机械制造技术基础课程设计-踏脚杆零件工艺及钻φM6-6H螺纹孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学课程设计 1 1 踏脚杆的工艺分析及生产类型的确定踏脚杆的工艺分析及生产类型的确定 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.1 踏脚杆的技术要求踏脚杆的技术要求 按表形式将该踏脚杆的全部技术要求列表中 踏脚杆零件技术要求表 加工表面 尺寸及偏差 (mm) 公差及精度等级 表面粗糙度 ra ( m) 踏脚杆中间孔左端面 25 0 084 . 0 - it10 12.5 踏脚杆左端孔左端面 20 5 . 0 5 . 0 + - gb1804-c 12.5 踏脚杆中间孔右端面 25 0 084 . 0 - it10 12.5 踏脚杆左端孔右端面 20 5 . 0 5 . 0 + - gb1804-c 12.5 16mm 孔 16 11 . 0 0f + it11 6.3 8mm 孔 8 5 . 0 5 . 0f + - gb1804-c 6.3 踏脚杆中间孔上端面 19 5 . 0 5 . 0 + - gb1804-c 12.5 辽宁工程技术大学课程设计 2 m6-6 螺纹孔 5 008. 0 0 + it6 3.2 4.5mm 孔 5 . 4 3 . 0 3 . 0 + - gb1804-c 12.5 沉孔9.690 - it11 12.5 线型尺寸极限偏差数值表 1.2 审核踏脚杆的工艺性审核踏脚杆的工艺性 分析零件图可知，踏脚杆中间、左端孔两端面和中间孔上端面均要求切削加工；另外， 该零件除主要工作表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工 就可以达到加工要求；由此可见，该零件的工艺性较好。 1.3 确定踏脚杆的生产类型确定踏脚杆的生产类型 零件的生产纲领：年产 50000 件，属于大批量生产。 2确定毛坯、绘制毛坯简图确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯选择毛坯 由于该踏脚杆在工作过程中要承受一定载荷， 为增强踏脚杆的强度和韧性， 获得纤维组 织，毛坯选用铸件，由于该踏脚杆的轮廓尺寸较大，且形状不规范不易采用锻造加工。该零 件生产类型属大批生产，为提高生产率和铸件精度，以采用机器造型方法制造毛坯。毛坯的 拨模斜度为 5。 2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量确定毛坯的尺寸公差和加工余量 要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 2.2.1 公差等级公差等级 由于踏脚杆的功用和技术要求。加工面的线性尺寸的未注公差为 gb1804-c 辽宁工程技术大学课程设计 3 2.2.2 铸件的尺寸公差及加工余量铸件的尺寸公差及加工余量 踏脚杆铸造毛坯尺寸公差及加工余量 项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差 /mm 备注 宽度 19 2.5 2.4 - 厚度 25 2.5 2.4 - 厚度 20 2.5 2.4 - 孔径16 2.5 3.0 - 中心距 50 2.5 4.0 - 2.2.3 毛坯设计毛坯设计 2.2.3.1 确定圆角半径确定圆角半径 铸造圆角为 2-3mm。 2.2.3.2 确定拔模斜度确定拔模斜度 拔模模斜度为：5。 2.2.3.3 确定分模位置确定分模位置 选择在主视图中心平面为分模面，分模线为直线，属平直分模线。 2.2.2.4 确定毛坯的热处理方式确定毛坯的热处理方式 材料为灰铸铁，热处理的目的是：通过改善铸铁的基体组织来提高铸件的性能。热处理 的方式为：1.因为踏脚杆结构形状复杂，要进行消除内应力的退火处理(又称人工时效)。2. 灰铸铁的表层及一些薄截面处易产生白口,需进行退火处理。 2.2.2.5 绘制踏脚杆铸造毛坯简图绘制踏脚杆铸造毛坯简图 由踏脚杆铸造毛坯尺寸公差及加工余量表所得出的结果，绘制毛坯见图如下： 辽宁工程技术大学课程设计 4 3拟定踏脚杆工艺路线拟定踏脚杆工艺路线 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 3.1.1 精基准的选择精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，把踏脚杆中间孔16mm 孔和其左端面作 为精基准，零件上的很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原 则，16mm 孔的轴线是设计基准，选其作精基准定位加工踏脚杆左端孔两端面和4.5mm 孔， 实现了设计基准和工艺基准的重合， 保证了被加工面的垂直度要求和被加工孔的垂直度 要求，即遵循了“基准重合”原则。 3.1.2 粗基准的选择粗基准的选择 以踏脚杆中间、左端孔右端面为主要的定位粗基准，以两个孔外圆表面为辅助粗基准。 3.2 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 根据踏脚杆零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工 方法如表： 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度 加工方案 踏脚杆中间孔左端it10 12.5 粗铣半精铣 辽宁工程技术大学课程设计 5 面 踏脚杆左端孔左端 面 gb1804-c 12.5 粗铣半精铣 踏脚杆中间孔右端 面 it10 12.5 粗铣半精铣 踏脚杆左端孔右端 面 gb1804-c 12.5 粗铣半精铣 16mm 孔 it11 6.3 扩孔 8mm 孔 gb1804-c 6.3 钻孔-铰 踏脚杆中间孔上端 面 gb1804-c 12.5 粗铣半精铣 4.5mm 孔 gb1804-c 12.5 钻 沉孔9.690 gb1804-c 12.5 锪钻 m6-6h 螺纹孔 it6 3.2 钻孔并攻丝 3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该踏脚杆加工质量要求一般，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工两个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其 他加工表面的精度要求；然后粗铣踏脚杆中间，左端孔端面，粗铣踏脚杆中间孔上端面。 在半精加工阶段， 完成踏脚杆中间、 左端孔两端面及踏脚杆中间孔上端面的半精铣加工； 16mm 孔及8mm 孔的扩孔加工； 4.5mm 孔和孔9.690钻加工； m6-6h 螺纹孔的钻孔 并攻丝加工； 3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 选用工序集中原则安排踏脚杆的加工工序。 该踏脚杆的生产类型为大批生产， 可以采用 钻、 铣机床配以专用工、 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。 3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 3.5.1 机械加工工序机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，先加工基准踏脚杆中间孔16mm 孔和其左端面 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 辽宁工程技术大学课程设计 6 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面踏脚杆中间孔16mm 孔和其左端面， 后加工次要表面。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工踏脚杆的端面，再加踏脚杆的孔。 3.5.2 辅助工序辅助工序 在半精加工后， 安排去毛刺和中间检验工序； 精加工后， 安排去毛刺、 清洗和终检工序。 3.6 确定工艺路线确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了踏脚杆的工艺路线。 工序号 工序内容 设 备 工 艺 装 备 1 粗铣踏脚杆中间、左端孔 两端面 立式铣床 x51 直柄立铣刀、游标卡尺、专用 夹具 2 半精铣踏脚杆中间、左端 孔两端面 立式铣床 x51 直柄立铣刀、游标卡尺、专用 夹具 3 扩孔16mm 孔 立式钻床 z525 直柄扩孔钻、游标卡尺、塞规 4 钻8mm 孔 立式钻床 z525 直柄短麻花钻、游标卡尺、塞 规 5 铰8mm 孔 立式钻床 z525 直柄机用铰刀、游标卡尺、塞 规 6 粗铣踏脚杆中间孔上端 面 立式铣床 x51 直柄立铣刀、游标卡尺、专用 夹具 7 半精铣踏脚杆中间孔上 端面 立式铣床 x51 直柄立铣刀、游标卡尺、专用 夹具 8 钻4.5mm 孔 立式钻床 z525 直柄短麻花钻、卡尺、塞规、 专用夹具 9 锪钻9.690孔 立式钻床 z525 直柄锥面锪钻、卡尺、塞规、 专用夹具 10 钻 m6 螺纹孔 立式钻床 z525 直柄短麻花钻、卡尺、塞规、 专用夹具 11 攻丝 立式钻床 z525 细柄机用丝锥 12 去毛刺 钳工台 平锉 13 清洗 清洗机 14 终检 塞规、百分表、卡尺等 辽宁工程技术大学课程设计 7 4 切削用量、时间定额的计算（工序切削用量、时间定额的计算（工序 10 和工序和工序 11） 4.1 切削用量的计切削用量的计算算 4.1.1 工序工序 10钻钻 m6 螺纹孔螺纹孔 4.1.1.1 背吃刀背吃刀量的确定量的确定 钻孔时，背吃刀量由设计指导书表 2-39，确定背吃刀量为 1pa 5.2mm，走刀 1 次即 可达到预期的效果。 4.1.1.2 进给进给量的确定量的确定 由设计指导书表 5-22，查的进给量 1 f 0.10mm/r。 4.1.1.3 切削切削速速度的确定度的确定 查设计指导书表 5-22，进给速度为 16m/min24m/min，先取定速度为 20m/min.由公式 1 n =1000*v/(pd)=1224.89r/min，又由立式钻床转速表，确定转速为 1 n =1360r/min。再将 此转速代回公式，可求出实际的切削速度为 1 v = 1 n p1 d /1000=22.21m/min。 4.1.2 工序工序 11攻丝攻丝 4.1.2.1 背吃刀背吃刀量的确定量的确定 攻螺纹时，由上步可求得背吃刀量为 2pa 6-5.2mm=0.8mm 4.1.2.2 进给进给量的确定量的确定 由于攻螺纹的进给量就是被加工螺纹的螺距，因此 2 f =0.75mm/r。 4.1.2.3 切削切削速速度的确定度的确定 由表 5-37 查出铸铁的切削速度在 5-10m/min，初步选定在 2 v =7m/min，由公式 2 n =1000* 2 v /(p 2 d )371.54r/min，又由立式钻床转速表，确定转速为 2 n =392r/min。再 将此转速代回公式，可求出实际的切削速度为 2 v = 2 n p2 d /1000=7.39m/min。 4.2 时时间间定定额额的计的计算算 4.2.1 工序工序 10钻钻 m6 螺纹孔螺纹孔 由设计知道书表 5-41 查得 j t = 12 llll fnfn + + = ，其中 1 /2*cot1 r ldk=+ ，其中 r k 54o（此项查机械加工工艺师手册p593，表 20-6 得出）计算得出j t 4.36s 4.2.2 工序工序 11攻丝攻丝 由设计知道书表 5-46 查得 j t =( 1212 0 llllll fnfn + + + + )，其中 1 l 2*p1.5mm， 2 l 2*p 1.5mm。计算得 j t 3.68s。 辽宁工程技术大学课程设计 8 4.2.3 辅助时间的计算辅助时间的计算 根据 f t 与 j t 之间的关系，确定 f t 0.15* j t ，计算得： 工序 10钻 m6 螺纹孔: f t 0.65s; 工序 11攻丝： f t 0.55s 4.2.4 其他时间的计算其他时间的计算 休息与生理需要时间按公式 x t + b t = (3%3%)*() jf tt+ 工序 10钻 m6 螺纹孔: x t + b t 0.30s; 工序 11攻丝： x t + b t 0.25s 则单件时间定额 工序 10钻 m6 螺纹孔: 1djjfbxttttt =+=5.31s; 工序 11攻丝： 2djjfbxttttt =+=4.48s 则总的单件时间定额是 12djdjdj ttt=+ 9.79s 5 夹具夹具设计设计 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。根据老师给 定的题目，设计m66h 螺纹孔加工专用夹具。 本夹具将用 z525 立式钻床，刀具分别为直柄短麻花钻和细柄机用丝锥。制造夹具体毛 坯的材料为 ht200。通过铸造得到。 5.1 定位方定位方案案 工件以踏脚杆中线和踏脚杆中间孔左端面为定位基准， 采用在夹具体上的垂直安装在同 一轴线的两个定位销，限制了工件的 6 个自由度，即采用了六点定位原理，也即完全定位。 并且为了防止过定位现象的发生，特意将中心孔的设计为菱形定位销。 5.2 夹紧夹紧机机构构 本夹具设计采用了手动夹紧工件快换装置。 5.3 对刀对刀及及导向装导向装置置 本夹具选择快换钻套作为对刀及导向装置。 5.4 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 辽宁工程技术大学课程设计 9 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 应吊装方便，使用安全 5.5 使用说明使用说明 当安装工件时，上提手柄，安装加工工件，然后下压手柄来夹紧工件。 采用快换钻套可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀。 6.机机床夹具展望床夹具展望及设计及设计体会体会 通过此次课程设计， 能运用所学基本理论知识， 正确解决工件在加工时的定位和夹紧问 题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。 学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段， 学会正确使用有关手册及其它技术资料。分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。进 一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保 方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 一、高精，随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制 造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到 0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。德国 demmeler（戴美乐）公司制造的 4m 长、2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5 m 以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士 erowa 柔性夹具的重复定位精度高达 25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企 业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标 准供选择。 二、高效，为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为 辽宁工程技术大学课程设计 10 了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液 压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机 床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3r 夹具仅用 1 分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与 校正。采用美国 jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1 分钟内就能将夹具定位和锁紧 在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产 效率的作用。 三、模块、组合，夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标 准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节 能， 体现在各种先进夹具系统的创新之中。 模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下 基础，应用 cad 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化 设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的 夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组 合夹具分会与华中科技大学合作， 正在着手创建夹具专业技术网站， 为夹具行业提供信息交 流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经 营电子商务化。 四、通用、经济，夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一 次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通 用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 demmeler（戴美乐）公 司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹 具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广 应用的价值。 为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，整个过程中，在老师的指导下，我取得了可喜 的成绩，课程设计作为机械制造基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了 理论知识的理解，是理