挂轮架轴工艺过程及工装设计

目录
前言
摘要
第一章零件的分析 (4)
1.1 零件的工艺分析 (4)
1.2确定毛坯 (4)
1.3基面的选择 (4)
第二章确定零件的工艺过程 (4)
2.1 零件的工序的内容 (4)
2.2 零件的工艺过程 (5)
第三章确定工装设计 (6)
3.1 工装的工艺过程要点 (6)
3.2 零件的工装设计 (6)
第四章零件的切削用量 (7)
第五章结束语 (10)
致谢 (11)
附录编程 (12)
参考文献 (13)
前言
机械制造工艺学毕业课程设计是我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行后。

这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的四化建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

摘要
机械中的运动副、铣床附件就是轴，安装在挂轮架上，齿轮再安装在轴上，用来传动分度头，使工件做复合运动。

挂轮架轴起过渡作用，通过齿轮或滚轮自行滑动。

结构简单制造方便，制造成本低，通常和齿轮配合实现变速，放应用广泛，但不足之处事是容易损磨。

关键词：齿轮，运动，制造
第一章零件的工艺分析
1.1 零件的工艺分析
挂轮架轴共有两种加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分析如下：
（1）以φ50的右端面为基准的加工左端正面
这组加工表面包括：φ50的两端面的平行度及倒角，其中主要加工φ50的两端面。

（2）以φ25的外圆柱面为中心的加工表面
这组加工表面包括：φ25的外圆柱面，M16-6h的外螺纹表面，φ13的方头。

φ25的外圆柱面，与φ50的端面的垂直度。

1.2确定毛坯材料
零件材料为45钢，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。

由于为小批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用普通车床削成型，这从提高生产率保证加工精度上考虑也是应该。

1.3基面的选择
基面学则是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则加工工艺过程中会问题自出更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，按照有关粗基准的选择原则（既当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）现取50cm 外圆表面作为粗基准，利用自制桃子夹头和一个死顶尖达到安全定位。

（2）精基准的选择
主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：
（1）φ50两端面的平等度公差为0.02
（2）φ50的端面与φ25的表面之间的垂直度公差为0.02
由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

第二章确定零件工工艺过程
2.1 零件的工序内容
1、采用φ52 45#钢，由锯床锯成φ52×107作为毛坯件；
2、车端面及外圆φ18×26，并打中心孔；
3、车另一端面至总长105并打中心孔；
4、用自来夹头三爪夹紧φ18×26，另一头用尾架活络顶针顶住工件粗车φ27×72，φ20×37、φ18×32、φ15×14；
5、热处理调质HRC28-32；
6、由小台钻修正中心孔；
7、在车床上自制死顶针（60°）后，将自制桃子夹头装上工件，由死顶针与尾架活络顶针顶住工件，车外圆φ50并倒角1×45°，精车φ16-0.18×2）(φ50端面处光洁度按要求)并倒角，粗车M16螺纹，再用M16钢板绞一下，以确保螺纹精度，并用M16螺纹环规自检。

8、把自制填圈套上工件后再将自制螺纹桃子夹头旋上工件：M16处（上工件时螺纹、端面处加点油以利装卸），在加工前再用原来自制死顶针夹头重新车成60°顶针，然后将工件顶在死顶针与尾架活络顶针间精车各档外圆，即车外圆φ13×15，φ16-0.18×18、φ18 ×4.5、φ25.5×34，然后将小拖板向后退到刻度零位，车φ50端面至φ50好，固定大拖板后，再将小拖板向后退7圈（5mm），车φ18外圆端面至φ50端面处，确保φ25.5×340-+0。

15,并对φ50倒角1×45°，割螺纹退刀槽φ14×3，再割φ25.5外圆是两条槽（一条φ50端面套，另一条在φ25.5端面向左2mm处割φ24×3）。

然后倒角粗车M16螺纹，再用M16钢板套一下，以确保螺纹达到各要求），并用M16环规自检。

9、采用小立铣将自制填圈与铣刀用辅助套旋上工件，并将工件固定在分度头三爪夹头与尾至弹簧顶针间，铣10×10×13方头，铣16×5扁势。

10、高频淬火，φ25.5×35处，10×6×15方头处淬火HRC40-45（冷却时可用油淬以防脆裂）。

11、外圆尾将自制填圆与自制螺纹桃子夹头装上工件并旋紧使两顶针顶住工件尾外圆φ25-0。

02，尾后将工件上油以防锈蚀。

2.2 零件有工艺过程
根据零件要求具体编制工序卡片，在操作各道工序时必须按工序卡片先后顺序进行。

1、由圆钢棒料锯成毛坯件后先粗车再送热处理调质，送工件调质时一并将粗加工的工装零件（或毛坯）同时送去热处理调质。

2、在零件投入加工前应先行将设计的工装予先制好，以保证工艺顺利进行。

3、零件各道工序加工时如排车扁车为车为栓该留尾余量的应留尾余量，该加工后方可淬火的先加工完（如铣方头）才可淬火。

4、工件加工时要按各图纸技术要求，在精车各档外圆时要保证工件的同轴度、垂直度、平行度以及光洁度。

5、工件与辅助夹具装卸时要注意防止零件损伤。

6、在车加工时需用死顶针时应随用随车即在车上限制，在装夹螺圈时应将夹具与工件拼紧，以便正常加工。

7、每道工序加工以后一定要自行检验，特别是首件一定要送检，以确保零件质量。

8、在使用量具时要事先校对好量具，车制螺纹时应用螺纹环规检查。

9、零件完工以后要上防绣油，并将工件堆放整齐，轻拿轻放，以防止磕划碰伤。

10、零件全部加工结束后，需通知检验员检验，以利入库。

第三章确定工装设计
3.1 按照工装设计要求，工装的工艺过程要注意以下几点：
1、带有内螺圈的桃子夹头、填圈自制死顶针皆需45#钢调制料。

2、在制作螺圈桃子夹头时，车好螺圈后再与档棒以及洋元电焊焊后，立即用气割焊枪回一下火，以免电焊后过硬，待自然冷却后再用丝锥M16回一下，最后铣35厚扁势。

3、自制填圈在车制时要注意两平面的平行度与光洁度，在打好平面钻好φ16.5孔后，割刀装一斜点慢慢割下，以保平面光洁度然后割下填圈，使填圈两平面既光洁平行。

4、自制死顶针的坯料在送去热处理调质前先粗车一下顶针部分以使顶类有较好的硬度，待调质后车制过程中先注意顶尖的光洁度。

5、加工铣床用辅助螺套时要注意螺套平面与螺孔的垂直度及螺纹的光洁度，车加工再铣扁势。

6、在制作粗车用桃子夹头时夹头钢圈上可钻攻M10的内螺纹，采用M10的螺钉顶紧工件强度较好。

7、尾外圆时可供用精车时使用的带螺圈的桃子夹头，使用时先同工件拼紧，装卸时防止损坏零件。

3.2 零件的工装设计
在接到该零件图纸后，首先要着手编制工艺卡片，并根据工艺要求设计工装。

为了考虑到该零件小批量生产，故毛坯不需要用铸件，可以直接采用45#圆钢棒料，由锯床按φ52×107落料，作为毛坯料，落成后投入机械加工。

为了确保工艺顺利进行，在编制工序卡片后要立即着手设计工装。

一、关于工装设计：
根据工艺要求：车尾铣加工，都要用顶针或双顶针也就是必须要有辅助类夹具，如自制死顶针、桃子夹头等，而且有工序特别是精车时，必须采用带有内螺纹的桃子夹头（包括尾加工），粗车时可用一般桃子夹头，在铣加工时也必须配有内螺圈辅助夹具（内螺圈外圆同螺纹必须保证同心度），车头三爪上使用的死顶针要事先备好，调质45#钢料在车床上直接车制成60°顶尖，即可设计制作上述工夹具后以保工艺正常进行，具体工装设计见工装（辅助工夹具共五件）。

1、螺母桃子夹头
2、填圈
3、粗车用桃子夹头
4、自制死顶针对
5、铣床用螺套
第四章零件的切削用量选择
工件材料：45钢=0.637GPa
毛坯尺寸：φ52×107
加工要求：机床C6140，车工件外圆至φ50，长度至78mm，表面粗糙度Rx1.6μm，
刀具：焊接式硬质合金外圆车刀，刀片材料为YT14，刀杆截面积尺寸为16mm×25mm，刀具几何参数：Y0=10°，Y0=8°，Kr=75°，Kr＇=10°，λs=1mm
求车削工件外圆的切削用量
因工件表面粗糙度有一定要求，所以分粗车和半精车两道工序进行切削
1、粗车时的切削用量
（1）背吃刀具，单边加工余量Z=（52-50）2=1mm
粗车取ap粗=0.5mm，半粗车取ap精=0.2mm
（2）进给量，根据材料，刀杆截面尺寸、工件直径及背吃刀量
查表4-15得f≈0.6~0.8mm/r，按实际进给量f=0.61 mm/r
（3）切削速度，切削速度可用公式计算得到也可通过查表得到，现根据已知条件查表4-17得
Vc=90m/mim
再根据Vc和已知条件，计算工件转速
1000Vc 1000×90m/mim
n= = = 505r/min
ndw 52mm×π
切削工时，按《工艺手册》表4-1
65-40
l = = 12.5mm l1=2 l2=0
2
l+l1+ l2+ l3 12.5+2
tm= = ×2=0.096
nwf 500×0.6
按机床说明书选取实际主轴转速n=500 r/min，实际切削速度为：
πdwn 3.14×52×500 r/min
Vc= = =81.64m/min
1000 1000
（4）机床功率校验
切削力Fc=9.81 CFcap XFC f y FcVc nfc K
根据已知条件和查表4-3、表4-4、表4-5得
Fc=9.81×270×2.5mm×0.510.75mm×81.64m/min-0.15×1×0.92×1×1×0.93
=1381.51N
FcVc 1381.51N×81.64m/min
切削功率Pc= = =1.88Kw
60000 60000
车床电动机功率PE=6.8Kw
取机床传动效率ηm=0.8，则机床有效功率为
PE＇= PE×ηm==6.8Kw×0.8=5.44KW
因为Pc=1.88KW＜PE＇=6KW 所以机床功率足够
粗车时的切削用量为aP=1mm, f =0.65mm/r Vc=81.64m/min
2、半精车时的切削用量
（1）背吃刀具，aP=0.2mm
（2）进给量，Ra1.6um rg=1mm 45钢
查表4-18得f≈0.16~0.25mm/r，实际进给量f=0.20 mm/r
（3）切削速度，查表4-17得Vc=130m/mim
再根据Vc和已知条件，计算工件转速
1000Vc 1000×130m/mim
n= = = 807r/min
πdw π（52-5）
取实际主轴转速n=710 r/min，实际切削速度为
πdw 3.14×（52-5）×710
Vc= = =104.78 r/min
1000 1000
半精车的切削用量为：ap=0.5mmf=0.2mm/r，Vc=104.78 r/min
3、车螺纹M16
（1）切削速度的计算，刀具寿命T=60min，粗车螺纹时ap=0.17走刀次数i=4，精车螺纹ap=0.08走刀次数i=2
Cv
Vc= KW
T m ap X ot.Yv
其中：Cv=11.8 m=0.11 X o=0.70 Yv=0.3 螺矩=1
0.637
Km=( )1.75=1.11
0.6
Kk=0.75
粗车螺纹
11.8
Vc= ×1.11×0.75=21.57(m/min)
600.11×0.170。

7×0.3
（2）确定主轴转速
粗车螺纹时
1000Vc 1000×21.57
n1= = =429.3（m/min）
πD π×16
精车螺纹时
1000Vc 1000×36.8
n2= = =734.4（m/min）
πD π×16
（3）切削工时，取切入长度l1=3mm
l+ l1 17+3
粗车工时t1= = ×1=0.2min
nf 400×1
l+ l1 17+3
精车工时t2= = ×2=0.06min 总工时t=t1+ t2=0.26
nf 700×1
结束语
经过多个月的毕业课程设计即将结束，在此希望各位老师对我们设计过程做最后的审阅与检查。

在这次的毕业课程设计中，我通过对有关轴类设计方面的资料的参考与查阅，请教范丰老师有关轴类方面的问题，特别是在选用夹具时遇到的困难，老师都能给予我一一答复，在这二个月的时间里，使我对挂轮架轴的内容有了进一步的了解，让我对挂轮架轴设计的夹具、材料、主要设计参数的计算、产品缺陷及其解决方法，并使总体结构设计及零部件的设计变得更加完善，在这次的设计过程中，设计上的东西与所要的结果有所偏差，但一般通过查阅有关书籍都能基本解决，从最初的无从下手到现在的得心应手，都是通过自己查阅资料与老师的指导，并与同学进行充分的讨论并修改才有了现在的成绩。

通过这二个月的努力，我深信这次毕业课程设计能为我以前所学的相关课程设计知识的进一步巩固和将来的事业奠定了坚实的基础。

挂轮架轴工艺过程及工装设计
谢辞
在这次毕业课程设计中得到了蔡昀老师及许多同学的指点及极大的帮助，特别是在范丰老师的耐心讲解及悉心指导下，使我在这次课程设计中受益菲浅，在此，我要对关心与指导我的老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢！
常州工学院毕业设计附录一：编程
O0001
N5 T0101 M03 S600
N10 G00 X52 Z2
N15 G71 U1 R1
N20 G71 P25 Q55 U0.5 W0.1 F0.3
N25 G00 X14
N30 G01 Z0 F0.1
N35 X16 Z-1
N40 Z-27
N45 X48
N50 X50 Z-28
N55 Z-32
X160 G00 X100 Z100
N65 M05
N70 M00
N75 T0101 M03 S1000
N80 G00 X52 Z2
N85 G70 P25 Q55
N90 G00 X100 Z100
N90 T0202 S400
N100 G00 X18 Z-23
N105 G01 X14 F0.3
N110 X18
N115 G00 X100 Z100
N120 T0303 S600
N125 G00 X17 Z2
N130 G92 X15.5 Z-18 F1
N135 X15.1
N140 X14.9
N145 X14.8
N155 G00 X100 Z100
N160 M05
N165 M30
挂轮架轴工艺过程及工装设计
参考文献
[1] 赵家齐哈尔滨工业大学，课程设计指导书，机械工业出版社
[2] 国家教委高等教育司，北京市教育委员会编，高等教育出版社
[3] 朱淑萍机械加工工艺及装备，机械工业出版社
[4] 徐鸿本机械夹具设计，辽宁科学技术出版社2004.3
[5] 薛源顺机床夹具图册，机械出版社2003.1
[6] 李益明机械制造工艺学，机械工艺出版社2003.1。