机械制造技术基础课程设计-定位小轴的机械加工工艺规程及钻φ8孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：定位小轴的机械加工工艺规程及钻 定位小轴的机械加工工艺规程及钻 8 孔 工艺装备设计工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 涉外机械 07- 1 班 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2010.03.17 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 一、设计题目一、设计题目 定位小轴的机械加工工艺规程及钻定位小轴的机械加工工艺规程及钻8 孔工艺装备设计工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 （1）被加工零件的零件图（草图） 1 张 （2）生产类型：中批或大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 （1）被加工工件的零件图 1 张 （2）毛坯图 1 张 （3）机械加工工艺过程综合卡片 1 张 （4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 （5）夹具装配图 1 张 （6）夹具体零件图 1 张 （7）课程设计说明书（约 50008000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) （1）熟悉零件，画零件图 2 天 （2）选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片 5 天 （3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图） 9 天 （4）编写说明书 3 天 （5）准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 摘摘 要要 本课程设计内容主要包括定位小轴的加工工艺过程设计 和钻 188mm 斜孔专用夹具的设计。 包括零件图、 毛坯图、 夹具装配图和夹具体零件图的绘制，机械加工工艺过程卡片 和机械加工工序卡片的编写。本课程设计是重要的实践教学 环节之一。是在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其 它专业课程之后进行的。通过该课程设计，将所学理论与生 产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、解决问题的能力， 在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问 题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构 设计能力，为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进 行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iii abstract this course is designed to cover mainly targeting small- axis machining process design and drill holes inclined 18 8mm special fixture design. including spare parts map, blank map, fixture assembly drawings and folders mapping of specific parts, machining process and machining processes card preparation.the design of this course is an important aspect of the practice of teaching. completed nternship in the production, completion of machinery manufacturing and chnological foundation and other professional courses conducted. the adoption of the curriculum design, will learn theory and practice of combining production, tempered his analysis, problem- solving abilities, in the process i am an independent analysis and solution of the manufacture of mechanical parts of the problem, design a machine for this fixture a typical technology equipment, improved structural design capability for future graduates to design their own future and will be engaged in the work of an adaptation training, thus laying a good foundation . 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv 目目 录录 1.零件分析1 1.1 零件的工艺分析 .1 1.1.1 以 30mm 右端面为粗基准加工表面.1 1.1.2 以 60mm 左端面为基准加工表面.1 1.1.3 以 30mm 中心线为基准加工表面.1 1.2 零件加工的主要问题和工艺过程设计分析.1 2.工艺分析1 2.1 确定毛坯的制造形式.1 2.2 基面的选择.1 2.2.1 粗基准选择.2 2.2.2 精基准的选择2 2.3 制定工艺路线.2 2.3.1 工序的集中与分散2 2.3.2 工序顺序的安排2 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.3 2.4.1 车 60mm 外圆面3 2.4.2 车 30 mm，60 mm 端面4 2.5 时间定额计算及生产安排4 3.加工圆柱表面 8mm 孔专用夹具设计.5 3.1 定位夹紧设计 5 3.2 钻模板装置的设.6 3.3 夹具精度分析6 3.4 夹具体7 3.4.1 夹具体的设计.7 3.5夹具操作的简要说明8 4.体会8 5.参考文献. 10 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 1. 零件分析零件分析 1.1 零件的工艺分析零件的工艺分析 由定位小轴零件图可知，它的外表面上有两侧端面需要进行加 工，此外圆柱表面上还需一系列加工，车外圆、钻孔等。因此可将其 分为两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求它们之间有一定的 位置要求.现分析如下: 1.1.1 以 30mm 右端面为粗基准加工表面 主要是：直径为 60mm 的左端面、外圆表面 1.1.2 以 60mm 左端面为基准加工表面 主要是：30mm 右端面、外圆，60mm 左端面 1.1.3 以 30mm 中心线为基准加工表面 主要是：60mm 左端面，中心孔，8 孔 1.2 零件加工的主要问题和工艺过程设计分析零件加工的主要问题和工艺过程设计分析 （1）定位小轴在模锻时，要在直径方向上留出工艺尺寸量； （2）为保证加工精度，对所有加工的部位均应采用粗、精加工 分开的原则； （3）定位小轴加工应充分考虑在切削时平衡装置； （4）对加工孔 8 时，应该考虑其与轴线的位置要求； （5）在钻斜孔时应注意与垂直方向夹角的问题； 2 工艺分析工艺分析 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 45 钢。考虑到定位小轴的零件不大，零件比较简单， 应采用锻造。而且投资较少，成本较低，生产周期短。 2.2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与 合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，不盲目的选择基 面。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 大批报废，使生产无法正常进行。 2.2.1 粗基准选择粗基准选择 在中批或大批大量生产的条件下，保证基准的统一。定位小轴加 工粗基准的选择尽量选择同一个基准，所以在这种情况下我们选择 60 的左端面做为粗基准。 2.2.2 精基准的选择精基准的选择 加工轴的特殊孔和精度要求较高的端面时， 选择 30 圆的中心线 为基准，考虑到 30 圆的表面的粗糙度要求为 0.8。可以保证下面加 工的精度。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸精度等 技术要求能得到合理的保证。除此之外，还应当考虑经济效果，以便 使生产成本尽量下降。 2.3.1 工序的集中与分散工序的集中与分散 选用工序集中原则，生产类型为大批或者中批生产，可以采用万 能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则 使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹 中加工了许多表面，有利于保证各种加工表面之间的相对位置精度要 求。 2.3.2 工序顺序的安排工序顺序的安排 机械加工工序 遵循“先基准后其他”原则 遵循“先粗后精”原则 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 遵循“先面后孔” 工艺路线方案: 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 00 车 以左端为基准，粗车右端面、外圆 30mm 10 车 以左端面为基准，粗车左端面、外圆 60 及倒角 2x45 20 车 以左端面为基准，半精车 30mm 30 钻 钻、锪左右端面中心孔 gb165- 59 4x10 40 车 车 1x1x45沟槽 50 钻 钻左端面 8mm 孔及倒角 1x45 60 钻 钻、扩、粗铰 9mm 孔及倒角 0.5x45 2 处 70 车 粗车、半精车 60mm 右端面，以 30h6mm 轴中心线为垂直 基准 80 钻 钻、铰 18斜孔 8mm，锪 8mm 斜孔 90 钻 钻、铰 8mm，以 30h6mm 轴中心线为定位基准 100 热 处 理 淬火 110 磨 磨削外圆 30h6mm 120 磨 磨削 60mm 右端面 130 磨 磨孔 9mm 140 磨 磨孔 8mm 斜孔 150 磨 磨孔 8mm 160 磨 磨左右中心孔 60处 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 主轴零件材料为45钢，硬度hrc50- 55重量约1.3kg ，生产类 型为大批生产，采用毛坯锻造件。 2.4.1 车 车 60mm 外圆面外圆面 由于这些表面的粗糙度要求较高，它们的表面粗糙度都是 0.4、 0.8，根据工序要求，轴径 30 mm 加工分粗、精车。 粗车：参照机械制造技术基础课程设计指导书表 2.3- 5，其 余量规定为 5mm。 精车：参照机械制造技术基础课程设计指导书表 2.3- 39，其 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 余量规定为 0.9mm 磨削：参照机械制造技术基础课程设计指导书表 2.3- 40，其 余量规定为 0.3mm 轴径 30 mm 锻造毛坯的基本尺寸分别为： 30+5+0.9+0.3=36.2mm。 轴径 60 mm 加工为粗车 根据机械制造技术基础课程设计指导书表 2.3- 5，锻件尺寸 公差为 6mm。轴径 60 mm 锻造毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯的名义尺寸为：60+6=6.6 mm 2.4.2 车 车 30 mm，60 mm 端面端面 粗车30 mm，60 mm 两端面 根据机械制造技术基础课程设计指导书表，其余量规定为 0.65mm。 锻件毛坯长度为： 10+80+0.65+0.65=91.3mm 2.5 时间时间定定额额计计算算及及生产生产安排安排 一年以 300 个工作日计算，再以每天 8 小时工作时间，实际一个 加工时间为：21.57min。所以总的加工个数约为 6676 个。 参照3表 2.5- 2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定 额的计算公式为： ntkttt zzfjd /%)1)(+= （大量生产时0/ntzz） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： %)1)(kttt fjd += 其中： d t 单件时间定额 j t基本时间（机动时间） f t辅助时间。 用于某工序加工每个工件时都要进行的 各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和 有关工步辅助时间 k布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百 分比值 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 综上所述该设计适合大批量生产。 3.加工圆柱表面加工圆柱表面 8mm 孔专用夹具设计孔专用夹具设计 本夹具主要用来钻、铰孔mm8f，轴直径30 圆柱面上，钻孔时定 位精度要保证，圆柱面处的孔选择钻头时要选择较为合理的，强度硬 度还有长度都要考虑清楚， 加工到本道工序前要完成30 外圆表面的 粗、精车。因此本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求 和表面粗糙度要求。以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 3.1 定位定位夹紧夹紧设计设计 工件定位的实质，就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。 任何一个刚体（工件）在空间直角坐标系内都有六个自由度，即沿三 个坐标轴的移动想 x、y、z 和绕此三个坐标轴的转动 x、y、z。夹具 设计就需要对工件的自由度进行限制，从而起到定位作用。 根据题目要求，现在对工件进行定位设计。定位主要满足限制其 五个自由度就可以了。所以本套夹具我们采用典型的一面两销定位， 限制五个自由度。 由零件图可知， 孔位于零件轴直径30 圆柱表面上， 其尺寸精度要求和表面粗糙度要求较高，孔要求与中心线位置精确。 根据基准重合、基准统一原则。在选择孔的加工定位基准时，应尽量 选择上一道工序即粗、精车端面工序的定位基准，以及设计基准作为 其定位基准。 夹紧装置一般由力源装置、中间传力机构、夹紧元件与夹紧机构 所组成。设计本夹紧装置考虑到夹紧简单、夹紧力可靠。 由于 z525 钻床输出孔的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构 简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装 置采用手动夹紧。采用手动夹紧，原始夹紧力可以连续作用，夹紧可 靠，方便实用。 本道工序夹具的定位元件选用两个圆柱销、一个定位板来对轴定 位。再用二个螺栓对工件夹紧，从轴径方向夹紧工件。工件由于用 2 个圆柱销定位所以绕轴心线转动被限制了。由于夹紧力方向与钻削力 方向不同，轴心线方向上受到力的作用，所以用一定位板来定位。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 夹紧装置是夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应满足以 下基本要求：1）在夹紧过程中应保持工件定位时所获得的正确位置； 2）夹紧应可靠和适当； 3）夹紧装置应操作方便、省力、安全； 4）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方 式相适应。 3.2 钻模板装置的设计钻模板装置的设计 由于加工孔为精度较高的孔，所以要对其钻模板进行单独设计， 考虑到加工要求，为了保证其加工位置提高加工精度，设计的钻模板 采用可卸式钻模板。钻模板由 4 个螺钉和 2 个圆柱销固定，为了保证 钻模板的刚度，设计厚度为 10mm。 3.3 夹具精度分析夹具精度分析 利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个 封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正 确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的 夹具进行精度分析和误差计算。 由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采 用端面为主要定位基面，故定位误差 w dd很小可以忽略不计。本道工 序加工中主要保证孔尺寸mm8f。直径为mm8f，并采用钻套，导套孔 径为mmd8f=，外径为mmd 018. 0 07. 0 12+ + =同轴度公差为mm005. 0f。固定衬套 采用孔径为mm 034. 0 016. 0 12+ + f，同轴度公差为mm005. 0f。 该油孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求： （1） 、各孔的 实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为mm9 . 71 . 08fff=-的 理想圆柱面的控制。 （2） 、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实 效尺寸mm8f。 （3） 、当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直 径偏离最大实体尺寸mm8f时可将偏离量补偿给位置度公差。 （4） 、如 各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为mm027. 8f时，相对 于最大实体尺寸mm8f的偏离量为mm027. 0f，此时轴线的位置度误差 可达到其最大值mm127. 0027. 01 . 0fff=+。即孔的位置度公差最小值为 mm1 . 0f。 工艺孔的尺寸mm 027 . 0 8+f，由选用的扩孔尺寸mm 015. 0 008. 0 8+ + f满足。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 由本工序所选用的加工工步钻、扩满足。 影响两油孔位置度的因素有（如下图所示） ： （1） 钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差：mm005. 0 1= d （2） 两衬套的同轴度公差：mm005. 0 2 =d （3） 衬套与钻套配合的最大间隙：mm027 . 0 007.12034.12 3 =-=d （4） 钻套的同轴度公差：mm005. 0 4 =d 所以能满足加工要求。 3.4 夹具体夹具体 夹具体一般是夹具上最大和最复杂的基础元件，在夹具体上，要 安放组成该夹具所需要的各种元件，机构，装置，并且还要考虑便于 装卸工件以及在机床上的固定。因此夹具体的形状和尺寸应满足一定 的要求，它主要取决与工件的外廓尺寸和各类元件与装置的布置情况 以及加工性质等。所以在专用夹具中，夹具体的形状和尺寸很多是非 标准的。 夹具体设计时应满足一下基本要求： 1 有足够的强度和刚度 2 减轻重量，便于操作 3 安放稳定，可靠 4 尺寸稳定，有一定的精度 5 结构稳定，工艺性好 6 排屑方便 7 使用安全 3.4.1 夹具体的设计夹具体的设计 本道工序的夹具设计中需要对夹具体单独进行设计，以此来满足 加工要求。夹具体选用 ht200 铸造，主要考虑工件的定位与夹紧来设 计夹具体的结构尺寸与加工要求。具体要求如下： 1）工件靠60mm 外圆面上的 2 个4、8 孔及60 外圆端面 定位， 为一面两销地位， 需要在夹具体右边考虑一个支座固定圆柱销； 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 2）工件夹紧选用一个螺栓夹紧，需要在夹具体左边设计一个支座 支撑螺旋顶针； 3）在与60mm 外圆端面定位时要考虑其精度要求； 4）在夹具体上还要设计一个平台用与安装装孔用的钻套及衬套的 钻模板。 所以综合上面几点，对夹具体的设计如下： 1）在设计右边支座时，需要设计两个孔与圆柱销配合，而且支座 与工件接触面需要精加工来保证工件的定位精度，所以对其进行钻、 铰加工； 2） 在设计左边支座时， 需要设计一个内螺纹孔来与螺旋顶针配合， 以便对工件进行夹紧； 3）在夹具体上设计一个平台，要求固定安装钻孔用的钻套及衬 套的钻模板，主要留四个内螺纹及两个孔用于固定钻模板。 3.5 夹具操作的简要说明夹具操作的简要说明 本套夹具用于加工8 孔。定位采用常见的一面两销定位方案。 以60 外圆端面（一面）及其上面的4, 8 的两个孔（两个圆柱 销） 来实现完全定位。 主要考虑工件便于取出夹紧装置采用螺栓夹紧。 工件加工完成后，旋开螺