燕山大学机械制造工艺学课程设计说明书

. . ..

.. .

机械加工工艺规程设计

（“小轴”零件机械加工工艺规程及钻径向孔夹具设计）

班级：08级机制一班

学号：080101010010

姓名：王晓

课程名称：机械制造工艺学

指导教师：锦江

2011年07月

机械加工工艺规程设计

王晓

(燕山大学机械工程学院)

摘要：

根据所学的机械加工方法与夹具知识的认识了解，进行对轴类零件的工艺规程设计并制定工艺卡片，通过设计小轴的机械加工工艺路线及其制造的经济性分析和某段工序所用夹具的设计，巩固所学理论知识，为下一步的深入了解与研究打下基础。

前言：

制造技术是一个永恒的主题，是设想、概念、科学技术物化的基础和手段，是国家经济与国防实力的体现，是国家工业化的关键。制造业的发展和其他行业一样，随着国际国形势的变化，有高潮期也有低潮期，有高速期也有低速期，有国际特色也有民族特色，但必须要重视，且要持续不断的发展。

当前我国已经是一个制造大国，世界制造中心将可能要转移到我国，这对我国的制造业是一个机遇和挑战。要形成我们自己的世界制造中心就必须掌握先进制造技术，要有很高的制造技术水平，才能不受制于人，才能从制造大国成为制造强国。

1.项目的基本情况

1.1项目容

件数：1万6千件。毛坯：40Cr，棒料。具体尺寸见附图一。

要求：对小轴进行分析并做加工工艺设计，填写机械加工工艺卡，进行经济性分析，最后设计钻径向φ8孔的夹具。

1.2项目的背景与意义

机械加工工艺规程是规定产品或者零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切有关生产人员都应该执行、认真贯彻的纪律性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种生产工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。

机械加工工艺规程作用非常大。首先，要根据机械加工工艺规程进行生产准备。在产品投入生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如，技术关键的分析与研究;刀、夹、量具的设计制造或采购;设备改进与新设备的购置或定做等。这些工作必须根据根据机械加工工艺规程来展开；其次，机械加工工艺规程是生产计划、调度，工人的操作、质量检查的依据；再次，新建或扩建车间（或工段），其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等。

机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。使用机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面之间的相互之间的位置精度。使用夹具后

可减少划线、找正等辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床夹具中，广泛采用气动、液动等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步减少。在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺围。使用夹具还减轻了工人劳动强度，保证了生产安全。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。

1.3项目研究工作的主要思路

1.3.1“小轴”零件的机械加工工艺规程设计

1.阅读装配图和零件图；

2.工艺审查；

3.熟悉或者确定毛坯；

4.拟定机械加工工艺路线；

5.确定满足各工序要求的工艺装备；

6.确定各主要工序的技术要求和检验方法；

7.确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差；

8.确定切削用量；

9.确定时间定额；

10.填写工艺文件。

1.3.2工艺方案的经济性分析

1.计算时间定额

1.3.3钻径向φ8孔的夹具设计

1.研究原始资料，明确设计要求；

2.拟定夹具结构方案，绘制夹具结构简图；

3.绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求

(1)精度与批量分析

(2)确定夹具结构方案

1)确定定位方案，选择定位元件

2)确定导向装置

3)确定夹紧机构。

2.“小轴”机械加工方案的确定

2.1读图

根据图纸中钻孔的位置可以得出如下结论:“小轴”属于阶梯轴类，用于支承传动零件，且设有通油路，油进入纵向φ8孔，通过径向φ8孔进入V形槽，当轴转动时，整段轴以及轴上的支承件都到很好的润滑。而φ4.5的径向孔可以起到检查槽是否充满油且可以排出油中杂质。

2.2工艺审查

中间段轴径标注错误，不应为40mm，而应该是45mm；同轴度的基准A没有标明。

2.3熟悉毛坯

小轴的毛坯为40Cr，棒料，初步下料定为φ52×202。它价格便宜，经过调质后，可得到良好的综合力学性能。

2.4工艺路线的制定

主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，车锥面、锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥面、锥孔等）。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行，即粗车→调质（预备热处理）→半精车→精车→淬火-回火（最终热处理）→粗磨→精磨。

综上所述，主轴主要表面的加工顺序安排如下：

外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）→外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）→钻通孔（以半精加工过的外圆表面定位）→锥孔粗加工（以半精加工过的外圆表面定位，加工后配锥堵）→外圆表面精加工（以锥堵顶尖孔定位）→锥孔精加工（以精加工外圆面定位）。

当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后面工序进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需加工了，这样可以避免浪费工时。但这些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面过程中损伤已精加工过的表面。对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、键槽等一般在外圆精车之后，精磨之前进行加工。主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹安排在以非淬火-回火为最终热处理工序之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力所引起的变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度。

2.4.1方案一：

（1）锯；下料φ52×202，40Cr。

（2）车；车φ40端面→打中心孔→车φ45端面（保证尺寸200）→打中心孔

（3）热；调质处理

（4）车；安装一：车φ40外圆→车φ38退刀槽→粗车φ45外圆→车φ43退刀槽→精车φ40外圆→精车φ45外圆→右端倒角；

安装二：粗车φ50外圆→精车φ50外圆→左端倒角

（5）钻；安装一：钻轴向φ8孔→锪φ12H7孔→锪φ14H8孔；

安装二：钻径向φ4.5孔；

安装三：钻径向φ8孔

（6）钳；划键槽线，V形槽线

（7）铣；铣键槽→铣三角沟槽

（8）热；高频淬火，350°~370°回火

（9）磨；精磨φ40、φ45、φ50外圆

（10）查。检查零件是否合格

2.4.2方案二

(1)锯；下料φ52×202，40Cr。

(2)车；车φ40端面→打中心孔→车φ45端面（保证尺寸200）→打中心孔

(3)热；调质处理

(4)车；安装一：车φ40外圆→车φ38退刀槽→粗车φ45外圆→车φ43退刀槽→精车φ40外圆→精车φ45外圆→右端倒角；

安装二：粗车φ50外圆→精车φ50外圆→左端倒角

安装三：绞轴向φ8孔→绞φ12H7孔→绞φ14H8孔；

安装四：绞径向φ4.5孔；

安装五：绞径向φ8孔

(5)钳；划键槽线，V形槽线

(6)铣；铣键槽→铣三角沟槽

(7)热；高频淬火，350°~370°回火

(8)磨；精磨φ40、φ45、φ50外圆

(9)查。检查零件是否合格

2.3确定满足各工序要求的工艺装备

车部分工序：使用C20普通机床即可，分别需要外圆车刀，端面车刀，切断刀，45度刀。方案二还用到了铰刀；

钻部分工序：由于轴比较小，使用台式钻床即可。所用刀具为麻花钻。

铣部分工序：使用XQ6125B或者CA6120普通铣床。所用刀具为键槽铣刀和90度成形铣刀（卧式铣床）；

磨部分工序：JPM250B手动平面磨床；

热处理部分：调质机和淬火机。

3.加工方案的比较与技术经济性分析

3.1加工方案的比较

方案一与方案二相比，区别之处在于两个φ8和φ4.5孔的加工方法。方案一使用台式钻床加工，方案二使用车床加工，通过工艺成本中计算，使用车床要比使用台式钻床成本高一些，时间定额大一些，所以综合各方面因素，方案一更经济。

3.2时间定额计算

调查计算结果见附表二

3.3经济性分析

根据我校金工厂调查情况，车床越大，耗电越多，加工费用越高。得到结果：C20车床费用大约为元15／小时，XQ6125B铣床费用大约为10元／小时，磨床费用大约25元／小时，台式钻床大约8元／小时，钳工10元／小时。热处理费用要高一些，且根据地域不同价钱不同，调质和淬火平均10元／kg。热处理费用为30元。根据附表二的时间定额，得到最后加工费用约120元。40Cr大约5000元／吨，小轴大约有3kg，价钱约15元，故成本为15元，总费用大约140元。

4.钻径向夹具设计

4.1工序分析与设计

设计钻径向φ8孔，此孔连接的是V形槽与轴向φ8孔，做通油路。通过金工厂调查知道，钻纵向φ8孔使用三爪卡盘即可，钻径向φ8孔需将小轴横向放置，底部放置长的定尺V型块进行定位，很简单，但是钻孔之前需要划线找正。大批大量生产则需要设计专门夹具（钻模）。下图为网络资源所得：

其中图（a）是夹具结构图，图（b）是所加工工件示例。轴类零件在V形块中定位，V形块也起着夹具体的作用。装在V型块右侧端面槽ude轴向挡板5上的轴向定程螺钉8起轴向定位作用，以保证所钻孔轴线的轴向位置尺寸；压板支承4安装在V型块的侧面T 形槽，转动夹紧手柄2带动杠杆压板3夹紧。根据不同位置的需要，整个夹紧装置可沿T 形槽轴向移动调节。装在V型块另一侧T形槽的移动钻模板1，按加工孔轴线的轴向位置尺寸进行调解，并由螺母夹紧；若轴上径向孔不止一个，还可装上另外的附加移动钻模板7以满足加工要求。

4．2图纸绘制

定位结果见附图三

5.项目设计的不足之处

第一，没能多设计几条加工路线，导致在经济性分析的时候不能选择出最佳方案；

第二，由于时间不足，没有找全小轴分别在普通机床、数控机床、专用机床上的加工方案以及时间定额；

第三，夹具设计准备不充足，没有画出具体的夹具图。

6.参考文献

《机械制造工艺学》王先逵主编机械工业

《金属切削原理与刀具》陆剑中家宁机械工业

《互换性与测量技术基础》邵晓荣曲恩中国标准

7.感言

通过这次的项目设计，我收获颇多。首先，巩固了课本上的基础知识，对零件加工方案的确定、工艺路线的制定、机械加工工序卡的填写、加工方案的经济性分析、夹具设计的基本知识加深了了解；其次，通过工艺规程设计，对以前所学知识进行了回忆与巩固:读图与审图过程中运用了机械设计与互换性原理等专业知识，确定所用刀具时翻看了金属切削原理与刀具一书，等等很多。这更加说明了工艺学所涉及的知识面之广，容之繁杂，学好不易，但又不可或缺；再次，通过经济性分析，对真正生产中的工时、费用有了一定了解，为以后的工作打下基础；最后，真诚的感在项目过程中老师的耐心指导与周围同学的热心帮助。