机床卡具课程设计-链轮机械加工工艺规程及钻削φ26x39中心孔夹具设计.doc

课 程 设 计 说 明 书课 程 设 计 说 明 书题目： “链轮”机械加工工艺规程及“钻削26x39中心孔” 夹具设计学院（系）： 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 机床卡具课程设计（论文）任务书院（系）： 基层教学单位：学 号学生姓名专业（班级）设计题目“链轮”机械加工工艺规程及“钻削26x39中心孔” 夹具设计设计技术参数1.年生产纲领： 批量2.加工要求：见零件图设计要求1.工艺规程必须保证加工质量和生产率要求，合理可行。2.夹具设计要保证加工精度，并定位合理、夹紧可靠、操作简便；尽量采用机动夹紧、多件夹紧等。3.设计图纸及说明书符合规范。工作量零件图 1张（A3/A4）毛坯图 1张（A3/A4）机械加工工艺过程卡片及工序卡片 1套（2张B5）夹具结构装配图(二维) 1张（A1/A0）零件模型及夹具装配模型一套(三维) 1张（A1/A0）课程设计说明书 1份（不少于5千字）工作计划第1周 抄画零件图，完成机械加工工艺规程设计及毛坯图。第2周 进行夹具方案设计及其相关分析计算，草图设计；夹具二维装配图设计。第3周 基于夹具二维装配图，绘制零件三维图，完成该夹具模型装配，并实现装配过程动态展示。第4周 完成夹具的虚拟装配，撰写课程设计说明书，制作答辩用的ppt，答辩。参考资料机械制造工艺学课程设计指导书机械制造工艺手册机床夹具设计图册机床夹具设计手册机械零件设计手册指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011 年 11 月 25 日目录第1章 零件的分析11.1 零件的功用及结构分析11.2 零件的工艺分析1第2章 链轮零件机械加工工艺规程设计42.1 毛坯的选择42.2 定位基准的选择42.3 工艺路线的拟定42.3.1加工方法及加工方案的确定42.3.2加工顺序的确定52.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定72.5 切削用量及工时定额的确定8第3章 链轮钻削26x39工序夹具设计123.1 任务的提出123.2 定位方案及定位装置的设计计算123.2.1定位方案的确定123.2.2定位元件及装置设计123.2.3定位误差的分析计算123.3 对刀或导引元件（装置）设133.4 夹紧方案及装置的设计计算133.4.1夹紧方案的确定133.4.2夹紧力大小的分析计算133.4.3夹紧机构及装置设计143.5夹具操作及维护简要说明14第4章工序链轮钻削26x39夹具虚拟装配154.1 Pro/E三维零件设计及虚拟装配技术154.2夹具主要零件虚拟创建154.3虚拟装配方法、顺序零件约束确定154.4夹具组件虚拟装配及其分解16参考文献17附录 机械加工工艺过程卡片17附录 机械加工工序卡片19结束语21第一章 零件的分析1.1零件的功用及结构分析题目所给的零件是燕大机械厂生产的钢筋调直剪断机中的链轮（见附图1），它位于调直剪断机的传动部位。主要作用是通过链条传递动力。结构分析：35的轴孔用来与轴配合，通过键传递动力。属于盘类零件，用于与万向联轴器SWC160相配合。1.2零件的工艺分析由零件图可得链轮主要加工内外圆柱面，端面，滚切齿形，键槽槽，倒齿形角。该零件与链条配合，中心孔与轴相接合，通过键传递动力。为了结合平稳，噪声小，避免工作时的震动，有对端面及齿根面的跳动度要求，链轮与轴相连的键槽有对称度要求。表面粗糙度要求不高，中心孔、齿面及键槽侧面表面达到Ra6.3。第二章 链轮3926中心孔孔机械加工工艺规程设计2.1 毛坯的选择零件的材料是45钢，链轮用于传递动力且有台阶应考虑使用锻造，属于中批生产，选择自由锻毛坯。2.2定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1) 车削加工：粗车左侧外圆、端面时，以右侧的外圆表面为定位基准；车右侧外圆、端面时，以左侧的53外圆表面为定位基准。精车外圆、端面时，以35内孔表面为定位基准。2）钻孔加工：以53外圆及端面为定位基准。3）齿形加工：以35内孔为定位基准。4）键槽加工：以50外圆为定位基准。2.3工艺路线的拟定2.3.1加工方法及加工方案的确定制定工艺路线的出发点，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保证。1.加工工艺路线方案在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，中批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时也要考虑到经济效果，降低生产成本，查机械设计与工艺手册，可以确定加工方案，见下表：位置尺寸表面粗糙度加工方案外圆98Ra12.5粗车53Ra12.5粗车50Ra12.5粗车内孔35Ra6.3钻扩端面50左侧Ra12.5粗车53右侧Ra12.5粗车98左侧Ra12.5粗车98右侧Ra12.5粗车键槽10Ra6.3插键槽齿形Ra6.3滚齿2.3.2加工顺序的确定根据加工基准的选定，加工顺序的“先安排粗加工工序，后安排精加工工序”的安排原则，而且零件的精度要求较高故而把粗精加工分开。如下所示：工序号工序名称工序内容设备1粗车粗车55端面及外圆柱面，110侧面及外圆柱面，53端面车床2热处理调质处理HB220-2503钻孔钻26孔扩孔至35立钻4半精车半精车左侧100端面，86外圆柱面半精车160两侧面半精车左侧100外圆柱面车床5滚齿心轴定位滚切齿形6倒棱角齿棱角倒钝倒角机7插键槽插中心孔键槽插床8热处理齿部高频淬火HRC40-509终检按零件图样要求全面检查2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量如下表所示：加工表面加工方法表面粗糙度Ra表面光洁度公差等级公差等级加工余量说 明外圆粗 车半精车精 车细 车粗 磨精 磨研 磨12.56.31.60.81.00.40.11345677867891014IT12IT11IT10IT9IT8IT7IT6IT5IT8IT7IT6IT5IT6IT5111010887767645150.501.600.20.50.10.250.250.850.060.100.03指尺寸在直径180以下,长度在500以下,锻件的直径余量内孔钻 孔扩 孔粗 镗半精镗精 镗细 镗粗 铰精 铰粗 磨精 磨研 磨256.36.31.60.80.23.21.61.60.20.113452456679105667679101014IT13IT11IT10IT9IT10IT9IT9IT8IT8IT7IT7IT6IT8IT7IT8IT7IT6IT7IT610898876877676540.30.51.81.01.80.50.80.10.30.10.550.40.20.20.30.20.50.10.20.010.02指孔径在180以下,锻件直径的余量.L/d2L/d=210时,加工误差增加1.22倍平面粗刨,粗铣精刨,精铣细刨,细铣粗 磨半精磨精 磨研 磨12.56.30.81.60.80.80.11346786779791014IT14IT11IT10IT9IT6IT9IT7IT6IT7IT6IT511910986867575520.92.30.20.30.160.050.030.030.010.03指平面最大尺寸500以下的锻件的平面余量工序尺寸及公差等级：车外圆柱面 105mm 粗车 加工余量5mm 工序尺寸100 mm公差等级IT121155 mm粗车 加工余量3mm 工序尺寸53 mm公差等级IT121155 mm 半精车 加工余量3 mm 工序尺寸50 mm公差等级IT109105mm 半精车 加工余量2 mm 工序尺寸98 mm 公差等级IT109车端面 粗车 加工余量2.75 mm公差等级IT1211钻孔 4226 mm扩 加工余量2mm 工序尺寸35 mm插键槽 加工余量 0.16mm 工序尺寸 10 mm2.5 切削用量及工时定额的确定根据有关资料，利用钻头进行钻削，选用高速钢钻头钻材料为45的工件上的直径为26mm的孔，用直径为25mm的钻头，则查切削手册， （ 切削手册表27 ） （ 切削手册表213 ）需要加工孔的直径，长度，则有，且钻孔后需要扩孔则，修正系数，则有取。根据表28，当，钻头强度允许的进给量按机床进给机构强度决定进给量，根据表29，当，时，机床进给机构允许的轴向力为8330N（Z525钻床允许的轴向力为8330N，见表235）时，进给量为0.20mm/r.从以上三个进给量比较而已看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为，根据钻床说明书，选择。机床进给机构强度也可以根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验。由表219可查出钻孔时的轴向力，当，时，轴向力，轴向修正系数均为1.0，故。根据Z525钻床说明书，机床进给机构允许的最大轴向力，由于，故可用。由表213，当加工性为第5类，双核刃磨的钻头，时，切削速度的修正系数为，时，根据Z525钻床说明书，可考虑根据表220。当当，扭矩的修正系数为1.0，故。根据Z525钻床说明书，当，根据表223，当，时。根据Z525钻床说明书，。由于，故选择的切削用量可用，即，。计算工时：式中，入切削量及超切量由表229查出故 。第3章 链轮钻及粗扩4226工序夹具设计3.1 任务的提出由于链轮要与轴连接，故选择在50圆柱部分钻削加工4226的通孔。3.2 定位方案及定位装置的设计计算3.2.1定位方案的确定因为链轮要与轴连接，保证传动平稳，减小震动，端面有跳动限制，因此以外圆为基准，限制2个自由度，钻削中心孔，再以中心孔为基准车削外圆及端面，设计基准与加工基准重合，保证加工精度。以下端面为基准，限制3个自由度，从而实现5自由度限制，完成钻孔加工。3.2.2定位元件及装置设计根据上述分析可以选用两个V形块和平面三点来定位。3.2.3定位误差的分析计算因是两V行块一平面定位，且是固定边接触，故定位误差计算式为其中60的孔与轴的配合是基轴制，公差等级为8级，故有，查手册定位元件的相关尺寸及相互位置的公差一般取工件上相应公差的，最常用的是，及取，所以定位误差3.3 对刀或导引元件（装置）设计选用钻模板，中心孔由于加工要求需要先钻再粗扩，故而引导元件使用快换钻套。3.4 夹紧方案及装置的设计计算3.4.1夹紧方案的确定考虑到效率及加工工时问题，将工件安装在上，并用双头螺柱与长心轴上的螺纹孔配合，将钻模板压在工件上，并用开口垫圈压紧，在螺柱的另外一头上配合螺母。通过螺母的拧紧和放松来安装工件。3.4.2夹紧力大小的分析计算根据选用的开口垫圈配合螺母夹紧钻模板，所以计算螺母的许用夹紧力及加紧扭矩是否能提供钻削力和钻削扭矩，计算如下：查机床夹具设计手册钻削切削力切削扭矩计算公式为：切削力计算公式为：M钻削扭矩（Nm）D钻头直径（mm）S每转进给量（mm）修正系数 根据钻头直径尺寸及材料查手册有， 取，取，所以钻削扭矩钻削力查手册表螺母许用夹紧力及加紧扭矩得M20螺母的许用加紧力为15696N，螺母轴线到孔加工位置的轴线距离为68.5mm，可以计算出螺母提供的扭矩，有，则得到螺母能克服钻削力及钻削扭矩。可知采用此种加紧方式可行。3.4.3夹紧机构及装置设计通过上述的计算检验可以采用上述装置，即：开口垫圈配合使用螺母压紧钻模板来加紧工件。3.5 夹具操作及维护简要说明装夹部分：将工件通过心轴小端面安在底座上，将钻模板同样穿过长心轴，并用其上的“小手”限制转动安在工件的大头端面，在心轴的螺纹孔配合一双头螺柱。然后在钻模板的上端安放一个通过双头螺柱的开口垫圈，再在双头螺柱的上端部分拧紧螺母。即可达到装夹并加紧要求。卸工件部分：拧松螺母，将开口垫圈拿去，由于钻模板和工件内孔直径都比螺母外径尺寸答，故而可以直接将钻模板和工件从底座上拆卸下来。维护：要及时检查螺柱与底座的螺纹孔的配合，和螺柱与螺母螺纹的磨损情况。第4章 工序夹具虚拟装配4.1 Pro/E三维零件设计及虚拟装配技术使用Pro/E画三维图的零件图时，设计首先画工件，接着画底座和上面的长心轴，钻模板，钻套，衬套，开口垫圈，紧固螺母，双头螺柱。然后根据零件的加工顺序，使用装配功能，将这些零件装配到一起。4.2夹具主要零件虚拟创建本次设计的夹具的主要零件有钻模板，快换钻套和支柱及夹具体 4.3虚拟装配方法、顺序及零件约束确定根据零件的加工和装配顺序可以在虚拟装配时确定这些零件的装配顺序。即先在底座上安装上零件，由心轴确定其位置，再在零件上加上钻模板，由钻模板上的“小手”定位钻模板在零件上的位置。接着用开口垫圈和螺母联结钻模板达到加紧的目的。4.4夹具组件虚拟装配及其分解零件加工的装配视图如下：参考文献1 王先奎.机械加工工艺手册（第二版）.机械工业出版社,2006.122机床夹具设计手册.上海科学技术出版社3王先奎.机械制造工艺学（第二版）.机械工业出版社,2006.14邵晓荣 曲恩.互换性与测量技术基础.