毕业设计(论文)-xz-305工艺编制及工装设计.doc
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1、陕西理工学院毕业设计论文XZ305工艺编制及工装设计 (陕西理工学院机械工程学院机械设计制造及其自动化专业035班 陕西 汉中 723003 )摘要 论述铣床主轴零件的工艺编制,研究零件机械加工工艺规程的设计问题,介绍工艺规程的组成、制定程序等。说明零件的机械加工工艺结构性,结合生产主要从零件分析、毛坯的选择、工艺路线的拟定、工序内容的确定等几个方面详细的讲述了铣床主轴零件工艺过程设计以及工艺编制中应注意的问题,以及如何才能达到最理想的表面质量和经济效益。工装设计方面,阐述了机床专用夹具的设计原理和方法。为了在轴上铣键槽,设计了用V型块进行定位,手柄螺母螺旋机构进行夹紧的组合夹具。通过组合专用
2、夹具,解决了主轴铣键槽定位和夹紧的问题。这样提高了机械加工的效率,减轻了工人的劳动强度,缩短了生产时间,增加了效益。关键词 工艺路线 工艺编制 工装设计 铣键槽 夹具XZ305 machine spindle Process Equipment Design and preparationHou Feng(Grade03,Class05,Major Mechanical Design and Manufacturing Automation,Mechanical Engineering Dept. ,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723003
3、,Shaanxi)tutor: Zhou Chong JiAbstract:Expositions axis milling machine parts technology, research mechanical components of process design. Process order on the composition of the development procedures. Note parts of the structural mechanical processing, and combining production from the main compon
4、ents analysis, the choice of rough, Process design, processes to determine the contents of several aspects, such as detailed on the main axis milling machine parts design and process technology to be compiled , and the question of how we can achieve the best surface quality and economic benefits. To
5、oling design, the machine described the special fixture design principles and methodologies. To axis milling keyway, design a V-shaped block used for positioning the handle screw nut agencies clamping fixture combinations. By combining special fixture to solve the keyway milling spindle positioning
6、and clamping issue. This increased machining efficiency and reduce the labor intensity, shorten production time and increased efficiency. Key word:Craft route Craft establishment Preparation Milling keyway Fixture 目 录引言11. 零件分析21.1零件作用21.2零件技术要求22.毛坯的选择32.1毛坯制造方法考虑因素:32.2主轴毛坯的选择及制造方法32.3毛坯的热处理43.拟定工
7、艺路线53.1定位基准的选择53.2表面加工方法的选择63.2.1选择表面加工方法时应考虑的因素63.3加工阶段的划分73.3.1加工阶段的划分83.3.2划分加工阶段的目的93.4.工序的集中与分散103.4.1工序集中的特点103.4.2工序分散的特点103.5加工顺序的安排和工序的确定103.5.1机械加工工序103.5.2主要工序的加工方法123.5.3热处理工序123.5.4辅助工序133.6主轴加工工艺过程分析153.6.1主轴毛坯的选择及制造方法153.6.2毛坯的热处理163.6.3定位基准的选择164. 工序内容的拟定174.1 机床与工艺装备的选用184.1.1机床的选择1
8、84.1.2工艺装备的选择194.2加工余量和工序尺寸的确定204.2.1加工余量的确定204.2.2 工序尺寸及其公差的确定214.3切削用量的选择344.3.1切削用量的选择原则344.3.2时间定额的制定354.4工艺过程的技术经济分析434.4.1提高劳动生产率的途径434.4.2工艺成本及其组成445.夹具设计部分445.1机床夹具的功用455.2机床夹具的分类455.3机床夹具的组成455.4工件在夹具中的定位及定位误差465.4.1定位方案的设计465.4.2定位误差分析475.5加紧装置的确定485.5.1.夹紧装置的组成485.5.2.夹紧装置的基本要求485.5.3.确定夹
9、紧力49致 谢50参考文献514 引 言机械工业是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消耗品的产业,国民经济各部门生产技术的进步和经济效益的高低在很大程度上取决于它所采用装备的性能和质量。所以机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。经过建国40多年的发展,机械工业已成为我国工业中产品门类比较齐全,具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。改革开放以来,机械工业引进了大量的国外先进技术,目前这些技术已大批量投入生产,加上国内自行研究开发的结果,使机械产品的结构正向着合理化方向发展,对市场的适应能力也明显增强。通过对引进技术的消化吸收,又计划的推进了企业的技术改造,引
10、导企业走依靠科技进步的道路,使制造技术机械产品的性能及企业的经济效益都发生了显著的变化,我国机械工业综合技术水平有了较大幅度的提高,一批先进的生产技术在生产中得到应用和普及,约有近10%的企业进入了高技术企业的行列,60%以上的企业建立了专门的技术开发机构,此外科技体制改革不断深化,绝大多数研究院、所已进入经济建设主战场,正发挥越来越大的作用。按照传统的专业划分,机械制造工艺学的研究范畴是零件的机械加工和装配的工艺过程。很长时间以来,机械加工工艺最广泛采用的方法是切削加工和磨削加工,即按照一定的顺序,采用硬度比工件高的切削刀具实现机械加工。改革开放以来,机械工业充分利用国内外的技术资源,进行技
11、术改造,依靠科技进步,已经取得了长足的发展。但与世界先进水平相比,我国的机械制造业的产品在功能、质量等方面还有较大的差距,产品构成落后,精度保持性差、科研开发能力较薄弱、人员技术素质还跟不上现代机械制造业飞速发展的需要。因此,我国机械制造业必须不断增强技术力量,培养高水平的人才和提高现有人员的素质,学习和引进国外先进科学技术,使我国的机械制造工业早日赶上世界先进水平。1. 零件分析1.1零件作用 该零件为铣床主轴,属于精密机床主轴零件。它主要起支撑和传动转矩的作用,是旋转体零件。其主要由内外圆柱面、内锥面、螺纹、键槽及横向深孔等组成,是空心类机床主轴。所以它的主要表面的精度和表面质量要求很高,
12、而且精度也要求稳定。1.2零件技术要求(1)支撑主轴颈65和60,表面的同轴度分别是0.003和0.005;(2)安装铣刀的7:24内锥孔相对支撑轴颈的径向圆跳动为0.003,锥孔用涂色检查时,接触面积不小于85%,而且靠近大端;(3)大端的端面跳动为0.005;(4)轴颈65与前轴承过盈-0.005;(5)材料为38CrMoAlA,渗氮处理后的硬度:65HRC。2.毛坯的选择机械加工中毛坯的种类很多,如铸件锻件型材挤压件冲压件及焊接组合件等,同一种毛坯可能有不同的制造方法.最常用的毛坯是铸件和锻件当零件承受重载荷,冲击载荷或交变载荷时,其毛坯宜选用锻件,因为锻件的强度与冲击韧度较高,锻件的主
13、要材料是各种碳钢和合金钢.锻造方法有自由锻,模锻与胎模锻和精密锻造等几种.其中自由锻生产率低,表面质量差,加工余量大,但成本教低,适用于单件小批生产及大型锻件的生产;模锻生产率高,锻件精度高,表面质量好,加工余量小,可锻制较复杂的锻件,但成本较高,适用于成批大量生产中小型锻件;胎模锻介于自由锻与模锻之间适用于中小批生产小型锻件。2.1毛坯制造方法考虑因素:提高毛坯制造质量可以减少机械加工劳动量,降低机械加工成本,但往往会增加毛坯的制造成本.一般地 ,选择毛坯的制造方法应考虑以下几个因素:(1)材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的制造种类和制造方法.例如,铸铁铸造青铜等脆性材料不能
14、锻造与冲压,由于可焊性很差也不宜用焊接方法制造组合毛坯,而只能铸造.低碳钢的铸造性能差,很少用于铸造;但由于可锻性,可焊性均好低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件、挤压件和组合毛坯等.(2)毛坯的尺寸形状和精度要求毛坯的尺寸大小和复杂程度也是选择毛坯的重要依据.直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料;直径相差较大的宜采用锻件.尺寸很大毛坯,通常不宜采用模锻和压铸特种铸造方法制造,而宜采用自由锻造或砂型铸造.形状复杂的毛坯,不宜采用型材或自由锻件,可采用铸件或模锻件冲压件或组合毛坯.(3)零件的生产纲领选择的毛坯制造方法只有于零件的生产纲领相适应才能获得最佳的经济效益,生产纲领大时宜采用高精度和高生产率
15、的毛坯制造方法,如模锻及熔模制造等;生产纲领小时.宜采用设备投资少的毛坯制造方法.(4)采用新材料,新工艺,新技术的可能性确定了毛坯的制造方法后,就可以查表求得毛坯的尺寸和公差.2.2主轴毛坯的选择及制造方法毛坯的制造方法主要和使用要求和生产类型有关.毛坯形式有棒料与锻件两种.铣床主轴零件的材料为38GrMoAlA氮化钢,该零件为大批生产,故毛坯选为锻件.通过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度.单件小批生产的阶梯轴一般采用自由锻,在大批大量生产中则采用模段自.自由锻造时所使用的设备比较简单,但毛坯精度较差,余量较大,特别是贯穿于通孔的轴件,既浪费
16、材料,生产率又低.采用模锻毛坯,不但毛坯精度高、加工余量小、而且生产率也高.材料经模锻后,纤维组织的在分布有利于提高零件的强度.2.3毛坯的热处理轴是传递动力的零件,它应有良好的机械强度和刚度,而其工作表面又应有良好的耐磨性,因此轴件要选用适当的钢材;为了使轴件加工后有良好的尺寸精度稳定性,因而又要求有适当的热处理过程. 3.拟定工艺路线工艺路线的拟定包括:定位基准的选择;各表面加工方法的确定;加工阶段的划分;工序集中程度的确定;工序顺序的安排.3.1定位基准的选择轴件加工中,为了保证个主要表面的相互位置精度,选择定位基准时应尽可能使其与装配基准重合和使各工序的基准统一,并且考虑在一次安装中尽
17、可能加工出较多的表面.轴类零件加工的精度指标是各段外圆的同轴度以及锥孔和外圆的同轴度.XZ-305主轴的装配基准主要是前后两个支撑轴颈面,为了保证卡盘定位面以及前锥孔与支撑轴颈面有较高的同轴度,应以加工好的支撑轴颈为定位基准来终磨锥孔和卡盘定位面,这就能符合基准重合的原则.由于外圆表面的设计基准为轴的中心线,在加工轴时,若能以轴心线作为定位基准就能符合基准统一的原则,就可以避免误差的产生,所以轴类零件加工都用轴两端的顶尖孔作为精基准面.顶尖孔的精度越高,加工精度就有可能越高.用顶尖孔作为定位基准,能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面等,既符合基准统一原则,又保证了各外圆的同轴度以及各外圆表
18、面的垂直度要求.所以对实心轴(锻件或棒料毛坯)在粗车之前,均先打顶尖孔,然后粗车外圆.对于空心轴则以外圆定位,加工空心孔并在两端孔口倒角或车两端内锥孔,以作为以后的加工基准.在此之后,实心轴始终以顶尖孔定位进行以后的加工,空心轴则以两端孔口倒角或者两端锥孔定位进行以后的加工.两端顶尖孔的质量好坏,对加工精度影响很大,应尽量做到两端顶尖孔轴线相互重合,孔的锥角60要准确,它与顶尖的接触面积要大,光洁度要好,否则装卡于两顶尖间的轴在加工过程中将因接触刚度的变化而出现不圆度.因此,经常注意两顶尖孔的质量,是轴件加工中的关键问题.XZ-305主轴的毛坯是实心的,但最后要加工成空心轴,从选择定位基准面的
19、角度来考虑,希望采用顶尖孔来定位,而把深孔加工工序安排在最后;但深孔加工是粗加工工序,要切除大量金属,会引起主轴变形而影响加工质量,所以只好在粗车外圆之后就把深孔加工出来.在成批生产中深孔加工之后,为了还能用顶尖孔作定位基准面,可考虑在轴的通孔两端加工出工艺锥面,插上两个带顶尖孔的锥堵或带锥堵的心轴来安装工件.为了保证支撑轴颈与主轴内锥孔面的同轴度要求,在选择精基准时,要根据互为基准的原则.例如XZ-305主轴在车大端7:24锥孔时,用的是与前支撑轴颈与后支撑轴颈的外圆柱面为定位基准面,这样定位误差就有所减小 .根据上述分析可知,对实心的轴类零件,精基准面就是顶尖孔;而对于象XZ-305的空心
20、主轴,除顶尖孔外还有轴颈外圆表面并且两者交替使用,互为基准.3.2表面加工方法的选择工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求,加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求,先选择能够保证该要求的最终加工方法,然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。可以先提出几个方案进行比较,再结合其他条件选择其中一个比较合理的方案。3.2.1选择表面加工方法时应考虑的因素(1)加工表面本身的要求根据每个加工表面的技术要求和各种加工方法及其组合后能达到的加工经济精度和表面粗糙度,确定加工方法及加工方案。所谓加工经济精度和表面粗糙度是在正常的加工条件下(采用符合质量标准的设备
21、、工艺装备和标准技术等级的工人,不延长加工时间)所能保证的加工精度和表面粗糙度。(2)被加工材料的性能被加工材料性能不同,加工方法也不同,如有色金属磨削困难,一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行加工;淬火钢则采用磨削加工。1)生产类型在大批量生产中,可采用专用的高效设备和专用工艺装备,如平面和内孔可采用拉削加工;轴类零件可采用半自动液压仿形车床加工等。在单件小批生产中,可采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。2)本厂的现有设备情况和技术条件应该充分利用现有设备,发掘企业潜力,发挥工人的积极性和创造性。同时也应该考虑不断的改进现有的加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平,以及设备负荷的
22、平衡。各种孔的加工方法如表3.1所示。表3.1 孔的加工方法序号加工方案经济精度(IT)表面粗糙度Ra/um1钻111212.52钻扩101112.56.33钻扩铰693.20.324钻扩粗铰精铰71.60.85钻粗铰精铰781.60.86粗车半精车粗磨精磨570.40.17粗镗半精镗精镗781.60.88粗镗半精镗磨孔780.80.2根据以上孔的加工,由于主轴孔的加工精度,最后选择本主轴内孔的加工方法如下:钻扩 ; 钻扩粗磨精磨各种外圆的加工方法如表3.2所示。表3.2 外圆表面的加工方法序号加工方案经济精度(IT)表面粗糙度Ra/um1粗车11135012.52粗车半精车896.33.23
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