左端主轴零件的工艺与夹具设计.docx

1、左端主轴零件的工艺与夹具设计摘 要 本文首先进行了左端主轴的零件分析，通过左端主轴进行的分析与研究，阐述了其零件毛坯制造形式、毛坯制造方法、基准选择、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定以及切削用量与工时的计算等相关内容；为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，经过与指导老师协商，决定设计铣夹具。在本次毕业设计中，根据所给的轮传动箱体的零件图、技术要求，通过查阅有关书籍，了解和掌握了的机械工艺及夹具设计的一般步骤和方法，并运用了这些方法和步骤进行了左端主轴的机械加工工艺规程的设计与专用夹具的设计。整个设计的指导思想是“简便、高效、经济”地生产出符合要求的产品。关键词 工艺设计 专用夹

2、具设计 左端主轴Abstract this paper firstly analyzed the left spindle parts, research and analysis through the left spindle, expounds its blank manufacturing form, method, making the blank reference selection, machining, process dimension and blank size determination and cutting parameters and man-hour calc

3、ulation and other related content; in order to improve labor productivity, guaranteed the processing quality, reduce labor intensity, after consultation with the guidance of the teacher, decided to design milling fixture.In this paper, according to the requirements of parts, gear transmission box to

4、 the, by consulting relevant books, understanding and the general steps and methods of mechanical process and fixture design of the master, and the use of these methods and steps of the design of machining process planning the left spindle and special fixture. The whole design is the guiding ideolog

5、y of simple, efficient, economy production to meet the requirements of the product.keyword process design of special fixture design left spindle 目 录摘要 2前言 3第一章 左端主轴的介绍 4第二章 左端主轴加工工艺设计 42.1 零件的分析 52.1.1 零件的作用 52.1.2 零件的分析 52.2 工艺规程设计 2.2.1 机械加工工艺规程的作用 52.2.2 确定毛坯的制造形式 62.2.3 基面的选择 62.3.4 确定主要加工表面的加工方

6、法 72.2.5 制定工艺路线 72.2.6 加工机床及刀具的选择 102.2.7 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 112.2.8 确定切削用量和工时的计算 12第三章 铣22（+0.01-0.023）槽专用夹具的设计 3.1工件的定位 143.2工件的夹紧 143.3夹具体的设计 173.4夹具设计小结 18第四章 设计心得体会 19致谢 20参考文献： 21前 言毕业设计是数控专业所有基础和专业课程结束后一次较为综合的机械设计。本人毕业设计选择了一个零件的机械工艺与夹具设计作为课题，包括了金属切削过程及其基本规律、机床、刀具、夹具的基本知识、机械加工和装配工艺规程的设计、机械加工中

7、精度及表面质量的概念，制造技术发展的前沿与趋势。通过这次毕业设计与学习，使我能对制造活动有一个总体的、全貌的了解与把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力。了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况，初步具备对制造系统、制造模式选择决策的能力。由于时间和水平有限，本毕业设计难免有不少缺点和错误，恳请老师批评指正。第一章 左端主轴的介绍随着市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，中、小批量的生产越来越多。

8、实际生产，中、小批零件的生产几乎占产品数量的35%一50%，而且零件外形越来越复杂，精度要求也越来越高。第二章 左端主轴加工工艺设计2.1 零件的分析 图1 左端主轴零件图2.1.1 零件的作用左端主轴待查2.1.2 零件的分析由左端主轴零件图得知，该零件的技术要求如下：1. 车轴的5个台阶面1.）这组加工表面包括：1个外圆、1个外圆、1个89外圆、1个外圆、1个外圆2.） 外圆表面粗糙度Ra=1.6m，尺寸精度保证在（+0.012-0.034）mm内；3.）外圆表面粗糙度Ra=1.6m，尺寸精度保证在（0-0.03）mm内2. 螺纹的加工这组加工包括：8-M16，M16，2-M123 铣键槽

9、 这组加工包括：外圆键槽，140外圆键槽101。4. 钻1个中心孔这组加工包括：32的中心孔，粗糙度Ra=1.6m5. 内孔的加工这组加工包括：钻17.5的通孔、锪24深10的孔。2.2 工艺规程设计2.2.1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。1) 工艺规程是指导生产的主要技术文件合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员实践经验的基础上，依据工艺理论和必要的工艺试验而制订的，它体现了一个企业或部门群众的智慧。按照工艺规程组织生产，可以保证产品的质量和较高的生产效率和经济效益。因此，生产中一般应严格地执行既定的工艺规程。实践证明，不按照科学

10、的工艺进行生产，往往会引起产品质量的严重下降，生产效率的显著降低，甚至使生产陷入混乱状态。但是，工艺规程也不应是固定不变的，工艺人员应不断总结工人的革新创造，及时地吸取国内外先进工艺技术，对现行工艺不断地予以改进和完善，以便更好地指导生产。2) 工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据在生产管理中，产品投产前原材料及毛坯的供应、通用工艺装备的准备、机械负荷的调整、专用工艺装备的设计和制造、作业计划的编排、劳动力的组织以及生产成本的核算等，都要以工艺规程作为基本依据。3) 工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料在新建或扩建工厂或车间时，只有依据工艺规程和生产纲领才能正确地确定生产所需的机床和其他

11、设备的种类、规格和数量、车间的面积、机床的布置、生产工人的工种、技术等级及数量以及辅助部门的安排等。2.2.2 确定毛坯的制造形式a) 零件材料为45钢，考虑到该零件是左端主轴，生产传动扭矩较大，转速较高，并且表面粗糙度要求非常高，内外部结构购较为复杂，应选用锻打成形的方法制造毛坯，且锻造的原料应为棒料，使金属的晶粒细化，。增加强度和韧性。b) 为了改善工件材料力学性能和切削加工性能，所以采用正火热处理。c) 材料45钢2.2.3 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择正确与否关系到零件加工的好坏，有可能导致零件大量报废，致使生产无法继续，损害企业利益。基面的正确选择可

12、以保证加工质量，提高生产效率。1 粗基准的选择在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面做定位基准，所以对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。首先，先以外圆为粗基准，加工两端面，钻中心孔，粗车5个外圆台阶面。2 精基准的选择精基准的选择主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。由于考虑到减少工件的定位误差，保证工件的加工精度，所以根据基准统一的原则，选用80(0-0.03)、90(-0.012-0.034)外圆作为精基准。2.3.4 确定主要加工表面的加工方法1 端面的加工1） 主轴左端面没有粗糙度要求，只要粗车就能达到2） 主轴右端面没有粗糙度要

13、求，只要粗车就能达到；2 外圆的加工 1）80(0-0.03)、90(-0.012-0.034)外圆的表面粗糙度要求Ra=1.6m，需要粗车-半精车-精车才能达到要求；在加工过程中要用外圆千分尺来检测，再进行修整加工，以保证80(0-0.03)尺寸精度在（0-0.03）mm内、90(-0.012-0.034)尺寸精度在(-0.012-0.034)内。 2）、89表面粗糙度没有要求，只需粗车就能达到； 3 螺纹的加工 8-M16，M16，2-M12螺纹要求先钻孔再攻丝。4 内孔的加工 1） 17.5内孔要求不是很高，钻就能达到要求；无尺寸精度要求，故加工时只要用游标卡尺检测就可。 2） 24要求

14、不是很高，锪一下就可达到要求；尺寸精度要求不高，加工时用游标卡尺检测就可。2.2.5 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领（生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。）已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将外圆面先加工作为基准面，按基准面画各主要加工部位的中

15、心线；车左端主轴的各端面，铣各槽，划线、钻孔、攻丝等次要表面放在最后加工。工艺路线方案：工序1：锻造成形工序2：正火工序3：车两端面，钻两端面中心孔工序4：粗车82（+0.025+0.003）外圆，直径上留余量3mm 粗车90（-0.012-0.034）外圆，直径上留余量3mm 粗车89外圆，直径上留余量3mm 粗车90（-0.012-0.034）外圆，直径上留余量3mm 粗车80(0-0.03)外圆，直径上留余量3mm工序5：调质处理工序6：半精车两90（-0.012-0.034）外圆至图上尺寸 半精车80(0-0.03)外圆，直径上留余量1.5mm 工序7：精车两90（-0.012-0.0

16、34）外圆至图上尺寸 精车80(0-0.03)外圆至图上尺寸工序8：划左端面槽的线工序9：铣22（+0.01-0.023）槽工序10：铣140外圆键槽101工序11：钻8-M16mm、M16的螺纹底孔，攻丝，钻17.5通孔，锪24深10工序12：钻、扩、铰32孔工序13：攻2M12深25孔深30工序14：锐边到钝工序15：检验入库由于此次零件工序安排比较明确清晰，所以不需要安排两种不同的工序进行比较与分析得出最合理的方案。本方案主要考虑到零件本身的加工要求较高，需要精加工才能满足要求，所以工序步骤也就相对较多些。最后的工艺方案路线确定如下：工序1：锻造成形工序2：正火工序3：车两端面，钻两端面

17、中心孔工序4：粗车82（+0.025+0.003）外圆，直径上留余量3mm 粗车90（-0.012-0.034）外圆，直径上留余量3mm 粗车89外圆，直径上留余量3mm 粗车90（-0.012-0.034）外圆，直径上留余量3mm 粗车80(0-0.03)外圆，直径上留余量3mm工序5：调质处理工序6：半精车两90（-0.012-0.034）外圆至图上尺寸 半精车80(0-0.03)外圆，直径上留余量1.5mm 工序7：精车两90（-0.012-0.034）外圆至图上尺寸 精车80(0-0.03)外圆至图上尺寸工序8：划左端面槽的线工序9：铣22（+0.01-0.023）槽工序10：铣140

18、外圆键槽101工序11：钻8-M16mm、M16的螺纹底孔，攻丝，钻17.5通孔，锪24深10工序12：钻、扩、铰32孔工序13：攻2M12深25孔深30工序14：锐边到钝工序15：检验入库2.2.6 加工机床及刀具的选择机床的选择车床：CKJ6136（数控车床）最大工件直径长度：360mm750mm；脉冲当量：z=0.001、x=0.001；主轴转速（r/min）：12级、202000；工作精度：圆度：0.005mm、圆柱度：200:0.02mm、平面度：300:0.012、粗糙度Ra=1.6m.主电动机功率：5.5kw；重量：3t；外形尺寸：1890mm1380mm1700mm。钻床：Z3

19、050（卧式摇臂钻床）最大钻孔直径：50mm；主轴转速（r/min）：16级、252000；主电动机功率：4kw；重量：3.5t；外形尺寸：2500mm1060mm2655mm。铣床：X6030（卧式升降台铣床）工作台台面尺寸：300mm1100mm；主轴转速（r/min）：12级、301200；工作精度：平面度：22.5mm/mm2、表面粗糙度Ra=2.5m；主电动机功率：4kw；总功率:4.84KW；重量：2.6t；外形尺寸：1990mm1540mm1590mm。刀具的选择a) 车端面、外圆：45外圆车刀合金工具钢、密度为7.77.9g/cm2、硬度为6366HRC；b) 宽4mm（加工2

20、2.5外圆用）、2mm外圆割刀（割宽2mm槽用）：合金工具钢、密度为7.77.9g/cm2、硬度为6366HRC；c) 29锥柄加长麻花钻、总长L=430mm：合金工具钢、密度为7.77.9g/cm2、硬度为6366HRC；d) 31扩孔钻、总长L=430mm、莫式锥柄号1、分级范围为13.214合金工具钢、密度为7.77.9g/cm2、硬度为6366HRC；：e) 32铰刀、总长L=430mm、莫式锥柄号2、分级范围为1516合金工具钢、密度为7.77.9g/cm2、硬度为6366HRC；：f) 22直柄键槽铣刀：合金工具钢、密度为7.77.9g/cm2、硬度为6366HRC。2.2.7机械

21、加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定“左端主轴”零件材料为45钢，生产类型为批量生产，采用锻造成形。根据原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，工序尺寸及其毛坯尺寸：1. 轴的外圆；轴是锻件，其外圆表面粗糙度为1.6m，较小，需要精加工，此时直径余量2Z=9mm已经能满足加工要求。2. 轴的长度；轴的长度是640mm，两90（-0.012-0.034）、80（0-0.03）外圆表面粗糙度为Ra1.6，需要粗车-半精车-精车，82（+0.025+0.003）、89外圆表面粗糙度没有要求，粗车即可满足要求，参照工艺手册，因此设定加工余量为每台阶、端面1mm。2 加工90（-0.012-0.

22、034）mm外圆由于粗糙度Ra=1.6m，需要粗车-半精车-精车。粗车：90（-0.012-0.034）mm Z=1.5mm半精车：90（-0.012-0.034）mm 2Z=1.5mm精车：90（-0.012-0.034）mm 2Z=1mm3 加工80（0-0.03）mm外圆由于粗糙度Ra=1.6m，需要粗车-半精车-精车。粗车：80（0-0.03） Z=1.5mm半精车：80（0-0.03） 2Z=1.5mm精车：80（0-0.03） 2Z=1.0mm4 加工82（+0.025+0.003）mm外圆由于粗糙度没有要求粗车即可满足要求。粗车82（+0.025+0.003）mm 2Z=1.5m

23、m 5 加工89mm外圆由于粗糙度没有要求，粗车即可满足要求。粗车：89mm 2Z=1.5mm 图2 左端主轴毛坯图2.2.8确定切削用量和工时的计算 根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式vc=pdn/1000和vf=nf，计算机床主轴转速与进给速度（计算过程略），计算结果填入工序卡中。背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.10.4mm较为合适。下面对工序9进行计算工序9: 铣22（

24、+0.01-0.023）槽 1.选择刀具刀具选取立铣刀，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取375当375r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为第3章 铣22（+0.01-0.023）槽专用铣夹具设计3.1 工件的定位1、 该零件定位的确定图3.1 夹具定位图如图及由前面加工工艺路线的安排可知，90外圆与80外圆已经加工好，利用V型块定位，采用一V型块，一挡销的装夹方式，限制五个自由度。为了提高加工效率

25、，出于定位简单和快速的考虑，使用铰链压板夹紧机构进行夹紧。3.2 工件的夹紧1、 夹紧装置的组成和基本要求在机械加工过程中，工件将受到切削力的作用。为了保证在外力的作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。1.1 夹紧装置的组成典型的夹紧装置，是由下列几个部分组成。（1）、力源装置。力源装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。（2）、中间递力机构。中间递力机构是介于力源和夹紧元件之间的传力机构。它把力源装置的夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工

26、件的夹紧。一般递力机构可以在传递夹紧作用力过程中，改变夹紧作用力的方向和大小。本夹具设计中主要是手动递力使夹紧元件与夹紧机构完成夹紧动作。（3）、夹紧元件与夹紧机构。夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。本夹具的设计根据零件的特点设计V型组合块和压紧螺钉组合的夹紧装置。（具体见附录5）1.2 夹紧装置的基本要求（1）、在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支撑。（2）、夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤。（3）、夹紧装置应操作安全、方便、省力。（4）、夹紧

27、装置的自动化程度和复杂程度应与工件的产量和批量想适应。2、 夹紧力的确定2.1 实际所需夹紧力的计算本夹具是为铣宽22长30的槽，由机床夹具设计手册表1.2.3查得立铣刀对工件纵向铣加工的铣削力的计算公式为式中： 切削力（N）； 背吃刀量（mm）； 每转进给量（mm）； 修正系数。 查表1.2.4 ，由表1.2.5查得n=1.0 所以 再根据表1-2-6得：除了，其它各系数均为1.0因此=1.331.1=1.46代入数据到上面的公式中，则：铣削力N实际所需夹紧力的计算是一个很复杂的问题，一般只能作粗略估算。为了简化计算，在设计夹紧装置时，可只考虑切削力对夹紧的影响，并假定工艺系统是刚性的，切削

28、过程稳定不变。由于工件是以外圆定位，夹紧力与铣削力垂直，由机床夹具设计手册表1.2.11查得，则（N）式中 夹紧力 N 所受切削力 N、压板和V型块与工件的轴向摩擦系数 K安全系数，可按下式计算：K=一般安全系数，考虑增加夹紧力的可靠性和因工件材料性质及加工 余量不均匀等引起的切削力的变化，一般取=1.52 加工性质系数。粗加工取1.2，精加工取1 刀具钝化系数，考虑刀具磨钝后，切削力增加，一般取=1.11.3 断续切削系数。断续切削时，取=1.2；连续切削时，取=1代入数据得： K=1.51.21.11=1.98若安全系数K的计算结果小于2.5时，取K=2.5查机床夹具设计手册表1.2.12

29、得：夹紧元件和支撑元件与工件之间有较大的相互作用力，所以、取0.7因此： N因为F=2405 N 1094.5 N 所以该夹紧符合要求3.3 夹具体的设计夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装置等，设计时应满足以下要求。1、应有足够的强度和刚度 保证在加工过程中，夹具体在夹紧力的作用下，不致产生不允许的变形和振动。2、结构简单，具有良好的工艺性在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻，特别是对于移动或翻转夹具，其重量不应太大，以便于操作。3、尺寸要稳定对于锻造夹具体，要进行退火处理，以消除内应力，以保证夹具体加工尺寸的稳定。4、便于排屑为防止

30、加工中切屑积在定位元件工作表面或其他装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。3.31 夹具体的毛坯结构在选择夹具体的毛坯结构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。根据夹具的工作条件和受力情况，本夹具的毛坯采用锻造结构可满足要求。3.32 夹具体外形尺寸的确定夹具制造属单件生产性质，为缩短设计和制造周期，减少设计和制造费用，所以夹具体设计，一般不作复杂的计算。通常都是参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。实际上在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置以及其他辅助机构和装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。根据机床夹具设计手册表1.9.2 夹具体结构尺寸的经验数据可初步拟订夹具体的尺寸。（见附录6）3.33 夹具体的排屑结构为了便于排除切屑，不使其积聚在定位元件工作表面上而影响