机械制造技术课程设计-钢套零件的加工工艺及钻Φ5夹具设计（全套图纸） .pdf

哈尔滨理工大学课程设计说明书 1 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：制钢套零件的加工工艺设计题目：制钢套零件的加工工艺,设计钻设计钻5 孔孔 的钻床夹具的钻床夹具 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 专专 业：业： 机械电子工程机械电子工程 班班 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 哈尔滨理工大学课程设计说明书 2 机械工程系机械工程系 2015 年年 11 月月 10 日日 目录目录 序言 1 一 零件的分析 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 二 工艺方案的分析及确定 3 2.1 确定毛坯的制造形式 . 3 2.2 基面的选择的选择 3 2.3 制定工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.5 确定切削用量及基本工时 . 6 三 夹具设计 . 6 哈尔滨理工大学课程设计说明书 3 3.1 问题的提出 . 12 3.2 定位基准的选择 . 12 3.3 切削力和夹紧力的计算 12 3.4 定位误差分析 12 3.5 夹具操作的简要说明 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 总结 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 1 序言序言 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。 制钢套零件的加工工艺,设计钻5 孔的钻床夹具是在学完 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。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 2 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 支架，起支撑作用的构架，支架的应用极其广泛，工作生活中随 处可以遇见。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 法兰盘的加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： a. 以毛坯外园表面为初基准加工 b. 以30的内孔为基准的加工表面 c. 以45h6 的外圆为加工表面 哈尔滨理工大学课程设计说明书 3 二二 工艺方案的分析及确定工艺方案的分析及确定 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料是45#冷拉圆钢， 形状近似于零件外形便于零件的加 工，且不需要额外的处理就能进行加工。材料产量大市场广，对 于大规模生产来说不需要担心货源问题 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 1、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 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。 哈尔滨理工大学课程设计说明书 4 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60 孔及其端面作为定位基准。 2、 精基准的选择 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。以基准面 a 及另外两侧面作为定位精基准，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。 2.3 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 哈尔滨理工大学课程设计说明书 5 果，以便使生产成本尽量降下来。 工艺路线方案一 (一)工序 备料 (二)工序 正火 (三)工序 钻孔 10孔 (四)工序 扩孔 18孔 (五)工序 粗车 30h6端面 30h6外圆面 (六)工序 调质 (七)工序 铰孔 20内孔 (八)工序 精车 30h6端面 30h6外圆面 (九)工序 钻孔 5 2.4 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 “法兰盘”零件材料为 45#，硬度 229hb，毛坯重量约为 0.92kg，生产类型为大批生产，采用冷拉圆钢。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，工序及毛 坯尺寸如下： 1.30h6 外圆面，此外圆表面为 it8 级，参照机械制造工艺设 计简明手册确定各工序尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及偏差 毛坯 35 35+_0.6 粗车外圆 1.5 32 0.10 32 - 0.10 精车外圆 1 30 0.04 30 - 0.04 2.30h6 端面，参照机械制造工艺设计简明手册确定各工序 尺寸及加工余量 工序名称 工序余量 毛坯 35 粗车 4 哈尔滨理工大学课程设计说明书 6 精车 1 3.孔 30，参照机械制造工艺设计简明手册确定各工序尺寸 及加工余量 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 毛坯 30 0 钻孔 10 10 0.1 10+0.10 0 扩孔 8 18 0.084 18+0.084 0 铰孔 2 20 0.033 20+0.033 0 4.86 槽 工序名称 工序余量 工序基本尺寸 工序尺寸的公差 工序尺寸及公差 钻 5 5 it6 5 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 一一工序工序 钻孔钻孔 10孔孔 （1）刀具选择 根据切削用量简明手册表2.1选用10高速钢双横锥柄 麻花钻， 后角 0=120 ， 二重刃长度b=2.5， 棱带长度l 1=1.5， 横刃长度b=1.5，弧面长度l=3，硬度380hbs，机床选用z550型立 式钻床。 （2）进给量f选择 按加工要求确定 查表2.7 得f=0.310.37 l/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数k lf=0.95 则f=(0.310.37)0.95mm/r=0.290.35mm/r 按钻头强度确定 查表2.8 得最大值f=0.93mm/r 按机床确定 查表2.36 得f=0.32mm/r 且轴向力为5880n （3）决定钻头磨钝标准及寿命 查表2.12 得后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命t=45min （4）决定切削速度 哈尔滨理工大学课程设计说明书 7 查表2.14 加工性分类为第五类 再由表2.13 得切削速度 v=17m/min 切削速度修正系数 k=1.01.00.851.0 故 v=v*k=170.85=14.4m/min 主轴转速n=1000v/ d=(100014.4)/(3.1415)r/min=305.7r/min 根据表2.36 查得钻床主轴转速n=351r/min 主轴传递扭矩 m=203n.m 实际切削速度v= dn/1000=3.1415351/1000m/min=16.5m/min （5）计算工时 查表2.29 得超切量y=8 t=l/nf=(l+y)/nf=68/3510.32=0.6min 二工序二工序 扩孔扩孔 18孔孔 （1）刀具选择 根据切削用量简明手册表2.1选用18高速钢双横锥柄 麻花钻， 后角 0=100 ， 二重刃长度b=2.5， 棱带长度l 1=1.5， 横刃长度b=1.0，弧面长度l=3，硬度380hbs，机床选用z550型立 式钻床。 （2）进给量选择 按加工要求确定 查表2.7 得f=0.450.55 l/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数k lf=0.95 则f=(0.450.55)0.95mm/r=0.430.53mm/r 按机床确定 查表2.36 得f=0.4mm/r 且轴向力为8740n （3）确定钻头磨钝标准及寿命 查表2.12 得后刀面最大磨损量取1.2mm，寿命t=40min （4）确定切削速度 查表2.14 加工性分类为第六类 再由表2.13 得切削速度 v=17m/min 切削速度修正系数 k=1.01.00.851.0 故 v=v*k=170.85=14.4m/min 主轴转速n=1000v/ d=(100014.4)/(3.1428)r/min=163.8r/min 根据表2.36 查得钻床主轴转速n=185r/min 主轴传递扭矩 m=384.6n.m 实际切削速度v= dn/1000=3.1428185/1000m/min=16.3m/min 哈尔滨理工大学课程设计说明书 8 （5）计算工时 查表2.29 得超切量y=15 t=l/nf=(l+y)/nf=75/1850.4=1.01min 三工序三工序 粗车粗车30h6端面端面 （1）刀具选择 选用yt15偏头车刀，参看切削用量简明手册车床选用 ca6140卧式车床，中心高度200mm。选择车刀几何形状，前刀面 形状为平面带倒棱型，前角为10，后角8，主偏角30，副偏 角10， 刀尖圆弧半径0.5mm， 卷屑槽圆弧半径30mm， 槽宽8mm， 刃倾角0，刀片厚度4.5mm。刀杆1625mm。 （2）确定背吃刀量 粗车的余量为2mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm 所以一次走刀完 成即ap =2mm。 （3）确定进给量 查表1.4 得f=0.40.5mm/r 查表1.31 ca6140车床的f=0.48mm/r （4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8- 1.0。 （5）确定切削速度 查表1.27 得切削速度计算公式v=c*k v/tm*apx*fy 查表1.27 得c=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2 查表1.28 得k v=0.770.91.13 得出v=62.4m/min （6）确定主轴转速 n=1000v/d=100062.4/3.1455=361r/min 查表1.31 ca6140车床的实际转速n=400r/min 实际切削速度v=dn/1000=69.1m/min 粗车粗车30h6外圆面外圆面 （1）刀具选择 与粗车30h6端面用相同的刀具 （2）确定背吃刀量 粗车的余量为1.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为 4.5mm所以一次走刀完成即ap =1.5mm。 （3）确定进给量 查表1.4 得f=0.40.5mm/r 查表1.30 ca6140车床的f=0.51mm/r 哈尔滨理工大学课程设计说明书 9 （4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8- 1.0。 （5）确定切削速度 经过计算v=116m/min （6）确定主轴转速 n=1000v/d=1000116/3.1455=671r/min 查表1.31 ca6140车床的实际转速n=710r/min 实际切削速度v=dn/1000=122.6m/min （7）计算工时 查表1.26超切量y=4.5 t=l/nf=64.5/7100.51=0.178min 四工序四工序 铰孔铰孔20内孔内孔 （1）刀具选择 根据切削用量简明手册表2.6选用20高速钢铰刀，后 角 0=100 ，齿背倾斜角=200 ，主偏角k=600 ，刀 齿螺旋角=00 ，机床选用z550型立式钻床。 （2）进给量f选择 查表2.11 得f=0.81.8mm/r l/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数k lf=0.95 则f=(0.81.8)0.95mm/r=0.761.71mm/r 按机床确定 查表2.36 得f=0.9mm/r （3）决定钻头磨钝标准及寿命 查表2.12 得后刀面最大磨损量取0.5mm，寿命t=80min （4）决定切削速度 查表2.30 公式 v=(cv*dx)/(tm*apz*fy) 且cv=12.1， d=30，z=0.3，x=0.2，y=0.65，m=0.4，t=80，ap=0.2，f=0.9 得 v=7.18m/min 主轴转速n=1000v/d=(10007.18)/(3.1430)r/min=76r/min 根据表2.36 查得钻床主轴转速n=89r/min 主轴传递扭矩 m=814.2n.m 实际切削速度v= dn/1000=3.143089/1000m/min=8.38m/min （5）计算工时 查表2.29 得超切量y=10 t=l/nf=(l+y)/nf=60/890.9=0.75min 哈尔滨理工大学课程设计说明书 10 五工序五工序 精车精车30h6端面端面 （1）刀具选择 与粗车45h6端面用相同的刀具 （2）确定背吃刀量 粗车的余量为0.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为 4.5mm所以一次走刀完成即ap =0.5mm。 （3）确定进给量 查表1.6 得f=0.40.55mm/r 查表1.30 ca6140车床的f=0.51mm/r （4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.4- 0.6。 （5）确定切削速度 查表1.10 得v=156m/min （6）确定主轴转速 n=1000v/d=1000156/3.1445=1104r/min 查表1.31 ca6140车床的实际转速n=1120r/min 实际切削速度v=dn/1000=158.3m/min （7）计算工时 查表1.26超切量y=5 t=l/nf=25/11200.51=0.04min 精车精车30h6外圆面外圆面 （1）刀具选择 与粗车30h6端面用相同的刀具 （2）确定背吃刀量 粗车的余量为0.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为 4.5mm所以一次走刀完成即ap =0.5mm。 （3）确定进给量 查表1.6 得f=0.40.55mm/r 查表1.30 ca6140车床的f=0.51mm/r （4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.4- 0.6。 （5）确定切削速度 查表1.10 得v=156m/min 且外圆的修正系数都为1.0，所以外圆与端面的切削数据一 样 （6）确定主轴转速 哈尔滨理工大学课程设计说明书 11 n=1000v/d=1000156/3.1445=1104r/min 查表1.31 ca6140车床的实际转速n=1120r/min 实际切削速度v=dn/1000=158.3m/min （7）计算工时 查表1.26超切量y=5 t=l/nf=60/11200.51=0.10min 六工序六工序 钻孔钻孔5孔孔 （1）刀具选择 铣槽深度ap=8mm，槽宽ae=6mm，根据切削用量简明手册 表3.1选用三面刃铣刀，材料为高速钢，直径d=80mm。查表3.9得 齿数z=6。查表3.2得前角15，后角16，副偏角2，刀齿螺旋 角10，机床用xa6132万能铣床。 （2）确定进给量 查表3.3 得f=0.080.15mm/z （3）选择磨钝标准及耐用度 查表3.8，取车刀后面最大磨损量为0.6。刀具寿命t=120min （4）确定切削速度 查表3.9 得vt=25m/min，nt=99r/min，vf=44mm/min 修正系数kmv=kmn=0.69，ksv=ksn=0.8 vt=250.690.8=13.6m/min n=990.690.8=54.6r/min vf=440.690.8=24.3mm/min 实际切削速度 v=dn/1000=15.1m/min 实际进给量 f=vf/nz=0.07mm/z （5）检验机床功率 查表3.19的切削功率pe=0.9kw 查表3.30机床功率7.5kw75%=5.7kw （6）计算工时 查表3.25超切量y=23 t=l/vf=58/23.5=2.9min 哈尔滨理工大学课程设计说明书 12 三三 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。 由指导老师的分配工序 07：粗车、半精车、钻20h7 孔的车 床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于粗车、半精车、精车20h7 孔，精度等级 8 级，表面粗糙度 ra3.2，与基准 a 的平行度公差为 0.02，这些加 工的时候要考虑在内。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工粗车、半精车、钻 20h7 孔，采用基准面 a 及两 侧面作为定位基准。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 刀具：麻花钻 d=1