机械制造技术课程设计-方套加工工艺及钻5-Ф14孔夹具设计（全套图纸） .pdf

方套工艺及钻 14 孔夹具设计 1 目目 录录 绪绪 论论 2 一、零件的分析一、零件的分析 . 3 二二.工艺规程设计工艺规程设计 4 (一)确定毛坯的制造形式 . 4 （二）基面的选择就 . 4 （三）制定工艺路线 . 4 （四） 确定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，设计毛坯零件综合图 6 （五） 确定机械加工余量 7 (六)确定切削用量及基本工时 10 三、专用夹具设计三、专用夹具设计. 15 （一）设计主旨 15 （二）夹具设计 15 四、参考文献四、参考文献 18 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 2 绪绪 论论 机械加工工艺与工装课程设计是学生学完了机械制造工艺与装备课程后， 对 机械加工工艺过程、 机械加工工艺和机床夹具结构进一步了解的练习性的教学环 节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养 应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务， 编写符合要求的设计说 明书，并正确绘制有关图表。 在课程设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工 程问题。 应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用 工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计 算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基 本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。 通过课程设计，应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和 严谨求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树 立正确的生产观点、经济观点与全局观点 该课程设计是学完本课程之后的一项重要的实践，是我们步入社会的一次深 刻的链接，考察了我们独立设计，计算，绘图和分析的能力，同时提高了我们查 阅各种设计手册的能力，通过该课程设计我们了解了夹具设计的一般步骤，需要 用到的一些结构都需要我们认真查阅后绘制到图纸上， 通过课程设计我们学会了 很多课本上没有的知识。 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 3 一、零件的分析一、零件的分析 （如图 1 所示方套零件图，下面就该零件的工艺分析过程进行分析） 图 1 (一) 零件作用 题目所给的零件方套用于其他零件的配合， 要求有一定精度要求及适当刚度与强 度，材料为 45 钢方槽位联接结面用于呈受传递力之用。 （二）零件的工艺分析 方套零件主要有以方孔和以深孔为中心的俩组加工表面。 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 4 1，是以方孔为中心的加工表面。 这组加工表面有方孔面上顶面，凸台面及其周围的 5 个直径为 8.5 的（直径为 14 的）孔面。 2. 以深孔为中心的加工表面，两侧面及底面，与底面成 26 度的斜面。 二二.工艺规程设计工艺规程设计 (一)确定毛坯的制造形式 零件的材料为 45 钢，要求有一定的强度要求，轮廓尺寸不大，且形状亦不太复 杂，又属大批大料生产，做毛坯可采用模锻成型。 毛坯尺寸通过查表与计算加工余量后决定。 （二）基面的选择就 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确、合理，可以保 证加工质量，提高生产率。否则会使加工过程出现许多问题，产生废品，使生产 无法进行。 1. 粗基准的选择 按照促基准的选择原则，为保证不加工面和加工面的位置要求，应选择不加 工面为粗基准，故此处应选择 b 面为粗基准铣 a 面，在以铣好的 a 面作为基准铣 b 面，这样符合互为基准的原则。 2. 精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当工序基准与设计基准不重 合 时，应进行尺寸换算。主要以加工好的 a 面作为基准。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到 合理的保证。生产纲领以确定为大批大量生产的条件下，可采用万能机床配以专 用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还应考虑经济，以降低生产成本。 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 5 1、工艺路线方案一 工序 1：模锻 工序 2：热处理（正火） 工序 3：铣 a 面 工序 4：铣 b 面 工序 5：铣凸台 r53 圆弧面 工序 6：铣左右两侧面 工序 7：铣下侧面 工序 8：铣上侧面及与圆弧 r67 相交的台阶面 工序 9：铣 30 的方槽 工序 10：倒角 工序 11：钻 90 度锁紧螺钉孔 工序 12：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通 工序 13：用锪孔钻锪 5x14 的孔 工序 14：用深孔钻钻8 的孔 工序 15：绞8 的孔 工序 16：去毛刺 工序 17：检验 工序 18：入库 2、工艺路线方案二 工序 1：模锻 工序 2：热处理（正火） 工序 3：铣 a 面 工序 4：铣 b 面 工序 5：铣凸台 r53 圆弧面 工序 6：铣左右两侧面及下侧面 工序 7：铣上侧面及与圆弧 r67 相交的台阶面 工序 8：铣 30 的方槽 工序 9：倒角 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 6 工序 10：钻 90 度锁紧螺钉孔 工序 11：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通 工序 12：用锪孔钻锪 5x14 的孔 工序 13：用深孔钻钻、绞8 的孔 工序 14：去毛刺 工序 15：检验 工序 16：入库 3、工艺方案的比较与分析 上述两种方案均无原则性错误，但方案一工序太分散不利于提高加工精度 及生产率， 方案二比方案一工序集中减少了装夹次数有利于提高加工精度及生产 率，考虑到便与装夹和提高加工精度及生产率所以确定方案为。 工序 1：模锻 工序 2：热处理（正火） 工序 3：铣 a 面 工序 4：铣 b 面 工序 5：铣凸台 r53 圆弧面 工序 6：铣左右两侧面 工序 7：铣下端面 工序 8：铣上侧面及与圆弧 r67 相交的台阶面 工序 9：铣 30 的方槽 工序 10：倒角 工序 11：钻 90 度锁紧螺钉孔 工序 12：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通 工序 13：用锪孔钻锪 5x14 的孔 工序 14：用深孔钻钻、绞8 的孔 工序 15：去毛刺 工序 16：检验 工序 17：入库 （四）确定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，设计毛坯零件综合图 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 7 （五） 确定机械加工余量：钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。确定 时根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由附表 1 可查的除孔外 表面加工余量。 1锻件质量：零件质量 m=v 7.88x(8x8x3.3-3x3.5x3.3-3.14x0.4x0.4x8-3.14x0.7x0.7x3-0.3x3.4x8-0.5 x2.8x8)=1.17kg 由零件质量估算毛坯质量为 2.0kg。 2加工精度：零件的各表面均为一般加工精度。 3锻件形状复杂系数 s 为 s=m 锻件/m 外轮廓包容体 m 外轮廓包容体=lxlxhx=8.4x8.4x3.7x7.852050g=2.05kg故s=2/2.05 0.976 按下表 1 查得形状复杂系数为 s，属一般级别 f1。 表 1 锻件形状复杂系数 s 级别 s 值范围 级别 s 值范围 简单 一级 s10.631 s20.320.63 较复杂 复杂 s30.160.32 s4=0.65% =3.0% 表 4 方套毛坯（锻件）尺寸允许偏差/mm 锻件尺寸 偏差 根据 33 +1.0 0.4 附表 3 84 +1.4 0.6 附表 2 26 +1.1 0.6 附表 2 2 确定圆角半径：本锻件 h/b 皆小于 2；故可用下式计算 圆角半径 r=0.05h+0.5 为简化起见，以最大 h 计算 r=(0.05x37+0.5)mm=2.35mm (取 r=2.5mm) 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 9 3 确定拔模角度： l/b=84/84=1 h=37/84=0.44 查【1】中附表 4 得 a=5 度 4 确定分模位置；由毛坯图所示 图 2 毛坯图 5 确定毛坯热处理形式。钢质毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应 力，并细化，均匀组织，从而改善其加工性能。 （五）工序尺寸的确定 因该零件图的精度要求不高， 每个加工面经过一道工序加工均能达到图纸所示的 要求的尺寸，形状，位置，精度。 工序号 工序尺寸 3 35 4 33 5 530- 0.07 6 800- 0.1 8 30+0.2+0.1 11 5x8.5 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 10 12 5x14 13 80+0.04 (六)确定切削用量及基本工时 加工条件：45 钢正火 ，模锻，b=650mp 工序 3：铣 a 面 选用机床 x51， 铣刀为镶齿套式端面铣刀 （高速钢） ,外经为 100mm， 齿数 z 为 20 见2中表 3.137 , 每齿进给量 0.04mm=fz=0.06mm ，取 fz=0.05mm/z 见【3】中表 2- 21 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=30m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x30/x100 r/min=95.6r/min ,按机床选取 nw=100r/min 见【3】中表 3- 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x100x100/1000 m/min=31.5 m/min 工作台的每分钟进给量 fm= fzznw=0.05x20x100 mm/min=100mm/min 查机床说明书及【2】中表 4.237，刚好有 fm=100 mm/min 故直接选用。 切削工时：tm=l/fm=(l+l1+l2+l3+d)/fm =(80+10+10+100)/100 min=2min 工序 4：铣 b 面 选用机床 x51， 铣刀为镶齿套式端面铣刀 （高速钢） ,外经为 100mm， 齿数 z 为 20 见2中表 3.1- - 37 每齿进给量 0.04mm=fz=0.06mm ，取 fz=0.05mm/z 见【3】中表 2- 21 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=30m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x30/x100 r/min=95.6r/min ,按机床选取 nw=100r/min 见【3】中表 3- 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x100x100/1000 m/min=31.5 m/min 工作台的每分钟进给量 fm= fzznw=0.05x10x100 mm/min=50 mm/min 查机床说明书及【2】中表 4.237，刚好有 fm=50 mm/min 故直接选用。 切削工时：tm=l/fm=(l+l1+l2+l3+d)/fm =(80+10+10+100)/50 min=4 min 工序 5：铣凸台 r53 圆弧面 选用机床 xk5032 立式升降台数控铣床，铣刀为立铣刀 26 l=100mm 见【2】 中表 3.1- 29 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 11 取 f=100 mm/min n=800 r/min v=dn/1000=x26x800/1000 m/min=65.31 m/min 铣刀的行程：作图计算 l=l+l1+l2+l3=900 切削工时： tm=l/f=900/100 min=9 min 工序 6：铣左右两侧面 选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2- 21 每转进给量 f= fzz=0.12x4 mm/r=0.48mm/r 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min 故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min 切削工时：tm=2(l+l1+l2)/fnw =2(80+1515)/0.48x590 min =0.78 min 工序 7：铣下端面 选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2- 21 每转进给量 f= fzz=0.12x4 mm/r=0.48mm/r 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min 故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min 切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min 工序 8：铣上侧面及与圆弧 r67 相交的台阶面 选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 (1) 工步 1：铣上侧面 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2- 21 每转进给量 f= fzz=0.12x4 mm/r=0.48mm/r 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 12 故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min 切削工时：t1=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min (2) 工步 2：铣与圆弧 r67 相交的台阶面 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2- 21 每转进给量 f= fzz=0.12x4 mm/r=0.48mm/r 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min 故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min 切削工时：t2=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min 则总切削工时：tm=t1+t2=0.39+0.39 min=0.78 min 工序 9：铣 30+0.2+0.1的方槽 选用机床 x63 高速钢镶齿三面刃铣刀 160mm l=30mm 齿数 z 为 26 每齿进给量 0.04mm=fz=0.06mm ，取 fz=0.05mm/z 见【3】中表 2- 21 每转进给量 f= fzz=0.05x26 mm/r=1.3mm/r 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=30m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x30/x160 r/min=59.7 r/min ,按机床选取 nw=60r/min 故实际切削速度 v=dnw/1000=x160x60/1000 m/min=30.14 m/min 切削工时：tm=(l+l1+l2+d)/fnw =(33+20+10+160)/1.3x60 min =2.86 min 其中: 切入 l1=20mm 切出 l2=10mm ,l=33mm , d=160mm 工序 10：倒角 选用机床 x51 铣刀为立铣刀（高速钢）10 齿数 z 为 4 每齿进给量 0.1mm=fz=0.15mm ，取 fz=0.12mm/z 见【3】中表 2- 21 每转进给量 f= fzz=0.12x4 mm/r=0.48mm/r 切削速度 20m/min= vc =45m/min ，取 vc=20m/min 见【3】中表 2- 22 ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按机床选取 nw=590 r/min 故实际切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min 作图计算铣刀的路径 l=2 （l1+l2+l3+l4+l5+l6） =2 （5.7+10+10+12+10+10） =105.4 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 13 mm 则切削工时：tm=l/fnw =105.4/0.48x590 min=0.38min 工序 11：钻 90 度锁紧螺钉孔 选用机床 z525 8 的沉头孔钻 进给量 f =0.20mm/r 见【3】中表 2- 23 切削速度取 vc=30m/min 见【3】中表 2- 20 ns=1000 vc/d=1000x30/x8 r/min=1194 r/min ,按机床选取 nw=960r/min 见 【3】中表 3- - 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x8x960/1000 m/min=24.12m/min 切削工时：tm=(l+l1)/fnw =(5+3)/0.20x960min =0.042 min 工序 12：用麻花钻钻 5x8.5 孔钻通 选用机床 z525 8.5 的麻花钻 进给量 f =0.20mm/r 见 【3】 中表 2- 23 切削速度取 vc=30m/min 见【3】中表 2- 20 ns=1000 vc/d=1000x30/x8.5 r/min=1124 r/min ,按机床选取 nw=960r/min 见【3】中表 3- - 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x8.5x960/1000 m/min=25.6m/min 切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(30+6+3)/0.20x960 min =0.2 min 其中: 切入 l1=6mm 切出 l2=3mm ,l=30mm 工序 13：用锪孔钻锪 5x14 的孔 选用机床 z525 14 的锪孔钻 根据有关资料，锪孔时进给量及切削速度均为钻孔式的 1/21/3 故进给量 f =0.4xf 钻=0.4x0.32=0.128mm/r 取 f =0.13mm/r 切削速度取 vc=40x1/3 m/min=13.33 m/min ns=1000 vc/d=1000x13.3/x14r/min=302.5 r/min ,按机床选取 nw=272r/min 见【3】中表 3- - 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x14x272/1000 m/min=11.96m/min 切削工时：tm=(l+l1)/fnw =(25+5)/272x0.13 min =0.84 min 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 14 其中: 切入 l1=5mm , l=25mm 工序 14：用深孔钻钻、绞8 的孔 选用机床 z525 8 的麻花钻 及 8 的铰刀 (1) 工步 1：用深孔钻钻8 的孔 进给量 f =0.20mm/r 见【3】中表 2- 23 切削速度取 vc=30m/min 见【3】中表 2- 20 ns=1000 vc/d=1000x30/x8 r/min=1194r/min ,按机床选取 nw=960r/min 见 【3】中表 3- - 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x8x960/1000 m/min=24.12m/min 切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+10+4)/0.20x960 min =0.49 min 其中: 切入 l1=10mm 切出 l2=4mm ,l=80mm (2) 工步 2：绞8 的孔 进给量 f =2f 钻=2x0.20=0.40 mm/r 切削速度取 vc=(1/21/3)v 钻 取 vc=0.4v 钻=0.4x30 m/min=12 m/min 见【3】中表 2- 20 ns=1000 vc/d=1000x12/x8 r/min=477r/min ,按机床选取 nw=392r/min 见 【3】中表 3- - 9 故实际切削速度 v=dnw/1000=x8x392/1000 m/min=9.85m/min 切削工时：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+10+4)/0.40x392min =0.599min 其中: 切入 l1=10mm 切出 l2=4mm ,l=80mm 方套工艺及钻 14 孔夹具设计 15 三、专用夹具设计 为了提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。 经过和指导老师协商，决定设计第 13 道工序钻 14mm 的孔夹具。本夹具用于 z525 钻床。 （一）设计主旨 本夹具主要用来钻 5 个 14 孔，为自由公差，因此加工精度不是很高,所 以，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产效率，降低劳动强度。 （二）夹具设计 1、定位基准的选择 经分析可知，在加工本道工序前，其它平面