1、哈尔滨理工大学机械制造工艺设计课程设计说明书课程设计题目：制定换挡轴的加工工艺，设计铣 R12.5键槽的铣床夹具学生姓名：班 级： 机电 09-2 学 号： 指导教师： 设计日期 2011 年 月 日至 月 日摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。换挡轴零件的工艺规程及铣 R12.5 键槽的铣床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺
2、装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸，加 153893706目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式 42.2 基面的选择 52.3 制定工艺路线 52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5 确定切削用量及基本工时9三. 夹具设计 113.1 问题的提出1
3、13.2 定位基准的选择123.3 切削力及夹紧力计算133.4 定位误差分析143.5 夹具设计及简要操作说明14总 结16致 谢17参考文献 18第 1 页 共 22 页序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。换挡轴零件的工艺规程及铣 R12
4、.5 键槽的铣床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第 2 页 共 22 页一、 零件的分析1.1 零件的作用换挡轴零件是与拨叉配合，起导向作用，由于其工作性
5、质要求零件耐磨强度高，故对该零件的表面精度要求较高。1.2 零件的工艺分析换挡轴有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：左右端面为基准的加工面，这组加工面主要是外圆2：以外圆为基准的加工面，这组加工面主要是键槽。第 3 页 共 22 页二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 45，考虑到运行时经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造， ，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加
6、工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边
7、、毛刺的表第 4 页 共 22 页面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取端面作为定位基准， 。精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1） “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量
8、小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的外圆为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3 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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用
9、万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，第 5 页 共 22 页以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一1 锻造 锻造2 退火处理 退火处理3 车 车左右端面，打中心孔4 车 粗车各段外圆5 车 车各个退刀槽6 车 精车各段外圆，倒角7 铣 铣 23 外圆上的齿至 208 铣 铣 R12.5 键槽9 高频淬火10 磨 磨 20 和 24 外圆11 检验 检验，入库第 6 页 共 22 页方案二1 锻造 锻造2 退火处理 退火处理3 车 车左右端面，打中心孔4 车 粗车各段外圆5 车 车各个退刀槽6 车 精车各段外圆，倒角7 铣 铣 2
10、3 外圆上的齿至 208 铣 铣 R12.5 键槽9 检验 检验，入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一有淬火处理和磨外圆这 2 个工序，而方案二没有，淬火处理和磨外圆这 2 个工序，这样可以更好的保证外圆的加工精度要求，这样能能更好地保证工件的位置度要求。因此选择方案一：具体的加工路线如下：1 锻造 锻造2 退火处理 退火处理3 车 车左右端面，打中心孔4 车 粗车各段外圆5 车 车各个退刀槽6 车 精车各段外圆，倒角7 铣 铣 23 外圆上的齿至 20第 7 页 共 22 页8 铣 铣 R12.5 键槽9 高频淬火10 磨 磨 20 和 24 外圆11 检验 检验，入库2.4 机械加工余量
11、、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为 45。生产类型为大批量生产，采用锻件。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、端面和外圆外圆的粗糙度要求为比较高，查相关资料知余量留 2 比较合适。3、键槽键槽加工精度要求不高，参照参数文献，键槽不用留余量。毛坯图图下图：第 8 页 共 22 页2.5 确定切削用量及基本工时工序 6：精车各段外圆1) 切削深度 单边余量为 Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r3) 计算切削速度 vyxpmckfaTCvv其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见
12、vCvxv vk切削手册表 1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , Mvksvkkvkrv=0.97。Bvk所以 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=89m/minvc 35.015.02. 8644) 确定机床主轴转速 ns= = 753r/minWdcx34.58910与 753r/min 相近的机床转速为 750r/min。现选取=750r/min。wn所以实际切削速度 = =cv10sdnmin/94750x5) 切削工时， 第 9 页 共 22 页t = i ;其中 l=25mm; =4mm; mfnlw211l=0mm;2lt = i=
13、 x2=0.966(min)mfnlw210.8759工序 8：铣 R12.5 键槽1. 选择刀具刀具选取半圆键槽铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d250in/125mv2z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap5.2）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 ，则齿/2.0mfz:ns= = 1592r/minWd1cv251按机床标准选取 1600wnin/rmi/6.12501dvw当 1600r/min 时n第 10 页 共 22 页rmznfwm /64012.0按机床标准选取
14、 fm3）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为l19l1l32.min097.).6(4)(42xXfnXtwm第 11 页 共 22 页三、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配第 6 道工序铣 R12.5 键槽的夹具设计。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣 R12.5 键槽，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑， 。3.2 定位基准的选择本道工序铣 R12.5 键槽，精度不高，因此我们采用外圆定位，由于工件比较长，用 2 个 V 型块定位，用 2 个铰链压板压紧。因为孔径自身较
15、小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力即可以满足要求3.3 切削力和夹紧力的计算铣时受力最大，刀具：半圆键槽铣刀铣时的轴向力查文献表 15-31， NFkyZCfdFF640.13.047.281.9,8,10由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力第 12 页 共 22 页，lHfKLQ18.9摩擦系数 查4表 3-19， =0.25。1f安全系数 ，5432式中 K 基本安全系数 1.5；1K 加工状态系数 1.2；2K 刀具钝化系数 1.5，由文献4表 3-20 查3得；K 切削特点系数 1.0；4K
16、 考虑加紧动力稳定性系数 1.3。5L=20mm, H=42mm, l=34mm NQ9043425.026.11.89查文献4表 3-26，知 d=10mm 的螺栓许用加紧力 ，1许Q因此选用该铰链压板夹紧足以满足加紧要求。3.4 定位误差分析本工序选用的工件以外圆定位，在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下。第 13 页 共 22 页3.5 夹具设计及操作的简要说明使用 2 个 V 型块定位，采用铰链压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。加工完毕后松开铰链压板上的螺母，即可取出工件，装卸方便，操作简单，这样就大大
17、的提高了生产效率，适合于大批量生产第 14 页 共 22 页装配图附图如下：夹具体如下：第 15 页 共 22 页总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现, 提出,分析和解决实际问
18、题,锻炼实践能力的重要环节, 更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到
19、了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，第 16 页 共 22 页才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示
20、深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！第 17 页 共 22 页致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深
21、深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。第 18 页 共 22 页参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年 10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年
