机械制造技术课程设计-结合子的工艺规程及钻3-Φ6孔的夹具设计【全套图纸】.doc

设 计 说 明 书设计题目： 结合子的工工艺规程及其钻3-6孔的夹具设计设 计 者：指导教师：日 期 ：摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。结合子加工工艺规程及其钻3-6孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、切削用量、定位、误差。全套图纸，加153893706abstrctthis design involves the machinery manufacturing process and fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.fixture design combined with sub process planning and drilling 3- 6 hole is the design process design, including machining process design and fixture three. in process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.keywords: process, cutting dosage, positioning, error. 目 录摘 要iiabstrctiii目 录iv序 言1第一章 零件的分析21.1：零件的作用21.2、零件的工艺分析2第二章 工艺规程的设计32.1 、确定毛坯的的制造形式32.2 、基准的选择32.3 、制订工艺路线42.4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5、确定切削用量及基本工时6第三章 专用夹具设计173.1、问题提出173.2 定位基准的选择173.3切削力和夹紧力的计算173.4 定位误差分析183.5 钻套设计193.6 夹具设计及简要操作说明20总 结21致 谢22参考文献23v序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。结合子加工工艺规程及其钻3-6孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第一章 零件的分析1.1：零件的作用 结合子是齿轮传动中的重要部件，通常在变速箱中起变速作用，其承载性关系到整个设备的安全。1.2、零件的工艺分析 可知该零件属于盘套类零件，全部表面均进行机械加工而且内外圆有同轴度要求。图中以70外圆、55内孔精度要求最高，且表面粗糙度分别为ra0.8、ra1.6。70外圆与45孔中心线（即基准a）有圆跳动公差0.02555内孔与70外圆（即基准b）同轴度公差为0.02570端面与45孔中心线（即基准a）的垂直度公差为0.025 第二章 工艺规程的设计 2.1 、确定毛坯的的制造形式 零件材料为45钢。结合子在加工过程中的精度保证很重要，70外圆与45孔中心线（即基准a）有圆跳动公差0.02555内孔与70外圆（即基准b）同轴度公差为0.02570端面与45孔中心线（即基准a）的垂直度公差为0.025，这些在加工时都要考虑在内。2.2 、基准的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1 、粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由以上及零件知，选用100外圆面作为定位粗基准。2、精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由上及连杆零件图知，选用40及其端面作为定位精基准。 2.3 、制订工艺路线制定工艺规程原则，保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。所用机床尽量选择通用机床，夹具则为专用夹具，工序集中，便于实现机体一体化控制。最终工艺方案如下：工序1：锻造工序2：调质处理工序3：粗车100右端面、70外圆面及其端面；粗车40孔工序4：掉头粗车100外圆面及其左端面；车47孔；车30.5的退刀槽；车55孔；车94孔工序5：半精车、精车宽为3，直径为67的两槽；半精车、精车70外圆面工序6：半精车、精车55孔工序7：拉花键槽工序8：钻3-6均布孔工序9：粗铣、半精铣4-21槽工序10：4-21槽处局部淬火硬度52hrc工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求并入库 2.4 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“结合子”零件材料为45钢，生产类型为大批量生产，采用锻造。机械制造工艺设计简明手册表2.2-25得，锻件加工余量为1.0-1.5,毛坯图如下图所示：2.5、确定切削用量及基本工时工序1：锻造工序2：调质处理工序3：粗车100右端面、70外圆面及其端面；粗车40孔工步一：粗车100右端面、70外圆面及其端面 选择外圆车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(20+66.5+15+1.0)/（4750.16）min=1.349min。工步二：粗车40孔 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(37+1.0)/（4750.16）min=0.500min。工序4：掉头粗车100外圆面及其左端面；车47孔；车30.5的退刀槽；车55孔；车94孔工步一：掉头粗车100外圆面及其左端面 选择外圆车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(52.5+8+1.0)/（4750.16）min=0.809min。工步二：车47孔 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(5+1.0)/（4750.16）min=0.079min。工步三：车30.5的退刀槽 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(3+0.5)/（4750.16）min=0.046min。工步四：车55孔 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(30+1.0)/（4750.16）min=0.408min。工步五：车94孔 选择内孔车刀1） 车削深度， ap=1.0mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(44.5+1.0)/（4750.16）min=0.599min。工序5：半精车、精车宽为3，直径为67的两槽；半精车、精车70外圆面工步一：半精车、精车宽为3，直径为67的两槽 选择切槽车刀1） 车削深度， ap=1.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(3+1.5)4/（4750.16）min=0.336min。工步二：半精车、精车70外圆面选择外圆车刀1） 车削深度， ap=0.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=0.5mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(66.5+0.5)2/（4750.16）min=1.763min。工序6：半精车、精车55孔选择内孔车刀1） 车削深度， ap=0.5mm。2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命t=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 vc98mm/s，n=439r/min,vf=490mm/s据ca6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,vfc=475mm/s,则实际切削速度v c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=v fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为pcmpcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，nc=475r/min,vfc=475mm/s，v c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tml/ vf=(30+0.5)/（4750.16）min=0.401min。工序7：拉花键槽刀具拉刀，机床型号l5120，工作行程速度v=0-14m/min切削工时： =5-10；=（+）p=；=；p=a，a=1.5-2.5当未知时， =1.17-1.25（考虑校准部分长度的系数，无校准部分时，=1）k=1.14-1.5(考虑机床返回行程的系数）z=为拉刀工作部分长度（mm）；为工件拉削表面长度（mm）；为切削刀齿的齿数；为校准刀齿的齿数；为单面加工余量（mm）；为拉刀每齿进给量（mm/z）；p为拉刀的齿距（mm)；a为系数；z为拉刀同时工作的齿数。=min工序8：钻3-6均布孔1）机床：z525钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻6进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度v=315m/min. 取v=10m/min3)确定机床主轴转速ns= 531r/min与531r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=4) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t= ;其中l=7.5mm; =3mm; =2mm;t= =0.577（min)工序9：粗铣、半精铣4-21槽1. 选择刀具刀具选取三面刃铣刀，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 2）决定每次进给量及切削速度 根据x62w型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为工序10：4-21槽处局部淬火硬度52hrc工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求并入库 第三章 专用夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由老师分配的任务，我被要求设计：钻3-6孔，选用机床：z525立式钻床。3.1、问题提出本夹具主要用来钻3-6孔，因为3-6孔精度不高，因此以提高生产效率为主，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。3.2 定位基准的选择以40孔、花键槽及其端面定位，对应的定位零件为心轴。3.3切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中d=11mm 代入公式（5-2）和（5-3）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4 定位误差分析移动时基准位移误差 （式3-1）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： =0.018+0+0.016 =0.034mm3.5 钻套设计3-6孔一步钻削即可满足其精度要求，因其生产批量为大批量，为了方便钻套磨损后进行更换，故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：即先用6的麻花钻钻孔，根据gb114184的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为6.图1 可换钻套图可换钻套结构参数如下图2所示：3.6 夹具设计及简要操作说明 通过心轴定位，分度盘和对顶销部分来实现分度的作用，手柄，螺栓和快换垫圈等实现，这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的，能满足批量生产要求。 总 结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和autocad等制图软件，为我们踏入设计打