機械畢業(yè)設計-軸套徑向孔鉆模設計【含CAD圖紙、PROE三維】,含CAD圖紙、PROE三維,機械,畢業(yè)設計,軸套,徑向,孔鉆模,設計,CAD,圖紙,PROE,三維
摘要
軸套是機器設備中的關鍵零件之一,其質量好壞直接影響機器設備的使用性能和壽命。因此要求軸套材質具一定的強度，剛度及其耐磨性能。
本課題從軸套的加工工藝的分析出發(fā)，對軸套的加工工藝，切削用量等進行分析與設計，撰寫合理的工藝路線。對工藝路線的合理設計與工藝參數(shù)的合理選取不但影響加工質量和生產率，而且影響到工人、設備、工藝裝備及生產場地等的合理利用，從而影響生產成本。在指定工藝路線之后，對鉆φ5孔進行專用夾具設計,并最終完成本次設計。
關鍵詞：夾具設計、工藝分析、工藝設計
目錄
一、工藝設計 17
1.1課題背景及發(fā)展趨勢 17
1.2 夾具的基本結構及夾具設計的內容 17
1.3設計目的 17
1.4設計成果 18
1.5設計過程 18
二、零件分析 19
2.1計算生產綱領，確定生產類型 19
2.2零件的作用 19
2.3審查零件圖樣工藝性 19
2.4毛坯圖設計 20
2.5零件的毛坯熱處理 20
2.6零件的毛坯成型 20
三、夾具設計 21
3.1夾具的簡介 21
3.2 機床夾具的分類、基本組成和功用 22
3.3設計問題的提出 22
3.3.1設計前的工作準備 22
3.3.2 明確工件的生產綱領 22
3.3.3 熟悉工件零件圖和工序圖 23
3.4定位機構設計 23
3.5夾緊機構設計 24
3.5.1切削力等參數(shù)計算 24
3.5.2夾緊機構設計與計算 25
3.6夾具體的設計 26
3.7 設計夾具體和繪制夾具圖 27
3.8夾具的裝配要求 28
3.9夾緊設計的論證 29
結論
參考文獻
致謝
前言
加工工藝及夾具畢業(yè)設計是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。
機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。
該夾具具有良好的加工精度，針對性強，本夾具具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代車床夾具所要求的高效化和精密化的特點，可以有效的減少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產力，有效地減輕了工人的勞動強度。?
本夾具能在加工常規(guī)零件的時候使質量進一步提升，并降低勞動強度，能在保證產品質量加工精度的同時批量生產，從而降低生產成本。從而夾具的使用在某種程度上提高實際生產中企業(yè)的效益?。因而對夾具知識的認識和學習，在今天顯的優(yōu)為重要起來。
一、 工藝設計
1.1課題背景及發(fā)展趨勢
材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經濟的產品，即在產品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。
技術是產品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對
機床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結構及夾具設計的內容
按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；
(3)夾具體；
(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動力裝置；
(6)分度,對定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設計主要是對以下幾項內容進行設計：（1）定位裝置的設計；（2）夾緊裝置的設計；（3）對刀-引導裝置的設計；（4）夾具體的設計；（5）其他元件及裝置的設計。
1.3設計目的
本次設計是在教學過程的最后階段采用的一種總結性的實踐教學環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設計，能提高我們獨立思考問題和解決問題的能力，也能提高我們知識綜合運用能力，讓我們在畢業(yè)設計中，熟悉設計步驟、開拓設計思維、提高創(chuàng)新能力；培養(yǎng)我們具有勤奮踏實的學習態(tài)度和積極思考的創(chuàng)新精神。為即將走向社會，服務社會打下堅實的基礎。通過此次設計讓我們在以下幾個方面得到提高：
1、綜合運用所學的課程和生產實踐知識進行一次全面的設計訓練，從而培養(yǎng)和提高我們的獨立工作能力。
2、鞏固所學知識。掌握工裝夾具設計方法；確定機械零件的加工方案；擬定工藝路線；選擇機床和工藝裝備。
3、通過對課程設計實踐，樹立正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合運用機械設計課程和其他選修課程的理論與實際知識去分析和解決機械設計的能力。
4、了解機床夾具設計的一般方法，并舉一反三的掌握其他一些機械設計的一般規(guī)律與步驟。
5、通過制定設計方案，合理選擇夾具機構和零件類型，正確計算零件的工作能力，確定尺寸及掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件，夾具和一些簡單機械的設計過程和方法。
1.4設計成果
1、產品零件圖 1張
2、產品毛坯圖 1張
3、機械加工工藝過程卡片 1份
4、機械加工工序卡片 1套
5、夾具設計裝配圖 1份
6、夾具設計零件圖 1套
7、畢業(yè)設計說明書 1份
1.5設計過程
1資料查詢
(1-1) 在圖書館查閱組員所需要的相關資料
(1-2) 在電腦與互聯(lián)網上查閱組員所需要的相關資料
2工藝設計
（2-1）零件圖與毛坯圖的繪制
（2-2）零件圖的工藝流程插圖繪制
（2-3）工藝卡與工藝過程卡的填寫
3夾具設計
（3-1）定位裝置的設計
（3-2）夾緊裝置的設計
（3-3）刀具導向裝置設計
4文案編寫
（4-1）設計方案的統(tǒng)計及電子文檔的輸入
（4-2）設計說明書的編寫與參考文獻的統(tǒng)計
5等待評審
（5-1）評審合格，裝訂
表：本次設計的過程
二、零件分析
2.1計算生產綱領，確定生產類型
軸套，該產品年產量Q=10000（臺/年），n=1（件/臺），設其備品率a%為10%，機械加工廢品率β%為1%，現(xiàn)制定該曲軸零件的機械加工工藝規(guī)程。
年生產綱領： N=QxNx(1+a%+β%)=10000x1x(1+a%+β%)=11100件
軸套圖的年產量為111000件，現(xiàn)在已知該產品為中型機械，根據《機械制造工藝設計手冊》生產類型與生產綱領的關系，可確定其生產類型為大批量生產。
2.2零件的作用
題目所給的“軸套圖”零件，材料是Q235A鋼，可以推斷，該零件受力不大，是起到操縱、調節(jié)方面的作用。
2.3審查零件圖樣工藝性
軸套零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術基本要求齊全。零件材料是Q235A鋼，該材料有較高強度、耐磨性、耐熱性和減震性。
圖：軸套圖圖樣
從零件圖分析軸套圖需要加工表面以及加工表面的位置要求：
序號
主要加工要素
初步考慮加工方式
1
左右端面
車床加工
2
外圓
車床加工
3
單孔
鉆床加工
表：軸套圖零件主要加工面分析
2.4毛坯圖設計
毛坯形狀和尺寸，基本上取決于零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的機械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造時，同樣會產生誤差，毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗，從而影響產品的制造成本。所以現(xiàn)代機械制造的發(fā)展趨勢之一，便是通過毛坯精化，使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求作到少、無切削加工。毛坯加工余量和公差的大小，與毛坯的制造方法有關，生產中可參考有關工藝手冊或有關企業(yè)、行業(yè)標準來確定。??
在確定了毛坯加工余量以后，毛坯的形狀和尺寸，除了將毛坯加工余量附加在零件相應的加工表面上外，還要考慮毛坯制造、機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響。下面僅從機械加工工藝的角度，分析確定毛坯的形狀和尺寸時應考慮的問題。??
(1)工藝搭子的設置??(2)整體毛坯的采用??(3)合件毛坯的采用。
圖：軸套圖毛坯圖
2.5零件的毛坯熱處理
零件材料是Q235A鋼，根據零件材料確定毛坯為鑄件。考慮到零件加工批量的要求及生產成本的要求，采用鑄件。由于零件年產量為11100件，已達到批生產的水平，屬批生產。此外，考慮到殘余應力，鑄造后安排退火處理。鋼質毛坯頸毛坯成型后應安排正火，以消除殘留的內應力，并使不均勻的金相組織通過重新結晶而得到細化均勻的組織，從而改善了加工性。
2.6零件的毛坯成型
零件材料為Q235A鋼，考慮到零件需加工表面少，精度要求不高，有強肋，且工作條件不差，既無交變載荷，又屬于間歇工作，故選用金屬型鑄件，以滿足不加工表面的粗糙度要求及生產綱量要求。
零件形狀簡單，因此毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內孔很小，不可鑄出
三、夾具設計
3.1夾具的簡介
一個機床的機械制造工藝系統(tǒng)由機床、工件、刀具和夾具組成。機床夾具的用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中這個位置不變，可以看出夾具在機械加工中占有很重要的地位，尤其是在成批生產時更是大量采用機床夾具，它們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對機床或刀具獲得正確的位置。機床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度。所以，機床夾具設計是裝備設計中的一項重要工作。
機床夾具是在金屬切削中用以準確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：可靠的保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動輕度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。
夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1、機床夾具的現(xiàn)狀
國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術與理念的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；
（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率；
（6）提高機床夾具的標準化程度。
2、現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。
（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
（2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如，用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。
（3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。
（4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是今后夾具發(fā)展的主要方向。
3.2 機床夾具的分類、基本組成和功用
機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：通用夾具，專用夾具，通用可調整夾具和成組夾具，組合夾具，隨行夾具。機床夾具的基本組成，根據功用一般可分為：
1）定位原件或裝置，用以確定工件在夾具中的正確位置；
2）刀具導向原件或裝置，用以引導刀具或用以調整刀具相對于工件的位置；
3）夾緊元件或裝置，用以夾緊元件；
4）連接原件，用以確定工件在機床上的正確位置并與機床相連接；
5）夾具體，用以連接各夾具元件及裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上；
6）其他元件及裝置，如分度裝置、防錯裝置等。
機床夾具的功用一般為：
1）保證加工質量；
2）提高生產率，降低成本；
3）擴大機床工藝范圍，做到一機多能；
4）平衡各工序時間，以便組織流水生產；
5）減輕工人勞動強度，保證生產安全。
3.3設計問題的提出
3.3.1設計前的工作準備
1）熟悉任務書，明確設計的內容與要求；
2）熟悉設計指導書、有關資料、圖紙等；
3）觀看實物，了解夾具的工作過程。
3.3.2 明確工件的生產綱領
這是夾具總體方案確定的依據之一，它決定了夾具的復雜程度和自動化程度。如大批量生產時，一般選擇機動、多工件。自動化程度高的方案，結構也隨之復雜，成本也提高較多。
經分析所加工工件屬于輕型零件，根據所加工工件可知，屬于中批生產?？紤]到經濟性和實用性,將夾具設計成可快速夾緊的手動夾具，即可滿足要求。
3.3.3 熟悉工件零件圖和工序圖
零件圖給出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等精度的總體要求，工序圖則給出了夾具所在工序的零件的工序基準、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案，這是夾具設計的直接依據。本本設計的夾具的內容是：
鉆直徑5的孔夾具設計
圖：本次夾具涉及的工序
工件在機床上的定位，實際上包括工件在夾具上的定位和夾具在機床上的定位兩個方面，這里只討論工件在夾具上的定位。因為工件的定位基準和定位元件均有制造誤差，所以工件在夾具中定位后的實際位置將在一定范圍內變動，即存在一定的定位誤差，設計定位裝置時，就要控制這一誤差在加工中所允許的范圍內。
夾具的作用是提高勞動生產率，降低勞動強度
(1) 設計夾具必須滿足工藝要求，結構性能可靠，使用省力安全，操作方便，有利于實現(xiàn)優(yōu)質、高產、低耗，改善勞動條件，提高標準化、通用化、系列化水平。
(2) 要深入現(xiàn)場，聯(lián)系實際，確定設計方案。
(3) 具有良好的工藝性，即所設計的夾具應便于制造、檢驗、裝配、調整、維修，且便于切屑的清理、排除。
(4) 夾具設計必須保證圖樣清晰、完整、正確、統(tǒng)一。
(5) 對精密、重大、特殊的夾具應附有使用說明書和設計計算書。
3.4定位機構設計
工件定位就是工件在工藝系統(tǒng)中的正確位置。其目的是為了保證工件與加工面的設計基準之間的位置公差和距離尺寸精度。其要求一是為了保證加工面與設計基準間的位置公差（同軸度、平行度、垂直度等），工件定位應使工件加工面的設計基準與機床保持一正確的位時應使工件加工面的設計基準與刀具保持一正確的位置。
在空間直角坐標系中，剛體具有六個自由度，即沿X、Y、Z軸移動的三個自由度和繞此三軸旋轉的三個自由度。用六個合理分布的支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中占據正確的位置，稱為六點定位原理。現(xiàn)在我們就來分別限制他的自由度。
本夾具的主要定位元件為定位銷，三個定位銷分別限制了剛體沿X、Y、Z軸移動的自由度和沿剛體軸旋轉的自由度，
3.5夾緊機構設計
3.5.1切削力等參數(shù)計算
（一）鉆攻φ5孔夾具切削力計算
（1）確定機床型號并修正切削用量 初選取機床為Z525B,機床功率2.2Kw，查閱《機械加工工藝手冊》Z525B鉆床的性能參數(shù)，并根據機床實際參數(shù)修正切削速度與主軸轉速。
理論選取的進給量為f=0.23mm/s,與Z525B鉆床匹配進給量為,f=0.32mm/s。
上述計算得主軸轉速理論計算值為n=467.21r/min,與Z525B鉆床匹配的主軸轉速n=475 r/min。那么切削速度vc=vπ/1000=11.94m/min。
（2）計算切削力并校驗機床功率
A.切削時產生的鉆孔切削力計算:
式中計算所需的參數(shù)，查閱《機械加工工藝手冊》鉆削時切削速度計算公式表格中選?。篊F=612、d=8mm、ZF=0.9、T=60、f=0.32mm/s、yF=0.64、kF=0.33,帶入數(shù)據進行計算得：
B.切削時產生的切削扭矩值計算：
式中計算所需的參數(shù)，查閱《機械加工工藝手冊》鉆削時切削速度計算公式表格中選?。篊M=0.33、d=8mm、ZM=1.82、f=0.32mm/s、yM=0.64、kM=0.88帶入數(shù)據進行計算得：
C.切削所消耗的功率值計算：
D.機床功率校核
計算得產生的功率P=0.25Kw
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