曲柄板加工工艺及其钻5个孔夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 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。 扇形板的工艺规程及其 钻 41 孔 的工装夹具设计 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 ： 扇形板 、夹具设计、工艺路线。 - 2 - of - 11 is In of of to of to a of of of is to of of as of to in - 1 - 目 录 摘 要 . I . 录 . 1 1 绪论 . 2 言 . 2 械加工工艺规程的作用 . 2 究方法及技术路线 . 3 题背景及发展趋势 . 4 2 工艺规程设计 . 5 坯的制造形式 . 5 面选择 . 5 基准的选择 . 5 基准的选择 . 5 定工艺路线 . 6 定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 . 6 定切削用量及基本工时 . 8 3 钻床夹具设计 . 11 题的提出 . 11 位基准的选择 . 11 削力和夹紧力的计算 . 11 位误差分析 . 12 套的设计 . 12 配截图 . 14 结论 . 15 参考文献 . 16 致 谢 . 17 - 2 - - 3 - - 4 - - 5 - 1 绪论 - 6 - 1 1 引言 制造技术的重要性是不言而喻的，它与当今的社会发展密切相关。现代制造技术是当前世界各国研究和发展的主题，特别是在市场经济的今天，它更占有十分重要的地位。人类的发展过程是一个不断制造的过程，在 人类发展的初期，为了生存，制造了石器以便于狩猎，此后，出现了陶器，铜器，铁器，和一些简单的机械，如刀，剑，弓，箭等兵器，锅，壶，盆，罐等用具，犁，磨，碾，水车等农用工具，这些工具和用具的制造过程都是简单的制造过程，主要围绕生活必需和存亡征战，制造资源，规模和技术水平都非常有限。随着社会的发展，制造技术的范围，规模的不断扩大，技术水平的不断提高，向文化，艺术，工业发展，出现了纸张，笔墨，活版，石雕，珠宝 ，钱币金银饰品等制造技术。到了资本主义和社会主义社会，出现了大工业生产，使得人类的物质生活和文明有了很大的 提高，对精神和物质有了更高的要求，科学技术有了更快更新的发展，从而与制造工艺的关系更为密切。蒸汽机的制造技术的问世带来了工业革命和大工业生产，内燃机制造技术的出现和发展形成了现代汽车，火车和舰船，喷气涡轮发动机制造技术促进了现代喷气客机和超音速飞机的发展，集成电路制造技术的进步左右了现代计算机的水平，纳米技术的出现开创了微创机械的先河，因此，人类的活动与制造密切相关，人类活动的水平受到了限制，宇宙飞船，航天飞机，人造飞机，人造卫星以及空间工作站等技术的出现，使人类活动走出了地球，走向太空 。 1 2 机械加工 工艺规程的作用 机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。 制订工艺规程的原则是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。 制订工艺规程的程序： 1、 计算生产纲领，确定生产类型 2、 分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查 3、 确定毛坯种类、形状、尺寸及精度 4、 制订工艺路线 5、 进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。） - 7 - 1 3 研究方法及技术路线 1. 深入生产实践调查研究 在深入生产实践调查研究中，应当掌握 下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。 2. 制订工艺工艺规程的程序 计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，选择零件表面的加工方法，安排加工顺序，选择机床设备等），进行工序设计（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，选择工艺装备，计算时间定额等），确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。 3. 确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构 夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行 夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。 4. 确定夹具其他部分的结构形式 如分度装置，对刀元件和夹具体等 5. 绘制夹具总装配图 在绘制总装配图时，尽量采用 1： 1 比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序， 画出具体结构。 6. 标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求 7. 标注零件编号及编制零件明 细表 在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。 8. 绘制家具零件图 拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。 1 4 课题背景及发展趋势 机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装 - 8 - 备。它的重要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，冲锋发挥和扩大机床的工艺性能。因此夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具的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技术措 施。我们在设计中也应该注意一些重要方法，我们必须深入生产实践调查研究，因为，这样有利于我们掌握一些重要资料，例如： （ 1）工件的图纸 详细阅读图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机械中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。（ 2）工艺文件 了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及及待加工面的状况，基准面的选择状况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。（ 3）生产纲领 夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。（ 4）制造与使用夹具的状况等。我深刻明白要想做好 这次夹具设计，我也要了解并注意设计夹具出现的问题，对夹具最基本的要求是：工件的定位准确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠，操作安全方便，成本低廉。工件夹具中的定位精度，主要是定为基准是否与工序基准重合，定位基准的形式和精度，定位元件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，和 刀具在夹具上的导向精度也不应忽视。夹具在机床上的定位精度，主要与定位元件表面与机床配合处的位置精度。夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此，提高夹具制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位 元件产生变形等。夹具中出现过定位时，可通过撤销多余定位定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位 元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 - 9 - 2 工艺规程设计 2 1 毛坯的制造形式 零件材料为 于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 8级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 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。 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 103外圆面作为定位粗基准。 2 2 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： 1） 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。 2） 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。 - 10 - 3） 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。 4） 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。 5） 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。 由上及零件图知，选用 30孔及其底面作为定位精基准。 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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。 除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 工序 01：铸造 工序 02：时效处理，消除内应力 工序 03：粗车、精车 2925工序 04：车宽 1 槽 工序 05：车 50 外圆面及其端面 工序 06：钻 28 孔；扩 28孔至 0 工序 07：铣两侧面，保证尺寸 42 工序 08：钻 5沉孔 51深 4 工序 09：钻 8孔 工序 10：去毛刺 工序 11：检验至图纸要求 工序 12:入库 定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 1. 29铸件尺寸公差等级 8级，加工余量等级 机械制造工艺设计简明手册表 - 11 - 铸件的单边加工余量 Z=面粗糙度机械制造工艺设计简明手册表 车 精车即可满足其精度要求。 粗车 加工余量 Z=车 加工余量 Z=. 25铸件尺寸公差等级 8 级，加工余量等级 25 29寸相差不多，故毛坯尺寸与 29同，即 31，粗车 半精车即可满足其精度要求。 粗车 加工余量 Z=车 加工余量 Z=. 103端面的加工余量 铸件尺寸公差等级 8级，加工余量等级 机械制造工艺设计简明手册铸件的单边加工余量 Z=机械制造工艺设计简明手册表 步车削即可满足其精度要求。 4. 宽 1槽的加工余量 铸件尺寸公差等级 8级，加工余量等级 尺寸 不大，采用实心铸造。 5. 50外圆面的加工余量 铸件尺寸公差等级 8级，加工余量等级 机械制造工艺设计简明手册铸件的单边加工余量 Z=机械制造工艺设计简明手册表 步车削即可满足其精度要求。 6. 50端面的加工余量 铸件尺寸公差等级 8级，加工余量等级 机械制造工艺设计简明手册=机械制造工艺设计简明手册表 车 粗车方可满足其精度要求。 粗车 加工余量 Z=车 加工余量 Z=. 30孔的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 、扩、铰方能满足其精度要求。首先钻孔至 28，扩 28孔至 0。 - 12 - 8. 两侧面的加工余量 两侧面，表面粗糙度 机械制造工艺设计简明手册表 步铣削即可满足 其要求。 9. 551孔的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 步钻削即可达到其精度要求。 10其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。 2 5 确定切削用量及基本工时 工序 08：钻 5沉孔 51深 4 工步一：钻 51、加工条件 加工材料 : 工艺要求：孔径 d=度 13,用乳化液冷却。 机床：选用摇臂钻床和专用夹具。 2、选择钻头 选择高速钢麻花钻头（如图 3所示），其直径 d=钻头几何形状为（根据切削用量手册表 表 标准钻头， 25，2 120 ,，后角 0 11 ， 50，横刃长度 ，弧面 长度 5l 。 3选择切削用量 （ 1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 铸铁硬度 200H 有 。 （ 2）计算切削速度 根据切削用量手册表 铸铁硬度 b =200 220， 0 /f m m r , 0 20d 时，0mm/ 切削速度的修正系数为： ， ， 0.1 故 vc =20 15m/- 13 - 01000d = 51000 r/据摇臂钻床技术资料（见简明手册表 选择 n=1000r/mm，5mm/ 4计算基本工时 根据公式 式中， l=16切量及超切量由切削用量手册表 出6y ，计算得， L=（ 16+6） 2 故有： t= m 0 22 =步二：锪沉孔 51深 4 1、加工条件 加工材料 : 铸铁 工艺要求：孔径 d=11度 13,用乳化液冷却。 机床：选用 臂钻床和专用夹具 2、选择锪孔钻 选择高速钢锪刀（如图 3所示），其直径 d=113选择切削用量 （ 1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 铸铁硬度 200H 有 。 （ 2）计算切削速度 根据切削用量手册表 铸铁硬度 b =200 220 0 /f m m r , 当d20v=50mm/ 切削速度的修正系数为： ， ， 0.1 - 14 - 故 vc =50 1000vn d= 0 =据 简明手册表 选择 n=1000r/ 4计算基本工时 根据公式 式中， l=4切量及超切量由切削用量手册表 出y =算得， L=（ 4+ 故有： t= m 0 =- 15 - 3 钻床夹具设计 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。 由指导老师的分配，决定设计工序 08：钻 5沉孔 51深 4 的专用夹具。 题的提出 本夹具主要用于钻 5沉孔 51深 4，与其它面没有任何位置度要求，精度要求不高，在设计夹具时，只考虑生产效率，精度则不予考虑。 位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求 出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用已加工过的 30 孔、 103 端面 及一侧面 作定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定由心轴、圆垫圈、螺母和快换垫圈组成的夹紧机构夹紧工件。 削力及夹紧力计算 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 钻削力矩 式（ 5 式中： m a x m a x m i 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 f m m r 代入公式（ 5（ 5 0 . 8 0 . 62 6 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 1 6 6 4 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 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。 - 16 - 定位误差分析 (1)移动时基准位移误差 m （式 5 式中： 1d 心轴孔的最大偏差 1D 心轴孔的最小偏差 1 心轴定位孔与心轴最小配合间隙 代入（式 5： m =+2) 转角误差 L m i i （式 5 式中： 1d 心轴孔的最大偏差 1D 心轴孔的最小偏差 1 心轴定位孔与心轴最小配合间隙 2d 削边销孔的最大偏差 2D 削边销孔的最小偏差 2 削边销定位孔与削边销最小配 合间隙 其中： )2(2 m X 则代入（式 5： 402 ： 套设计 钻 5沉孔 51深 4，因钻孔之后还要锪沉孔，为了钻孔之后能及时锪孔，故采用快换钻套，钻套结构如图 - 17 - 图 快换钻套图 快换钻套尺 寸 如图 图 换钻套尺寸 - 18 - 图 装配图 图 具体 - 19 - 总 结 这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终 我很顺利的完成了设计。 这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成， 他 都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜， 他 不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩 指导 老师的专业水平外， 他 的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作 。在此谨向 指导 老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 - 20 - 致 谢 这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次