机械毕业设计（论文）内圆磨床主轴加工工艺及夹具设计（全套图纸三维）.doc

毕业设计说明书专业：机械制造与自动化班级： 姓名： 学号： 指导老师： 二O一五届毕业设计（论文）任务书专业：机械制造及自动化 班级： 姓名： 学号：一、设计题目(附图)： 内圆磨床主轴 零件机械加工工艺规程制订及第 80 工序工艺装备设计。二、设计条件： l、零件图； 2、生产批量：中批量生产。三、设计内容： 1、零件图分析：l）、零件图工艺性分析（结构工艺性及技术条件分析）；2）、绘制零件图； 2、毛坯选择： 1）、毛坯类型； 2）、余量确定； 3）、毛坯图。 3、机械加工工艺路线确定： 1）、加工方案分析及确定； 2）、基准的选择；3）、绘制加工工艺流程图（确定定位夹紧方案）。 4、工艺尺寸及其公差确定： 1）、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）； 2）、利用尺寸关系图计算工序尺寸； 3）、基准不重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。 5、设备及其工艺装备确定：6、切削用量及工时定额确定： 确定每道工序切削用量及工时定额。7、工艺文件制订： 1）、编写工艺设计说明书； 2）、填写工艺规程；（工艺过程卡片和工序卡片）8、指定工序机床夹具设计： 1）、工序图分析； 2）、定位方案确定； 3）、定位误差计算； 4）、夹具总装图绘制。 9、指定工序刀具、量具没计。（绘制刀具量具工作图）四、上交资料（全部为电子文稿）：1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；（按统一格式撰写）2、工艺文件一套（含工艺流程卡片、每一道工序的工序卡片含工序附图）； 3、机床夹具设计说明书一份；（按统一格式撰写） 4、夹具总装图一张（A4图纸）；零件图两张（A4图纸）； 5、刀量具设计说明书一份；（按统一格式撰写）6、刀具工作图一张（A4图纸）；量具工作图一张（A4图纸）。五、起止日期：年月 日一年月 日(共7周)六、指导教师：七、审核批准： 教研室主任： 分院院长：年 月 日八、设计评语：九、设计成绩：年 月 日目录第一部分 工艺设计书明说 4第二部分 第80号工序夹具设计说明书 22 第三部分 第35号工序刀具设计说明 24第四部分 第110号工序设计说明书 26第五部分 毕业设计体会29第六部分 参考资料 30全套图纸，加153893706第一部分工艺设计说明书一、零件图工艺性分析1.1零件图的完整性分析（1）由图纸分析得出该零件为（内圆磨床主轴），零件代号为(ZJ012-A)材料 为（20Cr）。由 于零件图没有图框及标题栏，因此无法得出绘图比例、及零件质量。（2）由图纸得：零件视图完整、尺寸、表面粗糙度、公差和技术要求标注合理，材料选择正确。1.2零件结构功用和特点分析该零件为内圆磨床主轴，其作用是带动磨床的砂轮旋转，受交变载荷作用，要承受较大的交变 应力，应具有较高的抗拉、抗弯、及抗扭强度。（1）功用：传递运动和动力、及支撑作用（2）特点：L/d>12 所以该轴为挠性轴，刚性差、切削性能差1.3零件技术要求分析（1）尺寸精度合理标注 35-0.003 -0.007（IT3），46（IT8;Ra0.8），M33X1.5-6h、M33X1.5LH-6h(IT6)，181+0.5 0(IT12)；内圆磨床主轴在径向方向上尺寸精度要求高于轴向；故其余未注公差由未注尺寸公差按GB/T1804-m线性尺寸的极限偏差数值（GB/T1804-2000）（mm）查的径向公差等级为（精密级f）轴向公差等级为（中等级m）。 （2） 形位精度：俩段外圆35-0.003 -0.007（IT3）圆度要求0.002、径向跳动量为 0003,故而零件的旋转精度较高，35-0.003 -0.007（IT3） 的外圆中心线与46外圆柱面的左右端面垂直度为0.005，其余表面由未注形位公差的公差值(GB/T11841996)（mm）查的46、28外圆的径向跳动量均为0.1，24 °_o.21俩平面的对称度和平面度由未注形位公差的公差值(GB/T11841996)（mm）查得公差等级均为k，所以平面的平面度为0.1、对称度为0.6。（3） 表面粗糙度 35-0.003 -0.007 Ra0.4、莫氏锥孔 Ra0.4、1:5外圆锥 Ra0.4；46 Ra0.8、46左右俩轴肩 Ra0.8。故零件表面质量要求较高。（4） 热处理要求 热处理至硬度59HRC（5） 得出结论 由于轴类零件得支承轴颈一般与轴承配合，是轴类零件的主要表面，它影响轴的旋转精度与工作状态，同样由图纸得出 35-0.003 -0.007 外圆的尺寸精度、圆度、圆跳动、表面粗糙度等要求较高。同理得出：35-0.003 -0.007 俩处外圆；46左右俩轴肩；莫氏3号锥孔及1:5外圆锥等都是重要表面，加工时要着重对待 1.4零件结构工艺性分析 该零件为内圆磨床主轴，多阶梯，带有内外螺纹，内锥孔和外圆锥的细长轴，零件在加工过程中容易变形，故在加工过程中使用中心架。总体来说主要表面 的加工精度和表面质量要求较高加工难度较大，需要细化加工工步，增加基准修正次数，减少加工变形。 2.毛坯类型 （查阅机械加工工艺编制） 2.1毛类类型根据图纸要求得材料为20Cr,零件工作载荷较大（交变载荷），且为中批生产，因此查阅附表5常用毛坯类型根据零件材料20Cr,故选择锻件采用锻件：目的是使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的 抗拉、抗弯、及抗扭强度。采用锻件的优点：可改变材料的力学性能，又能节约材料，减少机加工量。采用模锻的原因：1模锻毛坯制造精度高；2加工余量少；3生产效率高；4可锻造形状复杂 的毛坯。综合考虑成批生产成本，减少废品率，采用模锻比自由锻合适。2.2毛坯余量确定（查阅机械制造技术实训教程P132）通过简化零件细节，由于零件为中批生产，因此毛坯的锻件精度为普通级，形状复杂系数S为简单，锻件材质系数为级。由表510查得毛坯在厚度方向上的单边余量为1.72.2mm；水平方向上的单边余量为 2.02.5mm。确定为2mm。估算： S=该零件属于简单零件，查表510得厚度方向单边取值1.7-2.2mm 选择2mm ；水平方向单边余量取值 2.0-2.5mm 选择 2mm。重新计算：Si> S2在同一区间内，由表510得厚度方向单边取值1.7-2.2mm 选择2mm ；水平方向单边余量取值 2.0-2.5mm ，说明添加的余量合适。查表58 锻件的厚度公差查得50+1.5 -0.5 、39+1.5 -0.5；模锻长度公差360+1.9 -0.9同轴度错差0.7 横向残留飞边0.7 2.3毛坯零件合图3.机加工工艺路线拟定3.1定位基准选择粗加工时互为基准，用已加工的作为基准，进行加工，再以刚加工的面为基准，进行下一步 加工。首先以俩处35-0.003 -0.007外圆为定位基准，铣端面和打中心孔，再以刚加工的端面和中心孔 为基准加工右端35-0.003 -0.007外圆及各段外圆和左端各外圆，保证了外圆的圆度度要求，端面与轴线的垂直度要求，为后继 加工提供精基准。精加工时统一基准，以中心孔定位，作为精加工基准，对各外圆表面进行加工，通过不断的修正中心孔，提高定位精度，进一步精加工零件。3.2主要表面加工方案确定（1） 外圆表面： 35-0.003 -0.007（IT3； Ra0.4） 粗车（IT13;Ra12.5 )半精车（IT9;Ra6.3 )粗磨（IT8;Ra1.6 )精磨（IT6;Ra0.8 )研磨（IT3;Ra0.4 ) 外圆460 -0.15 (IT8;Ra0.8) 粗车（IT13;Ra12.5)半精车（IT9;Ra6.3 )磨削（IT8;Ra0.8） 1: 5 的外圆锥（Ra0.4） 粗车（IT13;Ra 12.5)半精车（IT9;Ra 6.3)粗 磨（IT8;Ra0.8 )精磨（IT7;Ra0.4) M33X1.5一6h螺纹 粗车（IT13;Ra12.5)半精车（IT9;Ra3.2)粗车螺纹M33X1.5一精车螺纹M33X1.5一6h(IT6; ) M33X1.5LH一6h螺纹 粗车（IT13;Ra12.5)半精车（IT9;Ra3.2)粗车螺纹M33X1.5LH一精车螺纹 M33X1.5LH一6h(IT6; ) 28+0.1 -0.1外圆面上的俩平面(24 °_o.21) 粗铣(IT11;Ra12.5)一精铣（IT9；Ra3.2） 莫氏三号锥孔 （Ra0.4） 钻（IT13;Ra12.5)扩（IT11;Ra 6.3 12.5)铰（IT9;Ra3.2 )精铰（IT8;Ra1.6)研磨（IT7;Ra0.4 ) M16X 1.5 钻（IT13;Ra12.5) 丝锥攻丝M16X 1.5 M10X 1 钻（IT13;Ra12.5) 丝锥攻丝M10X 1外圆46+ -0.15轴肩的加工方案：粗车半精车粗磨轴的左右端面及中心孔加工方案：专用机床其余表面一次加工完成3.3加工顺序的安排根据先粗后精、先面后孔的原则 先粗加工各端面及外圆 后精加工 以及加工孔工序工序名称工序内容05下料10锻模锻15热处理正火25铣端面铣端面和打中心孔30车粗车左端35-0.003 -0.007外圆，46外圆及46左端轴肩35车粗车右端各外圆及46外圆右端轴肩40钻钻右端9底孔 扩10.5孔及锪护锥和扩锥45钻钻左端14.5底孔 扩左端锥孔及镗21.5凹槽和倒角50热处理调质2040HRC55修磨修磨中心孔60车半精车左端外圆、46左端轴肩、退刀槽和越程槽65铰粗、精铰莫氏3号锥孔、半精镗21.5凹槽及锪内倒角70车半精车右端各外圆、46轴肩、退刀槽和越程槽、倒角75锪半精锪右端内倒角及护锥80铣粗、精平面85车粗、精车左端螺纹M33X1.5，87攻丝攻内螺纹M16X1.590车粗、精车右端螺纹M33X1.5LH，95攻丝攻内螺纹M10X197热处理淬火至59HRC100修磨修磨中心孔105磨粗磨右端35-0.003 -0.007外圆、46外圆及其右轴肩 圆锥110磨粗磨左端外圆35 46左轴肩115磨 粗磨左端莫氏锥孔120热处理 消除残余应力，稳定尺寸125 磨 修磨中心孔130磨研磨左端莫氏锥孔 135磨 精磨右端35-0.003 -0.007外圆、1:5外圆锥 140磨 精磨左端35-0.003 -0.007外圆、145磨研磨左端35-0.003 -0.007外圆、150 磨研磨右端35-0.003 -0.007外圆、155钳去毛刺160检验按图纸要求检验零件165油封 170 入库3.4加工阶段的划分说明由于35-0.003 -0.007的公差为IT3级，所以加工阶段较细。1粗加工去除较大余量，为后继机加工提供较高精度的基准。2半精加工进一步去除余量，提高基准精度。并加工非主要机加工部分。 3精加工对主要加工面进行精加工。4光整加工对主要加工面进行光整加工，达到设计要求。3.5 主要加工表面工序简图粗车 （工序30、35）钻孔 工序（40、45）半精车 工序（60、70）铣平面 工序（80）磨外圆及莫氏锥孔 工序（105、110、115）4、工序尺寸及公差确定4.1基准重合时工序尺寸确定 外圆350.003 0.007Ra 0.4工序工序直径余量经济精度 表面粗糙度工序尺寸及偏差毛皮40.2512.539 0 -0.25粗车20.1612.537 0 -0.16半精车1.50.0626.335.50 -0.062粗磨0.20.0391.635.3 0 -0.039精磨0.250.0160.8350.050 -0.016研磨0.050.0040.435-0.003 -0.007 46外圆工序工序余量经济精度表面粗糙度工序尺寸及偏差毛坯40.2512.5500 -0.25粗车20.1612.548 0 -0.16半精车1.80.0626.346.20 -0.062磨削0.20.390.8460 -0.391: 5的外圆锥工序工序余量经济精度表面粗糙度工序尺寸及偏差毛坯110.2512.5390 -0.25粗车90.1612.5300 -0.16半精车1.40.0526.328.60 -0.052粗磨0.40.0331.628.20 -0.033精磨0.20.0130.4280 -0.013 M16的底孔14.5工序基本尺寸经济精度 工序余量工序尺寸粗糙度钻 14.50.1114.514.5+0.11 012.5攻丝M16的丝锥攻丝公差等级7H4.2基准不重合时工序尺寸确定1.按照尺寸链求解工序尺寸例如：轴的右端28外圆及1:5外圆锥所构成的三环尺寸链 则有 由图中可得：封闭环= 组成环和 所以 12=60- =48 封闭环的上偏差= +0.009=+0.015-EI EI=0.006 封闭环的下偏差=-0.018=-0.031-ES ES=-0.013故： 组成环=48+0.006 -0.013Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given.Error! No bookmark name given. 5.设备及其工艺装备确定 CA6140普通卧式车床三爪卡盘、双顶尖 游标卡尺、卡规、 90度外圆车刀 切断刀、 螺纹车刀、14.5钻头、9.5钻头、M16丝锥、M10 丝锥 60度和120度锥面锪钻X62w 万能铣床 铣床专用夹具 卡规 M1312 MMB1312 外圆磨床M2110A 内圆磨床 专用夹具莫氏锥孔检验棒6.1以下以粗车右处外圆为例，说明确定切削用量的方法和步骤（2） 选择的机床为： CA6140 由机械加工工艺设计资料中 查表 5.22 不同机床中心高度允许的的刀杆截面得 BXH= 16X25 （2） 查表 5.3-1 硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面得进给量 粗车 f=0.5mm/r ap=2 查表 5.3-5车刀的磨钝标注及耐用度得 T=60min查表 5.3-6 由车削速度计算公式得Cv=242 =0.15 =0.35 m=0.2 车削速度： = =93m/min机床主轴转速为：由=1000V/3.14X50=592(r/min) 选择机床具有的与计算转速接近的额定转速作为实际采用的主轴工作转速。（3）、机床主电机功率校核： 粗加工阶段要切除的余量大，加工时需要较大的切削功率。所以，还要求对机床的功率进行核算。 ；查表得：=2650 ；=1.0 ；=0.75 ；= -0.15修正系数= ；查表得：加工材料机械性能改变的修正系数=0.94 ；刀具几何参数改变的修正系数=0.89 ；=1.05 ；=1.0 ；车削条件改变的修正系数=1.0 ；=0.92 ；代入： =0.940.891.051.01.00.92=0.81 =26502.50.81=1288 (N) 故切削功率2.79 (KW) 已知，CA6140机床主电机功率为7.5kw ，可以肯定，完全可以满足加工需求。(4)、刀杆刚度校核： 可承受切削力 弹性模量=210N/ ：惯性矩 J=20X30X30X30/12=45000 ;刀杆伸出长度1.5H=1.5x30=45mm ;允许绕度f =0.1mm 故： =3X0.1X210X1000X45000/45X45X45=31111(N) 可见 ； 故所确定的切削用量是合适的。 本工序其他工步之主轴转速、进给量均取为与前相同（为减少机床调整时间）；背吃刀量虽小有差异，但机床主电机功率完全满足加工需求。（5）机动时间：铣端面：L= d/2+2+3=24.5 n=1000v/d =1000 X93/3.14 X 39=592r/min = 24.5/ (0.5x592)=0.082min 车外圆：=24.5/ (0.5x592)=0.082min 车端面： L= 37 /2+2+3=23.85 n=1000v/d =1000 X 93/3.14 X 39=592 r/min= 23.85/ (0.5x592)=0.080min 车外圆：=(34+3) / (0.5X592)=0.12min 车端面： L= (50-37) /2+2+3=11.5 n=1000v/d=1000X93/3.14X39=592r/min =11.5/ (0.5X592)=0.038min 车外圆：=(186+3) / (0.5X592) =0.638 min辅助时间S/（Min）铣端而0.27 车外圆0.17 车端而0.17 车外圆0.17 车端而0.17 车外圆0.28 6.2工序80的切削量及基本时间的确定 （1）切削用量 本工序为粗铣，精铣28外圆的两平面。选用机床：62W万能升降台铣床。零件材料为20Cr，故可用硬质合金直齿三面刃圆盘铣刀，由机械制造技术实训教程表567 YT15硬质合金端铣刀铣削碳钢，铬钢及镍铬钢的切削用量查得 取铣刀直径d=100mm，齿，z=5齿 。选择主偏角主Kr=60°，副偏角=2° （2）确定粗铣阶段背吃刀量 由于单边加工余量为1.8小于5mm ，所以背吃刀量=1.8 （3）确定粗铣阶段进给量f 根据机械加工工艺人员手册表11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。 （4)粗铣阶段切削速度的确定 查机械加工工艺人员手册表11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。查工艺人员手册表14-77,取v=38m/min则： =1000v/d=96（r/min）根据机床使用说明书，查表3.29，取主轴实际转速=100r/min,则实际切削速度 v=d/1000=39.27（r/min） 当=100r/min时，刀具每分钟进给量应为 = Z=0.1×5×100=50(mm/min)查机床说明书，取实际进给速度=60mm/min,则实际进给量 = /Z=0.1025(mm/Z) 切削工时：查工艺人员手册表15-14，切入长度L1=1.7mm,超出长度L2=3 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为 Tm= （L0L1L2）/=（161.73）/60=0.345(min) （5）定精铣阶段背吃刀量，由于加工余量为0.2m，需一次精铣，所以=0.2 （6）定精铣阶段进给量f 根据机械加工工艺人员手册表11-69可知， =0.060.12mm/z, 取=0.06 mm/齿。 （7）阶段切削速度的确定 查工艺人员手册表14-77，取切削速度v=54m/min,则 =1000v/d=156/min)按机床使用说明书，取主轴转速=175r/min,则实际切削速度 v=d/1000=70(m/min)当=175r/min时，刀具每分钟进给量为 =fz=0.06×5x175=52.5（M/MIN)查机床说明书，取实际进给速度为=60mm/min,则进给量为 f= / z=60/(5×175)=0.068(mm/z)切削工时：，刀具行程为L1L2，则机动工时 = （L1L2）/=0.22(min)6.3求的各段工序工时得：工序工序名称单件工序工时05下料18010锻9015热处理60025铣端面29530车34035车50440钻47045钻451.1350热处理90055修磨13060车56665铰29070车49875镗8080铣18285车10087攻丝8890车11095攻丝73100修磨57105磨339110磨192115磨190120热处理900125 磨80130磨180135磨180 140磨100145磨97150 磨97155钳100160检验250165油封65 170 入库1807.工艺设计总结工艺设计总结通过这次设计，使我对机械制造专业深入的了解，更为深刻的认识了机械制造工艺的流程， 巩固了我的专业知识，使我对机械加工工艺有了进一步的认识。在设计中通过对问题的分析，思考和验证，最终解决问题。从中肯定了我对专业知识的掌握, 及运用能力，对于机加工工艺问题的解决和思考方法，都有了很大的改善。在不断的发现问题， 和解决问题的过程中，使我对事件的分析和理解能力在不断的提高。对机加工过程中容易混淆的 部位，更加好的理解和解决。通过对毛坯的选择，使我理解到较好的工艺要从毛坯的选择开始； 对余量的计算，使我更加明白了计算在加工中的重要地位；对加工顺序的安排，我认识到不同的 加工顺序，加工出的产品的精度不同，加工的难易程度不同；通过对工件从毛坯到成品全过程的 设计，对于轴类零件的加工，我可以对较容易零件的加工进行工艺设计。本次课程设计使我感受到了要做一名优秀的工艺设计师不是一件容易的事，这需要我们把学到的各门知识有机的联系起来。经历了此次课程设计，我明白了首先要从全局着手，否则会弄得顾此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步时才发现不合理于是又得从头开始。这次设计课也锻炼了我的查表的能力，解决机械加工工艺问题的能力，独自解决零件加工过程中定位、夹紧以及工艺安排问题确定的能力，也提高了我机构设计的能力，进一步熟悉了制图相关的知识，因为整个设计过程几乎是一个从无到有的的过程，总之不查表、不计算、不验算就无设计可言，因此每天就得翻阅各种设计手册，这为我将来的工作打下了基础。天气变得炎热起来为了能赶的上进度所以每天要坚持工作，这在无形中锻炼了我的吃苦精神。总之这次课程设计使我受益匪浅。除了收获到一些方法技巧外，我也认识到了自己的很多不足，知识上有所欠缺，不能快速地调用以前学过的知识方法技巧，分析问题的能力和查阅资料的能力都有待加强，另外在设计过程中体现出来的粗心和耐心不足都将是我以后做事情的障碍，必须克服！总之，在不断的学习和解决设计中问题的过程中，将我在大学所学的知识进行了整合，对知 识的运用有了一定的实践，对以后的工作打下了坚固的基石。第二部分第80号工序夹具设计说明书1. 工序尺寸精度分析