转向杆加工工艺分析钻削大端Ø14锁紧孔的立式钻床夹具设计【含CAD及三维图纸】

密级：学号：本科生毕业论文（设计）转向杆加工工艺分析与夹具设计学 院： 机械工程学院专 业： 机械工程及自动化班 级： 机械工程一班学生姓名：指导老师：完成日期：江西科技学院本科生毕业论文（设计）学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 保 密，在 年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上相应方框内打“”）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月日江西科技学院本科生毕业论文（设计）摘要转向杆零件加工工艺及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，定位，切削用量，夹紧江西科技学院本科生毕业论文（设计）0is In of to of to of of in to is to of of as a by of to 西科技学院本科生毕业论文（设计）1目 录第1 章绪论 3第2章零件的分析4第3章零件的工艺规程9第4章确定切削用量及基本时间 11第5 章钻削大端14锁紧孔夹具设计 件的设计与选用29江西科技学院本科生毕业论文（设计）套、钻模板设计与选用套、钻模板设计与选用36总结37参考文献 38致谢39江西科技学院本科生毕业论文（设计）3第1 章 绪论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。转向杆零件加工工艺及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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。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。全套设计:401339828江西科技学院本科生毕业论文（设计）4第2章 件的作用题目给出的零件是转向杆。转向杆的主要作用是保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此转向杆零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。件的工艺分析由转向杆零件图可知。转向杆是一个转向杆零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：底面的底削加工；其中底面有表面粗糙度要求为 （2）以 20 的孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个前后端面； 20 的孔。（2）以 31 的孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个前后端面； 31 的孔。（4）以槽面为主要加工平面的加工面，包括槽面江西科技学院本科生毕业论文（设计）5第3章 定毛坯的制造形式零件材料为虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。向杆加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该转向杆零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于转向杆来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。和平面的加工顺序转向杆类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工转向杆上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。转向杆的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。转向杆零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。系加工方案选择转向杆孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据转向杆零件图所示的转向杆的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。（1）用镗模法镗孔在大批量生产中，转向杆孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同江西科技学院本科生毕业论文（设计）6时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。（2）用坐标法镗孔在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。用坐标法镗孔，需要将转向杆孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入转向杆的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以转向杆的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。基准的选择从保证转向杆孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证转向杆在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从转向杆零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是转向杆的装配基准，但因为它与转向杆的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。向杆加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。转向杆加工的第江西科技学院本科生毕业论文（设计）7一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到转向杆加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合铣床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于转向杆，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 根据以上分析过程，现将转向杆加工工艺路线确定如下：工艺路线一：10 锻 锻造毛坯20 退火 退火（消除内应力）30 粗铣 粗铣削31孔一侧大端面，留加工余量40 粗铣 粗铣削20孔一侧端面，留加工余量50 粗铣 粗铣削31孔另外一侧端面，留加工余量60 粗铣 粗铣削20另外一侧端面，留加工余量70 精铣 精铣削31孔一侧大端面80 精铣 精铣削20孔一侧端面90 精铣 精铣削31孔另外一侧端面100 精铣 精铣削20另外一侧端面110 钻扩铰孔 钻扩铰孔20及倒角120 钻扩铰孔 钻扩铰孔31及倒角130 粗铣 粗铣宽50端面140 精铣 精铣宽50端面150 钻孔 钻大头侧面小14孔160 铣 铣大头孔处宽5的槽江西科技学院本科生毕业论文（设计）8150 钳工 去毛刺160 检验 检验工艺路线二：10 锻 锻造毛坯20 退火 退火（消除内应力）30 粗铣 粗铣削31孔一侧大端面，留加工余量40 粗铣 粗铣削20孔一侧端面，留加工余量50 粗铣 粗铣削31孔另外一侧端面，留加工余量60 粗铣 粗铣削20另外一侧端面，留加工余量70 精铣 精铣削31孔一侧大端面80 精铣 精铣削20孔一侧端面90 精铣 精铣削31孔另外一侧端面100 精铣 精铣削20另外一侧端面110 粗铣 粗铣宽50端面120 精铣 精铣宽50端面130 钻扩铰孔 钻扩铰孔20及倒角140 钻扩铰孔 钻扩铰孔31及倒角150 钻孔 钻大头侧面宽50端面小孔160 铣 铣大头孔处宽5的槽150 钳工 去毛刺160 检验 检验以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，方案二把钻孔工序调整到后面了，这样导致加工斜面无法找到合适的定位基准，无法满足零件公差要求。以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一：江西科技学院本科生毕业论文（设计）坯尺寸的确定在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。（1）面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷现取 。精铣：参照机械加工工艺手册余量值规定为 （2）前后端面加工余量。工序号 工序名称 工序内容10 锻造 锻造毛坯20 退火 退火（消除内应力）30 粗铣 粗铣削31孔一侧大端面，留加工余量40 粗铣 粗铣削20孔一侧端面，留加工余量50 粗铣 粗铣削31孔另外一侧端面，留加工余量60 粗铣 粗铣削20另外一侧端面，留加工余量70 精铣 精铣削31孔一侧大端面80 精铣 精铣削20孔一侧端面90 精铣 精铣削31孔另外一侧端面100 精铣 精铣削20另外一侧端面110 钻扩铰 钻扩铰孔20及倒角120 钻扩铰 钻扩铰孔31及倒角130 粗铣 粗铣宽50端面140 精铣 精铣宽50端面150 钻孔 钻大头侧面小14孔160 铣槽 铣大头孔处宽5的槽170 钳工 去毛刺180 检验 检验江西科技学院本科生毕业论文（设计）10根据工艺要求，前后端面分为粗铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷现取 半精铣：参照机械加工工艺手册第1卷，其加工余量值取为 精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为 铸件毛坯的基本尺寸为 ，根据机械加工工艺手册件尺寸公差等级选用毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册确定螺孔加工余量为：江西科技学院本科生毕业论文（设计）11第4章 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量a p、进给量定顺序是先确定a p、f、再确定v。工序30：粗铣削31孔一侧大端面，留加工余量机床：铣床）粗铣转向杆底面 刀具：两块镶齿套式面铣刀，材料： 15200D ，齿数 20Z ，为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3 3pa 齿进给量 根据参考文献3 fa 铣削速度V：参照参考文献3 V m s机床主轴转速n：1000 1000 0 00Vn ，按照参考文献345 / r实际铣削速度v： 00 245 1000 1000 60m s 进给量 0 245/ 60 f fV a Zn mm s 工作台每分进给量 735 / mm s a ：根据参考文献30切削工时被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 42l ，刀具切入长度 1l：2 21 ) (1 3)l D D a 2 00 200 60 ) (1 3) 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 1 1 21 42 ml l lt f 江西科技学院本科生毕业论文（设计）12查参考文献1，铣削20孔一侧端面，留加工余量。已知工件材料为择高速钢圆柱铣刀直径d=60数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,10，a 0 =12，=45已知铣削宽度削深度a P =50艺系统刚性为中等。查得每齿进给量z、现取z。刀直径d=60用度T=180据铣刀直径 d=60数 z=10，铣削宽度削深度a P =50用度T=1808mm/s，n=439r/f=490mm/s。根据10r/75mm/s。则实际切削： 10000 c= 1000 =f 10300475 =削时的功率（单位:当z, a P =50mm,f=490mm/1，则 西科技学院本科生毕业论文（设计）130.8 据床主轴主电动机允许的功率 本时间根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为：tm=zc fn l26050(2 =铣削31孔另外一侧端面，留加工余量机床：铣床质合金端铣刀（面铣刀） 00 齿数 14Z10（1）粗铣铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 4机床主轴转速n： 04100010000 ，取 00际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 a ：根据机械加工工艺手册40刀具切入长度 1l： 2)31()(21 江西科技学院本科生毕业论文（设计）14刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 1 42341211 mj f ）精铣铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 6机床主轴转速n： 06100010000 ，取 00际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 30/刀具切入长度 1l：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 2 400341212 mj f 本工序机动时间 铣削20另外一侧端面，留加工余量机床：铣床质合金端铣刀（面铣刀） 00 齿数 14Z 10（1）粗铣铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 4江西科技学院本科生毕业论文（设计）15机床主轴转速n： 04100010000 ，取 00际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 a ：根据机械加工工艺手册40被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 41刀具切入长度1l： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 1 42341211 mj f 铣削31孔一侧大端面铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 6机床主轴转速n： 06100010000 ，取 00际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 30/被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 41刀具切入长度 1l：精铣时 001 刀具切出长度2l ：取 2 江西科技学院本科生毕业论文（设计）16走刀次数为1机动时间 2 400341212 mj f 本工序机动时间 铣削20孔一侧端面铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 6机床主轴转速n： 06100010000 ，取 00际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 30/被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 41刀具切入长度 1l：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 2 400341212 mj f 本工序机动时间 铣削31孔另外一侧端面铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 6机床主轴转速n： 06100010000 ，取 00西科技学院本科生毕业论文（设计）17实际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 30/被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 41刀具切入长度 1l：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 2 400341212 mj f 本工序机动时间 铣削20另外一侧端面铣削深度 每齿进给量 根据机械加工工艺手册 削速度V：参照机械加工工艺手册 6机床主轴转速n： 06100010000 ，取 00际铣削速度V： 进给量 工作台每分进给量 30/被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 41刀具切入长度 1l：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1江西科技学院本科生毕业论文（设计）18机动时间 2 400341212 mj f 本工序机动时间 、铰20孔。机床：立式铣床据参照参考文献3选高速钢锥柄麻花钻头。进给量f：根据参考文献38，取 。切削速度V：参照参考文献31，取 V m s 。机床主轴转速n：1000 1000 0 7vn ，按照参考文献31，取 630 / r所以实际切削速度v： 7 630 1000 1000 60m s 切削工时被切削层长度l： 42l 具切入长度 1l：1 17(1 2) 120 1 2 2mm 刀具切出长度 2l ： 12 取 2 走刀次数为1机动时间 1 1 42 6 3 30j Lt 扩孔刀具：根据参照参考文献31选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号： 给量f：根据参考文献32，取 f mm r 。切削速度V：参照参考文献33，取 V m s 。机床主轴转速n：1000 1000 0 按照参考文献31，取 500 / r江西科技学院本科生毕业论文（设计）19所以实际切削速度v： 00 1000 1000 60m s 切削工时被切削层长度l： 42l 具切入长度 11 7(1 2) 120 2 2 2rD dl mm 刀具切出长度 2l ： 12 ，取 2 走刀次数为1机动时间2 2 42 3 3 00j Lt 铰孔刀具：根据参照参考文献34，选择硬质合金锥柄机用铰刀。切削深度 。进给量f：根据参考文献38， 取 。切削速度V：参照参考文献30，取 。机床主轴转速n：1000 1000 0 0Vn 按照参考文献31取 315 / r实际切削速度v： 0 600 1000 1000 60m s 切削工时被切削层长度l： 42l 具切入长度 1l，01 20 2) 120 2 rD dl 刀具切出长度 2l ： 12 取 2 走刀次数为1机动时间 3 3 42 15j Lt 江西科技学院本科生毕业论文（设计）20该工序的加工机动时间的总和是 工序120 钻扩铰孔31及倒角钻孔选用机床为具选用机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册则取 定切削速度，根据机械加工工艺手册 速 度 计 算 公 式 为 zv vv v（3得参数为 , 刀具耐用度T=35 v= =1.6 n= =72 所以实际切削速度为 1000 v =个孔） t= 28 工序130：粗铣宽50端面机床：块镶齿套式面铣刀(间距为14)，材料： 15 200D ，齿数20Z ，为粗齿铣刀。江西科技学院本科生毕业论文（设计）21因其单边余量：Z=2 2pa 齿进给量 根据参考文献3 fa 铣削速度V：参照参考文献3 V m s机床主轴转速n：1000 1000 0 00Vn ，按照参考文献345 / r实际铣削速度v： 00 245 1000 1000 60m s 进给量 0 245/ 60 f fV a Zn mm s 工作台每分进给量 735 / mm s a ：根据参考文献30切削工时被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 82l ，刀具切入长度 1l：2 21 ) (1 3)l D D a 2 00 200 60 ) (1 3) 刀具切出长度2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 1 1 21 82 ml l lt f 查参考文献1，铣宽50端面机床：块镶齿套式面铣刀，材料： 15 200D ，齿数Z=12，为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z= 西科技学院本科生毕业论文（设计）22每齿进给量 根据参考文献3 fa 铣削速度V：参照参考文献3 V m s机床主轴转速n：1000 1000 0 00Vn ，按照参考文献310 / r实际铣削速度v： 00 310 1000 1000 60m s 进给量 5 310 / 60 f fV a Zn mm s 工作台每分进给量 930 / mm s 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 82l 具切入长度 1l：精铣时 1 200l D 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为1机动时间 2 1 22 82 200 2 ml l lt f 查参考文献1，孔 钻孔14及倒角钻孔选用机床为具选用机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册则取 定切削速度，根据机械加工工艺手册 速 度 计 算 公 式 为 v（3得参数为 , 刀具耐用度江西科技学院本科生毕业论文（设计）23T=3