制定小卡軸（如下圖）的加工工藝設(shè)計(jì)銑8的銑床夾具
制定小卡軸（如下圖）的加工工藝設(shè)計(jì)銑8的銑床夾具,制定,制訂,小卡,下圖,加工,工藝,設(shè)計(jì),銑床,夾具
哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目： 制定小卡軸（如下圖）的加工工藝，
設(shè)計(jì)銑8的銑床夾具
專 業(yè)： 機(jī)械電子工程
班 級(jí)： 機(jī)電12-3
學(xué) 號(hào)： 1230120310
姓 名： 姜曉宇
指導(dǎo)教師 張中然
機(jī)械工程系
2015年 11 月 20 日
目錄
序 言 1
第1章 零件的分析 2
1.1 零件的作用 2
1.2 零件的工藝分析 2
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.1 確定毛坯的制造形式 4
2.2 基面的選擇 4
2.3 制訂工藝路線 6
2.4 機(jī)械加工余量的確立 6
第3章 夾具設(shè)計(jì) 12
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 12
3.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 12
3.3 夾具簡要操作說明 14
總結(jié) 16
參考文獻(xiàn) 17
2
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
小卡軸的加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請老師們批評(píng)指正。
第1章 零件的分析
1.1 零件的作用
小卡軸的作用，待查。
1.2 零件的工藝分析
1．零件的技術(shù)要求
加工表面
尺寸及偏
差/mm
公差等級(jí)/mm
表面粗糙度值/μm
軸左右端面
60+1
IT10
6.3
Φ20外圓面
Φ20h10
IT10
6.3
Φ16外圓面
Φ16h10
IT10
6.3
Φ12外圓面
Φ12h10
IT10
6.3
Φ10退刀槽
Φ10h10
IT10
6.3
銑平行面
IT10
6.3
2. 毛坯選用普通模鍛,材料為45剛，具有較高的硬度、耐磨性。先進(jìn)行粗加工鋸去多余部分,然后加工軸左右端面,再加工階梯軸外圓表面.最后精加工。
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
由于階梯軸類零件工作時(shí)，某些部位如軸頸（主要是與滑動(dòng)軸承配合的軸頸）往往要承受摩擦、磨損，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)生咬死（又稱抱軸）現(xiàn)象，使軸類零件運(yùn)轉(zhuǎn)精度下降。有時(shí)還需要承受多種載荷的作用，為增強(qiáng)階梯軸的強(qiáng)度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用鍛件。由于中批量生產(chǎn),采用模鍛的方法生產(chǎn)鍛件毛坯，既可以提高生產(chǎn)率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點(diǎn)。
2.2 基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。
選擇定位粗基準(zhǔn)是要能加工出精基準(zhǔn)，同時(shí)要明確哪一方面的要求是主要的。粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以下面的幾點(diǎn)為原則：a應(yīng)選能加工出精基準(zhǔn)的毛坯表面作為基準(zhǔn)。b當(dāng)必須保證加工表面與不加工表面的位置和尺寸時(shí)，應(yīng)選不加工的表面作為粗基準(zhǔn)。c要保證工件上某重要表面的余量均勻時(shí)，則應(yīng)選擇該表面為定位粗基準(zhǔn)。d當(dāng)全部表面都需要加工時(shí)，應(yīng)選余量最小的表面作為基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠的加工余量。該小卡軸的外圓表面和左、右端面互為基準(zhǔn)作為粗基準(zhǔn)，以保證為后序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
自為基準(zhǔn)原則，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。
此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡單等。
根據(jù)小卡軸零件的技術(shù)要求和裝配要求,選擇該小卡軸軸線作為精基準(zhǔn),零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工,即遵循”基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則.小卡軸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸線,選用其作為精基準(zhǔn)定位加工軸的外圓表面,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合,保證了被加工表面的垂直度要求.
選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，重點(diǎn)考慮的是有利于保證工件的加工精度并使裝夾更為方便。
2.3 制訂工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
表3.1 工藝路線
工序號(hào)
工序內(nèi)容
工序一
鍛造、調(diào)質(zhì)處理
工序二
粗車左端面
工序三
左端面打中心孔
工序四
粗車右端面
工序五
右端面打中心孔
工序六
車Φ20Φ16Φ12外圓面
工序七
車Φ10退刀槽
工序八
車Φ12外圓面
工序九
銑8平行面
工序十
檢驗(yàn)
2.4 機(jī)械加工余量的確立
1. 左端面
由于左右端面要與其他接觸面接觸，粗糙度要求為6.3，查相關(guān)資料知粗車余量留1mm，半精車余量0.5mm。
2. 外圓面
粗車外圓面至Φ21，加工余量1mm,半精加工至Φ20，加工余量0.5mm
粗車外圓面至Φ17，加工余量1mm,半精加工至Φ16，加工余量0.5mm
粗車外圓面至Φ13，加工余量1mm,半精加工至Φ12，加工余量0.5mm
車槽至Φ10，加工余量1mm,
粗車右端外圓面至Φ13，加工余量1.5mm,半精加工至Φ12，加工余量0.5mm
粗銑平行面至9mm, 加工余量1.5mm,半精加工至8mm，加工余量0.5mm
工序1：粗車軸兩端面
(1）工具材料：45號(hào)剛，σb?=170~240MPa，模鍛；
工件尺寸63mm，23mm
加工要求：粗車軸兩端面，加工余量1mm;
機(jī)床：C6140車床
確定粗車端面刀具類型：YT15硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具耐用度T=240min；刀具尺寸25mmx25mm;刀片厚度6mm; γ0＝10°后角α0= 6°，副后角α0’=6°，刃傾角λs=0°，主偏角Kr=75°，副偏角Kr’=15°。（2）切削用量
確定切削深度ap：因?yàn)橛嗔枯^小，故選擇ap=?1mm
確定每次進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端車，以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削手冊》表3.5，使用YT15硬質(zhì)合金端車刀加工，機(jī)床功率為7.5kw（據(jù)《簡明手冊》表1.27，C6140車床）?
?????????????????f〈0.7?mm/min?
故選擇：f=0.51mm/min
（3）計(jì)算切削速度vc
根據(jù)《機(jī)械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為：
Cv=242=xv?=0.15 ?yv?=0.35 m=0.20
切削速度Vc=93m/min
（4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：??nsp=1000vc/πdw=400.2r/min.
最終確定主軸轉(zhuǎn)速為：400r/min
（5）計(jì)算基本工時(shí)
查《機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書表3.9得，
Tb=4/400=0.04min?。
工序2：粗車小卡軸外圓面
（1）確定粗車外圓刀具類型：YT15硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具耐用度T=240min；刀桿尺寸25mmx25mm；刀片厚度6mm；γ0＝10°后角α0＝6°，副后角α0’=6°，刃傾角λs=0°,主偏角Kr=75°,副偏角Kr’=0°。
（2）確定切削用量
粗車外圓，加工余量為2mm,四走刀，則單邊吃刀量為asp=2/1=1mm
（3）確定進(jìn)給量
由《切削用量簡明手冊》HT200，刀桿尺寸25x25，工件直徑為32mm，則f=0.4~0.5。再由《簡明手冊》表4.2—3查取f?=0.45。
（4）選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
由《切削用量簡明手冊》表1.9查取后刀面磨損最大限度為0.8~1.0。
（5）確定切削速度VC
根據(jù)《機(jī)械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為：
Cv=242=xv?=0.15 ?yv?=0.35 m=0.20
切削速度Vc=93m/min
（6）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：?ns=1000vc/πdw=400.2r/min.
最終確定主軸轉(zhuǎn)速為：400r/min
計(jì)算基本工時(shí)
查《機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書表3.9得，
Tb=211/(400*0.51)=1.03min
工序3 半精車小卡軸外圓面
（1）確定半精車外圓刀具類型：YT15硬質(zhì)合金焊接式車刀；刀具耐用度T=240min；刀桿尺寸25mm′25mm；刀片厚度6mm；γ0＝12°后角α0＝6°，副后角α0’=6°，刃傾角λs=3°,主偏角Kr=45°,?副偏角Kr’=15°。
（2）確定背吃刀量
半精車外圓，加工余量為0.5mm,四次走刀
確定進(jìn)給量?由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5—60得f=0.03~0.3mm/r。再由《簡明手冊》表4—1—2查取f?=0.28mm/r。
（3）選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
后刀面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.8~1.0,耐用度為T=240min。
（4）確定切削速度VC
根據(jù)《機(jī)械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為：
Cv=198=xv?=0.15 ?yv?=0.30 m=0.18
切削速度Vc=53m/min
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：?ns=1000vc/πdw=562.6r/min.
最終確定主軸轉(zhuǎn)速為：560r/min?
（5）計(jì)算基本工時(shí)
查《機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書表3.9得
Tb=154/(560*0.28)=0.98min。
工序4 切槽
切槽車刀，YG8硬質(zhì)合金，前刀面帶倒棱形，主偏角90°，前10°，后角6°，副偏角2°o，刃傾角0°，刀尖圓弧直徑0.5mm。
（1）確定背吃刀量
加工余量為1mm,一次走刀
（2）確定進(jìn)給量
由《切削用量簡明手冊》表3—14得f=0.2~0.3mm/r。再由《簡明手冊》表4—1—2查取f?=0.28mm/r
（3）選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
后刀面磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.8~1.0,耐用度為T=240min
（4）確定切削速度VC
根據(jù)《機(jī)械制造工藝與裝備》表2-20，查得各修正系數(shù)為：
Cv=68.8=xv?=0.15 ?yv?=0.40 m=0.25 Kv=0.71
切削速度Vc=27m/min
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：?ns=1000vc/πdw=429.9r/min.
最終確定主軸轉(zhuǎn)速為：450r/min
（5）計(jì)算基本工時(shí)
查《機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書表3.9得，
Tb=8*4/(450*0.28)=0.25min。
工序5 ：銑8平行面
刀具選取立銑刀，刀片采用YG8。
（1）確定背吃刀量
加工余量為1.5mm,一次走刀
（2）確定進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52K型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取=500
（3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
第3章 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。有老師分配的任務(wù)，我被要求設(shè)計(jì)工序9：銑8平行面的銑床夾具，機(jī)床選用X52K立式銑床。
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)定位要求，選擇Φ20圓柱面作為主要定位基準(zhǔn)面。將該圓柱面的左端面作為輔助定位基準(zhǔn)面。本工序只限制工件的5個(gè)自由度即可。定位元件分別為固定V形塊和活動(dòng)V形塊，輔助定位平面就設(shè)定在V形塊的平面上。
3.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具： 采用立銑刀
機(jī)床： X52K型立式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
入上式，可得 F≈823.6N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘：公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù):6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠。
3.3 夾具簡要操作說明
設(shè)計(jì)要求采用手動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)，因此，本夾具采用偏心槽輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)偏心槽輪時(shí)，通過安裝在偏心槽中的滑柱使活動(dòng)V形塊移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作。
夾具上裝有對(duì)刀塊，可以便在銑削時(shí)將銑刀正確地對(duì)準(zhǔn)工件加工部位。同時(shí)，夾具體地面上的一對(duì)定位槽可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確地安裝位置，以便于銑削加工。夾具裝配圖如下圖所示：
總結(jié)
這次設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所有知識(shí)系統(tǒng)的組織起來，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)等專業(yè)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來。同時(shí)也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學(xué)完大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝等方面的知識(shí)； 以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鍛煉與提高；再次體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合時(shí)，理論與實(shí)踐也存在差異。
通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
最后，我要感謝在設(shè)計(jì)過程中幫助我的老師和同學(xué)，感謝他們在夾具設(shè)計(jì)過程中對(duì)我的幫助和指導(dǎo)，尤其對(duì)擔(dān)任本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示深深敬意，在設(shè)計(jì)過程中遇到一些困難，在老師的幫助下我才順利的完成了該夾具的設(shè)計(jì)，他對(duì)我設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的疏忽與不足之處提出批評(píng)與修改建議，使我的設(shè)計(jì)的夾具最終更加的完善。
這次設(shè)計(jì)我深知有很多不足，在此懇請大家給予指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
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