机械制造工艺学课程设计方案说明书.docx
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机械制造工艺学课程设计方案说明书
课程设计说明书
课程名称:
机械制造技术课程设计
设计题目:
轴的加工工艺规程设计
专业:
机械设计制造与自动化班级:
学生姓名:
学号:
起迄日期:
2012年12月24日~2012年12月29日
指导教师:
李忠群
湖南工业大学科技学院教务部制
3.1.3.工艺路线的确定...........................................................8
1、轴的工艺分析及生产类型的确定
1.1、轴的用途
1轴的作用
轴类零件是机械传动中一种常见的零件。
轴在机械传动中其主要作用,一是传递转矩;二是工作过程中经常承受载荷;三是支撑传动零部件。
2轴的工艺分析
通过分析该零件,其布局合理,较方便加工,我们通过径向夹紧可保证其加工要求,尺寸合理,能够完整的表达物体的大小和形状,符合要求。
1.2、轴的技术要求
该轴的各项技术要求如下表所示:
加工表面
尺寸及偏差
(mm)
公差/mm及精度
表面粗糙度(um)
形位公差
(mm)
轴端处
Φ31.2(+0.02
-0.02)
IT6
3.2
0.01
A
轴端处
Φ31.2(+0.02
-0.02)
IT6
3.2
0.02
A
Φ55外圆柱面
Φ55(0
-0.03)
IT7
6.4
/○/
0.005
槽壁
8(+0.035
-0.025)
IT9
3.2
0.1
A
槽壁
8(+0.035
-0.025)
IT9
3.2
//
0.025
A
160x2的槽
160x2
IT9
3.2
无
200x2的槽
200x2
IT9
3.2
无
Φ28的内孔
Φ28
IT7
3.2
无
60°Φ36的
锥孔圆锥面
Φ36
IT9
2.3
无
60°Φ34的
锥孔圆锥面
Φ34
IT9
2.3
无
Φ30内孔
圆柱面
Φ30(+0.02
0)
IT7
1.6
无
Φ6孔圆柱面
Φ6
IT7
3.2
无
1.3、审查轴的工艺性
该轴结构较简单,形状较为简单,属一般的轴类零件。
主要加工表面有Φ55的外圆柱面;两个槽;以及φ34,φ30和φ31.2的内孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。
该零件除主要加工表面外,其余的表面加工精度均较低,不需要高精度机床加工和磨削加工,通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。
由此可见,该零件的加工工艺性较好。
1.4、确定轴的生产类型
已知此轴的零件的生产纲领为5000件/年,零件的质量不足100Kg,查殷国富,徐雷,胡晓兵.机床夹具设计手册(软件版).北京:
化学工业出版社,2009,可确定该拨叉生产类型为中批生产,所以初步确定工艺安排为:
加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,采用专用工装。
2、确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
零件材料为45钢,考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为中批生产,故选择木摸机械砂型铸件毛坯。
选用铸件尺寸公差等级为CT10。
这对提高生产率,保证产品质量有帮助。
此外为消除残余应力还应安排人工时效。
2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量
由表2-1至表2-5可知,可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。
2.2.1公差等级
由轴承座的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为CT=10。
2.2.2轴铸造毛坯尺寸工差及加工余量
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
Φ55外圆柱面
4
4
55.±2
Φ36内圆锥面
3
2.8
36±1.4
Φ34内圆锥面
3
2.8
34±1.4
Φ28的内孔
圆柱面
2
2.0
28±1.0
Φ30的内孔
圆柱面
3
3
30±1.5
Φ31.2内圆锥面
3
3
31.3±1.5
3、拟定轴承座工艺路线
3.1、定位基准的选择
3.1.1.粗基准的选择
按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准。
根据零件图所示,故应选轴外圆端面为粗基准,以此加工轴的内圆柱面以及其它表面。
3.1.2.精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的外圆柱面为主要的定位精基准,即以轴的外圆柱面为精基准。
3.1.3工艺路线的拟定
毛坯为精铸件,清理后,退火处理,以消除铸件的内应力及改善机械加工性能,在毛坯车间铣削去浇冒口,达到毛坯的技术要求,然后送到机械加工车间来加工。
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:
工序号
工序内容
设备
1
粗车直径为φ55的外圆柱面;
粗镗φ36、φ31.2、φ34、内圆锥面。
C620-1卧式车床
T6113卧式镗床
2
半精车直径为φ55外圆柱面;
半精镗φ36、φ31、φ34、内圆锥面;倒圆角。
C620-1卧式车床
T6113卧式镗床
3
在φ55的外圆柱面上铣键槽。
X61卧式万能铣床
5
粗磨直径为φ55的外圆柱面;
粗镗φ28、φ30的内圆柱面。
M4080卧式磨床
T6113卧式镗床
6
半精镗φ28的内圆柱面;
精镗φ30的内圆柱面。
T6113卧式镗床
7
在离轴右端面25处的φ55外圆柱面上钻φ6的圆柱孔
Z5140立式钻床
8
去毛刺,检验。
钳工台
根据此工序安排,编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。
见附表
3.2、表面加工方法的确定
根据轴承座零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法,如下表所示:
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
轴端处
IT6
3.2
粗车-半精车
Φ55外圆柱面
IT7
6.4
粗车-半精车
槽壁
IT9
6.3
粗铣
160x2的槽
IT9
3.2
粗铣-半精铣
200x2的槽
IT9
3.2
粗铣-半精铣
Φ28的内孔
IT7
3.2
粗镗-半精镗
60°Φ36的
锥孔圆锥面
IT9
2.3
粗镗-半精镗
60°Φ34的
锥孔圆锥面
IT9
2.3
粗镗-半精镗
Φ30内孔
圆柱面
IT7
1.6
粗镗-精镗
Φ6孔圆柱面
IT7
3.2
钻
3.3、加工阶段的划分
该轴除Φ30的内孔表面加工质量要求高以外,其余的表面加工质量要求一般,因此可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他表面的精度要求;然后粗铣轴内圆锥面。
在半精加工阶段,完成轴内圆柱面精铣加工和φ28孔的镗-半精镗加工及φ31.2、φ34、φ36孔的加工。
3.4、工序的集中与分散
选用工序集中原则安排轴的加工工序。
该轴的生产类型为中批生产,可以采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。
3.5、工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准——轴的外圆柱面和右端面。
(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。
(3)遵循“先面后孔”原则,先加工轴的右端面,再加工φ36孔。
3.5.2.热处理工序
铸造成型后,对铸件进行退火处理,可消除铸造后产生的铸造应力,提高材料的综合力学性能。
该轴在工作过程中不承受冲击载荷,也没有各种应力,故采用退火处理即可满足零件的加工要求。
3.5.3.辅助工序
在半精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述,该轴工序的安排顺序为:
热处理——基准加工——粗加工——精加工。
3.6、确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,下表列出了轴的工艺路线:
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
1
退火
2
粗车
粗车Φ55外圆柱面
C620-1卧式车床
外圆车刀、游标卡尺
3
粗镗
粗镗Φ36内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
4
粗镗
粗镗Φ34内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
5
粗镗
粗镗Φ31.2内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
6
半精车
半精车Φ55外圆柱面
C620-1卧式车床
外圆车刀、游标卡尺
7
半精镗
半精镗Φ36内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
8
半精镗
半精镗Φ34内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
9
半精镗
半精镗Φ31.2内圆锥面
T6113卧式镗床
镗刀、游标卡尺
10
铣
在φ55的外圆柱面上铣160x2的键槽
X61卧式万能铣床
端铣刀、游标卡尺
11
铣
在φ55的外圆柱面上铣200x2键槽
X61卧式万能铣床
端铣刀、游标卡尺
12
粗磨
粗磨直径为φ55的外圆柱面
M4080卧式磨床
砂轮、游标卡尺
13
粗镗
粗镗φ28的内圆柱面
T6113卧式镗床
高速钢镗刀、游标卡尺
14
粗镗
粗镗φ30的内圆柱面
T6113卧式镗床
高速钢镗刀、游标卡尺
15
半精镗
半精镗φ28的内圆柱面
T6113卧式镗床
高速钢镗刀、游标卡尺
16
精镗
精镗φ30的内圆柱面
T6113卧式镗床
高速钢镗刀、游标卡尺
17
钻
钻Φ6的孔
Z5140立式钻床
麻花钻、铰、卡尺、塞规
18
去毛刺
去毛刺
钳工台
游标卡尺
19
检验
检验
塞规、卡尺、百分表等
4、加工余量、工序尺寸和工差的确定
在这只确定镗φ30孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由相关表可查得镗孔余量T镗=3mm。
再查相关表可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为,镗:
IT7。
根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为,镗:
0.15mm。
综上所述,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为,镗:
φ30+0.15mm。
5、切削用量、时间定额的计算
在这只计算粗镗-半精镗φ28孔此工序的切削用量和时间定额。
5.1、切削用量的计算
粗镗Ф28孔
该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔;
由文献《切削用量简明手册》,镗孔的进给量f=0.3mm/r,由文献《切削用量简明手册》求得镗孔时的切削速度v=30m/min;
由此算出转速为:
按镗床的实际转速取n=350r/min,则实际切削速度为:
半精镗Ф28孔
该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔;
由文献《切削用量简明手册》,镗孔的进给量f=0.2mm/r,由文献《切削用量简明手册》求得镗孔时的切削速度v=30m/min;
由此算出转速为:
按镗床的实际转速取n=350r/min,则实际切削速度为:
5.2、时间定额的计算
5.2.1.基本时间tj的计算
粗镗孔工步:
根据文献,镗孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(160+4+2)/fn求得。
式中切削工时:
l=160mm;l2=2mm;l1=ap/2*cotkr+(1~2)=4/2*cot54+1.1mm=4mm;f=0.3mm/r;n=100mm/r.。
将上述结果代入公式,则该工序的基本时间5.53s。
半精镗孔工步:
根据表文献,镗孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(160+3+2)/fn求得。
式中切削工时:
l=160mm;l2=2mm;l1=ap/2*cotkr+(1~2)=2.6/2*cot54+1.2mm=3mm;f=0.2mm/r;n=100mm/r.。
将上述结果代入公式,则该工序的基本时间10.3s。
5.2.2.辅助时间ta的计算
根据第五章第二节所述,辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.15~0.2)tj,这里取ta=0.15tj,则各工序的辅助时间分别为:
粗镗孔工步的辅助时间为:
ta=0.15x5.53s=0.83s;
半精镗孔工步的辅助时间为:
ta=0.15x10.3s=1.55s;
5.2.3.其他时间的计算
除了作业时间(基本时间和辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。
由于轴的生产类型为中批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作的时间tb是作业时间的2%~7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的2%~4%,这里均取3%,则各工序的其他时间可按关系式(3%+3%)(tj+ta)计算,它们分别为:
粗镗孔工步的其他时间为:
tb+tx=6%x(5.53s+0.83s)=0.38s;
半精镗孔工步的其他时间为:
tb+tx=6%x(10.3s+1.55s)=0.711s。
5.2.4.单件时间tdj的计算
这里的各工序的单件时间分别为:
镗孔工步tdj钻=5.53s+0.83s+10.3s+1.55s+0.38s+0.71s=19.30s;
因此,此工序的单件时间tdj=tdj钻=19.301s;将上述零件工艺规程设计的结果,填入工艺文件。
6.夹具设计
为了提高零件加工零件效率,保证加工质量,降低劳动强度,现对φ55圆柱面上的键槽铣削设计专用夹具。
6.1夹具的结构组成
该专用夹具的结构主要由以下几部分组成:
第一部分是底板
第二部分是2个V形块、4个V形块定位销和4个紧固V形块螺栓。
第三部分是2个底板向定位键以及紧固螺钉。
第四部分是2个U形压板以及紧固螺栓。
第五部分是2个辅助支撑。
第六部分是对刀块以及其上的销和紧固螺钉。
6.2夹具的工作原理
铣槽铣削夹具设计的指导思想是,在普通立式铣床上对轴类外圆柱面上键槽的加工是利用一对V形块和定位键定位、U形压板压板通过螺栓夹紧工件,这样就能保证工件的形位精度,也就是说确保了轴的铣削加工质量。
其原理是:
定位键通过螺钉拧紧固定在地板上;利用对刀块来控制铣刀的走向来调整道具走向;V形块先通过销和地板定位,再通过螺钉拧紧固定在地板上;U形板通过螺栓拧紧来压紧零件和辅助支撑使其固定在地板上;利用底板导向定位键与铣床本身T型槽“精密”配合,再通过两端的开口槽用螺栓和铣床拧紧固定。
6.3零件加工定位误差分析
由于该轴用螺栓紧固,在整个加工过程中均处于锁紧状态;因此零件与V形块之间不存在定位误差,由于V形块利用圆柱销通过过盈配合定位在底板上面;并分别用2个螺栓紧固在底板上,在整个加工过程中均处于锁紧状态;因此V形块与底板之间的误差满足要求。
7.体会与展望
通过这段时间的学习,我对机械制造技术的感悟程度有了很大的提高,对于以前不会的一些问题也通过看书,查资料和与同学交流弄明白了一些。
在这次的设计中,我们树立了正确的设计思想,掌握了设计的一般规律,同时也知道了一些机床的的基本参数,并且查阅了一些书籍,使自己的知识面得到了拓宽。
通过这次设计,在计算,绘图等过程中觉得都是对自己的一次锻炼。
在具体做的过程中,让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局,要有严谨的态度和不厌其烦的细心,要有精益求精、追求完美的一种精神。
虽然有的时候会很毛躁,也可能很忙,但是我觉得设计一定要坚持下去。
在设计中我也体会到了集体的力量,我们不可能什么东西都要去问老师,而且老师也不一定都知道,所以平时的学习讨论就很重要了还有平时的分工合作,就更显得一组的合作精神和组长的凝聚力了。
在这次的机械制造的设计中,由于准备不是很充分,经验也不是很够。
在有一些地方肯定存在着错误,请老师多多谅解。
主要参考文献
[1]陈家芳、曹志鸿、唐益萍.金属切削加工手册.第3版.上海:
上海科学技术出版社,2011
[2]殷国富,徐雷,胡晓兵.机床夹具设计手册(软件版).北京:
化学工业出版社,2009
[3]王先逵,陈红.机械制造工艺学.第一版.北京:
北京大学出版社,2010
[4]艾兴,肖诗刚.切削用量简明手册.北京:
机械工业出版社,1994
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