机械制造技术课程设计-连接架的工艺规程及钻Ф10孔的夹具设计【全套图纸】 .pdf

1 设计说明书设计说明书 题目：连接架的工艺规程及钻10 孔的夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 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。 连接架的工艺规程及钻10 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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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 rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. 4 keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序 言 . 1 第一章 连接架的工艺规程设计 . 2 1.分析加工零件的结构特点及技术要求 2 1.1 零件的结构. 2 1.2 技术要求分析. 2 2.确定毛坯 3 2.1 确定零件的生产类型. 3 2.2 确定零件毛坯的制造形式. 3 3 制定工艺路线 3 3.1 工艺过程的安排 3 3.2 工艺路线的方案之一. 3 3.3 工艺路线的方案之二. 4 4.关键工序的分析说明 6 第二章：加工专用夹具设计 . 14 1 本工序技术要求分析 14 2 定位方案 14 2.1 夹具的定位方案 14 2.2 定位元件选择分析 15 3 定位误差分析 16 4 夹紧元件和夹具体的选择 17 4.1 夹紧元件的选择 . 17 4.2 夹具体的选择 . 17 5 本夹具的使用简介和零件装卸过程 . 17 总 结 . 18 致 谢 18 5 参 考 文 献 19 1 序序 言言 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。 连接架的工艺规程及钻10 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。 2 第一章第一章 连接架的工艺规程设计连接架的工艺规程设计 1.分析加工零件的结构特点及技术要求分析加工零件的结构特点及技术要求 1.1 零件的结构零件的结构 连接架是整体磨床装置的核心部分，它起着支撑整个装置的作用，该零件 的承受着一定载荷。 零件图附图： 1.2 技术要求分析技术要求分析 1.为了适合零件材料要求，因而采用铸件。 2.为了保证整个零件的尺寸，首先以铣 110x84 底面为基准，铣38 的端 面，铣厚 15mm 的上端面，钻，扩，铰28 孔，再以该孔为基准，铣 44 端面和钻，扩，铰10 孔，以上步骤均需要专用铣夹具和专用钻夹具 等。 3 2.确定毛坯 2.1 确定零件的生产类型 生产纲领的确定： n零=q* n（1+） 式中：n零：零件的生产纲领； q：产品的生产纲领，q=10000 台/年； n:每一产品中包含该零件的数量 n=1； ：零件的备品率，一般情况下为=3%5% 取 4% ：零件的平均废品率，取=1； n零=10000*1（1 +4%+1%） =10500 件/年 根据任务书可知零件为大量生产。 2.2 确定零件毛坯的制造形式确定零件毛坯的制造形式 影响毛坯选择的因素通常包括： 1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。 2、零件的结构形状和外形尺寸。 3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。 4、零件生产纲领的大小。 5、现有生产能力和发展前途。 由于连接架要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料 选择 ht200。 因为连接架在工作中承受重荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称 均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好， 。由于该零件的轮廓尺寸不 大， 生产类型为大量生产， 又考虑零件的加工条件要求较高。 为了保证加工质量、 提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型。 3 制定工艺路线 3.1 工艺过程的安排工艺过程的安排 安排工艺过程，首选要确定基准的选择。 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 4 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。 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。 3.2 工艺路线的方案之一工艺路线的方案之一 铸造 铸造 时效处 理 时效处理 铣 铣44 的端面 钻 钻扩铰28 孔 铣 粗铣 84x110 底面 钻 钻 4 个工艺孔16 5 铣 铣距离为 84mm，长度为 32mm 的 2 个 r8 的槽 铣 铣20 端面 钻 钻，扩，铰10 孔 钳 去毛刺 检验 检验，入库 3.3 工艺路线的方案之二工艺路线的方案之二 铸造 铸造 时效处 理 时效处理 铣 铣 84x110 底面 钻 钻扩铰28 孔 铣 铣44 的端面 钻 钻 4 个工艺孔16 铣 铣距离为 84mm，长度为 32mm 的 2 个 r8 的槽 铣 铣20 端面 钻 钻，扩，铰10 孔 钳 去毛刺 检验 检验，入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案二中的是先铣 110x84 底面，然后加工 44 端面，然后加工28 孔，这样通过28 孔定位，加工其他的面，这这样能 能更好地保证工件铣面的位置度要求，为下面工序的加工提供更准确的定位基 准，因此选择方案一。 铸造 铸造 时效处 理 时效处理 铣 铣44 的端面 钻 钻扩铰28 孔 铣 粗铣 84x110 底面 钻 钻 4 个工艺孔16 铣 铣距离为 84mm，长度为 32mm 的 2 个 r8 的槽 铣 铣20 端面 6 钻 钻，扩，铰10 孔 钳 去毛刺 检验 检验，入库 4.关键工序的分析说明关键工序的分析说明 工序：铣工序：铣44 的端面的端面 查参考文献14表 2.4- 73 刀具：硬质合金铣刀（端铣刀） ，材料：15yt，d=50mm ，齿数 z=6，此为粗齿 铣刀。 因其单边余量：z=2mm 所以铣削深度 p a： p a=2mm 每齿进给量 f a：根据参考文献7表 2.4- 75，取zmmaf/12. 0=，铣削速度v： 参照参考文献7表 3034，取 v=1.08m/s 机床主轴转速n： 1000v n d = 式（2.1） 式中 v铣削速度； d刀具直径。 机床主轴转速n： min/543 3814. 3 6008. 110001000 r d v n c = 按照参考文献3表 3.1- 74 min/550rn = 实际铣削速度v：sm dn vc/09 . 1 601000 55038 1000 = = 进给量 f v：smmnzaf fm /4 . 460/550412 . 0 = 工作台每分进给量 m f ：4.4mm/s60=264mm/min a ：根据参考文献7表 2.4- 81, mmae38= 被切削层长度：由毛坯尺寸可知mml38= 铣刀切入时取： mmadal ee 185 . 10 . 1)( 1 =+= ，mmae38= 铣刀切出时取：mml2 2 = 根据机械制造工艺学表401可得： 7 si f lll tj m 2 . 13 4 . 4 21838 21 = + = + =0.22min 工序：钻扩铰工序：钻扩铰28 孔孔 工步一钻孔至26 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的mpa b 800， 0 26=dmm时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工26 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 18 220 / min 26 = s w v nr d 根据机床说明书，取min/275rnw=，故实际切削速度为 26 275 22.45/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min62.1 25.0275 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：扩孔 27.85mm 利用钻头将 26mm孔扩大至 27.85mm， 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 8 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 27.85 68 5.946/ 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 28mm孔 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/38.0=，min/250rnw=，实际切削速度min/2.10mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min28.1 35.0250 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工序：粗铣工序：粗铣 84x110 底面底面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd25 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 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 9 min/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 50 750 117.15/ min 10001000 w dn vm = 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：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：钻工序：钻 4 个工艺孔个工艺孔16 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 16 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 = 16 301000 597r/min 与 597r/min 相近的机床转速为 600r/min。现选取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/144.30 1000 60016 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=10mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm=2x（ fn l w 21 ll + ） =2x（ 0.13600 3410 + ）=0.21(min) 10 工序：铣距离为工序：铣距离为 84mm，长度为，长度为 32mm 的的 2 个个 r8 的槽的槽 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 6dmm=，25/ minvm=，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 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 10001000 25 1326 / min 6 s v nr d = 按机床标准选取 w n 1450min/r 6 1450 27.3/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 1450r/min 时 0.2 4 14501160/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取1200/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：45lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 4593 0.196min 1450 0.2 m w lll t n fx + = 工序：铣工序：铣20 端面端面 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=，mmd32 0 =，min/125mv =，4=z。 11 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 5）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= 6）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：钻，扩，铰工序：钻，扩，铰10 孔孔 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 = 12 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 18 152 / min 9 = s w v nr d 根据机床说明书，取min/175rnw=，故实际切削速度为 9 175 71.98/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min19 . 1 25 . 0 375 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 6.8/ 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 根据参考文献表 2- 25，rmmf/4 . 02 . 0=，min/128mv =，得 13 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 14 第二章：加工专用夹具设计第二章：加工专用夹具设计 1 本工序技术要求分析本工序技术要求分析 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 10 道工序的钻10 孔的钻床夹具。 本夹具主要用于钻10 孔，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， 。 本零件属于大量生产，根据需要我们选择专用钻夹具，为了保证工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。 2 定位方案定位方案 2.1 夹具的定位方案夹具的定位方案 工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置， 它包 括工件在夹具的定位、 夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统 的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间 保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。 六点定位原则： 定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合 理设置的六个支承点， 限制工件的六个自由度， 使工件在夹具中的位置完全确定， 这就是工件定位的“六点定位原则” 。 本夹具我们采用一面两销定位，一个心轴限制 3 个自由度，一个面限制 2 个自由度，挡销 限制一个自由度，从而实现完全定位。 定位工序方案图： 15 夹具装配方案如下： 2.2 定位元件选择分析定位元件选择分析 本夹具我们选用的是心轴和挡销作为定位元件。 心轴如装配图编号心轴如装配图编号 4，如下图：，如下图： 16 挡销如装配图编号挡销如装配图编号 2，如下图：，如下图： 3 定位误差分析定位误差分析 夹具的主要定位元件为心轴和削边轴，本工序选用的工件以圆孔在心轴 上定位，定位销为水平放置，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） 。 17 图 3.2 定位销水平放置时定位分析图 4 夹紧元件和夹具体的选择夹紧元件和夹具体的选择 4.1 夹紧元件的选择夹紧元件的选择 本夹具用心轴和削边销定位，采用的是螺母夹紧方式。 螺母装配图编号 12，螺母的附图如下： 4.2 夹具体的选择夹具体的选择 夹具体我们根据该零件的夹具而量身设计的，长 156mm，宽 150 mm，高 188 mm， 底座高 20mm，带有 2 个 u 型槽，高 2 mm。 夹具体如下图： 5 本夹具的使用简介和零件装卸过程本夹具的使用简介和零件装卸过程 本道工序用心轴和挡销定位，采用了