惰轮轴工艺设计和工装设计3Word文档格式.doc
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课程设计是培养机械工程类专业学生应职应岗能力的重要实践性教学环节�
它要求学生能全面综合地运用所学的理论和实践知识�进行零件机械加工工艺规
程和工艺装备的设计。
其基本目的是：
（1）培养工程意识。
（2）：
训练基本技能。
（3）：
培养质量意识。
（4）培养规范意识。
4：
：
2.1.1、工艺设计的基本任务
（1）绘制零件工作图,毛坯图各一张
（：
2）绘制夹具装备图,夹具零件图各一张
（3）编制机械加工工艺规程卡片一套
（4）编写设计说明书一份
2.1.2、夹具设计的基本任务
（1）收集资料,为夹具设计做好准备
（2）绘制草图,进行必要的理论计算和分析以及夹具的结构方案
（3）绘制总图和主要非标准件零件图,编写设计说明书
（4）编制夹具的使用说明或技术要求
2.2、设计要求
2.2.1、工艺设计的设计要求
（1）：
保证零件加工质量,达到图纸的技术要求
在保证加工质量的前提下,尽可能提高生产效：
要尽量减轻工人的劳动强度,生产安全
（4）：
在立足企业的前提下,尽可能采用国内技术和装备
（5）：
工艺规程应正确.清晰,规范化,标准化的要求
2.2.2、夹具设计的设计要求
保证工件的加工精度
提高生产效率
（3）工艺性好
使用性好
经济性好
5：
3.1、生产纲领的计算与生产类型的确定
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以及所选用的工艺方法和工艺装备.
零件生产纲领可按下式计算.
N=Qn（1+a%）（1+b%）
式中�N-----零件的生产纲领（件/台）
Q-----产品的年产量（台/年）
n---：
--每台产品中,该零件的数量（件/台）
a%----零件的备品率
b%：
---零件的平均废品率
已知零件的年生产纲领为：
10000：
零件的质量约为：
2：
㎏�查表：
1-1：
可知其生产
类型为大批量生产�初步确定工艺安排的基本思路为,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,大量采用专用工装。
这样安排,生产准备
工作投资较少,生产效率高,且转产容易。
本设计的零件为小型零件,生产类型为大批量生产。
3.2、零件材料的分析
本设计的零件是惰轮轴,选用：
QT60-2：
钢。
钢是优质素结构钢,属
于普通中碳钢。
其强度、硬度较高,热处理硬度在：
50°
左右、而塑性、韧性略
低。
不能做冲、挤等加工零件。
热锻、热压性能及被切削性能良好�冷加工变形
能力及焊接性能中等。
是机械行业最常用的钢号之一,通常在调质或正火状态下
使用,还用于高频或火焰表面淬火处理。
其收缩率小。
其密度基本和铁的密度一
样与普通碳素钢都差不多,和：
A3：
更是相近,是：
7.85g/cm*3。
3.3、零件图的分析：
6：
要求：
表面清晰,无毛刺,尺寸精度如上图。
零件的作用,该零件主要适用于机械传动系统中力的传送,用于机床,汽车等产
品。
3.4：
确定毛坯：
确定毛坯种类：
根据零件材料确定毛坯为铸造件。
毛坯图
7：
（2）确定铸件形状：
（1）根据第一章有关表格及《铸工手册》,确定外表面单边加工余量为
2.5~3mm：
（2）根据《铸工手册》,轴可通过拔长得到,为简化铸造工艺,对直径相
近的台阶适当合并：
（3）根据《轧制圆棒料切断和端面加工余量》的要求：
端面加工余量确定
为：
3mm：
3.5：
加工工艺路线：
1定位基准的选择：
以外圆为粗基准面加工端面为粗基准打中心孔,再以中心孔为基准车外圆。
以确定基准面。
拟定工艺路线
<
1>
�确定各表面的加工方法
工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。
主要依
据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型、零件的结
构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。
各种加工方法的经济精度和粗糙度如下：
外圆表面及孔加工的经济精度与表面粗糙度
序号
加工方法
经：
济：
精
度（IT）
表：
面：
粗：
糙
度
Ra（um）
适用范围
1
粗车
11~13
25~6.3
适：
用于：
淬：
火钢：
以：
外的
2
粗车→半精车
8~10
6.3~3.2
各种金属
3
粗车→半精车→精车
6~9
1.6~0.8
4
粗车→半精车→精车→抛光
6~8
0.2~
0.025
钻
12~13
12.5
8：
钻→铰
3.2~1.6
钻→粗铰→精铰
7~8
2>
加工顺序的安排：
在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序。
零件加工
顺序是否合适，对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。
1�机械加工顺序的安排：
在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先
行的原则。
对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处
理。
2�加工阶段的划分：
对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行。
为此�一
般将整个工艺过程划分阶段�按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段、
半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。
这对于保证零件加工质量、合理使
用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。
3�热处理工序的安排：
热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。
热处理的方法、次数和在
工艺路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。
如图：
1-4：
所示为热处理工序安
排图。
毛坯-------→粗加工-------→半精加工-------→精加工----→精磨-----→细磨
↑↑
去应力退火：
正火
4．合理安排辅助工序
辅助工序种类很多，主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防
锈、包装等，根据工艺需要穿插在工序中。
3.6：
确定工序尺寸及其公差：
工序顺序确定后�就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。
工序尺寸公差一般按经济加工精度确定，但就其性质和特点而言，一般可以归纳
为两类：
1、基准重合时：
定位基准或工序基准重合，工序尺寸的计算
9：
当确定了各个工序间余量和工序所能达到的加工精度后，将余量一层层叠加
在被加工表面上，计算顺序是从最后一道工序开始�由后往前推，就可计算出每
道工序的工序尺寸。
2、基准不重合时工序尺寸的计算：
在零件的加工过程中为了加工和检验的方便可靠或由于零件表面的多次加
工等原因，往往不能直接采用设计基准作定位基准，会出现基准不重合的情况。
形状复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算微比
较复杂，应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序余量进行必要的验算，是
否够切，以确定工序尺寸及其公差。
3.7：
确定切削用量：
粗加工时，切削量为：
1.5mm：
半加工时，切削量为：
0.6mm：
精加工，切削量为：
0.2mm;
孔加工时，用直径：
8.5：
的钻头，再用直径：
的铰刀，用螺纹钻头钻。
3.8：
机床及工艺设备的选择
（1）选择机床：
选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床
及工艺装备既能保证加工质量,又经济合理。
基于次原则本惰轮轴的设计所选机床如下：
数控机床、钻床、磨床等具体车床类型及型号请看工艺卡片。
（2）选择夹具：
①粗车、半精车可采用定心卡盘及尾座顶尖。
②轴孔钻削深度小,宜选用低速钢钻头。
（3）选择量具：
①粗加工、半精加工可选用通用量具。
Ⅰ端面工序尺寸中无高公差，而查参考文献知计量器具不确定度允许值为
0.012mm，故选择分度值为：
0.01mm：
的游标卡尺，其不确定度值为：
0.006mm，可
满足要求。
Ⅱ仿形车工序中轴向尺寸Ф：
30f6：
其上偏差为+0.020�下偏差为+0.041�查表
并根据有关公式计算得，计量器具不确定度允许值为：
0.045mm，查参考文献选择
10：
分度值为：
0.02mm：
的游标卡尺，其不确定值可满足要求。
Ⅲ精加工工序为零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需选用比较仪、
指示表，使用不便。
故宜选用专用量具。
⑴外圆测量宜采用卡规，测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。
3.9：
设计工艺过程：
机械加工工艺过程卡片
零件名称
惰轮轴
材料牌号
QT60—2
毛坯种类、铸件
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
010
毛坯铸造
020
热处理：
去应力退火
030
仪：
车：
两：
端平面
端面
数控车床
车刀、游标卡尺、三爪
卡盘
040
粗车外圆
（1）车床三爪卡盘夹紧一端
面，另一端面用顶针顶住，加：
工：
外：
径：
33：
，平：
端：
面
2mm，端面留有余量，长
度为：
17
（2）换：
头：
同：
方：
法：
另：
端面，加工外径33，平端
2mm，端面留有余量，长度为：
26
（3）中间厚度：
两侧面：
6.3
粗车，车到：
10
车刀、游标卡尺、两顶
针、三爪卡盘
050
半精车外圆
用：
顶针：
和卡：
盘固定：
两端面：
，：
加：
31.8，长度19
换：
头用：
和卡盘：
固定两端面，加工外径31.8，长度为：
27.5
060
精车外圆
换头车另一端面，用顶针和卡盘固定，加工外径30，长度为：
20
28，公差为+0.12：
与—0.07之间
中间厚度：
6.3，精车�车到：
公差在+0.1：
与-0.1：
之间
车刀�游标卡尺�两顶
针�三爪卡盘
070
热处理
正火硬度：
HB229—302
080
精磨外圆
磨床：
M1432B：
外
圆砂轮
090
钻孔
Φ：
9M6
Z525
钻头，：
游标卡迟，钻模
100
孔粗加工
钻头，游标卡迟，钻模
110
孔精加工
9M6
120
检验
去毛刺，修边
锉刀，砂皮纸
130
入库
油封，入库
3.10：
零件的程序编制�部分�：
1，对刀：
2，编程：
G93X100Z80：
S650T01M03
G01X51Z2F0.2
G91X35Z27.5
X33
X31.8
X30.6
X30.4
X30.2
X30
G00：
X51Z4
M02
M30
四夹具设计
4.1：
夹具设计的目的和要求目的
（1）保证加工精度
（2）提高劳动生产率
（3）改善工人劳动条件
（4）降低生产成本
（5）扩大机床工艺范围要求
12：
→→
方案一1-3所示，以30的左端面为定位面，限制它的五个自由度
→
，X，Y。
方案二�1—3所示�以�30的右端面为定位面�限制它的五个自由度
，X，Y
1、保证工件的加工精度
2、提高生产效率
3、工艺性好
4、使用性好
5、经济性好
4.2：
夹具类型的确定
由此任务及条件可知，加工零件的加工形状不是很复杂，加工精度要求不
是很高。
但生产批量较大。
因此夹具的设计不宜太复杂，在保证加工质量和生
产效率的前提下，应尽量简化结构，做到经济合
4.3：
定位装置的设计
（1）确定定位方案：
本零件总共有六个自由度，这里主要控制五个自由度，
根据工件结构特点，其定位案有两种：
XY
Z
方案一方案：
二
13：
比较上述两种方案，方案—更合理：
（2）定位元件的选择：
1）选择带定位销的底板，作为30
确定：
轴的定位元件，其尺寸和结构按要求
2）以9：
孔外缘定位，采用两种方式：
1选用只厂承钉作为9：
外缘定位元件其尺寸和结构按照表：
3—19：
和：
—20：
确定，它可限制：
Z：
的自由度。
该方案由于对工件的夹紧的效果不是很好：
2采用移动：
V：
形块，：
作为定位元件，如图：
1—4：
所示它可限制：
自由
度，虽然它的结构比较复杂，但是对工件的加工精度能起到很好的效果。
比较上述两种方案，确定采用第二种方案：
图：
定位误差分析计算：
1）加工：
M6：
螺纹盲孔，保证中心距：
16
0
以及于端面的垂直度为：
0.03。
计算中心距尺寸（16
-02
）mm：
定位误差△D：
△D=△B+△Y：
由图：
1—3：
可知,：
△B=0
H7
基准位移误差△Y
为8：
n6,
等于定位销于定位孔的最大间隙值
Xmax,销孔配合代号
14：
8H7：
为8+0.021：
8n6：
为80.002
于是：
Xmax=Dmax-dmin=8.021-7.998=0.023mm：
△D=△Y=Xmax=0.023mm
其中￡G=0.2mm
△D：
允=1/3￡G=0.06△D
则：
△D〈△D：
允
该定位方案满足要求：
计算螺纹孔：
与：
B：
面垂直度误差：
同理：
△D=△B+△Y
有基准位移误差定义可知：
△Y=△1+△2
△1：
是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。
由于此两表面是在第一次安
装中加工出的,其误差很小�可忽然不计△1=0：
△2：
是工件与定位面：
的垂直度误差,而工件与定位面：
也是在一次安装中
加工出的,其误差很小,也可忽然不计△1=0：
因此：
△D=△B+△Y=0
定位误差的允许值△D：
允=1/3￡G=1/3×
0.03=0.01（mm）：
显然：
2，加工：
通孔，要求保证中心距：
56mm：
的定位精度。
同理：
△D=△B+△Y�△B=0
而△Y：
与加工：
相同
△D=△Y=0.023mm
其中：
￡G=0.2mm
允=1/3�G=1/3×
0.2=0.06mm：
显然：
3，加工￠9：
孔，要求保证其中心距为：
80mm
其中：
0.2=0.06mm
15：
显然：
该定位方案满足要求
由以上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。
4.4：
夹紧装置的设计
1：
夹紧机构
根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜太复杂，采用螺旋夹紧方式。
其螺杆
直径暂用为：
M12：
为缩短装卸工件的时间�采用开口垫圈。
夹紧力计算：
（1）加工￠9：
时受力分析如图：
1—5：
所示，加工时钻削轴向力：
F：
与夹紧力：
F1
同向作用在：
行块上，而钻削扭矩：
T1：
则有使工件紧靠：
行块之势切削力矩不大。
因：
此：
对于：
加工此孔来说：
，夹紧是可靠的，不必进行夹紧力校
图
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