滾輪軸零件的工藝編制及夾具設計

1、畢業(yè)設計成果(產品、作品、方案)設計題目：滾輪軸零件的工藝編制及夾具設計二級學院 航空機械制造工程學院 專 業(yè) 數(shù)控技術 班 級 數(shù)計1302 學 號 201300152025 姓 名 劉鏗 指導老師 宋宏明 二一五年 十二月 二十日誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計，是本人在指導老師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。盡我所知，除設計中特別加以標注的地方外，設計中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名： 2015 年 12 月 20 日摘要滾輪軸零件的工藝編制及夾具設計包括零件的加工工藝編制以及專用夾具的設計兩部分。在工藝設計

2、中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝設計及毛坯的結構，并選擇好零件的定位基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后編制出規(guī)程設計，以及各個加工的計算用量。然后進行數(shù)控銑工序50的夾具設計，設計出夾具的各個組成部件及尺寸，以及夾具的設計方案，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：滾輪軸；編制機械加工工藝規(guī)程；數(shù)控銑專用夾具的設計目錄誠信聲明.2摘要. 3一 零件的分析.5 1.1滾輪軸的作用.5 1.2零件的工藝分析.6二 工藝規(guī)程設計.8 2.1確定毛坯的制造形式8 2.2基準的選擇.9 2.3制定工藝

3、路線.11 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.12 2.5切削用量的確定.13三 夾具設計18 3.1設計主旨.18 3.2定位基準的選擇19四 心得體會20五 參考文獻21六 致謝22一 零件的分析1.1滾輪軸的作用滾輪軸，一般情況下所受的承載能力較大，能夠適用于各種安裝尺寸大小受限制的支撐結構。在軸承的安裝之前，一般都會注入適量的潤滑脂。通常情況下，產品安裝完成之后，用戶就不需要再單獨加入潤滑油了。產品的封面進行封閉了，已達到能夠起到密封的作用，并且能夠承受在較小的軸向環(huán)境下進行滑。零件如下圖：1.2零件的工藝分析零件名稱為滾輪軸，材料為45鋼，45鋼為普通材料，廣泛用于機械制

4、造，這種鋼的機械性能很好。相對加工性系數(shù)Kv為1.01.6零件需要調質處理。零件圖如下：現(xiàn)對零件具體分析如下:1. 6的孔：公差為6+0.012 0，長度為40mm，精度等級IT7，表面粗糙度為Ra3.2um。2. 20的鏜孔：深度為5mm，表面粗糙度要求為Ra3.2。3. 22外圓表面：尺寸長度為14mm；表面粗糙度為Ra6.3um。4. 13外圓表面：尺寸長度為21mm，表面粗糙度為Ra3.2um。5. 7.5外圓表面：尺寸長度為29mm，表面粗糙度為Ra3.2um。6. 9+0.3 +0.2的圓柱與梯形槽：9的圓柱的上偏差為+0.3,下偏差為+0.2;梯形槽的長邊為10,其上偏差為0,下

5、偏差為-0.09;短邊為9,其上偏差為0,下偏差為-0.09;表面粗糙度均為Ra3.2um。7. 22圓柱上的臺階面：臺階面距6孔的距離為7,表面粗糙度為Ra6.3um。8. 螺紋孔：M4-7H的螺紋孔，深度為4mm，其螺紋中經(jīng)和頂經(jīng)公差為7H。其中6孔的軸線與9圓柱的軸線要求同軸,同軸度公差為0.08。通過以上分析可知該零件的重要表面為6孔、9圓柱與梯形槽。因該零件直徑尺寸小（最小為7.5），而長度尺寸較大（84mm），為提高加工的剛性，需在工件有右端面做中心孔。二 工藝規(guī)程設計2.1確定毛坯的制造形式 零件材料為45鋼，由于零件年產量為500件，屬于小批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大,

6、機械性能要求一般，為降低毛坯制造成本，選擇毛坯為 25X87 的圓棒料,這對于提高生產效率、降低成本也是有利的。尺寸如下圖：2.2基準的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確地選擇工件的定位基準是工藝規(guī)程設計的重要工作之一。定位基準的選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各個表面的加工程序也有很大影響，基準合理的選擇，可以保證加工質量，簡化加工順序、提高生產效率，否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件報廢，使生產無法進行。1.粗基準的選擇 車22mm 長度為64mm的外輪廓時，選擇前表面長度為23mm的毛坯表面為粗基準。2精基準的選擇車22mm 長度為64mm的外輪廓

7、時，選擇左右兩端的中心孔(雙頂尖裝夾)作為精基準。銑22mm 長度為13mm的平臺，鉆孔、攻絲M4-7H的孔時，選擇工件左端面和22的內孔作為精基準。2.3制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為小批量生產的條件下可以采用通用機床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應考慮經(jīng)濟效果，以降低生產成本。1工藝路線方案一工序10: 備料,45鋼, 25X87的圓柱材料工序20：熱處理，調質處理工序30：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、精車外圓左端。工序40：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、精車外圓右端

8、。工序50：鉆孔，擴孔，鉸孔6+0.012 0工序60：粗鏜、半精鏜內孔20工序70：檢驗工序80：粗銑、精銑22外圓上的平面；鉆螺紋底孔，攻絲工序90：鉗工 去毛刺工序100: 檢驗2工藝路線方案二 工序10：備料,45鋼, 25X87的圓柱鍛件。工序20：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、半精車外圓左端。工序30：數(shù)車，平端面，打中心孔，粗車、半精車外圓右端。工序40：檢驗工序50：粗銑、精銑零件22外圓上的平面；鉆螺紋孔，攻絲工序60：鉆孔，擴孔，鉸孔6+0.012 0工序70：粗鏜、半精鏜內孔20工序80：熱處理，調質處理工序90：鉗工 去毛刺工序100：檢驗2.4工藝方案的比較和分析上述

9、兩個方案分析：方案一是先加工左端22mm的外圓，精度較易保證，定位及裝夾都比較方便。方案二是先加工右端14mm的外圓，裝夾次數(shù)較多，精度不容易保證。即選擇方案一作為本零件工藝路線。2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 滾輪軸零件為45鋼，調制處理后硬度為220250HBW，生產類型為小批量生產，毛坯規(guī)格為長25X87mm的圓棒料。根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別確定各個加工表面的機械加工余量、工序尺寸如下：1.外圓表面（22、13、7.5）22外圓粗糙度為Ra6.3，根據(jù)實訓期間的加工經(jīng)驗所得：精加工留余量0.4mm 13外圓粗糙度為Ra3.2，根據(jù)實訓期間的加工經(jīng)驗所得：精加工留余量

10、0.4mm7.5外圓粗糙度為Ra3.2，根據(jù)實訓期間的加工經(jīng)驗所得：精加工留余量0.4mm2.銑臺階面（22） 粗銑平面加工余量經(jīng)過查表（工藝手冊）得：余量值規(guī)定為2.16.5mm，現(xiàn)取5mm3. 鏜孔（20） 根據(jù)工序要求，20鏜孔的加工要求分為粗鏜、半精鏜、精鏜三個工序完成，各工序余量如下： 粗鏜：查表（工藝手冊）得其余量值為0.2mm，加工至尺寸21.8mm 半精鏜：查表（工藝手冊）得其余量值為0.1mm，加工至尺寸21.9mm 精鏜：加工至尺寸22mm4. 6+0.012 0的孔 根據(jù)工序要求需要： 鉆孔：留余量1mm，加工至尺寸5.0mm 擴孔：留余量0.15mm，加工至尺寸5.85

11、mm 鉸孔：加工至尺寸6mm2.6切削用量的確定1.切削用量確定的原則 粗加工：去余量，主要以提高加工效率為主。背吃刀量ap（側向吃刀量ae）進給速度（F）主軸轉速（r/min）。精加工：保證零件圖紙加工尺寸和粗糙度要求。主軸轉速（r/min）進給速度（F）背吃刀量ap（側向吃刀量）。（半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。）2.各工序切削用量的計算工序30粗車、半精車零件左端 機床：CK6143臥式車床 刀具：查（切削手冊）選用YT15硬質合金外圓車刀，主偏角為90° 后刀面最大磨損限度1.01.4，刀具壽命60min。切削速度：查表（工藝手

12、冊）4-3選用75100m/min，故選用Vc=75m/min進給量：查表（工藝手冊）4-2得f=0.400.55mm/r，故選用f=0.40mm/r主軸轉速： n=1000VC/D=1000x75/3.14x221085r/min,故取整為1100r/min進給速度： Vf=fn=0.40x1100=434mm/min加工22 背吃刀量ap=2.4mm 切削長度L=14mm工序40粗車、半精車零件右端機床：CK6143臥式車床 刀具：查（切削手冊）選用YT15硬質合金外圓車刀，主偏角為90° 后刀面最大磨損限度1.01.4，刀具壽命60min。切削速度：查表（工藝手冊）4-3得 1

13、00130m/min，故選用 Vc=120m/min進給量：查表（工藝手冊）4-2得f=0.250.30mm/r，故選用 f=0.25mm/r進給速度：Vf=0.25x2939734mm/min主軸轉速：n=1000VC/D=1000x120/3.14x13=2939r/min，故取整為2950r/min加工13 背吃刀量ap=1.5mm 切削長度L=53.5mm主軸轉速：n5095r/min，故取整為5100r/min加工7.5 背吃刀量ap=2mm 切削長度L=29mm主軸轉速：n=1000VC/D=1000x120/3.14x14.52635r/min, 故取整為2650r/min加工1

14、4.5背吃刀量ap=1.5mm 切削長度L=11.5mm 工序50鉆孔，擴孔，鉸孔機床：CK6143臥式車床 鉆頭：查（切削手冊）選用高速鋼麻花鉆鉆頭，直徑為6mm。切削速度：查表（工藝手冊）6-8選用825m/min ，故選用Vc=10m/min進給量：查表（工藝手冊）6-8得f=0.050.1mm/r ，故選用 f=0.05mm/r進給速度：Vf= 0.05x3x530=79.5mm/min主軸轉速：N =1000VC/D=1000x10/3.14x6=530r/min加工6 背吃刀量ap=2.0mm，切削長度L=40mm工序60粗鏜、半精鏜零件機床：CK6143臥式車床 刀具：查（工藝手

15、冊）選用高速鋼鏜刀切削速度：查表（工藝手冊）6-11得1550m/min，選用 Vc=30m/min進給量：查表（工藝手冊）6-11得f=0.150.45mm/r，故選用f=0.20mm/r進給速度：f=0.2x47795mm/min主軸轉速：n=1000vc/D=1000x30/3.14x20477r/min，故取整為500r/min.加工20 背吃刀量ap=2.4mm，切削長度L=5mm工序80粗銑、精銑零件機床：加工中心VMC850刀具：采用高速鋼立式銑刀，半徑為8mm；銑削深度：4mm切削速度：查表（工藝手冊）5-9得1236m/min，故選用Vc=20m/min每齒進給量：查表（工藝

16、手冊）5-8得fz=0.080.12mm/z故選用fz=0.1mm/z進給速度：Vf= 0.1x289=31.8mm/min主軸轉速：n =1000VC/D=1000x20/3.14x20318r/min, 故取整為320r/min。加工22 背吃刀量ap=2.5mm，切削長度L=13mm三 夾具設計3.1設計主旨 工序80加工要在軸22的外圓表面上銑平面，表面粗糙度為Ra6.3um，無其他技術要求，該工序在VMC850立式銑床上加工，零件屬于小批量生產。3.2 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮， 選擇工件左端面和22的內孔作為基準。用一個圓柱銷和一個圓型快固定兩端面，然后用活動螺桿卡緊

17、。理論上限制自由度分析：22平面由刀具保證；保證平面深度應該限制：x移動、y轉動；保證平面長度應限制：x移動；保證平面對稱度應限制：y移動，z轉動；綜合結果限制：x移動、y移動、有、轉動、z轉動，z移動；實際上限制自由度分析：圓柱銷和圓型塊定位限制：y移動、z移動、y轉動、z轉動。四 心得體會在大學期間經(jīng)過三年的努力和學習，對于數(shù)控一些問題已初具雛形。作為一名即將畢業(yè)的學生，我覺得能做這樣的畢業(yè)設計是十分有意義。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎課的理論面，如何去面對現(xiàn)實中的各種機械設計？如何把我們所學到的專業(yè)基礎理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次畢

18、業(yè)設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱了很多次設計書和指導書。為了讓自己的設計更加完善，更加符合工程標準，一次次翻閱機械設計書是十分必要的，同時也是對討論和共同學習有了進一步的認識。我們作為小工程師，一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構想永遠只能是構想，永遠無法升級為設計。另外，課堂上也有部分知識不太清楚，于是我又不得不邊學邊用，時刻鞏固所學知識，這也是我作本次課程設計的第二大收獲。這次畢業(yè)設計也許是我大學生涯交上的最后一個作業(yè)了。想籍次機會感謝三年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。整個設計我基本上還滿意，由于水平有限，難免會有錯誤，還望老師批評指正。希望答辯時，老師多提些問題，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補。五 參考文獻1董玉紅數(shù)控技術M北京：高等教育出版社，2004 2覃嶺數(shù)控加工工藝基礎M重慶：重慶大學出版社，2004 3惠延坡，沙杰等加工中心的數(shù)控編程與操作技術M 北京：機械工業(yè) 出版社，2001. 4王啟平等.機械制造工藝學M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2002. 5葉伯生計算機數(shù)控系統(tǒng)原理、編程與操作M武漢：華中理工大學出版 社1999 6劉慧芬等.機床與夾具M.北京: 清華大學出版社,2