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车内球面工具主体的镗φ20H7孔的镗床夹具设计及加工工艺规程装备【含非标6张CAD图】

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内容简介：

第 3 章 专用夹具设计3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来镗 20h7 夹具设计，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。夹紧力大小的确定原则：夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起见再乘以安全系数 K。kW式中 W计算出的理论夹紧力；W实际夹紧力；K安全系数，通常 k=1.53.当用于粗加工时，k=2.53,用于精加工时 k=1.52.在分析受力时，往往可以列出不同的工件静平衡方程式。这时应选产生夹紧力最大的一个方程，然后求出所需的夹紧力。如图所示垂直方向平衡式为 W=1.5KN;水平方向可以列出： ,fKN/5.1f 为工件与定位件间的摩擦系数，一般 0.15,即 W=10KN；对 o 点取矩可得下式KNllllW2.325.0.022选最大值，既 W=10KN。上述仅是粗略计算的应用注意点，可作大致参考。由于实际加工中切削力是一个变值，受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响，计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致，故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的，如果是一些关键性的重要夹具，则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。d3668820202525323240405050Bd-0.5d-1d-2d-3 d-4 d-5 d-5 -b1 2 3 3 3 4 5 -12 345 5 6 8 14表 2-1，削边销尺寸参考表（mm）计算定位误差：由于孔定位有旋转角度误差 a,使加工尺寸产生定位误差 和1D，应考虑较大值对加工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此，只对一个方2D向偏转误差进行计算。 mLtgXa0628.1507.max2ax1mLtgla630.1207.53.ax2ax1x11l7.21式中 中心线与圆柱销中心线交点至左端面的距离中心线与圆柱销中心线交点至右端面的距离l2由于转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响，故 mtgadl 014.628.03.121 D 372较大的定位误差 尚小于工件公差的三分之一 ；此方案可取。1D1.04定位销高度的计算确定定位销高度时，要注意防止卡住现象，当安装比较笨重的工件时，不太可能将工件托平后同时装入定位销，而是将工件一边支在夹具支承面上，逐渐套入两销。这时，如定位销高度选择不当，将使工件卡在定位销边缘上而装不进去。避免产生卡住的最大高度 ，可按下列计算。定位装置为一面两销，定位销的最大工作高度为HmaxmdlX379.601.9215.0.minax为了装卸工件方便，可使圆柱销低于 35mm。结论：通过本次的课程设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 1 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 10 铣 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数铣床 X52K 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 粗铣一侧端面 专用夹具，硬质合金端铣刀，游标卡尺 330 75 2.5 3 1编制（日期） 审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件 号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 2 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 15 铣 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数铣床 X52K 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 粗铣另外一侧端面 专用夹具，硬质合金端铣刀，游标卡尺 330 75 2.5 3 1编制（日期） 审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 3 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 20 铣 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数铣床 X52K 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 铣侧面 专用夹具，游标卡尺，锯片铣刀 330 75 2.5 3 1编制（日期） 审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 4 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 25 钻 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数钻床 Z5125A 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 镗 20H7 的孔 专用夹具，游标卡尺，麻花钻，铰刀 690 145 2.2 1.8 1编制（日期） 审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 5 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 30 钻 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数钻床 Z5125A 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 钻 M16 螺纹孔并攻丝 专用夹具，游标卡尺，麻花钻，丝锥 690 145 2.2 1.8 1编制（日期） 审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 6 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 35 铣 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件 数铣床 X52K 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 铣 60 凹槽 专用夹具，游标卡尺，立铣刀 585 146 1.8 2 1编制（日期）审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期产品型号 零（部）件图号 5-16 共 7 页机 械 加 工 工 序 卡 产品名称 零（部）件名称 车内球面工具主体 第 7 页车 间 工序号 工序名称 材料牌号金工 40 铣 HT200毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数铸造 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件 数铣床 X52K 1夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液专用夹具工序工时准终 单件时间定额序号 工 步 内 容 工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数 机动 辅助1 铣 25 槽 专用夹具，游标卡尺，立铣刀 585 146 1.8 2 1编制（日期）审核（日期） 会签（日期）标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期1制定车内球面工具主体零件的加工工艺， 设计镗 20H7 孔的镗床夹具目录前 言 .3第 1 章 零件的分析 .4第 2 章 工艺规程设计 .52.1 确定毛坯的制造形式 .52.2 基面的选择 .52.3 制定工艺路线 .52.4 确定切削用量及基本工时 .6第 3 章 专用夹具设计 .113.1 研究原始质料 .113.2 设计要求 .113.3 夹具的组成 .113.4 夹具的分类和作用 .12结 论 .19参考文献 .20致 谢 .212前 言机械制造工艺学毕业设计是我们在学校的最后一个教学环节。本次毕业设计题目是产品（或工程）设计类题目。我们这次毕业设计题目，以曾经在实习工厂实习所参观的并以此设备为参考，结合所学机械的各方面的知识，在老师指导下，查阅了许多手册，经过不断的改进，最终设计出了此次机构，从而避免了加工质量差，生产效率低，设备昂贵的问题。在实际工程设计中，我们得到所学过的理论基础，技术基础，专业课全面的训练，为将来做好机械设计工程师的工作提供全面的锻炼机会。我此次毕业设计的题目是车内球面主体零件钻床夹具设计，在张学伟老师的辅导下，对原有的结构进行了改进，从而可以减少劳动强度，计算正确，五张零号图纸，符合工作量的要求。通过这次毕业设计，我在计算，制图，机械原理，机械设计，机械制造工艺等方面的知识受到全面的综合训练，并有所提高，在夹具设计方面受益匪浅。特别是张学伟老师在工作中对我耐心辅导，有时甚至错过了午饭时间。他对学生强烈的责任感和严谨的治学态度，无不给我以深刻的影响。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加实际工作打下一个良好的基础。由于类似的大型课题第一次接触，经验能力方面的欠缺，错误之处一定存在，恳请各位老师给予批评指正。3第 1 章 零件的分析车内球面工具主体的加工表面可以分为三组：一是以燕尾凸台为加工的加工表面，二是以半圆筒两侧面为加工的表面，三是以半同筒的内部的加工表面。半圆筒左右两侧面的垂直度公差为 0.03，下表面粗糙度为3.2，上表面粗糙度 1.6。燕尾凸台两个侧面的 M10 之间的平行度是 0.04，垂直度是0.03，还要刮前。 正面的埋头孔的孔间距达到 60mm,右孔中心到右侧上表面为17.5mm。燕尾凸台高度的公差是 25.0由以上的数据可知道，对于这三组数据而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另二组，并保证它们之间的位置精度要求。4第 2 章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 45 钢。由于零件不算是比较的复杂，所以这里采用煅件，而且零件是中批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，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。粗基准的选择 经分析这个零件图，粗基准选择燕尾凸台底面和半圆筒两个端面，因为从图中可以看出，燕尾凸台的高度，是以底面标出的，则是以底面为基准，圆筒左侧也是标出了数值。所以，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准：若零件有若干个不加工时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高度的不加工表面作为粗基准）选择这三个面，因为，这个零件基本每个面都要加工，而且也不是很好装夹，也只有这三个平面好装夹些，这样可以，限制 、 、 、 ，再用压钉压住半圆筒ZXY下面的底座部分，可以限制 、 这六个自由度，以达到完全定位。精基准的选择精基准的选择主要应该考虑准基重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便降5低生产成本。001 铸 铸造005 热 退火010 铣 粗铣一侧端面015 铣 粗铣另外一侧端面020 铣 铣侧面025 钻 镗 20H7 的孔030 铰 钻 M16 螺纹孔并攻丝035 铣 铣 60 凹槽040 铣 铣 25 槽045 钳 去毛刺050 检 检验入库根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：对于整个零件的尺寸:其长度为 227mm,高度 48mm,宽度 96mm， ，有粗加工，也有表精加工，所以双边加粗加工余量 2Z=5mm,单边粗加工余量 Z=2mm 可以满足加工要求。精加工，表面的尺寸有，227，48，96，而双边的只有96mm，所以，它的粗加工余量，是 2Z=4mm,精加工余量是 2z=1mm,也可以满足加工要求，而 34 和 18 是单边，它们的粗加工余量 Z=1.8mm精加工余量 z=0.2mm。而 34 的尺寸偏差对余量也满足。对于，燕6.10尾凸台的宽度 44mm，两边的斜度表面粗糙度要求也不高，就粗加工也可以，所以其加工余量 2Z=5mm 也是可以满足要求的。内孔：其表面粗糙度要求也比较的高为 1.6 所以要精加工，先是粗镗，后是精镗。所以粗加工的余量 2Z=1.8mm，精加工余量 2z=0.2mm，也可以满足加工要求。2.4 确定切削用量及基本工时工序 1：铣端面（参考切削手册表 3-3）zf切削速度：参考有关手册，确定 v=20m/min采用高速钢立铣刀，在 =50mm,齿数 z=5。则wd= = r/min=127.4r/minsnv10026现选用 X51 立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =125r/min,故实际切削速度为wnV=19.6m/min当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为mf=0.08 5 125mm/min=50mm/minwzmnf查表知，刚好有 =50mm/minf切削工时：由于铣刀的直径比工作表面窄，所以一刀就不可以铣完整个工作表面，于是可以用作图法得出铣刀的行程2 =4 =240mm。因此，机动工时为l= = =4.8minmtfl2in504工序 2：铣两端面，下端保证总长为 227mm,上端保证总长 96cn,工步 1:粗铣， =0.08mm/ 齿（参考切削手册表 3-3）zf切削速度：参考有关手册，确定 v=20m/min采用采用高速钢圆柱形铣刀, =50mm,齿数 z=4,则wdr/min=127.4r/min5021现选用 X51 立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =125r/min,故实际切削速度为wnV= = =19.6m/min10wndmin/0125当 =125r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为wn f=0.08 4 125mm/min=40mm/minwzmnf经查表知道，刚好有 =40mm/min切削工时：由于铣刀的直径比工作表面宽所以一刀就不可以铣完整个工作表面，于是可以用作图法得出铣刀的行程 +8 2=83-21l26+16=73mm,由于是两端，所以 =73 2=146mm 因此机动工时为：l= = min=3.65minmtf4016工步 2:精铣， =0.08mm/ 齿（参考切削手册表 3-3）zf切削速度：参考有关手册，确定 v=45m/min7采用采用高速钢圆柱形铣刀, =50mm,齿数 z=8,则wdns= = r/min=286.6r/minv10504现选用 X51 立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =300r/min,故实际切削速度为 v= wn=47.1m/min10wdmin/03当 nw=300r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为f=0.08 8 300mm/min=192mm/minwzmnf切削工时：行程和粗铣的一样，所以切削工时为，= = min=0.76mintfl19246工序 3:铣削外侧面工步 1:粗铣， =0.08mm/ 齿（参考切削手册表 3-3）zf切削速度：参考有关手册，确定 v=20m/min采用高速钢立铣刀，在 =50mm,齿数 z=5。则wdns= = r/min=127.4r/minv10502现选用 X51 立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =125r/min,故实际切削速度为wnV= = mm/min=19.6mm/min10wd012当 =125r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为w mf=0.08 5 125mm/min=50mm/minwzmnf查表知，刚好有 =50mm/minf切削工时：由于铣刀的直径比工作表面窄，且是两面，所以一刀就不可以铣完整个工作表面，于是可以用作图法得出铣刀的行程= =330mm,所以得出切削工时是l3= = mm/min=6.6mm/minmtfl350工步 2：精铣，f z=0.08mm/ 齿（参考切削手册表 3-3）8切削速度：参考有关手册，确定 v=35m/min采用高速钢立铣刀，在 =50mm,齿数 z=8。则wdns= = r/min=223r/minv10503现选用 X51 立式铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =210r/min,故实际切削速度为wnV= = mm/min=32.97mm/min10wd021当 nw=210r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为mf= =0.08 8 210mm/min=134.4mm/minmfwzn查表知，刚好有 =130mm/min切削工时：行程和粗加工一样，= = mm/min=2.53mm/minmtfl310工序 4：镗-铰-扩-精铰 20 孔1、 镗孔工步1）背吃刀量的确定 取 ap=11.8mm.2) 进给量的确定 由表得，选取该工步的每转进给量 f=0.1mm/r。3）切削速度的计算 由表得，切削速度 v 选取为 22m/min,由公式n=1000v/3.14d 可求得该工序镗刀转速 n=897.6 r/min ,参照 ZTPX6113 型卧式镗床的主轴转速，取转速 n=960 r/min ,再将此转速代入公式，可求出该工序的实际镗削速度为 v=3.14nd/1000=25.6 m/min。2、粗铰工步1）背吃刀量的确定 取 ap=0.16mm。2) 进 给 量 的 确 定 由 表 得 ， 选 取 该 工 步 的 每 转 进 给 量f=0.4mm/r。3） 切 削 速 度 的 计 算 由 表 得 ， 切 削 速 度 v 选 取 为 2m/min,由 公式 n=1000v/3.14d 可 求 得 该 工 序 镗 刀 转 速 n=53 r/min ,参 照 Z525 型立 式 钻 床 的 主 轴 转 速 ， 取 转 速 n=97r/min ,再 将 此 转 速 代 入 公 式 ， 可求 出 该 工 序 的 实 际 镗 削 速 度 为 v=3.14nd/1000=3.7 m/min。3、 扩 孔 工 步1）背吃刀量的确定 取 ap=0.11mm。2) 进给量的确定 由表 5-31，选取该工步的每转进给量 f=0.4mm/r。3）切削速度的计算 由表 5-31，切削速度 v 选取为 4m/min，由公式n=1000v/3.14d，可求得该工序镗刀转速 n=53 r/min，参照 TPX6113 型卧式镗床的主轴转速，取转速 n=105r/min，再将此转速代入公式，可求出该工序的实9际镗削速度为 v=3.14nd/1000=4.5 m/min。4、精铰工步1）背吃刀量的确定 取 ap=0.04mm。2) 进给量的确定 由表得，选取该工步的每转进给量 f=0.3mm/r。3) 切削速度的计算 由表得，切削速度 v 选取为 4m/min,由公式n=1000v/3.14d 可求得该工序镗转速 n=106.2r/min ,参照 TPX6113 型卧式镗床的主轴转速，取转速 n=140r/min ,再将此转速代入公式，可求该工序的实际镗削速度为 v=3.14nd/1000=5.3m/min。工序 镗-铰- 扩- 精铰 20 孔时间定额计算1、基本时间 tj 的计算1）镗 孔 工 步钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得l1=18mm;l2=0mm;l1=D/2*cotkr+(12)=11.8/2*cot54+1mm=5.3mm; f=0.1mm/r;n=680mm/r。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间为 20s。3)粗铰工步铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1 由表 5-42 按 kr=15、ap=（D-d ） /2=（11.96-11.8 ）/2=0.08 的条件查得 l1=0.37mm; l2=15mm; 而 l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=42s。2)扩 铰 工 步铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得式中 l2、l1 由表5-42 按 kr=15、ap=（D-d ）/2=（11.96-11.8 ）/2=0.08 的条件查得 l1=0.37mm; l2=15mm; 而 l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(12mm+0.37mm+15mm)/(0.4mm/min x 105r/min)=0.65min=39s。4)精铰工步可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的基本时间。式中 l2、l1 由表5-42 按 kr=15、ap=（D-d ）/2=（15-14.96 ）/2=0.02 的条件查得 l1=0.19mm; l2=13mm; 而 l=12mm; f=0.4 mm/r; n=140 r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4m