机械制造技术课程设计-丝杠支座的加工工艺及钻3-φ6夹具设计（全套图纸）

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：丝杠支座的机械加工工艺规程及 钻 3-6 夹具设计 班 级： 机械 13-3 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2016.6.28 摘要摘要 本文是对丝杠支座零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零 件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、 切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理 的加工工艺过程。此外还对丝杠支座零件的工序的加工设计了专用夹具. 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多 已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工 件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计 制造。 关键词：丝杠支座，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 3 ABSTRACT This paper is to screw bearing parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the support parts of the process design of special fixture. Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design jig boring machine and milling fixture, the design of a test fixture. Key words: support, processing technology, processing method, process documentation, fixture 第 4 页 目录目录 1 零件工艺性分析-5 1.1 用途-5 1.2 技术要求-5 1.3 工艺性-6 1.4 生产类型-6 2 机械加工工艺规程设计-6 2.1 确定毛坯，绘制毛坯简图-6 2.2 定位基准-8 2.3 加工方法-9 2.4 加工阶段与工序-10 3 钻孔加工夹具设计-12 3.1 研究原始质料-13 3.2 定位基准的选择-13 3.3 切削力及夹紧力的计算-13 3.4 误差分析与计算-14 3.5 夹具设计及操作的简要说明-14 4 体会与展望-16 5 参考文献-17 第 5 页 前言 机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学全部基础课，技术基础课以及大部分 专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的 总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的 地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，对自己未来将从事的工作进行一次适 应性训练，从而锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后更好的学习及工作，打下 一个良好的基础。 本次课程设计内容其中包括了零件的分析，工艺路线的制定，工艺规划设计，某 道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡，机械加工综合卡片，夹具装配图以及夹具底 座零件图的绘制等等。其目的如下： 培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础 课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定 位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设 计一个中等复杂程度零件的能力。 培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。 进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。 1 零件工艺性分析零件工艺性分析 1.1 用途用途 该丝杠支座以20mm 孔辅以螺栓与螺丝，使得孔中的轴实现周向、轴向固定。 查阅资料表明，该工件一般承受较小的负载。其中65mm 孔的精度应予保证。 第 6 页 1.2 技术要求：技术要求： 将该零件的技术要求列入表（1）中 表（1） 加工表面 尺寸及偏差（mm） 公差及精度等级 表 面 粗 糙 度Ra （ m） 左，右端面 15 IT13 12.5 20mm 内孔 20 IT13 6.3 平面沉头孔 030 0 65+ IT7 3.2 内孔 3-6 IT12 6.3 平面沉头孔 3-9 IT12 内孔 2-6.5 IT12 6.3 1.3 工艺性工艺性 分析零件图可知，该丝杠支座的左，右端面精度要求并不太高，可用铣削加工。 030 0 65+用车削加工。20mm 内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止钻头钻偏 以保证加工精度。该零件除了内孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以车床和 铣床的粗加工就可达到要求。 第 7 页 1.4 生产类型生产类型 由题目知产量五万件以上，计算其年生产纲领： (1%)(1%)NQmab=+ N零件年生产纲领（件|年） Q产品年产量（台，辆|年） m每台（辆）产品中零件的数量（件|台，辆） a%备品率 b%废品率 Q=50000台|年， m=1件|台 a取3%，b取0.5% 计算得 N=51757.5 该丝杠支座的生产类型属于大量生产。 2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 2.1 确定毛坯，绘制毛坯简图确定毛坯，绘制毛坯简图 2.1.1 选择毛坯选择毛坯 该零件因其一般只用于轻载，冲击小或无冲击的场合。考虑到大量生产，为提高生 产效率，毛坯选用铸造件。 2.1.2 确定毛坯尺寸公差与机械加工余量确定毛坯尺寸公差与机械加工余量 工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金属层厚 度，在确定工序间加工余量时，应遵循两个原则： 1. 加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造成本；延长机 床刀具使用寿命。 2. 加工余量应保证按此余量加工后，能达到零件图要求的尺寸、形状、位置 公差和表面粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范围；本工序的余量应大于上 工序留下的尺寸公差、行为公差和表面缺陷厚度。 根据经验法选取毛坯公差取 T=3mm。其余各工序尺寸及公差查机械加工工艺手 第 8 页 册可得。 以其技术要求确认，普通级公差等级。 各加工表面粗糙度Ra均大于等于3.2m。 综合以上，可查表确定该零件毛坯的尺寸公差与加工余量。 形状为铸造件。 工序号 工序内容 加工 余量 经济精 度 表面粗 糙度 工序余量 最小 最大 1 粗铣的两侧面 3 IT12 6.3 -0.1 0.1 其他孔类全部铸造实心的，减少铸造难度和缺陷， 绘制毛坯零件图。 2.2 定位基准定位基准 2.2.1 精基准精基准：根据其装配要求，选定丝杠支座左端面与20mm内孔作为精基准。因为如 需要专用夹具上平面，下平面以及孔加工都要以它们为基准。另外65mm内孔为精加工。 2.精基准的选择 精基准的选择原则主要考虑如何减少误差 保证加工精度和安装方便以及设计基准和 工序基准重合问题。当二者不重合时 应该进行换算。 第 9 页 1基准重合原则 应尽可能选择零件的设计基准作为定位基准 以避免产生基准不重 合误差。 2基准统一原则 应尽可能选用精基准定位加工各表面 以保证各表面之间的位置精 度。 采用统一基准的好处在于 可以在一次安装中加工几个表面 减少安装次数和安装 误差 有利于保证各加工表面之间的相互位置精度 有关工序所采用的夹具结构比较 统一 简化夹具的设计与制造 缩短生产准备时间 便于采用高效率的专用设备大幅 度的提高生产率。 3自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀 应选择加工表 面本身作为精基准。 4互为基准反复加工原则 有些相互位置精度要求较高的表面可以采用互为基准反复 加工的方法来保证。 2.2.2 粗基准粗基准： 需要平整，无飞边，毛刺或其他表面欠缺的加工面，本加工方案选择丝杠支座外圆柱 面与右端面为粗基准。 在选择粗基准时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够多的余量及保证不加工表 面与加工表面间的尺寸位置符合零件图样设计要求 粗基准的选择原则 1重要表面余量均匀原则 必须首先保证工件重要表面具有较小的加工余量，应选择 该表面为粗基准。 2表面间的相互位置要求原则 必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位 置要求，应以不加工表面作为粗基准，如果在工件上有很多不加工表面 应以其中与不 加工表面相互位置要求较高的不加工表面作为粗基准 以求壁厚均匀外形对称等。 3余量足够原则 如果零件上各个表面均需加工 则以加工余量较小的表面作为粗基 准。 4定位可靠性原则 作为粗基准的表面 应选用比较可靠 平整光洁的的表面 以便 定位准确 夹紧可靠。在铸件上不应该选择有浇冒口的表面 分型面 有毛刺或夹砂的 表面作为粗基准 在锻件上不应该伴有飞边的表面作为粗基准 若工件上没有合适的 表面作为粗基准 可以先铸出或焊上几个凸台 以后再去掉。 5不重复使用原则 粗基准的定位精度低 在同一尺寸方向上只允许使用一次 不能 第 10 页 重复使用。 2.3 加工方法加工方法 根据各加工表面的尺寸与表面粗糙度，列出各工件表面的加工方法，如表（3） 表（3） 加工表面 尺寸精度等 级 表面粗糙度 加工方案 上下端面 IT12 3.2 精铣 圆柱孔65 IT7 3.2 精车 20mm 内孔 IT12 6.3 钻 3- 6 IT12 12.5 钻 3- 9 IT12 12.5 钻 2- 6.5 孔 IT12 12.5 钻 2.4 加工阶段与工序加工阶段与工序 由于该丝杠支座除内孔之外加工质量要求较低，且生产类型为大量生产。可将加工 阶段分为粗加工，半精加工与精加工三个阶段。 本工件的加工多在车床与铣床上进行，粗加工阶段主要针对精基准与表面粗糙度在 6.3 的表面，包括内孔的钻加工，钻与扩，内圆柱表面，上下两个平面。以保证其他加 工表面的精度要求。半精加工主要加工上下两个平面共四个方形孔，E 向平面的圆孔与 侧向的方形通孔与侧槽。精加工是对螺纹孔加工。 加工工序方面，可采用多台机床工作，其中铣床钻床加工阶段需配备夹具。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，以表（4）列出丝杠支座工艺路线。 第 11 页 2.5 钻钻3-6孔加工余量，尺寸公差孔加工余量，尺寸公差 该道工序为用夹紧元件夹紧柱体后，用钻头钻孔加工。达到设计图的要求。表面粗 糙度要求为 12.5，钻孔 1 次成型。 根据技术要求尺寸公差为 GB1804- m，查表可知作为 6- 30mm 段的尺寸加工，尺寸 公差为0.2。 等级精度为：IT12，工序尺寸及公差分别为 0.12mm 计算下步切削用量与时间定额。 2.6 工序 6：钻 3-6孔 机床：Z525 钻床 刀具：钻头 量具：游标卡尺型 夹具：专用钻夹具 第 12 页 切削深度 p a：mmap15= 进给量f：根据机械加工工艺手册表 2.4.39，取rmmf/35. 0= 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4.41，取smV/47. 0= 机床主轴转速n：min/599 1114. 3 6047. 010001000 0 r d V n = ，取min/600rn = 实际切削速度 V ：sm nd V/48. 0 601000 6001114. 3 1000 0 = 被切削层长度l：l=6mm; 刀具切入长度 1 l：mmctgctgk D l r 33. 62120 2 15 )21 ( 2 1 +=+= 刀具切出长度 2 l：mml41 2 = 取mml3 2 = 走刀次数为 1 机动时间 j t： min15. 0 60035. 0 333. 66 fn lll t 21 j + = + = 将上述零件工艺规程设计结果填入工艺文件，制作机械加工工艺过程卡片。 3 夹具的设计 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为钻6 孔 的专用夹具，本夹具将用于Z525 立式钻床。 第 13 页 3.1 研究原始质料研究原始质料 利用本夹具，主要用来钻加工6孔，加工时，除了要满足粗糙度要求外，还应满 足孔的位置公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何 提高劳动生产率和降低劳动强度。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知：在对孔进行加工前，底平面进行了粗铣加工。因此，选底平面为定 位精基准（设计基准）。选择左端面为定位基准来设计钻模，从而满足孔的位置公差要 求。工件定位用两个压板和两个 v 型块来限制六个自由度。 3.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 由资料10机床夹具设计手册查表721可得： 切削力由式 2.11 得： Pf KfDF 75 . 0 2 . 1 412= 式中 D=6mm； rmmf/3 . 0= 查资料10机床夹具设计手册表821得：95 . 0 ) 190 ( 6 . 0 = HB Kp 即：)(69.1980NFf= 切削扭矩由式 2.12 得： P KfDM 8 . 02 . 2 12 . 0 = 即：)(0069 . 0 mNM= 实际所需夹紧力：由式 2.13 得： 21 + = KF W f K 取25. 2=K，16 . 0 1 =，2 . 0 2 = 即：)(32.12379NWK= 螺旋夹紧时产生的夹紧力由式得： )(5830 )( 21 0 N tgtg QL W z = + = 该夹具采用夹紧机构，用螺栓压块压紧工件。 即：)(28.9954 97 98 . 0 169583000 N l LW WK= = )(93 . 6 98 . 0 1 169 197 5830 1 0 0 mN L l WMQ= 第 14 页 由上述计算易得：MMQ KK WW 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 3.4 误差分析与计算误差分析与计算 该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公 差。 孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由资料6互换性与技 术测量表251可知： 取m （中等级） 由资料10机床夹具设计手册可得： 定位误差：定位尺寸公差mm2 . 0=，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与 加工方向一致。即：故mm WD 2 . 0 . = 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 0= jj 磨损造成的加工误差： Mj 通常不超过mm005. 0 夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分 之一取。即mm AD 06 . 0 = 误差总和：mmmm wj 5 . 0265 . 0 =+ 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 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 本夹具用于在立式钻床上加工底孔。工件以底平面、侧面和顶端为定位基准，在支 承钉和支承板上实现完全定位。采用手动压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹 紧可靠。 第 15 页 16 4 体会与展望 课程设计心得体会 经过几个个星期的艰苦奋斗，夹具设计结束了。在我完成的那一刹那，心里 是百感交集，心旷神怡，豁然开朗。在设计中，我遇到了很多的困难，我没有气 馁，没有放弃，没有妥协。而是通过一次又一次的计算，一次又一次的修改，反 复的推敲，分析。不懂的就看书，看不懂的就去问。最终是，山重水复疑无路， 柳暗花明又一村。 此次设计是对丝杠支座的加工工艺和夹具设计，其零件为模锻，具有体积小， 零件简单的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面 为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具。 回顾这设计，总体上说我还是学到了很多的东西。通过这次课程设计，使 我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大 学中所学基础知识的学习和理解。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否 合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，课程设计使 我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。 这次课程设计还使我懂得了理论与实 际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实 践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际 动手能力和独立思考的能力。 生活就是这样，汗水预示着结果