K046-操纵手柄(135调速器)机械加工工艺规程及钻M6螺纹孔夹具设计
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K046-操纵手柄(135调速器)机械加工工艺规程及钻M6螺纹孔夹具设计,k046,操纵,手柄,调速器,机械,加工,工艺,规程,m6,螺纹,罗纹,夹具,设计
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机械制造技术基础课程设计说明书设计题目： 操纵手柄及相关工序夹具的设计设 计 者： 班 级： 学 号： 指导老师： 目录设计任务书一、序言二、零件分析2.1零件的生产纲领与生产类型2.2零件的作用2.3零件的加工工艺分析三、毛坯成形工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法 3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差3.3确定毛坯的热处理方式 四、机械加工工艺规程工艺4.1基准的选择 4.1.1 粗基准的选择 4.1.2 精基准的选择4.2确定加工余量及工序尺寸4.3制订工艺路线 4.4确定切屑用量及基本工时五、夹具方案设计5.1确定定位方案5.2夹紧力计算5.3定位误差计算六、总结心得七、参考文献设计任务书设计设计题目：设计“操纵手柄”零件机械加工工艺规程（大批量）设计要求：1、未注圆角R23 2、去毛刺 3、材料45钢设计内容：1、熟悉零件图， 2、绘制零件图1张， 3、绘制毛坯图1张， 4、编写工艺过程卡1张和工序卡片2张， 5.、夹具设计装配图1张， 6、主要零件图1张， 7、课程设计说明书1份。一、 序言 设计是在我们学完了大学全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课之后进行的。这是对我们各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的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，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。详细讨论操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对操纵手柄零件的主要技术要求，设计先端面用的铣床夹具。 本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 二 零件分析2.1 零件的生产纲型领及生产类 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，操纵手柄的生产纲领为5000件/年。生。产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于中批生产。 2.2 零件的作用 课程设计题目给定的零件是车床操纵手柄，属于板块类零件，是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。 2.3 零件的加工工艺分析 该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。 以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻10的孔，钻12H8的孔，铣16mm8mm的槽。 以18 mm外圆为中心加工24表面和孔，钻9H7，钻16H7的孔。 有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。三、毛坯成形工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法 操纵手柄是一种常用的传动件，要求具有一定的强度。零件材料采用45钢。由于零件成批生产，轮廓尺寸不大，形状也不复杂，考虑到其运用场合，选择毛坯为锻造成型。并且该零件年产量为5000件/年，采用模锻比较合适，故可采用模锻成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。 3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 参考金属加工工艺及工装设计，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T 12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及加工余量，应先确定如下各项因素。此处参考书金属加工工艺及工装设计（1） 24外圆的毛坯余量由表2-10得双边余量41mm，取单边3.5mm，毛坯尺寸 mm，（2） 24外圆端面的毛坯余量由表2-10得单边41mm，取3.5mm，毛坯尺寸 mm，（3） D两端面及螺纹孔端面的毛坯余量由表2-20得双边余量 mm，取单边3.5mm，毛坯尺寸分别为 mm和 mm。（4） 所有孔的毛坯尺寸均为实心。3.3确定毛坯的热处理方式 钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重结晶得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。四 机械加工工艺规程设计4.1 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。 4.1.1 粗基准的选择 18的外表面不需要加工，选择为粗基准加工24外圆，选择20外圆面作为粗基准，加工尺寸为18的端面。4.1.2 精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。选择24外圆中心线和端面以及D面作为精基准 。 4.2 确定机械加工方法和余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下： 1. 12 mm的孔： 毛坯为实心，而12 mm的孔的精度为H8，Ra=6.3um（参考机械制造技术基础课程设计指南计表（5-30，5-15），确定工序尺寸及余量：钻孔： mm， 铰孔：12H8 mm， 2Z=0.5mm。 2.10mm的孔： 毛坯为实心，Ra=6.3um参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-15），确定工序尺寸及余量： 钻孔： mm； 铰孔：10mm，2Z = 0.5mm。 3.9 mm的孔： 毛坯为实心，而9 mm的孔的精度为H12，Ra=12.5um（参考机械制造技术基础课程设计指南计5-15），确定工序尺寸及余量： 钻孔：9 mm4.16mm的孔 毛坯为9 mm孔，而16 mm的孔的精度为H11，Ra=6.3um（参考机械制造技术基础课程设计指南计表5-15,5-30），确定工序尺寸及余量：扩孔： mm， 2Z=6.5mm； 铰孔： mm， 2Z=0.5mm。 5.车外圆端面： 根据端面的精度要求Ra=12.5um，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-38），确定工序尺寸及余量： 粗车：保证mm尺寸，Z=3.5mm 6.车24mm外圆面 根据外圆面的精度h9，Ra=12.5um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-32,5-33），确定工序尺寸及余量： 粗车： mm半精车： mm， 2Z=1mm7. 铣16X8mm键槽： 根据槽的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-40），确定工序尺寸及余量： 粗铣15X7mm槽； 半精铣16X8mm槽。 8.铣D两端面厚度18 mm： 根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-49），确定工序尺寸及余量： 粗铣： 保证厚度 mm，半精铣： 保证厚度18mm， 2Z=2mm9.铣螺纹的端面： 根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-49，），确定工序尺寸及余量： 粗铣： 螺纹的端面厚度到16mm半精铣： 螺纹的端面厚度到15mm10.在18mm圆上铣扁槽11.5H10mm： 根据槽的精度Ra=6.3um要求，参照机械制造技术基础课程设计指南计（5-40,5-16），确定工序尺寸及余量： 粗铣： 保证扁槽厚度 mm半精铣： 保证扁槽厚度11.5H10mm4.3制订工艺路线 工序号 工名序称 工 序 内 容00 车 粗车大端面，粗车外圆24，半精车外圆24，倒角3X45，4X45，钻孔9，铰孔至16，扩孔9至15.8，铰孔15.8至16，倒角0.5 X4505铣 粗铣D两端面至18，半精铣D两端面至18， 06 铣 在18外圆上粗铣长28平面，半精铣长28平面10铣 粗铣螺纹圆端面至15，半精铣螺纹圆端面至15，15 钻 钻孔11.8，钻孔10，铰孔12，倒角0.5X45，铰孔10，倒角1X4520铣 粗铣铣键槽16X8，半精铣键槽16X825钻 5，倒角0.5 X4530攻丝对5的孔进行攻丝M6X1-335去毛刺去毛刺40清洗清洗45终检终检入库 4.4确定切削用量及基本工时以工序05：铣两端面作为计算的例子1)加工条件工件材料：45钢,=670MPa，锻件。加工要求：粗铣D两端面加工余量2.5mm。机床、刀具：X51立式铣床、硬质合金立铣刀。表5-101选择铣刀的尺寸铣刀直径，L=72，Z=4。已知铣削宽度，铣削深度确定每齿进给量fz。根据表5-74，X51型卧式铣床的功率为4.5kw，工艺系统刚性为中等，查得每齿进给量，取。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-149，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.2mm，直径d=10mm，耐用度T=60min。确定切削速度和工作台每分钟进给量。根据表2-17中公式计算：式中，T=60min，根据X51转速表，选择，实际切削速度，工作台每分钟进给量为根据表5-72，实际 校验机床功率。根据表2-18计算公式，式中， ，X62铣床功率为4.5KW，符合要求，可以采用。2)计算基本工时mm 3)辅助工时根据书金属加工工艺及工装设计由表4-106可查得：辅助工时大约为T=100s工序1 钻mm孔。以零件的18mm外圆柱面为主要的定位粗基准，以孔10mm为辅助基准。钻15孔，采用高速钢钻头,查机械制造技术基础课程设计表5-64，f=0.310.37mm/r,由于l/d710,故系数为0.75。取f=0.24*0.75=0.18mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-66，取=0.35m/s=21m/min,则n=1000/d=100021/(9)=742.72 r/min取n=780r/min。计算工时 L/nf=88/(780*0.18)=0.63min采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔相同。即 n=780r/min工序3 粗车，半精车mm外圆表面及右端面。以mm孔为精基准。粗车时，选用高速钢车刀。由于加工余量为2mm，因此此次切削，吃刀深度为=1m。查机械制造技术基础课程设计表5-57，f=0.30.4mm/r,取f=0.3mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-60，v=2.1702.667m/s, 取v=2.5m/s。确定机床主轴转速：n=1000*2.5/(3.14*27.3)=29.15r/s (1749r/min)按机床取n=1740r/min=29r/s实际切削速度为v=29r/s =149.23m/min L/nf=80/(1740*0.3)=0.153min粗车右端面时，吃刀深度=1mm，L/nf=15/(1740*0.3)=0.029min半精车时，由于加工余量为1.3mm，因此此次切削，吃刀深度为=0.65m。查机械制造技术基础课程设计表5-58，f=0.5mm/r。因其不限切削速度，故取机床主轴转速为粗车的转速n=1740r/min=29r/sL/nf=80/(1740*0.5)=0.09min倒角4*450时, 吃刀深度=2mm，L/nf=5.6/(1740*0.5)=0.006min倒角3*450时, 吃刀深度=2mm，L/nf=4.3/(1740*0.5)=0.005min（在本工序未注明的进给量f和机床主轴转速n分别为0.5mm/r和1740r/min）工序4 粗铣10孔和R4通槽（即D和A）的上下端面。以mm孔为精基准，以孔10mm为辅助基准。零件材料为45钢，故可用高速钢圆柱铣刀。查表得取铣刀直径d=30mm，粗齿，z=20齿。由于粗铣加工单边余量为1mm，小于5mm，故铣削宽度=1mm。由于A面上两端突出故将28mm作为铣削深度从而进给18mm，所以取28mm查表可知， =0.10.15mm/z, 取=0.1 mm/齿。查表可知，=0.350.65m/s.取=0.4m/s.n=1000 /d=10000.4/(30)=4.25 r/s =255 r/min=*n*Z=0.1*255*20=510mm/min取480mm/minL=18*4=72mmL/=72/480=0.15min工序5 半精铣R4通槽（即A）的上下端面。以mm孔为精基准，以孔10mm为辅助基准。选用高速钢圆柱铣刀，细齿，d=30mm,z=20齿。由于粗铣加工单边余量为0.5mm，故铣削宽度=0.5mm。查表,f=1.22.7mm/s，取f=2mm/s查表可知，=0.350.65m/s.因为该工序为半精铣速度应取较大值，故取=0.65m/s.n=1000 /d=10000.65/(30)= 414 r/min=*n=2*414=828mm/min取780mm/minL/=18*2/780=0.05min 粗铣R4通槽（即A槽）。以mm孔为精基准，以孔10mm为辅助基准。选用高速钢立铣刀，查机械制造技术基础课程设计表5-75，d=8mm,z=5齿。 =0.0080.015mm/z, 取=0.008 mm/齿。查机械制造技术基础课程设计表5-75可知，=90m/min.n=1000 /d=100090/(8)= 3583 r/min=*n=0.008*3583=28.66mm/min取=28.8mm/minL/=16/28.8=0.56min工序6 钻M6侧孔，攻螺纹，以mm孔为精基准，以D上端面为辅助基准。1钻螺纹底孔 4.8mm 选用高速钢麻花钻，查表11-10可知，f=0.140.18mm/r，取f=0.18mm/r查表1可知,v=0.35m/s=21m/minn=1000/d=100021/(4.8)=1393 r/min 取n=960r/min=d n/1000=4.8960/1000=14.47 m/min计算工时 L/nf=15/(960*0.18)=0.087min2攻M6螺纹选用M6丝锥，螺距P=1mm。切削用量选为v=0.1m/s=6m/s.n=1000/d=10006/(6)=318 r/min 取n=272 r/min ,则=d n/1000=6272/1000=5.1 m/min计算工时 L/nf=15/(272*1)=0.055min工序7 扩，铰孔并两端倒0.5*450 。以mm孔为精基准，以D面为辅助基准。保证孔与D面的垂直度误差不超过0.15mm扩孔时，采用高速钢扩钻。查机械制造技术基础课程设计表5-67，f=0.50.6mm/r。取f=0.5mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-67, =(1/21/3) mm/r故=0.4=0.419.8=7.92 m/minn=1000/d=10007.92/(11.8)=213.75 r/min 取n=240r/min计算工时 L/nf=8/(240*0.5)=0.067min铰孔时，采用高速钢铰刀查机械制造技术基础课程设计表5-68，f=0.651.40mm/r。取f=1mm/r。查表可知，=0.113m/s=6.78m/min。n=1000/d=10006.78/(12)=180r/min。计算工时 L/nf=8/(180*1)=0.044 min孔两端倒0.5*450 。采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与铰孔相同。即 n=180r/min工序8 扩10孔并两端倒1*450。以mm孔为精基准，以孔为辅助基准。保证与孔的圆心距为mm。采用高速钢扩钻查机械制造技术基础课程设计表5-67，f=0.50.6mm/r。取f=0.5mm/r。查机械制造技术基础课程设计表5-67, =(1/21/3) mm/r故=0.4=0.419.8=7.92 m/minn=1000/d=10007.92/(10)=252.23 r/min 取n=240r/min计算工时 L/nf=18/(240*0.5)=0.15min10孔两端倒0.5*450 采用900锪钻,为缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与扩孔相同。即 n=240r/min五、夹具设计3.1 夹具的设计在本次夹具设计中，设计钻M6螺纹孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。3.1.1 定位分析在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件支撑钉定位，工件以小V型块定位等。根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采用外圆表面以及底平面和一侧端面为定位基准。3.1.2 定位原理在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点：（1） 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置；（2） 使夹具在机床上占有正确的位置；（3） 使刀具相对于夹具占有正确的位置。工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用、来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用、来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。3.1.3 定位元件的分析在加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕Z轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。不完全定位可分为下列两种情况：. 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度；. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。3.1.4 夹紧元件的选择工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接，使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为45钢，其外还有自制导轨。.选择钻套钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用或配合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用或配合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批量生产。快换钻套：当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示：图4-1 快换钻套.夹具底座与工作台的连接 由于加工过程中选用的机床为Z525摇臂钻床，机械加工工艺手册 孟少农 主编第二卷，表10.1-5摇臂钻床联系尺寸可得，底座T型槽数为5个，工作台上面T型槽数为5个，工作台侧面槽数为3个，。3.1.5定位误差的分析定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。该夹具以2个平面和和1个活动V型块定位，螺旋机构， 要求保证孔轴线间的尺寸公差。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尺寸公差。由5和6可得：1 定位误差： 当以任意边接触时 当以固定边接触时 式中为彼此最小间隙通过分析可得： 因此：当以任意边接触时 2 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：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。3.1.6切削力及夹紧力的计算该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹
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