机械毕业设计（论文）-支撑座零件的工艺规程及钻6-M8孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

1 设计说明书设计说明书 题目：支承座零件的工艺规程及钻 6-m8 孔 夹具设计 全套图纸，加 153893706 2 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。 支承座加工工艺规程及钻孔的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。 3 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 4 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 目录目录 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 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 2.5 确定切削用量及基本工时 . 7 三 夹具设计 . 17 3.1 问题的提出 17 3.2 定位基准的选择 17 3.3 切削力和夹紧力的计算 17 3.4 定位误差分析 18 3.5 夹具设计及操作的简要说明 19 总 结 . 20 致 谢 . 22 参 考 文 献 . 23 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。 支承座的加工工艺规程及其钻的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 支承座的作用主要起支撑作用。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 支承座有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣35 端面， 钻 6- 15 孔，镗180 孔端面，内孔，142 内孔，端面。 2：以142 孔为基准的加工面，这组加工面主要是钻扩铰30 和35 孔，铣50 上平面，钻 m24 螺纹孔，钻 6-m8 螺纹孔，钻 8-m12 螺纹孔，钻 m6 螺纹孔深 12。 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 由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸 造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要 求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 4 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取下端面作为定位基准， 。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的142 孔和一端面为定位精基准，加工其它表 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不 重合的时候， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要进行专门的计算， 在此不再重复。 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 5 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣35 端面 5 钻 钻 6- 15 孔 6 镗 镗180 孔端面，内孔，142 内孔，端面 7 钻 钻扩铰30 和35 孔 8 铣 铣50 上平面 9 钻 钻 m24 螺纹孔 10 钻 钻 6-m8 螺纹孔 11 钻 钻 8-m12 螺纹孔 12 钻 钻 m6 螺纹孔深 12 13 检验 检验 14 入库 入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 钻 钻 6- 15 孔 6 4 镗 镗180 孔端面，内孔，142 内孔，端面 5 钻 钻扩铰30 和35 孔 6 铣 铣下端面 7 铣 铣35 端面 8 铣 铣50 上平面 9 钻 钻 m24 螺纹孔 10 钻 钻 6-m8 螺纹孔 11 钻 钻 8-m12 螺纹孔 12 钻 钻 m6 螺纹孔深 12 13 检验 检验 14 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工下端面，然后 利用加工好的下端面作为定位基准，加工中心孔，然后利用加工 好的中心孔作为定位基准，加工其他各个工序的钻孔和铣面，工 序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。 而方案二采用先钻孔， 镗孔再铣面， 违背了先面后孔的基本原则， 不能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣35 端面 5 钻 钻 6- 15 孔 6 镗 镗180 孔端面，内孔，142 内孔，端面 7 钻 钻扩铰30 和35 孔 7 8 铣 铣50 上平面 9 钻 钻 m24 螺纹孔 10 钻 钻 6-m8 螺纹孔 11 钻 钻 8-m12 螺纹孔 12 钻 钻 m6 螺纹孔深 12 13 检验 检验 14 入库 入库 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 生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 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、支承座的端面 由于支承座端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留 2mm 比较合适。 3、支承座的孔 毛坯为空心，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 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：铣下端面 8 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd25 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= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 50 750 117.15/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：铣35 端面 1. 选择刀具 9 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd35 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= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/48.663 35 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75050 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml85=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min6467 . 0 2 . 0750 3985 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：钻 6- 15 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 10 钻 15 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=15m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 15 15 318r/min 与 318r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 375r/min 。 现 选 取 w n =375r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 15 375 17.66/ min 1000 =m 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=60mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 6043 1200 0.13 + =0.429min 工序：镗180 孔端面，内孔，142 内孔，端面 1.加工条件 加工要求：镗孔142mm 机 床：卧式镗床 t616 刀 具：高速钢刀头 2.计算切削用量 查简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 v =25mm/min m f =0.07mm/z 11 p a =9.6mm min/56 14214.3 251000 14.3 1000 r d v n= = 根据 t616 镗床说明书，取 w n =125 r/min 切削工时：l=2mm min2286 . 0 07 . 0 125 2 = = f m v l t 工序：钻扩铰30 和35 孔 工步一钻孔至28 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800， 0 28=dmm时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工11 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 10001000 18 152 / min 28 = s w v nr d 根据机床说明书，取min/175rnw=，故实际切削速度为 28 175 17.98/ min 10001000 = ww d n vm 12 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min19.1 25.0175 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：扩孔 29.85mm 利用钻头将 11mm孔扩大至 11.85mm，根据有关手 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 取min/68rnw=，实际切削速度为 29.85 68 6.8/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰 30mm孔 根 据 参 考 文 献 表 2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 13 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表4.2- 2， 按机床实际进给量和实际转速， 取rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=， 实 际 切 削 速 度 min/33. 9mv =。 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min616 . 1 35 . 0 198 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工序：铣50 上平面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd32 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/48.663 32 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75032 1000 m dn v w = = 14 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 6）计算工时 切削工时：mml39=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min34 . 0 2 . 0750 3939 21 = + = + = xfn lll t w m . 工序：钻 m24 螺纹孔 选用mm20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/m16vc=（ 切削表 2.15） min/r254 02x 16x1000 d v1000 机c 机 =n 按机床选取300 / min 机 =nr min/m84.18 1000 0030x2x 1000 dn 机 机 = c v 基本工时： 3.0 28.0300 3320 f机 机 21 = + = + = xn lll tmin 攻螺纹 m24mm： 选择 m24mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 15 7.5/min c vm= 机 10001000 7.5 312( / min) 24 查 = c v nr d 按机床选取350 / min 机 =nr 7.8/ min 机 = c vm 基本工时： 12 1033 0.044(min) 350 1.25 机 + + = lll t n f 工序：钻 m6 螺纹孔深 12 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 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 16 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 17 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。 由指导老师的分配第10道工序的钻6-m8螺纹孔的钻床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻 6-m8 螺纹孔， 精度要求不高， 和其他面没 有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则 不予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工 6-m8 螺纹孔， 精度不高， 因此我们采用已加工 好的142 孔和35 孔及端面定位，下端面限制 3 个自由度， 142 孔处采用半轴定位，限制空间的 2 个自由度，35 孔处采用 削边销定位，限制 1 个自由度，这样空间的六个自由度就限制完 全了，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅 助定位，压板的压紧力即可以满足要求。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 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） 18 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：8=dmm ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x8x0.20x1741587n= 190.80.6 t10x8 x0.20x17442584n.m= 本道工序加工孔时，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。 3.4 定位误差分析定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在半轴上定位，半轴为水平放置， 由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。 在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与半轴 上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 z 轴方向，且向 下，见下图。 0.0120.0230.0320.067 2 d yz ttd + =+= 式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ； d t 工件圆孔直径公差（mm） ； td半轴外圆直径公差（mm） 。 19 图 半轴水平放置时定位分析图 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用半轴定位， 压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。 同时我 们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速 地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率， 适合于大批量生产。 20 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