毕业设计(论文)-轴的加工工艺及钻Φ10和Φ3.5孔夹具设计【轴长143】.doc
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1、 成绩_机械制造技术课程设计题 目 轴零件的机械加工 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:本设计是基于轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。轴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
2、,夹紧可靠,机构可以不必自锁。关键词:轴类零件,加工工艺,专用夹具,设计全套设计请加 197216396或40133982823目 录第一章 零件的分析21.1零件的作用21.2 零件的工艺分析21.3零件生产类型的选择3第二章 确定毛坯类型绘制毛坯简图52.1 选择毛坯52.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量52.3 绘制毛坯-零件合图6第三章 工艺过程设计73.1定位基准的选择73.2零件各表面加工方法的选择73.3加工阶段的划分83.4工序顺序安排93.5 热处理工序及辅助工序的安排103.6确定总的工艺路线103.7工艺装备的选择12第四章 半精车20和16外圆机械加工工序设计144.1
3、 工序简图的绘制144.2工序余量的确定154.3工序尺寸的确定154.4切削用量计算154.5时间定额估算18第五章 钻10孔和3.5孔专用夹具设计185.1 夹具设计任务185.2 拟订夹具结构方案与绘制夹具草图185.3 绘制夹具装配总图225.4 夹具装配图上标注尺寸、配合和技术要求225.5夹具专用零件图设计绘制23结 论24参考文献25致谢27第一章 零件的分析1.1零件的作用题目给出的零件是轴。轴的作用(1)轴广泛应用于轻负荷便于拆装的地方。有许多轴承在装配和拆卸中会遇到困难,所以轴得到广泛应用,但也存在一些不足,轴的精度直接影响轴的径向跳动。图1 轴1.2 零件的工艺分析由轴零
4、件图可知。轴是一个轴类零件,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:20外圆面、16外圆面的加工;其中表面粗糙度要求为。(2)以10孔为主要加工表面的孔。这一组加工表面包括:10孔为主要加工表面的孔,粗糙度为端面。(3)其他各个小孔,3.5孔1.3零件生产类型的选择由以上分析可知。该轴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
5、孔和平面之间的相互关系。零件毛坯的生产加工主要有三种方式:铸造、锻压、焊接。一 常见零件毛坯类型机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。 1铸件是形状较复杂的零件毛坯,宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是砂型铸造,少数尺寸较小的优质铸件可采用特种铸造,如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。 2锻件适用于强度要求较高,形状比较简单的零件毛坯,锻造方法有自由锻和模锻。自由锻的加工余量大,锻件精度低,生产率不高,适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。模锻加工余量小,锻件精度高,生产率高,适用于中小型零件毛坯的大批量生产。 3型材有热轧和冷
6、拉两种。热轧型材的精度较低,适用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度较高,适用于对毛坯精度要求较高的中小型零件的毛坯制造,可用于自动机床加工。 4焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材料或不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。焊接件制造简单,生产周期短,但变形较大,需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。 5冷冲压件适用于形状复杂的板料零件。二 毛坯选择的原则 选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用,而且对零件的加工质量、加工方法、生产率及生产成本都有很大的影响。因此,选择毛坯要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑,
7、以求得最佳的技术经济效果。 在选择毛坯时应考虑下列因素: 1零件材料及力学性能要求 例如材料为铸铁的零件,应选择铸造毛坯。对于重要的钢制零件,为获得良好的力学性能,应选用锻件毛坯;形状较简单及力学性能不太高时,可用型材毛坯;有色金属零件常用型材或铸造毛坯。 2零件的结构形状与大小 轴类零件毛坯,如直径和台阶相差不大,可用棒料;如各台阶尺寸相差较大,则宜选用锻件。 大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻;中小型零件可用模锻件或特种铸造件。 3生产类型 大批大量生产时,应选用毛坯精度和生产率均较高的毛坯制造方法,和精密如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造。 单件小批生产时,可采用木模手工造型铸造或自由锻
8、造。 4现有生产条件 选择毛坯时,必须考虑现有生产条件,如现有毛坯制造的水平和设备情况,外协的可能性及经济性等。 5充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源,提高机械加工生产率,应充分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛,这些方法可以大大减少机械加工量,节约材料,大大提高了经济效益。三 典型零件毛坯的选择 根据毛坯的选择原则,下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。 1轴杆类零件的毛坯选择 作用:轴杆类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。这类零件一般轴向
9、(纵向)尺寸远大于径向(横向)尺寸,是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。毛坯选择:轴类零件最常用毛坯是型材和锻件。 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴,常用型材(即热轧或冷拉圆钢)作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴,均采用锻件作为毛坯。生产批量较小时,采用自由锻件。生产批量较大时,采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件,其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸-焊结构毛坯。2盘套类零件的毛坯选择结构特征:盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件(一般长度与直径之比小于1)。盘套类零件指各种齿轮、带轮、飞轮、
10、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。(1) 圆柱齿轮的毛坯选择 钢制齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。毛坯选择: 尺寸较小且性能要求不高,可直接采用热轧棒料。直径较大且性能要求高,一般都采用锻造毛坯。生产批量较小或尺寸较大的齿轮,采用自由锻造。 生产批量较大的中小尺寸的齿轮,采用模锻造。对于直径比较大,结构比较复杂的不便于锻造的齿轮,采用铸钢或焊接组合毛坯。根据图纸参数要求,选择生产批量较大的轴,采用圆钢型材开料。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
11、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#、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,在此毛坯选择型材开料。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”零件材料采用灰锻铁制造。材料为45#,硬度HB为170241,生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。(2)确定外圆的加工余量由于零件的外形尺寸变化不大,轴的直径比较小,才为30,外圆的加工余量比较小,具体参考图.(2)面的加工余量。根据工序要求,结合面加工分粗、精铣加工。2.3 绘制毛坯-零件合图 毛坯图如图2
12、-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在整个加工过程中基本上
13、都能用统一的基准定位。从轴零件图分析可知,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,虽然它是轴的装配基准,但因为它与轴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10粗车20外圆、16外圆及右端面粗车20外圆、16外圆Ra12.5um卧式车床CA614020粗车24外圆以及左端面粗车24外圆以及左端面Ra12.5um卧式车床CA61
14、4030半精车20外圆、16外圆半精车20外圆、16外圆Ra3.2um卧式车床CA614040半精车24外圆以及左端面半精车24外圆以及左端面Ra3.2um卧式车床CA614050精车20外圆、16外圆精车20外圆、16外圆Ra1.6um卧式车床CA614060精车24外圆以及左端面精车24外圆以及左端面Ra1.6um卧式车床CA614070车2X0.5退刀槽车2X0.5退刀槽卧式车床CA614080铣宽度为22的两侧平面铣宽度为22的两侧平面Ra6.3um,铣床X52K90钻10孔和3.5孔钻10孔和3.5孔,Ra6.3um,立式钻床Z525100钻孔攻丝M10,孔口倒角60度钻孔攻丝M10
15、,孔口倒角60度 Ra12.5um立式钻床Z525110磨20外圆、16外圆磨20外圆、16外圆Ra0.8 um外圆磨床M114W120钳工去毛刺钳工去毛刺130检验入库检验入库3.3加工阶段的划分20外圆、16外圆 采用粗车-半精车-精车-磨削的加工铣宽度为22的两侧平面采用直接铣削的方式加工(1)划分方法 零件的加工质量要求较高时,都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高,表面粗糙度很细时,还应増加光整加工和超精密加工阶段。各加工阶段的主要任务是: 1) 粗加工阶段 主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成
16、品。 因此,应采取措施尽可能提高生产率。同时要为半精加工阶段提供精基准,并留有充分均匀 的加工余量,为后续工序创造有利条件。 2) 半精加工阶段 达到一定的精度要求,并保证留有一定的加工余量,为主要表面的精加工作准备。同时完成一些次要表面的加工(如紧固孔的钻削,攻螺纹,铣键槽等)。 3) 精加工阶段 主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求。 4) 光整加工阶段 对精度要求很高( IT6 以上),表面粗糙度很小(小于 R a 0.2 m )的零件,需安排光整加工阶段。其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度。 (2)划分加工阶段的原因 1) 保证加工质量的需要 零件在
17、粗加工时,由于要切除掉大量金属,因而会产生较大的切削力和切削热,同时也需要较大的夹紧力,在这些力和热的作用下,零件会产生较大的变形。而且经过粗加工后零件的内应力要重新分布,也会使零件发生变形。如果不划分加工阶段而连续加工,就无法避免和修正上述原因所引起的加工误差。加工阶段划分后,粗加工造成的误差,通过半精加工和精加工可以得到修正,并逐步提高零件的加工精度和表面质量,保证了零件的加工要求。 2) 合理使用机床设备的需要 粗加工一般要求功率大,刚性好,生产率高而精度不高的机床设备。而精加工需采用精度高的机床设备,划分加工阶段后就可以充分发挥粗、精加工设备各自性能的特点,避免以粗干精,做到合理使用设
18、备。这样不但提高了粗加工的生产效率,而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命。 3) 及时发现毛坯缺陷 毛坯上的各种缺陷(如气孔、砂眼、夹渣或加工余量不足等),在粗加工后即可被发现,便于及时修补或决定报废,以免继续加工后造成工时和加工费用的浪费。 4) 便于安排热处理 热处理工序使加工过程划分成几个阶段,如精密主轴在粗加工后进行去除应力的人工时效处理,半精加工后进行淬火,精加工后进行低温回火和冰冷处理,最后再进行光整加工。这几次热处理就把整个加工过程划分为粗加工半精加工精加工光整加工阶段。 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。轴加工的第一个工序也就是加工统一
19、的基准。具体安排是先以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外圆后孔的原则。先粗加工平面,再粗加工孔系。对于轴,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
20、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轴需要进行调质处理,辅助工序需要去毛刺3.6确定总的工艺路线根据以上分析过程,现将轴加工工艺路线确定如下:工艺路线一:10粗车20外圆、16外圆及右端面粗车20外圆、16外圆Ra12.5um20粗车24外圆以及左端面粗车24外圆以及左端面Ra12.5um30半精车20外圆、16外圆半精车20外圆、16外圆Ra3.2um40半精车24外圆以及左端面半精车24外圆以及左端面Ra3.2um50精车
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