机械制造技术课程设计-支座零件的工艺规程及钻孔夹具设计.doc

图纸加153893706设计说明书 题目：支座的工艺规程及钻8和6.5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。支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。ABSTRCTThis 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 录序 言1一 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2二. 毛坯的确定42.1确定毛坯的制造形式42.2毛坯形状及尺寸5三 拟定加工工艺路线63.1 基准的选择63.1.2粗基准选择63.1.2 精基准的选择73.2 制定工艺路线8四 零件加工工序设计114.1粗车左端面，车左端外圆，退刀槽114.2粗车右端外圆124.3粗车25H7内孔134.4铣45H11mm槽144.5钻2-11孔154.6精车左端面，车左端外圆164.7精车右端外圆174.8精车25H7内孔184.9钻8孔和6.5孔194.10铣宽15mm槽204.11拉宽6mm键槽21五 夹具设计235.1 问题的提出235.2 定位基准的选择235.3 工件的定位235.4 切削力及夹紧力计算255.5定位误差分析265.6钻模板类型的选择265.7导向装置的设计315.8夹具设计及操作简要说明33总 结35致 谢37参 考 文 献38序 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。支座的加工工艺规程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。一 零件的分析1.1 零件的作用支座的作用，待查1.2 零件的工艺分析工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 该零件为大量生产的小型零件，在生产时要注意零件的：1 便于装夹 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次数要少。2 便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要求，减少加工面积及难加工表面等。支座的工艺有2组加工面的分别为1：以左端外圆为基准的加工面，这组加工面包括车右端外圆。2：以中心孔为基准的加工面，这组加工面主要是加工其他各个工序。二. 毛坯的确定2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素： 1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。支座零件的材料45钢，45钢的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。2.2毛坯形状及尺寸毛坯的形状及尺寸毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。锻件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为锻件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形状有关。 三 拟定加工工艺路线3.1 基准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。3.1.2粗基准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。（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。先选取外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件。3.1.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。以加工好的中心孔为定位精基准，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。3.2 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 名序 称工 序 内 容1锻造锻造 2退火处理退火处理3车粗车左端面，车左端外圆，退刀槽4车 粗车右端外圆5车粗车25H7内孔6铣铣45H11mm槽7钻钻2-11孔8车精车左端面，车左端外圆9车 精车右端外圆10车精车25H7内孔11钻钻8孔和6.5孔12铣铣宽15mm槽13拉拉宽6mm键槽14检验检验方案二工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造 2退火处理退火处理3车粗车左端面，车左端外圆，退刀槽4车 粗车右端外圆5车粗车25H7内孔6铣铣45H11mm槽7钻钻2-11孔8钻钻8孔和6.5孔9铣铣宽15mm槽10拉拉宽6mm键槽11检验检验工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有精车端面外圆内孔的工序，不能很好的保证加工精度要求。而方案一安排了粗精车外圆内孔，粗糙度为1.6各段外圆，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一。具体的工艺路线如下：工序号工 名序 称工 序 内 容1锻造锻造 2退火处理退火处理3车粗车左端面，车左端外圆，退刀槽4车 粗车右端外圆5车粗车25H7内孔6铣铣45H11mm槽7钻钻2-11孔8车精车左端面，车左端外圆9车 精车右端外圆10车精车25H7内孔11钻钻8孔和6.5孔12铣铣宽15mm槽13拉拉宽6mm键槽14检验检验四 零件加工工序设计4.1粗车左端面，车左端外圆，退刀槽1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主支座转速ns= 809r/min与809r/min相近的机床转速为800r/min。现选取=800r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=35mm; =4mm; =0mm; t=i=0.06(min)4.2粗车右端外圆1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主支座转速ns= 1417r/min与1417r/min相近的机床转速为1500r/min。现选取=1500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=20mm; =4mm; =0mm; t=i=0.02(min)4.3粗车25H7内孔1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主支座转速ns= 472r/min与472r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =0mm; t=i=0.16(min)4.4铣45H11mm槽1. 刀具的确定刀具选取端铣刀，刀片采用YG8，。2. 铣削用量的计算1） 铣削深度的确定 由于机械加工余量不大,一次完成加工2） 进给量的确定及切削速度的计算 根据X51立式铣床说明书，其功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表得出 ，则因此根据标准选取1200当1200r/min时因此根据标准选取3） 切削工时的计算切削工时：，则机动工时计算如下： 4.5钻2-11孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻111)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主支座转速ns= 868r/min与868r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; t=2x（） =2x（）=0.145(min)4.6精车左端面，车左端外圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主支座转速ns= 873r/min与873r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =0mm; t=i=0.711(min)4.7精车右端外圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 783r/min与783r/min相近的机床转速为800r/min。现选取=800r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=36mm; =4mm; =0mm; t=i=1(min)4.8精车25H7内孔1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 1222r/min与1222r/min相近的机床转速为1250r/min。现选取=1250r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=36mm; =4mm; =0mm; t=i=0.32(min)4.9钻8孔和6.5孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻81)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主支座转速ns= 1364r/min与1364r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm; t=2x（） =2x（）=0.0234(min)4.10铣宽15mm槽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,，。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 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为4.11拉宽6mm键槽1) 选择砂轮。见机械工艺设计手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350401272) 切削用量的选择。查机械工艺设计手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量的确定 0.5B20mm(双行程)切削深度的确定0.0157mm/st 3) 切削工时式中 D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量的确定-工作台往返一次砂轮径向进给量的确定2.5(min)五 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11道工序钻8孔和6.5孔的钻床夹具。5.1 问题的提出 本夹具主要用于钻8孔和6.5孔，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2 定位基准的选择我们采用外圆和端面为定位基准，采用V型块和支承钉定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用直压板作为夹紧机构。5.3 工件的定位本次夹具采用的外圆定位，因此采用V型块定位，端面采用支撑钉定位。V型块如下图：支撑钉如下图：5.4 切削力及夹紧力计算 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 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 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。5.5定位误差分析 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=0.058-0.028=0.030 本工序采用V型块，一挡销定位，工件始终靠近挡块的一面。故应当能满足定位要求。5.6钻模板类型的选择钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。（1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。固定钻模的结构如下（2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕支座线分布的支座向或径向孔系。回转钻模也就是带分度机构的钻模，经典的机构如下翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8f10mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10 kg为宜。翻转钻模板的经典结构如下盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。盖板钻模板的借构如下滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。滑柱钻模板的结构如下铰链式钻模 铰链钻模板是用铰链把钻模板和夹具体连接起来，如图，使模板可以绕铰销旋转提高工件安装的敞开性，以利于工件在本工位上孔的多工序加工如钻孔，攻丝，锪平面。铰链钻模板的经典借构如下综上所述我们选择固定钻模板比较合适，因为我们采用外圆和端面定位，使用固定钻模板就可以满足要求，因此我们采用固定钻模板。详情请见下图固定钻模板靠2个圆柱销定位在夹具体上，2个内六角螺钉压紧在夹具体上，实现对固定钻模板的定位。5.7导向装置的设计钻床的导向部分就是钻套钻套根据加工的孔的情况不同，又分为以下几种钻套固定钻套(JB/T 8045.1-1999)可换钻套(JB/T 8045.2-1999)快换钻套(JB/T 8045.3-1999)特殊钻套特殊钻套又分为好几个类型根据孔的距离不同，因为我们加工的孔不够特殊，因此特殊钻套就不在介绍下面一一介绍下上面3种的标准的钻套及其使用地方固定钻套(JB/T 8045.1-1999)固定钻套分为带肩钻套和不带肩的具体结构如下图固定钻套的特点如下钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆与钻模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨损后不易更换。适用于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔。为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。因为我们是批量生产，因此在此场合固定钻套不使用可换钻套(JB/T 8045.2-1999)可换钻套的结构如下图可换钻套的使用特点如下钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板3中。钻套由螺钉4固定。以防止它转动。钻套与衬套间采用F7/m6或F7/k6配合，以便于钻套磨损后迅速更换。 适于大批量生产快换钻套(JB/T 8045.3-1999)快换钻套的结构如下图当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套。适用于同一个孔需经多种工步加工的工序综上所述我们采用固定钻套，固定钻套的大小为如下：5.8夹具设计及操作简要说明使用V型块定位，铰链压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用固定钻套，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。总 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