机械制造技术基础课程设计-虎钳活动嵌身零件钻削φ20孔的工序专用夹具设计【全套图纸】.pdf

课 程 设 计 题 目： 虎钳活动嵌身零件的机械加工 工艺规程编制及钻削20孔的 工序专用夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机电 05-2 班 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2008 年 7 月 1 日 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 I 一、设计题目一、设计题目 虎钳活动嵌身零件的机械加工工艺规程编制及钻削虎钳活动嵌身零件的机械加工工艺规程编制及钻削20 孔的工 序专用夹具设计 孔的工 序专用夹具设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图（草图） 1 张 (2) 生产类型: 5000 件/年 三、上交材料三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 (4) 夹具装配图 1 张 (5) 夹具体零件图 1 张 (6) 课程设计说明书(5000 字左右) 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) (1) 熟悉零件,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5 天 (3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 II 摘摘 要要 三周的机械制造课程设计即将结束，这三周把这学期学 的机械制造技术基础的理论知识与实际的操作能力相结合， 在魏老师的悉心指导下，我真正的掌握了基本的工艺规程设 计和夹具设计理论，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并 学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最 重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问 题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了 很多课堂上没有学到的东西。为我以后的工作打下坚实的基 础。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 III Abstract Three weeks of machinery manufacturing curriculum design coming to an end, this three- week semester of this school of mechanical manufacturing technology based on the theoretical knowledge and practical ability to combine operations, in Weis well under the guidance of teachers, I truly grasp the basic process of order Fixture design and design theory, machine tools, such as technology and equipment for the fixture design. And learned how to use and access to all kinds of design information, manuals, and national standards. The most important thing is the integrated use of the theory of knowledge, the actual process design to solve modern problems, and to consolidate and deepen the learned things. And in the design process, learned a lot of class not to learn things. I work for the future and lay a solid foundation. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 IV 目目 录录 1 虎钳活动钳身的工艺分析及生产类型的确定 . 1 1.1 虎钳的用途 . 1 1.2 虎钳活动钳身的技术要求 2 1.3 审查虎钳活动钳身工艺性 3 1.4 确定虎钳活动钳身的生产类型. 3 2 确定毛坯、绘制毛坯简图 . 3 2.1 选择毛坯 . 3 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4 2.2.1 公差等级 . 4 2.2.2 零件表面粗糙度 4 2.2.3 绘制虎钳活动钳身铸造毛坯简图 . 5 3 拟定虎钳活动钳身工艺路线 . 5 3.1 定位基准的选择 5 3.1.1 精基准的选择 5 3.1.2 粗基准的选择 6 3.2 表面加工方法的确定 . 6 3.3 加工阶段的划分 7 3.4 工序的集中和分散 7 3.5 工序顺序的安排 7 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 V 3.6 确定工艺路线 . 8 4 加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 9 4.120H9 的孔切削用量的计算 . 9 4.1.1 钻孔工步 . 9 4.1.2 粗铰工步 . 9 4.1.3 精铰工步 10 5 夹具设计 . 10 5.1 设计要求 10 5.2 确定工件的定位方案 10 5.2.1 工件的定位基准及定位平面 10 5.2.2 定位原件的选用 . 11 5.3 确定刀具的对刀方案和引导方式 . 11 5.3.1 对刀装置 11 5.3.2 确定导向装置 . 11 5.3.5 确定夹紧机构 . 11 5.4 确定工件的夹紧方案 11 6 参考文献(不少于 5 篇) 12 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 1 虎钳活动钳身的工艺分析及生产类型的确定虎钳活动钳身的工艺分析及生产类型的确定 图 1- 1 1.1 虎钳的用途虎钳的用途 虎钳，利用螺杆或其他机构使两钳口作相对移动而夹持工件的工 具。一般由底座、钳身、固定钳口和活动钳口，以及使活动钳口移动 的传动机构组成。 按使用的场合不同， 有钳工虎钳和机用虎钳等类型。 钳工虎钳安装在钳工工作台上，供钳工夹持工件以便进行锯、锉等加 工。钳工虎钳一般钳口较高，呈拱形，钳身可在底座上任意转动并紧 固。机用虎钳是一种机床附件，又称平口钳，一般安装在铣床、钻床、 牛头刨床和平面磨床等机床的工作台上使用。机用虎钳钳口宽而低， 夹紧力大，精度要求高。机用虎钳有多种类型，按精度可分为普通型 和精密型。精密型用于平面磨床、镗床等精加工机床。机用虎钳按结 构还可分为带底座的回转式、不带底座的固定式和可倾斜式等。机用 虎钳的活动钳口也有采用气动、液压或偏心凸轮来驱动快速夹紧的。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 1.2 虎钳活动钳身的技术要求虎钳活动钳身的技术要求 加工表面 mm 尺寸及偏差 公 差 及 精 度 等 级 Ra mm 表面粗糙度 形 位 公 差 阶 梯 面 竖 直 面 7 IT8 6.3 阶梯面横面 20 IT8 6.3 内侧左端面 0.074 0 80+ IT9 6.3 内侧右端面 0.074 0 80+ IT9 6.3 内底面 28 IT8 1.6 外底面 36 IT8 6.3 顶端孔 f 28 f 28 IT8 6.3 顶 端 深 孔 f 20 0.052 0 20f + IT9 1.6 2- M8 盲孔 8 IT8 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 1.3 审查虎钳活动钳身工艺性审查虎钳活动钳身工艺性 分析零件图可知，内侧左端面、内侧右端面、内底面和外底面都 要求切削加工， 并在轴和阶梯面的方向上均要求较高， 孔 0.052 0 20+ 和 孔 28f 的端面均为平面,可以防止加工过程中钻头钻偏,以保证孔的加工 精度.钳口板槽需进行铣削加工,加工精度要求较高.除主要工作面外, 其余表面加工精度均较低,通过铣削和钻床的粗加工就可以达到加工 要求;而主要工作表面也可以在正常的生产条件下,采用较经济的方法 保质保量的加工出来.由此可知,该零件的工艺性较好. 1.4 确定虎钳活动钳身的生产类型确定虎钳活动钳身的生产类型 已知此虎钳活动钳身零件的生产纲领为 Q=5000 台/年，m=1 件/ 台；结合生产实际，备品率 a%废品率 b%非别取 3%和 0.5%。带入公 式得 N=Q=5000 台/年1 件/台（1+3%）（1+0.5%）=5136.4 件/台 零件的质量是 1.0Kg/个，查机械制造技术基础课程设计指导书第 3 页表 1- 3，可确定该虎钳活动钳身为轻型零件，由表 1- 4 知，该虎钳 活动钳身的生产类型为大批生产。 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 由于该工件在整体工作过程中不受较大 的冲击，可选灰铸铁做 为材料，而且从其形状来看选择铸造也是比较好的，该虎钳活动钳身 轮廓不是很大，且生产属于大批生产，为提高生产率和铸件精度，宜 采用金属模机器造型方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 o 5 。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 2.2.1 公差公差等级等级 查表 2- 1 得，公差等级为 812 级。 查表 2- 5 得，毛坯铸件的机械加工余量等级为 E- G 查表 2- 4 得，整个铸件机械加工余量（RAM）为 1mm（F 级） 2.2.2 零件零件表面粗糙表面粗糙度度 由零件图可知，该虎钳活动钳身各加工表面的粗糙度 Ra 均大于 1.6 mm 。 根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械技工余 量， 由公式 2- 1，R=F+2RMA+CT/2 公式 2- 2，R=F- 2RMA- CT/2 可查表确定该铸件的尺寸公差和机械技工余量，所得结果列于下 表中。 项目 mm 基 本 尺 寸 mm （F） 机 械 加 工 余 量 mm (RMA) 尺 寸 公 差 mm （CT） 毛 坯 尺 寸 mm (R) 阶梯面竖直面 7 1 2 4 阶梯面横面 20 1 2.4 16.8 内底面 28 1 2.6 31.3 外底面 36 1 2.6 39.3 阶梯面竖直面与阶梯面横面毛坯尺寸增量一致，考虑其尺寸较小，铸 造困难，所以直接铸造成直角面；同理，内底面与外底面也是如此。 如图所示 2- 1 毛坯简图 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 2.2.3 绘制虎钳活动钳身铸造毛坯简图绘制虎钳活动钳身铸造毛坯简图 图 2- 1 3 拟拟定虎钳活动钳身工艺定虎钳活动钳身工艺路线路线 3.1 定定位基准位基准的选择的选择 定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准，再确定粗 基准。 3.1.1 精基准的选择精基准的选择 根据该虎钳活动钳身的技术要求和装配要求，选择左端面和上表 面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工， 即遵循“基准统一”原则。顶面是设计基准，选用其作精基准定位加 工内底面与外底面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加 工表面的要求。选用左端面作为精基准同样是遵循“基准重合”原则。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 3.1.2 粗基准的选择粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。本 例选择虎钳活动钳身的底面和 R40 的轴线为粗基准。 采用虎钳活动钳 身 R40 的轴线作为粗基准加工左端面，以底面作为粗基准加工上表 面，可以为后续工序准备好精基准。 3.2 表面表面加工加工方法方法的确定的确定 根据虎钳活动钳身简图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，如表所示 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 mm 加工方案 阶梯面竖直面 IT8 6.3 粗铣半精铣 阶梯面横面 IT8 6.3 粗铣半精铣 内侧左端面 IT9 6.3 粗铣半精铣 内侧右端面 IT9 6.3 粗铣半精铣 内底面 IT8 1.6 粗铣精铣 磨削 外底面 IT8 6.3 粗铣精铣 顶端孔 f 28 IT8 6.3 钻粗铰 顶端深孔 f 20 IT9 1.6 钻粗铰精 铰 2-M8 盲孔 IT8 钻粗铰精 铰 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该虎钳活动钳身加工质量要求较高，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；然后粗铣虎钳活动钳身的阶梯面竖直面、阶梯面横面、内侧左端 面、内侧右端面。在半精加工阶段，完成顶端孔 f 28、顶端深孔 f 20、 2-M8 盲孔的钻、铰加工。在精加工阶段，完成顶端深孔 f 20 的精铰， 内底面的磨削加工。 3.4 工序的集中和分散工序的集中和分散 本例选用工序集中原则安排虎钳活动钳身的加工工序。 该虎钳活 动钳身的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工具、 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， 不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多加工表面， 有利于保证各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 机械加工工序： 1.遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。 2.遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工 序。 3.遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 4.遵循“先面后孔”原则。 综上所述，该虎钳活动钳身的安排顺序为：粗加工及一些余量大 的表面，半精加工次要表面，精加工主要表面，以及精度要求较高的 表面。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 3.6 确定工艺路线确定工艺路线 工序号 工序名称 机床设备 刀具 1 粗 铣 半 精 铣 阶 梯 面 竖 直面 卧式铣床 端铣刀 2 粗 铣 半 精 铣 阶 梯 面 横 面 立式铣床 端铣刀 3 粗铣半铣内侧左端面 卧式双面铣床 端铣刀 4 粗铣半铣内侧右端面 卧式双面铣床 端铣刀 5 粗铣半精铣内底面 立式铣床 钻头复合铰刀 6 粗铣半精铣外底面 立式铣床 端铣刀 7 钻粗铰顶端孔 f 28 四面组合钻床 钻头复合铰刀 8 钻 粗 铰 精 铰 顶 端 深 孔 f 20 四面组合钻床 钻头复合铰刀 9 钻粗铰精铰 2-M8 盲 孔 四面组合钻床 钻头复合铰刀 10 去毛刺 钳工台 平锉 11 中检 12 磨削内底面 平面磨床 M7120A 砂轮 13 清洗 清洗机 14 终检 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 4 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 由 表2-28可 查 得 ， 精 铰 余 量 0.06Zmm= 精铰 ； 粗 铰 余 量 1.94Zmm= 粗铰 ；钻孔余量 18Zmm= 钻 。查表 1-20 可以确定各工序尺寸的 加工等级为精铰：T9；粗铰：T10;钻：T12。根据上述结果，再查标 准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.021mm;粗铰： 0.084mm；钻：0.21mm。综上所述，该工序各工步尺寸及公差分别为， 精铰： 0.052 0 20mm + ；粗铰： 0.084 0 19.94mm + ；钻孔： 0.21 0 18mm + 。 4.120H9 的孔的孔切切削用削用量量的计的计算算 4.1.1 钻孔工钻孔工步步 1）背吃刀量的确定 取 pa =18mm。 2）进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量 f=0.2mm/r。 3）切削速度的确定 由 表 5-22,按 工 件 材 料HT200 的 条 件 选 取 ， 切 削 速 度 可 取 为 14m/min 。 由 公 式 （ 5-1 ） n=1000v/ pd 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速 n=247.7r/min，参照表 4-9 所列的 Z535 型立式钻床的主轴转速，取 转速 n=275r/min。再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际 钻削速度 v=npd/1000=15.54m/min. 4.1.2 粗铰粗铰工工步步 1）背吃刀量的确定 取 pa =1.94mm。 2）进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量 f=1.2mm/r。 3）切削速度的确定 由 表 5-22,按 工 件 材 料HT200 的 条 件 选 取 ， 切 削 速 度 可 取 为 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 2m/min 。 由 公 式 （ 5-1 ） n=1000v/ pd 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速 n=31.94r/min，参照表 4-9 所列的 Z535 型立式钻床的主轴转速，取 转速 n=68r/min。再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际 钻削速度 v=npd/1000=4.25m/min. 4.1.3 精铰工步精铰工步 1）背吃刀量的确定 取 pa =0.06mm。 2）进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量 f=1.0mm/r。 3）切削速度的确定 由 表 5-22,按 工 件 材 料HT200 的 条 件 选 取 ， 切 削 速 度 可 取 为 4m/min 。 由 公 式 （ 5-1 ） n=1000v/ pd 可 求 得 该 工 序 钻 头 转 速 n=63.69r/min，参照表 4-9 所列的 Z535 型立式钻床的主轴转速，取 转速 n=68r/min。再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际 钻削速度 v=npd/1000=4.27m/min. 5 夹具设计夹具设计 设计虎钳活动钳身加工过程中的第八道工序， 钻粗铰精铰顶 端深孔20 的专用夹具，本夹具用于卧式钻床。 5.1 设计要求设计要求 保证加工工序正常进行，对下步工序没有影响，比对加工要求没 有影响。保证加工精度，通过夹具的合理设计，可以提高生产效率， 减轻工人劳动强度，并扩大机床的使用范围。 5.2 确定工件的定确定工件的定位方案位方案 5.2.1 工件的定位基准及定位平面工件的定位基准及定位平面 由零件图和前期的工序设计和工艺规程设计可知，20 孔与 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 80 的外圆同轴。故把中心孔轴线作为基准，即以外圆为定位基准，以 左端的阶梯面为定位平面。 5.2.2 定位原件的