L+L1+L1+L2+L3)i/fn式中，L=17mm,L1=ap/tankr+(2～3),Kr=75,L1=3mm,L2=4mmf=0.5mm/r,n=10r/s,i=1那么Tj1(17+3+4)/(0.5×10)=4.8s同樣可以求出粗車Φ24外圓和端面的根本時(shí)間Tj2=7.4sTj3=Li/fn，L=(d-d1)/2+〔L1+L2+L3)Tj3=6s工序15切削用量及根本時(shí)間確實(shí)定本工序仍為粗車。條件與工序10相同。車端面、外圓可采用工序10相同的可轉(zhuǎn)位車刀。采用工序10確定切削用量的方法得本工序的切削用量及根本時(shí)間粗車外圓Φ21mm外圓的切削用量：ap=7mm,f=0.3mm/r,n=760r/min,v=83.5粗車端面的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=760r/min,v=83.5m/minTj工序20切削用量及根本時(shí)間確實(shí)定本工序?yàn)榫庸?。條件與粗加工工序相同。①確定Φ20mm外圓的切削用量，所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。車刀形狀、刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。被吃刀量ap=4/2=2mm；根據(jù)《切削用量手冊(cè)》查得C620-1車床的進(jìn)給量，選擇f=0.3mm/r；當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工強(qiáng)度極限為600～700MPa鋼料、ap≤3mm、f≤0.38mm/r時(shí)切削速度的修正系數(shù)為Kkrv=0.81,其余的修正系數(shù)均為1，故v=138×0.81=111.8m/min，n=1000v/∏d=(1000×,111.8)/(∏×24)=1483按C620-1車床的轉(zhuǎn)速，選擇n=1200r/min,實(shí)際切削速度為v=90.4m故最后確定的切削用量為ap=2mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=90.4②車端面的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=90.4③切槽的切削用量：手動(dòng)n=1200r/min,v=90.4m/min，Tj3=1.6④Φ30mm外圓的切削用量：ap=1.5mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=90.4工序25切削用量及根本時(shí)間確實(shí)定本工序還是精車，條件與上道工序一樣。用相同的方法可以求得：①確定Φ18mm外圓ap=1.5mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=79m/min，Tj②切槽的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=79m③車端面的切削用量：ap=1mm,f=0.3mm/r,n=1200r/min,v=79m/min，Tj④車錐度的切削用量：ap=1.5mm,手動(dòng),n=1200r/min,v=79m工序35切削用量及根本時(shí)間確實(shí)定本工序主要是磨削Φ18mm、Φ20mm的磨削余量為0.3mm,T1j=10.6s。第二局部夾具設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)精加工Φ20mm二、確定定位方案和定位元件加工外圓外表要限制6個(gè)自由度，由于此零件為軸類零件，可以采用V形卡爪定位來(lái)限制它的自由度。V型塊的定心精度較高，且對(duì)與此類零件使用V型塊定位之后夾緊更為方便。兩個(gè)V型卡爪對(duì)頂裝夾限制工件的自由度。由此設(shè)計(jì)出如下列圖所示定位方案：3、夾緊機(jī)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)有斜夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)等。該夾具設(shè)計(jì)的是車床上的外圓外表加工，故要求工件旋轉(zhuǎn)中心與車床主軸中心重合，因此可以采用定心夾緊機(jī)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件定心定位和夾緊。最終選用定心夾緊機(jī)構(gòu)，具體方案裝配圖。4、定位誤差的分析與計(jì)算所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤差。因?yàn)閷?duì)一批工件來(lái)說(shuō)，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工外表的位置相對(duì)于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向的最大變動(dòng)量，以Δ表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位移誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上得最大變動(dòng)量，以Δ表示。那么定位誤差Δ=Δ±Δ。5、對(duì)刀裝置的選擇車床加工時(shí)工件和主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)刀裝置可以用頂尖。6、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明為減少輔助時(shí)間，夾具設(shè)計(jì)保證快速定位和夾緊，提高生產(chǎn)效率，以滿足大批量生產(chǎn)的要求。采用定心夾緊結(jié)構(gòu)，夾緊力的作用力方向利于減少所需夾緊力的大小，且力的方向垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)。夾具采用兩個(gè)V型卡爪，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖。定心夾緊機(jī)構(gòu)利用等速移動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)定心夾緊，快捷方便。這種機(jī)構(gòu)是車床夾具的常用機(jī)構(gòu)。使用時(shí)用扳手旋轉(zhuǎn)左右螺桿使V型卡爪等速?gòu)堥_(kāi)和收縮。第三局部小結(jié)三個(gè)星期的機(jī)械制造裝備工藝課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了。三個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)不僅讓我們重新復(fù)習(xí)了一遍之前學(xué)過(guò)的一些根底課程和專業(yè)課程，更讓我們認(rèn)識(shí)到自身的缺乏，讓我們真正認(rèn)識(shí)到之前我們學(xué)習(xí)的知識(shí)太淺薄。機(jī)械制造裝備工藝課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)運(yùn)用，只要一個(gè)地方知識(shí)不過(guò)關(guān)就可能影響到后面的設(shè)計(jì)。在這段時(shí)間我遇到很多問(wèn)題，通過(guò)查閱相關(guān)的資料、詢問(wèn)指導(dǎo)老師、查閱之前上課的筆記，我們克服了一個(gè)一個(gè)的困難。從最開(kāi)始的零件工藝、