轴套零件的机械加工工艺规程和夹具设计--大学毕业设计论文.doc

湖北文理学院
成绩_________

机械制造技术课程设计

题 目 轴套零件的机械加工
工艺规程和夹具设计
院 （系） 机械与汽车工程学院
班 级 机制
学生姓名
学 号
指导教师

二○一五 年 六 月

轴套零件的机械加工工艺规程和夹具设计

摘要:本设计是基于轴套零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。轴套零件的主要加工表面是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。
关键词:轴套类零件，加工工艺，专用夹具，设计

目录
第一章 零件的分析 2
1.1零件的作用 2
1.2 零件的工艺分析 3
1.3零件生产类型的选择 3
第二章 确定毛坯类型绘制毛坯简图 4
2.1 选择毛坯 4
2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量 5
2.3 绘制毛坯-零件合图 5
第三章 工艺过程设计 6
3.1定位基准的选择 6
3.2零件各表面加工方法的选择 7
3.3加工阶段的划分 7
3.4工序顺序安排 7
3.5 热处理工序及辅助工序的安排 8
3.6确定总的工艺路线 8
3.7工艺装备的选择 10
第四章 xxx机械加工工序设计 10
4.1 工序简图的绘制 10
4.2工序余量的确定 11
4.3工序尺寸的确定 11
4.4切削用量的确定 12
4.5时间定额估算 14
第五章 xxx专用夹具设计 14
5.1 夹具设计任务 14
5.2 拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 15
5.3 绘制夹具装配总图 17
5.4 夹具装配图上标注尺寸、配合和技术要求 18
5.5 夹具专用零件图设计绘制 18
第六章 设计小结 19
参考文献 20

第一章 零件的分析
1.1零件的作用
题目给出的零件是轴套。轴套的主要作用是传动连接作用，保证各轴能正常运行，并保证部件与其他部分正确安装。因此轴套零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。

图1 轴套
1.2 零件的工艺分析
由轴套零件图可知。轴套是一个轴类零件，它的外表面上有2个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：
（1）以外圆面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：φ54外圆面、φ30外圆面的加工；其中表面粗糙度要求为。
（2）以φ20孔为主要加工表面的孔。这一组加工表面包括：φ20孔为主要加工表面的孔，粗糙度为端面。
（3）其他各个小孔，3-φ5.5孔，φ20孔
1.3零件生产类型的选择
由以上分析可知。该轴套零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于轴套来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。
由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。
轴套孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最低的机床。

第二章 确定毛坯类型绘制毛坯简图
2.1 选择毛坯
零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为45钢、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择锻造成型。
2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量
（1）确定毛坯的加工余量
根据毛坯制造方法采用的造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，“轴套”零件材料采用灰锻铁制造。材料为45钢，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。
（2）面的加工余量。
根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：
粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。
精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。
差等级选用CT7。再查表2.3.9可得锻件尺寸公差为。

2.3 绘制毛坯-零件合图
毛培图如图2-1

图2-1 毛坯图

第三章 工艺过程设计
3.1定位基准的选择
1、粗基准的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）保证各重要支承的加工余量均匀；
（2）保证装入轴套的零件与箱壁有一定的间隙。
为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以轴套的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。
2、 精基准的选择
从保证轴套孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证轴套在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从轴套零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是轴套的装配基准，但因为它与轴套的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。

3.2零件各表面加工方法的选择
粗车φ54外圆及右端面 粗车φ54外圆及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm
粗车φ54左端面 粗车φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm
精车φ54外圆及右端面 精车φ54外圆及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm
精车φ54左端面 精车φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm
钻扩铰φ20mm孔 钻扩铰φ20mm孔Ra1.6um
粗车B面和φ30外圆面 粗车B面和φ30外圆面
精车B面和φ30外圆面 精车B面和φ30外圆面Ra1.6um
铣侧面尺寸50 铣侧面尺寸50 Ra6.3um,

3.3加工阶段的划分
轴套加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。
3.4工序顺序安排
对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。轴套加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到轴套加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，结合面上的孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。
后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。对于轴套，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。
加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。

3.5 热处理工序及辅助工序的安排
加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。

3.6确定总的工艺路线
根据以上分析过程，现将轴套加工工艺路线确定如下：
工艺路线一：
10 粗车φ54外圆及右端面 粗车φ54外圆及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm
20 粗车φ54左端面 粗车φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm
30 精车φ54外圆及右端面 精车φ54外圆及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm
40 精车φ54左端面 精车φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm
50 钻扩铰φ20mm孔 钻扩铰φ20mm孔Ra1.6um
60 粗车B面和φ30外圆面 粗车B面和φ30外圆面
70 精车B面和φ30外圆面 精车B面和φ30外圆面Ra1.6um
80 钻孔3-φ5.5 钻孔3-φ5.5 Ra12.5um,
90 铣侧面尺寸50 铣侧面尺寸50 Ra6.3um,
100钳工去毛刺 钳工去毛刺
110 检验入库 检验入库
工艺路线二：
10 粗车φ54外圆及右端面 粗车φ54外圆及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm
20 粗车φ54左端面 粗车φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm
30 精车φ54外圆及右端面 精车φ54外圆及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm
40 精车φ54左端面 精车φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm
50 粗车B面和φ30外圆面 粗车B面和φ30外圆面
60 精车B面和φ30外圆面 精车B面和φ30外圆面Ra1.6um
70 钻扩铰φ20mm孔 钻扩铰φ20mm孔Ra1.6um
80 钻孔3-φ5.5 钻孔3-φ5.5 Ra12.5um,
90 铣侧面尺寸50 铣侧面尺寸50 Ra6.3um,
100钳工去毛刺 钳工去毛刺
110 检验入库 检验入库

以上加工方案
大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。综合选择方案一：
10 粗车φ54外圆及右端面 粗车φ54外圆及右端面Ra12.5um,控制尺寸55mm
20 粗车φ54左端面 粗车φ54左端面Ra12.5um,控制尺寸32mm
30 精车φ54外圆及右端面 精车φ54外圆及右端面Ra1.6um,控制尺寸54mm
40 精车φ54左端面 精车φ54左端面Ra1.6um,控制尺寸32mm
50 钻扩铰φ20mm孔 钻扩铰φ20mm孔Ra1.6um
60 粗车B面和φ30外圆面 粗车B面和φ30外圆面
70 精车B面和φ30外圆面 精车B面和φ30外圆面Ra1.6um
80 钻孔3-φ5.5 钻孔3-φ5.5 Ra12.5um,
90 铣侧面尺寸50 铣侧面尺寸50 Ra6.3um,
100钳工去毛刺 钳工去毛刺
110 检验入库 检验入库

3.7工艺装备的选择
所选刀具为YG6硬质合金可转位外圆车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑孔带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。

第四章 xxx机械加工工序设计
4.1 工序简图的绘制
工序卡如图4-1所示

图4-1 工序卡
4.2工序余量的确定
(1)确定毛坯的加工余量
根据毛坯制造方法采用的造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，“轴套”零件材料采用灰锻铁制造。材料为45钢，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。
（2）面的加工余量。
根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：
粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。
精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。
差等级选用CT7。再查表2.3.9可得锻件尺寸公差为。

4.3工序尺寸的确定
工序70 精车B面和φ30外圆面Ra1.6um
4.4切削用量的确定
工序70 精车B面和φ30外圆面Ra1.6um
①.确定切削深度
由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故
==
②.确定进给量
根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4
刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时，
进给量=0.5～1.0
按CA6140机床进给量（表2.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知：
=0.7
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。
根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=950。
切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为：
=950=1111.5
由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。
④.确定切削速度
切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。
根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～219的锻件，，，切削速度=。
切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故：
==63 （3-12）

===120 （3-13）
根据CA6140车床说明书选择
=125
这时实际切削速度为：
== （3-14）
⑤.校验机床功率
切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。
由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时，
=
切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为：
=1.7=1.2
根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：
=1.25，=，==，=
4.5时间定额估算
计算基本工时

由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=32+
==

第五章 xxx专用夹具设计
5.1 夹具设计任务
车床夹具主要用于加工精车B面和φ30外圆面夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。
（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动
定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。
角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。
花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形孔，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。
（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。
由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。
5.2 拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图
（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求
当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。
当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。
工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。
（2）夹具与机床主轴的连接
车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。
心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。
根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：
1)对于径向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。
2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。
图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。
对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。
图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.05～0.1mm的间隙，用钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。

图5-1 车床夹具与机床主轴的连接
过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为锻铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册

5.3 绘制夹具装配总图
夹具装配体如图5-2所示

图5-2夹具装配体

5.4 夹具装配图上标注尺寸、配合和技术要求
1.零件加工表面不应有划痕,擦伤等损伤零件表面的缺陷。
2.本夹具用于CA6140车床,加工Ø30的孔和Ø35的内沟槽。
3.工件以V形块和带摆动V形块的回转式螺旋压板机构加紧。
4.通过拧开铰链上的螺母拉开压板拆卸零件。
5.5 夹具专用零件图设计绘制
夹具体装配体如图5-3所示

图5-3夹具体

第六章 设计小结
通过近一个月的课程设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。
在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。
本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：
（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。
（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。
（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。

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