机械制造技术课程设计-X轴丝杠螺母零件加工工艺及车内孔夹具设计.doc

全套图纸加153893706 设计说明书题 目 X轴丝杠螺母零件加工工艺及夹具设计 系 别 专 业 学生姓名 学 号 年级 指导教师 二一 年 月 日摘 要夹具现在是制造加工非标零件的重要工具，也是机床不可或缺的一部分。 制造业更多的参与，零件的形状和结构是多样的，许多通用夹具逐渐退出历史舞台。 所以，根据不同的组件设计形式一套完整的夹具是有价值的。本毕业设计的题目是机械加工工艺和夹具设计的基础,根据图纸的要求的机械工艺设计和专用夹具设计,零件的过程分析。针对给定主题的设计，加工过程规划和夹具设计的基础。 纸张内部知识主要用于机床夹具设计，公差等。首先了解加工零件和部件，分析，以便更准确地加工，确定加工部件的标准; 然后计算每一步，计算各切削参数的工作程序; 夹具设计包括：零件定位，夹紧和引导各种部件的设计。 这里我们特别注意，夹具在定位组件时，会产生错误，错误应在我们控制的范围内，我们应该充分了解夹具的优缺点，以便提高。通过上面的设计、分析和计算，圆满的完成了本次毕业设计的所有任务，在巩固大学所学知识的同时，还为自己步入社会夯实基础。关键词：工艺 工序切削 用量 夹紧 定位 误差ABSTRCTThrough the mechanical design and manufacturing of learning and research to complete the design, covering the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement and other aspects of knowledge. Base processing technology and fixture design is part of the process design, process design and special fixture design. In the process design to the first part of the analysis, to understand the parts of the process to re-design of the blank structure, and select the parts of the processing benchmark, the design of the parts of the process line; then the parts of the steps of the process size calculation, the key Is to determine the process equipment and cutting the amount of each process; and then the design of special fixture, select the design of the fixture of the various components, such as positioning components, clamping components, guide components, fixture and machine tool connection parts and other components; Calculate the positioning error generated when the fixture positioning, analysis of the fixture structure of the rationality and shortcomings, and in the future design attention to improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 录序 言11零件的分析21.1零件的作用21.2 零件的工艺分析22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43 拟定加工工艺路线53.1 基准的选择53.1.1粗基准选择53.1.2 精基准的选择53.2 制定工艺路线64工序切削用量工时计算85夹具设计135.1 机床夹具的发展概述135.2 机床夹具的组成及分类135.2.1 机床夹具的组成135.2.2 机床夹具的分类135.3 夹具设计的基本要求155.4问题的提出155.5定位基准的选择165.6定位方案的设计165.7夹紧方案的设计175.8 切削力及夹紧力计算185.9定位误差分析205.10夹具设计及操作简要说明21总 结22致 谢23参 考 文 献244序 言工艺规程及夹具设计的基础是完成机床夹具设计,镗床加工培训,宽容和协调和互换性与测量技术、机械制图、机械制造、机械设计基础设计、夹具设计是下一个课程教学后,夹具课程设计。机床夹具设计是学习产品零部件的加工生产的需求定位,夹紧,指导,刀,所以如何合理,如何高效,而且他还需要我们熟悉产品从零件到粗糙的路线安排,整个过程和部分确定的大小如何计算,根据学到的知识这些材料设计用于满足零件的特点和需要特殊夹具,根据不同地区的不同设计不同的固定程序,确保加工的零件加工质量和加工效率。这个设计包含一个概括和总结的知识学会了在过去的两年里,包括CAD图纸,机械设计和制造基地,夹具设计课程和其他的再学习和总结,这是一个有意义的设计。也许在这个设计,也许是因为我们只有理论知识,一些地方但不亲自实践,知识和技能不可避免的一些不足,但是通过毕业设计也让我学到很多以前没有学到的知识,让我知道如何处理当面对困难时,如何解决。这个设计让我知道自己的缺点,而是因为这只让我学习课本以外的知识,让我知道如何处理如何克服困难。因为我没有实际的工作经验，理论知识还不够，毕业设计水平也有限，所以做整体设计的缺点和错误是不可避免的，肯请教很多。1零件的分析1.1 零件的作用X轴丝杠螺母的作用，装轴承，保证轴承的旋转精度。X轴丝杠螺母零件图1-1如下：图1-1 X轴丝杠螺母零件图1.2 零件的工艺分析分析零件时，考虑以下3个方面：1、机械零件主要表面的要求和保证方法；2、如何实现重要的技术要求和保证方法；3、零件的表面定位、尺寸标注。零件工艺分析分析的目的是一个过程，根据形状和尺寸精度，图纸审查零件性能（包括力学性能、物理性能、化学性能、等）和过程的相对位置、表面粗糙度、材料及热处理技术要求是否合理，是否便于加工和装配；是否实际的协议。二、通过工艺分析，对零件的工艺要求进一步了解，以制定合理的工艺规范。这部分是大量生产的小零件，在生产过程中必须注意零件：1、减少夹紧和工作行程次数，零件的结构应易于加工定位夹紧，夹紧少。2、易机零件必须使用国家标准值，以便使用标准化的工具和量具。同时，我们也注意走刀，容易保证加工精度要求，减少加工面积和难以加工表面。X轴丝杠螺母有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为1：以顶端面为基准的加工面，这组加工面包括钻2-12销孔2：以2-12孔为基准的加工面主要是铣120mm的2端面，车71内孔，钻6-M8螺纹孔，钻4M12螺纹孔2毛坯的确定2.1确定毛坯的制造形式确定坯料包括坯料类型的选择及其制造方法。毛坯类型有铸造、锻造、冲压、冲压、焊接、热处理、切割、型材、板材等。确定毛坯时应考虑以下因素：1）零件的材料和机械性能。当零件的材料被选择，粗略的材料的类型大致定义。铸造毛坯适用于复杂形状零件的毛坯。锻件毛坯适用于简单形状零件的毛坯。型材适用于轴类零件毛坯，适用于板类零件毛坯的焊接。2）零件的形状和尺寸。坯料的形状和尺寸应尽可能接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工3）生产类型。对于大批量生产，应选择毛坯制造方法的高密度，减少机械加工以降低材料，也要考虑现有的毛坯的制造水平和设备能力，减少毛坯的制造成本高，可以用材料的消耗，降低加工成本的补偿。如铸件应采用金属模具、机床造型或精密铸造；锻造时应采用模锻、冷轧和冷拉型材。小批量生产应采用手工木模或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合现有生产条件和水平，当条件时，应积极组织区域专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑采用新技术、新技术、新材料的可能性。目前，粗加工的新技术、新工艺、新材料发展迅速。例如，投资铸造，精密锻造，冷轧，冷挤压，粉末冶金和工程塑料越来越多地用于机械。应用这些方法可以大大减少加工量，降低成本。X轴丝杠螺母零件的材料HT200，HT200的可铸性好，因此可用铸造的方法，因为是大批量生产，采用模铸的方法生产铸件毛坯，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毛坯形状及尺寸整体形状和大小形状和大小的毛坯毛坯主要由各种元素,每个组成部分的大小、形状、表面结构技术、规模和其他因素来确定机械加工余量,并尽量减少相似度和部分,努力,努力实现少或没有减少。但是现在,由于控制毛坯制造技术不成熟、成本和外部因素,和部分的处理要求非常苛刻,所以必须留空机械加工余量,从而达到零件的技术要求。毛坯之间的差异大小和零件图的大小称为毛坯津贴。之间的差异最大和最小尺寸的名义尺寸允许铸件被称为铸件的公差。毛坯津贴与大小、位置和形状的毛坯,精度的要求。3 拟定加工工艺路线3.1 基准的选择基准的定义：在零件图上或实际的零件上，用来确定其他点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。而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，可以提高加工质量，生产率得到提高。基面选择的不合理会对各工序带来不变。3.1.1粗基准选择粗基准的选择应符合下列要求：（1）粗基准应选择为粗基准。目的是确保加工表面和加工表面符合图纸要求。如果有不需要一些表面的工件表面的加工，应该选择为基础的非加工表面与加工表面的位置更高的要求，从而保证精度要求，快速找到准确的表面。（2）选择最少加工余量的表面作为粗基准。在没有要求保证表面均匀津贴的情况下，如果每一个待加工表面，应为粗基准的选择加工余量最小的表面，以避免表面在加工时因保证金不足而留下一些空白的脸，造成工作的浪费。（4）尽可能选用光滑表面光滑的加工区作为粗基准，保证定位准确，夹紧可靠。夹紧方便等。（5）粗基准面大多粗糙而不规则时，应避免粗基准。很多时候很难保证曲面之间的位置精度。基准的选择是重要工作之一，一定要根据具体情况进行分析，权衡利弊，他对零件的生产也非常重要的。先选取下端面为定位基准，利用支撑板为定位元件。3.1.2 精基准的选择精基准选择原则：在基准的选择，我们应该关注如何减少工件的定位误差，保证工件的加工精度，并考虑工件装卸方便，夹具结构简单，我们应该遵循以下原则：1）为了获得设计表的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计标准作为参考表的参考标准，以便更容易地获得设计表的相对位置精度。2）统一基准的原则应该是基于同一套基准的定位在加工零件的许多表面称为统一的基准原则。这将简化加工过程，减少工作量和夹具的设计和制造成本，缩短生产准备期，由于数据转换的减少，从而确保加工表面的相互定位精度。3）作为基准原则，一些加工工艺要求小而均匀的加工余量，并选择加工表面本身作为定位基准，是自参考的原则。4）相互参照的原则，当工件对两个位置的精度要求较高的表面加工时，需要用两个面作为基准进行相互重复加工，以保证定位精度要求。5）易于安装的夹紧原理，选择优良的基准，应确保工件安装可靠，夹具设计简单，易于操作等工件的定位精度是一个重要的基准应是高精度零件的工作表面，但有时为了使基准统一、定位可靠，操作方便，选择一个基准面，表面不在工件的部分发挥作用，只有在过程中的定位作用。上述几个原则的精基准选择，每一个原则都能说明问题的一个方面，往往不能满足所有实际应用中经常出现的矛盾，这就需要综合考虑，优先设置重点，着力解决主要矛盾。以大孔为定位精基准，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 制定工艺路线制定以下两种工艺方案如下表：方案一：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻2-12销孔5铣铣120mm的2端面6车车71内孔7钻钻6-M8螺纹孔8钻钻4M12螺纹孔9钳工去毛刺10检验检验11入库入库表3-1方案二：1铸造铸造2时效处理时效处理3钻钻2-12销孔4车车71内孔5铣铣下端面6铣铣120mm的2端面7钻钻6-M8螺纹孔8钻钻4M12螺纹孔9钳工去毛刺10检验检验11入库入库表3-2经上述方案分析比较，方案一先加工下端面，然后利用加工好的下端面加工2-12销孔，利用加工好的销孔加工其他的各个孔及端面，工序安排紧凑合理，而方案二先钻孔，再车孔，然后铣端面，不能更好的保证加工精度要求和位置度要求。综合考虑我们选择选择方案一。具体的工艺路线如下表3-3：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻2-12销孔5铣铣120mm的2端面6车车71内孔7钻钻6-M8螺纹孔8钻钻4M12螺纹孔9钳工去毛刺10检验检验11入库入库表3-34工序切削用量工时计算工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣下端面 选择铣刀半径为40mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工序4：钻2-12销孔 选用机床：Z525立式钻床 选择12mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.16） （切削表2.7和工艺表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按机床选取（工艺表4.25） 实际切削速度： 基本工时：工序5：铣120mm的2端面 选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工序6: 车71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) 确定机床主轴转速ns= 339r/min与339r/min相近的机床转速为375r/min。现选取=375r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=45mm; =4mm; =0mm; t=0.08(min)工序7：钻6-M8螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： min攻螺纹M8mm： 选择M8mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 基本工时：工序8：钻4M12螺纹孔工步1：钻M12螺纹底孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： min工步2：攻螺纹M12mm： 选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 按机床选取 基本工时：5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6道工序车71内孔的车床夹具。5.1 机床夹具的发展概述本夹具主要用于车71内孔，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 机床夹具的组成及分类5.2.1 机床夹具的组成通常，夹具的组成部分如下：1、定位装置定位意味着包括定位成员,和大小写字母的组合,为了确定工件在夹具的位置。常见的轴承定位元素的指甲,定位销,v型块。2、夹紧装置夹紧意味着夹紧工件的效果是牢固的接地压力，以保证当工件定位过程中工件的位置被外力所占据位移，并能减少或防止振动。 它通常包括夹紧装置，驱动机构并且包括动力单元。3、对刀，引导装置刀具的作用是确定刀具在夹具上的相对位置，或者指导刀具进行加工。 常用刀，刀座，钻套。4、其它元件及装置根据夹具的特殊功能设置一些元件或装置，如分割装置，模具装置，配件，操作等辅助部件等。5.2.2 机床夹具的分类通常，我们将机床夹具进行如下分类：1、专用夹具特殊夹具的具体作用主要是给予一定或某种特殊设计的一种特殊加工夹具，其在设计初期，不需要考虑我设计的夹具的通用性等方面，个性化夹具在设计时必须考虑以下几个方面，布局简单，简洁，拆卸需要方便装卸零件，如有其他特殊要求，可安装其他更多方面的动力传动或装置省时省工，这种特殊夹具的存在是为了确保高精度和提高生产效率而设计的，但是，这种旅行对湖型夹具的设计，其强大的个性化特点，而且在开始设计生产时也比较大，成本增加，而当你需要生产新产品时，由于尺寸和要求的变化，它会逐步淘汰，最重要的是，这种夹具开始设计的对象可以是较慢的产品批量生产和产品更改。2、可调式夹具外调节夹具，这种夹具的优点是在您的后加工一批或一套零件，可以手动调整方法调整其尺寸或形状，使下批零件加工。3、专门化拼装夹具在两者上和夹具的作用是用于加工过程中专门用于加工过程和准备的零件，组装夹具，有点类似于外部调节夹具，但更有针对性，比外部调节夹具有点类似于 独家类夹具，可以有超过独家类夹具与组成4、自动化生产用夹具随着时代的进步和发展，夹具似乎被赋予了新的夹紧在全自动生产中，在自动化生产的过程中，可以有两种，第一类：独家夹具自动化，是 独家类夹具可以自动化生产，第二类：运输夹具，主要作用在于主夹具的主要作用，同时也可以工作处理零件，所以称为“运输夹具。5.3 夹具设计的基本要求1、确保工件的加工精度保证工件加工精度是夹具设计的最基本要求。关键是要正确确定夹具的程序，指导方针和工具夹紧定位解决方案，并在必要时，制定合理的夹具尺寸，公差和纠正错误的技术要求。2、提高生产效率，降低制造成本夹具设计和总体规划应适应生产。在大批量生产中，应尽量使用各种快捷，缩短具有时效性的和先进的控制方法，并在生产中提高生产效率，必须满足照明功能的前提下，使用结构简单，固定装置易于制造，降低了制造成本保持架。3、结构简单，操作方便，安全省力为方便固定、艰苦工作，有条件气动、液压、电气等高机械夹紧装置，减轻劳动强度工作。该夹具具有良好的操作条件，操作人员应在必要时使用安全装置，以确保使用安全。4，结构良好的过程一个结构良好的过程，以方便生产和加工，装配，检查和维护设备，以满足这些需求。您应该尝试使用标准组件5.4问题的提出 该夹具主要用于车71内孔，此工序加工精度不高，因此，只考虑如何提高生产效率，精度不予考虑。5.5定位基准的选择我们使用端面和2-12孔作为定位基准，端面限制三自由度，圆柱销限制到两个自由度，削边销限制一个自由度，这样的空间限制共六个自由度。 为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定采用铰链压板作为紧固装置。5.6定位方案的设计本夹具采用平面和孔定位，一面两销经典的定位方式，采用圆柱销和削边销定位，定位元件如下图：圆柱销如下图5-1：图5-1削边销如下图5-2：图5-25.7夹紧方案的设计本夹具采用一面两销定位，限制空间的6个自由度，同时采用铰链压板夹紧工件即可满足要求。铰链压板如下图5-3：图5-35.8 切削力及夹紧力计算 圆周分力Fc工件材料：结构钢和铸钢(b=736MPa)刀具材料：硬质合金加工方式：纵向和横向车、镗公式：Fc=2943*(ap)*f(0.75)*(vc)(-0.15)*(Kp)参数:ap = 71参数:f = 0.5参数:vc = 50参数:Kp = 1计算结果 = 69092.453径向分力Fp工件材料：结构钢和铸钢(b=736MPa)刀具材料：硬质合金加工方式：纵向和横向车、镗公式：Fp=2383*(ap)(0.9)*f(0.6)*(vc)(-0.3)*(Kp)参数:ap = 71参数:f = 0.5参数:vc = 50参数:Kp = 1计算结果 = 22539.67轴向分力Ff工件材料：结构钢和铸钢(b=736MPa)刀具材料：硬质合金加工方式：纵向和横向车、镗公式：Ff=3326*(ap)*f(0.5)*(vc)(-0.4)*(Kp)参数:ap = 71参数:f = 0.5参数:vc = 50参数:Kp = 1计算结果 = 34920.275.9定位误差分析(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = =(2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 经检验合格5.10夹具设计及操作简要说明采用铰链压板夹紧工件，采用圆柱销和削边销定位，限制空间的六个自由度，即可满足要求，整个夹具设计整体上本着简单操作方便的原则，装卸方便，可以大大提高加工效率。总 结把这些知识和我们做的设计进行很好的结合，这需要我们把金属切削原理夹具与刀具、机床夹具设计、互换性测量技术、钻床夹具设计，等系统的结合起来，通过查阅上面学习过的资料，很好的复习和巩固以前学过的知识，并把这些知识很好的运用到钻床夹具设计中。同时通过查阅资料和文献也培养了我自己的自学能力与创新能力。本次设计涉及知识面较广，理论联系实际较强，做好本次设计即需要有很好的教材和文献上的理论作为支撑，有需要注意好生产加工的实践需要，需要很好的吧理论和实践进行融合，因此他是一个综合性系统性的训练，使我的知识水平和实践能力得到显著的提高。铸炼我们运用系统知识联系实际情况解决生产加工中实际问题的的，比较散乱的知识，通过本次设计，系统的串联起来，使我对这些机械加工知识有了更加系统化和深入的理解掌握。比如机床的选择，机床的特性，机床的参数，切削i加工的参数的确定、计算、材料的选取、背吃刀量的选择，加工顺序的安排， 2者相互相成，缺一不可，正如我们伟大领袖毛主席所说，从理论中来，到实践中去，理论指导