机械毕业设计（论文）-右轴架零件的工艺规程及钻孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

1 设计说明书设计说明书 题目：右轴架零件的工艺规程及钻7.8 孔 锪孔10 夹具设计 全套图纸，加 153893706 2 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。 右轴架加工工艺规程及钻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、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 3 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the 4 rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目录目录 1 序 言 . 1 1.1 数控车削加工工艺的内容 . 1 1.2 数控车削加工工艺分析 . 1 1.2.1 零件图分析 2 1.2.2 夹具和刀具的选择 3 二 零件的分析 5 2.1 零件的作用 5 2.2 零件的工艺分析. 5 三. 工艺规程设计 . 6 3.1 确定毛坯的制造形式 . 6 3.2 基面的选择 6 3.3 制定工艺路线. 8 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 10 3.5 确定切削用量及基本工时 10 四 夹具设计 18 4.1 问题的提出 18 4.2 定位基准的选择. 18 4.3 切削力和夹紧力的计算 . 18 4.4 定位误差分析. 19 4.5 夹具设计及操作的简要说明 . 20 总 结 21 致 谢 23 参 考 文 献 24 1 1 序序 言言 1.1 数控车削加工工艺的内容数控车削加工工艺的内容 数控车削加工工艺的内容包括： 分析加工路线、加工步骤、 装夹方案、计算数值、选用刀具、编写程序。数控车床加工程序 与普通车床工艺规程有较大差别，涉及的内容也较广。数控车床 加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量， 走刀路线，刀具尺寸以及车床的运动过程。因此，要求编程人员 对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及 工件的装夹方法都要非常熟悉。工艺方案的好坏不仅会影响车床 效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。完整的数控车 削加工工艺主要包括如下内容： (1)分析被加工零件的图纸，明确工序加工内容及技术要求。 (2)确定零件的加工方案， 制定数控加工工艺路线。 如划分工 序、安排加工顺序 , 处理与非数控加工工序的衔接等。 (3)加工工序的设计。 如选取零件的定位基准、 装夹方案的确 定、工步划分、刀具选择和确定切削用量等。 (4)数控加工程序的调整。 如选取对刀点和换刀点、 确定刀具 补偿及确定加工路线等 1.2 数控车削加工工艺分析数控车削加工工艺分析 工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得 2 合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都 有重要影响。工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸 精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求 是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的 工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 1.2.1 零件图分析零件图分析 一般来说，图纸及其技术条件，是生产制造对象的技术要 求。在技术图纸中应包括： 构形要有必要的投影、剖视或剖面等，必须使零件或构件 定形。另外，还须有确定构形大小的全部尺寸。这里除了要求设 计的技术图纸按国家和企业相关的标准和规范绘制图纸以外，还 要求合理地选择视图、投影、剖视、剖面、局部、向视图等手段， 清楚明了的表示构形的形状和特征要求。 技术要求有关尺寸、形状和位置关系允许的偏差，表面粗 糙度以及某些特殊的技术要求。 材料有关材料的牌号、 毛坯类型、 热处理方法及检验等级、 表面保护要求和材料的无损探伤等要求。 另外，所有不能用图形和符号表示的要求和说明，一般可以 用文字写在图纸的技术说明或技术要求栏目中。 读图必须看清图纸个尺寸及要求，尺寸是否完整，是否存在 缺尺寸，或者尺寸冲突等因素，仔细阅读尺寸公差，明确零件的 加工难点在什么部位，必须阅读技术要求，对于未明确的公差需 3 要查阅相关国家标准。 。 1.2.2 夹具和刀具的选择夹具和刀具的选择 1夹具的选择 数控加工对夹具主要有两大要求： 一是夹具应具有足够的精度 和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑 以下几点： 1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用 专用夹具，以缩短生产准备时间。 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。 4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上 加工。 2、刀具的选择 与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要 求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高， 断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机 床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削 的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。 4 5 二二 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 右轴架的作用，待查 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 右轴架有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以上端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣下端面，钻 6- 13 孔锪孔20 深 13。 2：以13 孔为基准的加工面，这组加工面主要是镗45 孔和 82 孔，钻扩铰 2- 10 销孔，钻 2- m16 螺纹孔，钻7.8 孔锪孔 10。 6 三三. 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht150，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击 性载荷， 采用这种材料零件的强度也能保证。 由于零件成批生产， 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 2 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。 3.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 7 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取上端面作为定位基准， 。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的13 孔和一端面为定位精基准，加工其它表 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不 重合的时候， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要进行专门的计算， 在此不再重复。 8 3.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣65 上端面及阶梯面 4 铣 铣下端面 5 钻 钻 6- 13 孔锪孔20 深 13 6 镗 镗45 孔和82 孔 7 钻 钻扩铰 2- 10 销孔 8 钻 钻 2- m16 螺纹孔 9 钻 钻7.8 孔锪孔10 10 钳 去毛刺 11 检验 检验 12 入库 入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 9 3 钻 钻 6- 13 孔锪孔20 深 13 4 镗 镗45 孔和82 孔 5 铣 铣65 上端面及阶梯面 6 铣 铣下端面 7 钻 钻扩铰 2- 10 销孔 8 钻 钻 2- m16 螺纹孔 9 钻 钻7.8 孔锪孔10 10 钳 去毛刺 11 检验 检验 12 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先铣上下端面，然后 利用加工好的端面作为定位基准，加工钻孔，镗孔等工序，工序 安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。而 方案二先钻孔，镗孔，然后再铣端面，违背了先面后孔的基准原 则，不能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣65 上端面及阶梯面 4 铣 铣下端面 5 钻 钻 6- 13 孔锪孔20 深 13 6 镗 镗45 孔和82 孔 7 钻 钻扩铰 2- 10 销孔 8 钻 钻 2- m16 螺纹孔 9 钻 钻7.8 孔锪孔10 10 10 钳 去毛刺 11 检验 检验 12 入库 入库 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、右轴架的端面 由于右轴架端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留 2mm 比较合适。 3、右轴架的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为 2mm 3.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序：铣65 上端面及阶梯面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd32 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 11 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/48.663 32 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75032 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml39=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min34 . 0 2 . 0750 3939 21 = + = + = xfn lll t w m . 工序：铣下端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd35 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 12 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/48.663 35 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75050 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml85=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min6467 . 0 2 . 0750 3985 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：钻 6- 13 孔锪孔20 深 13 工步一：钻 13mm 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 13 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 13 ns= w d 1000 c v = 13 301000 734r/min 与 734r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 750r/min 。 现 选 取 w n =750r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/615.30 1000 75013 m= 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=15mm; 1l =4mm; 2l =3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.13750 3415 + =0.2256（min) 工步二：铰孔 20mm 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度 与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 钻 ff)8 . 12 . 1 (= 钻 vv) 3 1 2 1 (= 式中的 钻 f、 钻 v 加工实心孔进的切削用量. 现已知 钻 f=0.36mm/r (切削手册)表 2.7 钻 v =42.25m/min (切削手册)表 2.13 1) 给量 取 f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取 0.5mm/r 2) 削速度 v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速 14 ns= w d 1000 c v = 26 9.161000 207r/min 与 207r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 275r/min 。 现 选 取 w n =275r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/451.22 1000 27526 m= 5) 削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=4mm; 1l =6mm; 2l =0mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.5275 10 =0.72(min) 工序：钻，扩，绞10 孔 工步一钻孔至9 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800， 0 9=dmm 时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工9 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 10001000 18 636 / min 9 = s w v nr d 15 根据机床说明书，取min/700rnw=，故实际切削速度 为 9 700 19.782/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min19.1 25.0700 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：扩孔 9.85mm 利用钻头将 9 mm孔扩大至 9.85mm，根据有关手册 规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 取min/68rnw=，实际切削速度为 9.85 68 2.103/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰 10mm 孔 16 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/33. 9mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min616 . 1 35 . 0 198 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工序：钻7.8 孔锪孔10 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 7.8 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 8.7 301000 1364r/min 与 1364r/min 相近的机床转速为 1450r/min。现选取 w n =1450r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/87.31 1000 14508.7 m= 17 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=10mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm=2x（ fn l w 21 ll + ） =2x（ 0.131450 3410 + ）=0.0234(min) 18 四四 夹具设计夹具设计 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。 由指导老师的分配第 9 道工序的钻7.8 孔锪孔10 的钻床 夹具。 4.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻7.8 孔锪孔10，精度要求不高，和其 他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上， 精度则不予考虑。 4.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序钻7.8 孔锪孔10，精度不高，因此我们采用已 加工好的45 孔定位，采用心轴和削边销定位，因为孔径自身较 小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力 即可以满足要求。 4.3 切削力和夹紧力的计算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 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 19 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：7.8=dmm ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x7.8x0.20x1741547n= 190.80.6 t10x7.8 x0.20x17445248n.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。 4.4 定位误差分析定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置， 由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。 在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴 上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 z 轴方向，且向 下，见下图。 0.0120.0230.0320.067 2 d yz ttd + =+= 式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ； d t 工件圆孔直径公差（mm） ； td定位销外圆直径公差（mm） 。 20 图 心轴水平放置时定位分析图 4.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用心轴定位， 压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。 同时我 们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速 地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率， 适合于大批量生产。 21 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具