轴的加工工艺规程设计及夹具设计.doc

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重庆大学网络教育学院

毕业设计（论文）

题目25吨平板车轮对轴的机械加工工艺规程

及周向Ф8孔加工用夹具设

学生所在校外学习中心枣庄安培

批次层次专业151、本科二学历、机械设计制造及自动化

学号W15106257

学生王亮亮

指导教师陈沛

起止日期2016年9月8日至2016年10月20日

目录

摘要 0

前言 1

第一章工艺设计说明书 2

1.零件图工艺性分析 2

1.1零件图的完整性和正确性 3

1.2零件技术要求分析 4

1.3零件结构工艺性分析 4

2.毛坯的选择 4

2.1毛坯类型 4

2.2毛坯余量确定 4

3.机械加工工艺路线确定 5

3.1加工方法的确定 5

3.2加工顺序的安排 6

3.3定位基准的选择 6

3.4加工阶段的划分 6

3.5主要机加工工序简图 7

4.工序尺寸及公差的确定 8

4.1基准重合时的工序尺寸 8

5.设备及其工装的确定 9

5.1机床及夹具的选用 9

5.2刀具的选择 9

5.3量具的选择 10

6.切削用量的确定 10

6.1切削用量的选用原则 10

6.2切削用量的选取方法 10

6.3选择切削用量时应注意的几个问题 13

第二章第6号工序夹具设计说明书 13

1.工序尺寸精度分析 13

2.定位方案确定 14

3.定位元件确定 14

4.定位误差分析 14

5.夹紧方案及元件确定 14

6.夹具总装草图 15

7.夹具零件图 16

第三章毕业设计体会 18

参考文献 19

摘要

轴是机械设备中的重要零件之一，它的主要功能是直接支承回转零件，如齿轮、车轮和带轮等，以实现回转运动并传递动力,轴要由轴承支承以承受作用在轴上的载荷。

本设计根据所在工厂的实际加工能力及其所加工的产品的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，通过整个工艺的过程的制定，将自己所学理论联系到实际的工作中，加深对本专业的理解和认识，巩固所学的基本专业知识，挺高自身设计能力和创造能力。

关键词工艺分析　加工方案　　加工顺序工装

前言

随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，但大多数的机械加工行业还是依托传统的加工工艺来进行生产的，传统切削加工工艺为新技术的发展提供了最基本的技术支持，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用。

本次设计就是进行传统加工工艺设计矿车轴，主要设计内容有：

完成该零件的工艺规程（包括工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡）和主要工序的工装设计。

并绘制零件图、夹具图。

限于编者的水平有限，对书中的不妥之处，敬请读者批评指正。

通过对我国矿车运行情况的调查，我们发现，因矿车是矿井上下设备、物料运输的主要工具，故其载重大，使用频繁高，运行环境差，而在矿车使用过程中其行走车轮的轴部分，承担了绝大多数的载重负荷，直接影响到矿车的日常使用。

因此，车轴的设计制作我国矿车制作工作中的一项重要工作内容。

第一章工艺设计说明书

1.零件图工艺性分析

如图1.1所示零件图，其生产规模为中批量生产，试根据零件图分析其加工工艺。

图1.1轴零件图

1.1零件图的完整性和正确性

经审查，该零件视图准确、完整，表达直观清晰，符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注齐全、合理。

1.2零件技术要求分析

零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。

进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。

同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。

该零件的尺寸精度要求有：

Φ70精度等级为IT6，其余精度等级为IT10；位置精度有：

Φ70的同轴度允差跳动为0.04mm；端面A对Φ72的圆跳动允差0.015mm；表面粗糙度：

Φ70表面粗糙度Ra1.6um、Φ8孔表面粗糙度6.3、Φ80表面为不加工表面，其余表面粗糙度为Ra3.2um。

1.3零件结构工艺性分析

该零件属于轴类零件，其结构特征主要由内外圆柱面、外槽、端面孔、螺纹等组成。

其中内外圆柱面、外槽、螺纹可在车床上加工；端面孔可在钻床上加工。

2.毛坯的选择

2.1毛坯类型

（1）铸件

铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。

其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。

（2）锻件

锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。

其锻造方法有自由锻和模锻两种。

（3）型材

型材有热轧和冷拉两种。

热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。

（4）焊接件

焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件

（5）冷冲压件

冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。

2.2毛坯余量确定

毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。

根据该零件的图纸要求，确定该零件毛坯材料为型材，选择Φ80热轧45#圆钢，长度余量单边2mm，如图1.2

图1.2

3.机械加工工艺路线确定

01下料锯床截取需要长度

02热处理调质处理HB230-250

03车夹Φ80，车削端面，钻Φ10中心孔，调头车削端面，钻中心孔

04粗车两端面顶中心孔，车Φ72控制长度117，车Φ45控制长度4，车Φ48控制长度45并挑丝，调头加工

05精车车Φ70控制长度97，调头加工

06钻钻4-Φ8孔

07钳去毛刺

08检验检验各尺寸

09入库

3.1加工方法的确定

（1）Φ72外圆粗车（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→精车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。

（2）Φ70外圆粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。

（3）Φ45外圆粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）。

（4）M48螺纹粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→挑丝（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。

。

（5）Φ10孔钻中心孔→钻底孔（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→铰孔（精度等级IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。

（6）4-Φ8孔钻底孔（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→铰孔（精度等级IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。

3.2加工顺序的安排

工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。

因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。

切削加工工序的安排原则

1）基准先行选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提供可靠的精基准。

如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等，都应安排在初始工序加工完成。

2）先粗后精各表面均应按照粗加工→半精加工→精加工的顺序依次进行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。

3）先主后次先加工主要表面（如定位基面、装配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等），次要表面常穿插进行加工，一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。

该零件的加工顺序应严格按照以上原则进行加工。

3.3定位基准的选择

（1）粗基准的选择加工中心孔时，以外圆Φ80为基准

（2）精基准的选择精加工时以端面中心孔为精基准。

3.4加工阶段的划分

零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。

按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：

（1）粗加工阶段——这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。

（2）半精加工阶段——这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。

（3）精加工阶段——对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。

这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。

3.5主要机加工工序简图

工序号

工序内容

工序简图

3

1..夹Φ80外圆，车端面，钻Φ10中心孔

2.调头夹Φ80外圆，车端面控制长度、钻Φ10中心孔

4

1.两端顶针顶住中心孔夹持，车Φ72控制长度117，车Φ45控制长度4，车Φ48控制长度49并挑丝。

2.调头重复上述工艺

5

1.车Φ70控制长度97

2.调头加工

5

钻底孔4-Φ8孔

4.工序尺寸及公差的确定

每道工序完成后应包子的尺寸成为该工序的工序尺寸。

工件上的设计尺寸及其公差是经过各加工工序后得到的。

每道工序的工序尺寸都不相同，他们组不向设计尺寸接近。

为了最终保证工件的设计要求，各中间工序的工序尺寸及其公差需要计算确定。

工序余量确定后，就可计算工序尺寸。

工序尺寸及其公差的确定要根据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，采取不同的计算方法。

4.1基准重合时的工序尺寸

加工尺寸

工序余量（单边）mm

工序尺寸及公差mm

表面粗糙度Ra/μm

粗

半精

精

粗

半精

精

粗

半精

精

Φ72

2

0.15

Φ76

6.3

3.2

Φ70

2

0.5

0.15

Φ74

Φ71

6.3

3.2

1.6

5.设备及其工装的确定

5.1机床及夹具的选用

工序15该工序主要加工端面和中心孔，在普通机床完成，夹具选用三爪卡盘装夹，第二次装夹时也采用三爪卡盘进行装夹。

工序20该工序主要加工外圆，在普通机床上完成，夹具采用两端顶针和三爪卡盘装夹

工序25该工序主要加工外圆，在普通机床上完成，夹具采用两端顶针和三爪卡盘装夹

工序30该工序加工直孔Φ8，选择在钻床上加工，夹具选用钻床专用夹具。

5.2刀具的选择

从零件图中分析，根据其加工特性，确定该零件的加工刀具如表5.1所示。

表5.1机械加工刀具卡片

刀具名称

刀具材料

刀具规格

加工部位

外圆粗车刀

YT15

90°刀尖

粗车外圆轮廓、端面

外圆精车刀

YT15

75°刀尖

精车外圆轮廓、端面

螺丝车道

YT15

60°刀尖

车削螺纹

外切槽刀

YT15

3mm刀宽

切外直槽

中心钻

高速钢

Φ10mm

钻中心孔