制定车凸轮工具的引导夹零件的加工工艺，设计钻2-M5底孔的钻床夹具【全套图纸】 .pdf

机械制造技术课程设计说明书机械制造技术课程设计说明书 设计题目：制定车凸轮工具的引导夹零件设计题目：制定车凸轮工具的引导夹零件 的加工工艺，设计钻的加工工艺，设计钻 2-m5 底孔底孔 的钻床夹具的钻床夹具 专专 业：业： 机电一体化技术机电一体化技术 班班 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 机械工程系机械工程系 2013 年年 11 月月 12 日日 目录目录 设计任务书 . i 序言 1 第 1 章 零件的分析 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件工艺分析 2 第 2 章 工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯材料 . 3 2.2 基面的选择 . 3 2.2.1 粗基准的选择 3 2.2.2 精基准的选择 3 2.3 选择加工方法 . 3 2.3.1 平面的加工 . 3 2.3.2 孔及退刀槽的加工 3 2.3.3 螺纹加工 4 2.4 制定工艺路线 4 2.5 确定加工余量及毛坯尺寸 4 2.5.1 确定加工余量 4 2.5.2 确定毛坯基本尺寸 5 2.6 工序设计 5 2.6.1 选择加工设备与工艺装备 5 2.6.2 选择量具 6 2.7 确定切削用量以及基本工时 6 第 3 章 专业夹具设计 13 3.1 问题的提出 . 13 3.2 定位基准的选择 . 13 3.3 切削力及夹紧力计算 . 13 3.4 定位误差分析 . 13 3.5 夹具设计及简要操作说明 . 13 第 4 章 总装图 15 结论 . 16 参考文献 17 致谢 . 18 哈尔滨理工大学课程设计说明书 1 序言序言 机械制造工艺学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的。 这是我们在进行毕业设计 之前对所学个课程的一次深入的综合性的总复习， 也是一次理论结 合实际的训练。 因此， 它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言， 我通过这次课程设计对自己未来将从事的工作 进行一次适应性的训练， 希望在设计中能锻炼自己分析问题和解决 问题的能力，为自己今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的 基础。 由于本人能力有限， 设计尚有许多不足之处， 还望各位老师可 以给予指导。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 2 第第 1 章章 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 凸轮引导夹用于机加工时定位工件， 限制工件的自由度， 引导 工件沿着一个方向移动。 在使用中要求引导夹具有一定的强度、 刚 度及耐磨性。 1.2 零件工艺分析零件工艺分析 本零件为一个引导夹，总共有 4 个加工面，主要是： 图 1.1 凸轮引导夹零件图 1).以顶面为基准，加工外形，顶部宽 65mm，尾部宽 30mm， 长 165mm，厚 30mm。 2).顶面：以中心轴为基准，加工 2 个6h7 的孔，两孔距离为 哈尔滨理工大学课程设计说明书 3 28mm。 3).前面：以中心轴为基准，分别加工 15mm、47mm、3mm、 8 的槽,、加工两个 m5 的螺纹。 4).左侧：以顶面为基准，加工一个 12 的孔。 5).右侧：以顶面为基准，加工一个 m10 的螺纹。 表面粗糙度要求：右侧面表面粗糙度为 ra1.6，后面表面粗糙 度为 ra0.8 其余均为 ra6.3 第第 2 章章 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯材料确定毛坯材料 零件材料为 45 钢， 考虑到作为夹具使用， 应具有很大的硬度， 又是中批量生产， 故采用型材， 又由于零件最大宽度为 65mm,所以 选择热轧件。 2.2 基面的选择基面的选择 定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作， 它是工艺路线 是否正确合理的前提。 正确与和理地选择定位基准， 可以确保加工 质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类，提高生产率。 2.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 由于题目所给图形的尺寸均由零件顶面延伸，所以先加工顶 面，又由于顶面有两个孔，为了定位可靠，使加工过程稳定，减少 振动， 可以选择左右侧面作为粗基准加工顶面。 又由于零件后面的 尺寸精度大于前面的尺寸精度， 所以可以选择后面作为粗基准加工 前面。同理，可以选择右侧面作为粗基准加工左侧面。 2.2.2 精基准的选择精基准的选择 上面已经提到本零件所有的尺寸均由顶面延伸， 即零件前面所 有孔和槽的位置是以顶面作为基准加工的， 所以可以选择顶面作为 精基准加工8 的孔。12 m10 孔位置是以零件后面为基准的， 所以应当以前面作为精基准加工后面， 再以后面作为精基准加工 12 m10 的孔。为避免由于基准不重合而产生误差，保证加工精度， 应选择8 的孔作为精基准来加工前面的槽和顶面的孔，即遵循 “基准统一”的原则。 2.3 选择加工方法选择加工方法 2.3.1 平面的加工平面的加工 平面的加工方法有很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零 哈尔滨理工大学课程设计说明书 4 件，除了右侧面和后面外，其它表面的粗糙度要求均为 ra6.3um, 其距离尺寸 65mm 为未注公差尺寸。根据 gb/t 18042000 规定， 选用中等级(m),相当于 it7 等级，故可以采用粗端铣。 2.3.2 孔及退刀槽的加工孔及退刀槽的加工 孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。由于本零件的12、 8 的孔及 2m5 和 m10 的螺纹底孔孔径都很小，且没有精度要 求，故可以一次钻削完成，而顶面 26h7 的孔，由于有一定的 精度要求，孔的公差等级为 it7，表面粗糙度为 ra0.8,故可以采取 钻孔- 铰孔的加工方式。 对于零件前面的槽可采用拉丝的方法，由于其表面粗糙度 ra1.6,所以可以采用粗拉- 精拉的加工方式。 2.3.3 螺纹加工螺纹加工 零件前面 2m5 及右侧 m10 的螺纹应采取攻螺纹的方式。 需要 注意的是在攻螺纹工序之前应设置一道倒角工序， 或在本工序中先 设一道倒角工部，以避免折断丝锥，使攻螺纹顺利进行。 2.4 制定工艺路线制定工艺路线 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成 批生产的条件下， 可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具， 并尽 量使工件集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以 便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案 工序 05 制造毛坯 工序 10 粗铣（前、后面） 工序 15 粗铣（左、右、上、下各平面及 45 度斜面） 工序 20 精铣（后面） 工序 25 精铣（右侧的 30x122.5 平面） 工序 30 用钻床钻出前侧8 的通孔 工序 35 用铣床铣出 4748,1530，及 395 的方形槽 工序 40 用钻床钻出左侧12 的孔，深度为 13.5 工序 45 用钻床钻攻右侧 m10 螺纹 工序 50 用钻床钻出顶面 26h7 的圆孔，深度为 25 工序 55 用钻床钻攻前侧 m5 螺纹 工序 60 去毛刺，检验 2.5 确定加工余量及毛坯尺寸确定加工余量及毛坯尺寸 2.5.1 确定加工余量确定加工余量 哈尔滨理工大学课程设计说明书 5 该零件材料为 s45c，即 45 号钢，屈服强度s=355mpa，抗拉 强度b=600mpa，采用型材制造，且为中批量生产，型材热轧件尺 寸公差为 ct4-ct15 级，此处选为 ct6 级（根据简明手册表 2.3 21） 表 2- 1 引导夹个加工表面加工余量 加工表面 加工余量/mm 备注 顶面 1.5 底面 1.5 前面 1.5 后面 1.5 左面 1.5 右面 1.5 2.5.2 确定毛坯基本尺寸确定毛坯基本尺寸 加工表面的毛坯尺寸只需将零件尺寸加上查取的相应的加工 余量即可，所得毛坯尺寸如下表所示。 （根据简明手册表 2.3 21） 表 2- 2 毛坯尺寸 零件尺寸/mm 加工余量/mm 毛坯尺寸/mm 65 1.5 68 30 1.5 33 165 1.5 168 2.6 工序设计工序设计 2.6.1 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备 2.6.1.1 选择加工设备选择加工设备 选择加工设备即选择机床类型。 由于已经根据零件的形状、 精 度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。 选择加工设备要考虑经济加工精度。 所谓加工精度是指在正常 条件下 （采用符合质量标准的设备、 工艺装备和标准技术等级的工 人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。需要指 出的是：每一种机床，都有相应的加工经济精度，也就是说任何机 床在最经济的情况下的加工精度和表面粗糙度都有一定的范围。 若 精心操作、 细心调整、 选择小的切削用量， 其加工精度也可以提高， 但肯定是耗时费工。如车外圆时经“粗车半精车精车”加工的 经济精度与表面粗糙度为 it7it8，ra1.255um，也就是说，在 正常的生产条件下很容易满足此要求。 若要一名高技术工人精心加 工，也能车出 it6 甚至 it5 级的外圆来，但经济上太不合算了。总 而言之， 最终选择的机床， 其经济精度月零件表面的设计要求相适 哈尔滨理工大学课程设计说明书 6 应，初步选定各工序机床如下： （1） 工序 10、15、20、25、30、40 铣平面：选择卧式铣床 x63。 （2） 工序 35、45、50、60、65 钻孔：选择立式钻床 z525。 2.6.1.2 选择夹具选择夹具 零件引导夹形状简单， 且大部分工序为铣削， 直接用铣床自带 夹具即可，而钻孔、铰孔可在钻床上完成，需要设计和制造专用夹 具。 2.6.2 选择量具选择量具 本零件属于单件生产， 一般采用通用量具。 大部分工序为铣削， 所以采用游标卡尺。又因为最大长度为 165mm,可以选用深度尺。 2.7 确定切削用量以及基本工时确定切削用量以及基本工时 工序 05 制造毛坯 工序 10 粗铣（前、后面） 1. 选择刀具 刀具选取面铣刀 mmap5 . 1=，mmd30 0 =，min/50mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x63 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/531 30 5010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 500min/r min/ 1 . 47 1000 50030 1000 m dn v w = 当 w n 500r/min 时 哈尔滨理工大学课程设计说明书 7 rmmznff wzm /40050042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/400= 3）计算工时 切削工时：mml168 1= ，mml5 . 1 2 =，mml5 3 =，则机动工时为 min490 . 3 min2 2 . 0500 55 . 1168 321 + = + =i fn lll t w m 工序 15 粗铣（左、右、上、下各平面及 45 度斜面） 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap5 . 1=，mmd15 0 =，min/30mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x63 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/637 15 3010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 600min/r min/ 3 . 28 1000 60015 1000 m dn v w = 当 w n 600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 哈尔滨理工大学课程设计说明书 8 3）计算工时 切削工时：mml 5 . 439 1= ，mml5 . 1 2 =，mml0 3 =， 则机动工时为 min675 . 3 min1 2 . 0600 05 . 1 5 . 439 321 + = + =i fn lll t w m 工序 20 精铣（后面） 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap2 . 0=，mmd30 0 =，min/50mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap2 . 0= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x63 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/531 30 5010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 500min/r min/ 1 . 47 1000 50030 1000 m dn v w = 当 w n 500r/min 时 rmmznff wzm /40050042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/400= 3）计算工时 切削工时：mml168 1= ，mml2 . 0 2 =，mml5 3 =，则机动工时为 哈尔滨理工大学课程设计说明书 9 min464 . 3 min2 2 . 0500 52 . 0168 321 + = + =i fn lll t w m 工序 25 精铣（右侧的 30x122.5 平面） 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap2 . 0=，mmd15 0 =，min/30mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap2 . 0= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x63 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/637 15 3010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 600min/r min/ 3 . 28 1000 60015 1000 m dn v w = 当 w n 600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时：mml 5 . 123 1= ，mml2 . 0 2 =，mml2 3 =， 则机动工时为 min058 . 1 min1 2 . 0600 25 . 1 5 . 123 321 + = + =i fn lll t w m 工序 30 用钻床钻出前侧8 的通孔 哈尔滨理工大学课程设计说明书 10 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800，mmd8 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于 本零件在加工8 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以 系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得切 削速度min/18mv =所以 min/597 8 1510001000 r d v n w s = 根据机床说明书，取min/600rnw=，故实际切削速度为 min/ 1 . 15 1000 6008 1000 m nd v ww = 切削工时：mml30=，mml4 1= ，mml3 2 =，则机动工时为 min247 . 0 25 . 0 600 3430 21 + = + = fn lll t w m 工序 35 用铣床铣出 4748,1530，及 395 的方形槽 1. 选择刀具 刀具选取 t 型铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，min/150mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x63 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/597 80r d v ns = 按机床标准选取 w n 600min/r min/ 7 . 150 1000 60080 1000 m dn v w = 哈尔滨理工大学课程设计说明书 11 当 w n 600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时： mml48 1= ，mml5 . 1 2 =，mml3 3 =则机动工时为 (min)313 . 1 3 2 . 0600 35 . 148 321 + = + =i fn lll t w m 工序 40 用钻床钻出左侧12 的孔，深度为 13.5 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800，mmd12 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于 本零件在加工12 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以 系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得切 削速度min/18mv =所以 min/398 12 1510001000 r d v n w s = 根据机床说明书，取min/400rnw=，故实际切削速度为 min/ 1 . 15 1000 40012 1000 m nd v ww = 切削工时：mml15=，mml6 1= ，mml0 2 =，则机动工时为 min210 . 0 25 . 0 400 0615 21 + = + = fn lll t w m 工序 45 用钻床钻攻右侧 m10 螺纹 工步一：钻床钻右侧 m10 螺纹底孔8 选用mm8高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r= 机 min/20mv =（ 切削表 2.15） min/ 8 2010001000 r d v n = 723r/min 哈尔滨理工大学课程设计说明书 12 按机床选取 n=700r/min min/ 6 . 22 1000 7008 1000 m dn v w = 切削工时： mml15 1= ，mml4 2 =，mml0 3 =则机动工时为 min097 . 0 min1 28 . 0 700 0415 321 + = + =i fn lll t w m 工步二：攻 m10 螺纹 选择 m10mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即 f=1mm/r min/10mv = min/ 10 1010001000 r d v n = 354r/min 按机床选取 n=400r/min 切削工时： mml15 1= ，mml1 2 =，mml0 3 = 则机动工时为 min04 . 0 min1 1400 0115 321 + = + =i fn lll t w m 工序 50 用钻床钻出顶面 26h7 的圆孔，深度为 25 工步一：钻5.8 孔 工件材料：qt45-5 刀具：高速钢钻头 加工要求：钻 5.8 孔 切削速度：根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-25， z525 立式钻床 选取 v=10mm/min 1000v n d =100010/（5.8）612r/mm 查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-26，z525 立式钻床 知，nw=600r/min ，表 4.2-37，知 f=0.25mm/r 实际切削速度为 1000 n d v =28.3m/min 切削工时 切入长度 l1= r kctg 2 d +（12）（2.53.5）mm 取 2.9mm 切出长度 l2=3mm, 哈尔滨理工大学课程设计说明书 13 加工长度 l=12mm min127 . 0 min 25 . 0 600 1239 . 2 321 + = + = fn lll t w m 工步二：铰5.8 孔至6h7 根 据 参 考 文 献 表 2-25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表 4.2-2， 按机床实际进给量和实际转速， 取rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=， 实 际 切 削 速 度 min/3 . 9 mv =。 切削工时：mml12=，mml1 . 0 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min218 . 0 35 . 0 198 31 . 012 21 + = + = fn lll t w m 工序 55 用钻床钻攻前侧 m5 螺纹 工步一：钻 2-m5 螺纹底孔4 选用mm4高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r= 机 min/8mv =（ 切削表 2.15） min/ 4 810001000 r d v n = 624r/min 按机床选取 n=600r/min min/5 . 7 1000 6004 1000 m dn v w = 切削工时： mml25 1= ，mml0 . 2 2 =，mml0 3 =则机动工时为 min321 . 0 min2 28 . 0 600 00 . 225 321 + = + =i fn lll t w m 工步二：攻 2-m5 螺纹 选择 m5mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即 f=0.5mm/r 7.5/min c vm= 机 min/ 5 5 . 710001000 r d v n = 398r/min 按机床选取 n=400r/min 哈尔滨理工大学课程设计说明书 14 切削工时： mml15 1 =，mml5 . 0 2 =，mml0 3 =则机动工时为 min155 . 0 min2 5 . 0400 05 . 015 321 + = + =i fn lll t w m 工序 60 去毛刺，检验 第第3章章 专业夹具设计专业夹具设计 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻攻 2- m5 螺纹，精度要求不高。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序钻攻2-m5螺纹， 因此我们采用后端面65165、 6530 上侧面及 2430、 123.530 侧面定位， 对应的定位零件为夹具体、 支承板、挡销和挡块。 3.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 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 f f kdff 7 . 0 f 600= 式（3-1） 钻削力矩 c 8 . 02 305 . 0 mc kfdm= 式（3-2） 式中：d=6mm f=0.12mm/r 修正系数 f f k=1.0 c m k=1.1， 代入公式（3-1）和（3-2）得 nf816112 . 0 6600 7 . 0 f = mnmc=23 . 4 1 . 212 . 0 6305 . 0 8 . 02 本道工序加工工艺孔时， 夹紧力方向与钻削力方向垂直。 因此 进行夹紧力计算无太大意义。 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 定位误差分析定位误差分析 哈尔滨理工大学课程设计说明书 15 一批工件在卡具中定位时， 各个工件所占据的位置不完全一致， 因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定 位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造 成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知，t=0.28mm， td=0.25mm， ， = 96a。 04 . 0 1 2 sin 1 2 t dw d =）（ 已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式，t 5 1 t 3 1 dw=易 知此结果符合。 3.5 夹具设计及简要操作说明夹具设计及简要操作说明 使用后端面 65165、 6530 上侧面及 2430、 123.530 侧面 定位，采用钩形压板夹紧工件，即可得到可靠的卡紧力。同时我们 采用固定式钻模板及快换式钻套， 保证导向的精度， 这样就大大的 提高了生产效率，适合于中批量生产。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 16 第第 4 章章 总装图总装图 装配图附图如下：装配图附图如下： 图 4.1 装配图 哈尔滨理工大学课程设计说明书 17 结论结论 在老师的指导下顺利地完成了车凸轮工具的引导夹的设计， 并 且认真地、 有计划地按时完成设计任务。 尽管整个设计在技术上不 够先进，但是在经济上合理、在生产上可行。 此次设计， 以机械加工工艺路线为主线， 通过对零件图纸分析， 初步拟订加工表面方法，进一步拟订加工方法并选择机械加工装 备。确定加工路线后，熟悉并运用相关手册查工艺参数，计算切削 用量和加工工时。将计算的数据以及加工方法、刀具、机床设备， 填入工艺文件。 在设计中， 体会到先前所修课程的重要性， 并从此设计中得到 巩固和扩展， 也提高我们独立思考和独立工作的能力， 为毕业后走 向社会从事相关技术工作打下良好的基础。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 18 参考文献参考文献 1，邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程 北京： 机