机械制造技术课程设计-底座零件的工艺规程及钻Φ16孔夹具设计（全套图纸） .pdf

设计说明书设计说明书 题目：底座零件的工艺规程及钻，扩，绞 16 孔夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 底座加工工艺规程及其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、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 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 工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择 . 3 2.3 制定工艺路线 3 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 12 3.1 定位基准的选择 . 12 3.2 切削力及夹紧力计算 13 3.3 定位误差的分析 . 15 3.4 夹具设计及操作简要说明 . 15 总 结 16 致 谢 18 参 考 文 献 19 1 序序 言言 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。 底座的加工工艺规程及其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。 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 底座的作用主要起支撑固定作用。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 底座有 2 组加工面他们没有有位置度要求。 这 2 个加工面的分别为 1：以下端面为基准的加工面，这组加工面包括铣40 上端面 ，钻，扩，绞16 孔，锪孔24 2：以16 孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣左端端面， 钻 m6 螺纹孔。 3 二二 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 ht200，根据生产纲领以及零件在工作过程中 所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 2.2 基面的选择基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则， 加工工艺过程中会问题百出。 粗基准的选择：对底座这样的零件来说，选择好粗基准是至 关重要。 以零件的上端的不加工平面作为粗基准， 精基准的选择： 根据基准重合原则，选取键槽孔及已加工的底面作为精基准。 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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工序号 工序 名称 工 序 内 容 1 铸造 铸造工件 2 时效 时效处理 3 铣削 铣下端面 4 方案二 工艺方案一和方案二的区别在于方案一把把钻，扩，绞16 孔和下端面调整了顺序，而方案一把下端面放在的前面，而方案 二则把下端面放在了后面，违背了先面后孔的基本原则，不能更 好的保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一，可以更好的 保证加工精度要求和位置度要求。 4 铣削 铣40 上端面 5 钻削 钻，扩，绞16 孔，锪孔24 6 铣削 铣左端端面 7 钻 钻 m6 螺纹孔 8 钳 去毛刺 9 检验 检验 10 入库 入库 工序号 工序 名称 工 序 内 容 1 铸造 铸造工件 2 时效 时效处理 3 钻削 钻，扩，绞16 孔，锪孔24 4 铣削 铣40 上端面 5 铣削 铣下端面 6 铣削 铣左端端面 7 钻 钻 m6 螺纹孔 8 钳 去毛刺 9 检验 检验 5 具体的工艺路线如下： 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 底座零件材料为 ht200， 重量为 1.074kg， 生产类型为大批量 生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、底座的底面 由于横向底座底面要与其他接触面接触，同时又是20孔的中心 工序号 工序 名称 工 序 内 容 1 铸造 铸造工件 2 时效 时效处理 3 铣削 铣下端面 4 铣削 铣40 上端面 5 钻削 钻，扩，绞16 孔，锪孔24 6 铣削 铣左端端面 7 钻 钻 m6 螺纹孔 8 钳 去毛刺 9 检验 检验 10 入库 入库 6 线的基准。 作为后序的基准， 所以要进行精铣， 其加工余量为 2mm。 3、底座的轴孔 毛坯为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参 照参数文献，确定工艺尺寸余量为 钻 ，扩，绞720h孔 钻孔：mm19 扩：5 .19 铰：720h 表面粗糙度均为 1.6 孔端面 采用铣一次走刀完表面加工，表面粗糙度为 1.6，根据参考文献， 其余量为 z=2mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序：铣右端面 选择铣刀半径为 48mm，齿数 z=6（见工艺手册表 3.127） 0.15/fmm z= z 48 0 =d，180mint =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20vc=（ 切削表 3.9） 6 . 132 84x 1000 = c v n 按机床选取min/ r278= 机 n 7 实际切削速度： 7 . 36 1000 48x278x 1000 dn n = 机 机c v 工作台每分钟进给量： 2 . 250znvf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250vf= 横向 基本工时： 046 . 0 150 25 = + =t 工序：铣40 上端面 选用机床：x51 立式铣床 铣面： 选择铣刀半径为 12mm，齿数 z=6（见工艺手册表 3.127） 0.15/fmm z= z 24 0 =d，180mint =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20vc=（ 切削表 3.9） 3 . 265 42x 1000 = c v n 按机床选取min/ r278= 机 n 实际切削速度： 9 . 20 1000 42x278x 1000 dn n = 机 机c v 工作台每分钟进给量： 2 . 250znvf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250vf= 横向 基本工时： mmt1 . 0 150 105 = + = 工序：钻，扩，绞16 孔 8 切削用量及基本工时的确定：钻mm15mm 底孔，扩mm8.15mm， 绞16，选用机床：z525 立式钻床 孔15mm： 选择15mm 高速钢锥柄标准麻花钻 （见 工艺手册 表 3.16） 0.43/fmm r= 机 （ 切削表 2.7 和工艺表 4.216） 15/min c vm= 查 （ 切削表 2.15）硬度 200217 min/r199 51x 15x1000 d 1000 = c v n 按机床选取r/min278= 机 n（ 工艺表 4.25） 实际切削速度： min/m95.20 1000 2785x1x 1000 dn 机 = c v 基本工时：17 . 0 43 . 0 x278 3845 f 21 = + = + = 机机 n lll t（ 工艺表 6.25） 扩孔 084.0 8.15 + mm： 选择19.8mm 高速钢锥柄扩孔钻（ 工艺表 3.18） 由切削表 2.10 得扩孔钻扩19.8mm 孔时的进给量 0.70.8/fmm r=:，并由工艺表 4.216 取0.72/fmm r= 机 扩孔钻扩孔时的切削速度 11 () 23 cc vv=: 钻 由切削表 2.15 得14/min c vm= 钻 ，故： 1111 ()() 1474.7(/min) 2323 cc vvm=: 钻 min)/m6089 8 . 91x 7 . 47x1000 d v1000 n c （ ）（ = = 9 按机床选取68 /minnr= 机 29.5 1000 68x8.51x 1000 dn 机 机 = c v 基本工时： 14 . 1 72 . 0 x68 3845 fn lll t ji 21 = + = + = 机 16 孔： 选择16mm 高速钢锥柄机用铰刀（ 工艺表 3.117） 由切削表 2.24 得1.01.5/fmm r=:，0.150.25 p amm=:， 48/min c vm=: 由工艺表 4.216 得1.22/fmm r= 机 10001000 (48) 51102( /min) 25 c c v nr d = : : 按机床选取68 /minnr= 机 基本工时： 65 . 0 22 . 1 68 3845 f 21 = + = + = xn lll t 机机 工序：铣左端端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损高速钢端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd80 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 10 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/497 80 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 497min/r min/ 8 . 124 1000 49780 1000 m dn v w = = 当 w n 124.8r/min 时 rmmznff wzm / 8 . 99 8 . 12442 . 0= 按机床标准选取rmmfm/ 8 . 99= 3）计算工时 切削工时：mml30 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min32 . 1 2 . 0 8 . 124 330 30 21 = + = + = xfn ll t w m 工序：钻 m6 螺纹孔 选用mm4高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 min/m8vc=（ 切削表 2.15） min/ r636 4x 16x1000 d v1000 c = 机 机 n 按机床选取545 /minnr= 机 11 min/m8542 . 6 1000 545x4x 1000 dn = 机 机c v 基本工时： 17 . 0 28 . 0 545 3320 f 21 = + = + = xn lll t 机机 min 攻螺纹 m6mm： 选择 m6mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c vm= 机 10001000 7.5 298( / min) 6 c v nr d = 查 按机床选取272 /minnr= 机 6.8/min c vm= 机 基本工时： 12 1033 0.05(min) 272 1.25 lll t n f + + = 机 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，决定设计第十道工序的钻，扩，绞16 孔的钻床夹具。 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的 那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工 艺基准两大类。 1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准 按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 （1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装 配基准。 13 （2）测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准， 称为测量基 准。 （3）工序基准 在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、 形状及位置的基准，称为工序基准。 （4）定位基准 工件定位时所采用的基准，称为定位基准。 我们采用40 外圆和左端面为定位基准， 采用 v 型块和挡销定位 同时采用手柄夹紧工件即可满足要求。 3.2 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定 夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及 其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式 和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作 用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获 得良好的效益。 1. 夹紧力方向的确定 （1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面 （2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致 2. 夹紧力作用点的选择 （1） 应能够保持工件定位稳定可靠， 在夹紧过程中不会引起 工件产生位移或偏转。 14 （2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位 3. 夹紧力大小的估算 （1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。 （2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切 削力（矩）用切削原理公式计算。 （3） 对重型工件应考虑工件重力的影响。 在工件做高速运动 场合，必须计入惯性力。 （4） 分析对夹紧最不利的瞬时状态， 按静力平衡方程计算此 状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：12dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x12x0.20x1741254n= 190.80.6 t10x12 x0.20x17448569n.m= 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 15 3.3 定位误差的分析定位误差的分析 本工序采用一 v 型块和的挡销定位，工件始终靠近挡销的一 面。因此本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为 最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大 间隙量。本夹具是用来在钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的 定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方 向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。 工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误 差为： td=dmax-dmin 3.4 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述， 在设计夹具时， 应该注意提高劳动生产率避免干涉。 应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本 道工序为铣床夹具选择了手柄夹紧方式。 本工序为铣切削余量小， 切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。 夹具的夹紧力不大， 故 使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。 16 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设 计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到 17 更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论 与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很 多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了 理论与实际相结