机械制造技术课程设计-套筒的加工工艺及钻2-φ10孔的夹具设计（全套图纸）.doc

设计说明书套筒的机械加工工艺规程及钻2-10孔的夹具设计 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。套筒的机械加工工艺规程及钻2-10孔的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。全套图纸加153893706ABSTRCTThis 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 140 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. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计22.1确定毛坯的制造形式 32.2毛坯的设计32.3基面的选择传 52.4制定工艺路线 52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5确定切削用量及基本工时8三 钻2-10孔夹具设计103.1问题的提出103.2定位基准的选择103.3定位元件的设计103.4定位误差分析113.5切削力及夹紧力计算113.6钻套设计123.7夹具设计及操作简要说明13总 结16致 谢17参考文献 18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。套筒的加工工艺规程及其攻6-M8-6H深10的夹具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 零件的作用套筒类零件是指在空心回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常用的一类零件，在各种机器类应用广泛，主要起支撑和导向作用，常与运动轴主轴活塞滑阀相配合。有些套筒的端面与凸圆端有定位和承受载荷的作用。它的应用范围很广。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒。由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，零件长度一般大于直径，零件壁的厚度较薄且易变形；零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面。1.2 零件的工艺分析 由于工件内表面和内外表面的同周度要求较高，所以应采取互为基准的原则。在一次安装中加工内外圆表面与端面。这种工艺方案由于消除了安装误差对加工精度的影响，因而能保证较高的相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床精度。但是此零件初主要工作表面外其余表面的加工精度要求都比较低不需要高精度机床加工，而主要表面的加工精度相对要求较高但也可以在正常的生产条件下，采用较低的经济方法保质保量的生产出来。因此该零件的工艺性较好。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式选45号钢做套筒，以离心铸造法在钢内壁上浇注巴氏合金轴承合金材料，既可节省有色金属，又能提高轴承的寿命。45刚的可锻性好，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。毛坯的拔魔亵渎为5度。2.2：毛坯的设计1、公差等级有套筒的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、锻件质量已知机械加工后套筒的重量为8.0千克，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为11千克。3、锻件形状复杂系数对套筒零件图进行分析计算，可大致确定锻件外轮廓包容体的直径和高度，即d=137 mm,h=299mm,由公式2-3和2-5可计算出该套筒锻件的形状复杂系数 S=mt/mN =11/(XdXdXhX/4)=11/(3.14X138X138X299X7.8/4)=0.32由于t/d0.2 所以形状复杂系数属于S4级4、锻件的材质系数由于该套筒材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于M1级5、锻件分模线形状根据该套筒的形位特点，选宽度方向的对称面为分模面，属于平直分模线。6、零件的表面粗糙度加工表面的粗糙度均大于等于1.6um.根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中锻件质量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级11.034.1S4M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注长2945.0+3.3 -1.7表2-102.33.0两端面都取2.5表2-13长203.2+2.1 -1.1表2-102.33.0两端面都取2.5表2-13内孔径603.6+2.4 -1.2表2-103.0表2-14外表面954.0+2.7 -1.3表2-102.33.0取3.0表2-13外表面1324.5+3.0 -1.5表2-102.33.0取3.0表2-132.3：基面的选择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。1.粗基准的选择为保证孔的加工精度保证各表面有足够的加工余量，先选择外表面作为粗基准。来加工内孔等，为后面的工序准备好精基准。2.精基准的选择套筒的内空和外圆表面要求较高的位置要求，因此应该用互为基准的原则，先以孔为基准加工外表面，在以外表面加工孔。为了提高套筒的精度，利用基准统一的原则，即利用孔和外表面一次定位，尽量加工较多的表面。2.4： 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：方案一工艺路线图如下工序号工序名称机床设备刀具1扩内孔作为基准 四面组合钻床麻花钻2校正钳工台手锤3.车长270的外表面数控机床900车刀4车长20的外表面数控机床900车刀5车空刀槽数控机床车槽刀6车长49的凹面数控机床车槽刀7车两端面数控机床900车刀8车外表面过渡面数控机床900车刀9精车内孔四面组合钻床扩孔刀和绞刀10宽40的内槽数控机床内沟槽车刀11车深8的凹槽深8的凹槽内沟槽车刀12去毛刺钳工台平锉13中检14钻两个10的孔四面组合钻床麻花钻15钻两个边长36的方孔四面组合钻床麻花钻16钻两个40的孔四面组合钻床麻花钻17铣外表面窄槽立式铣床X5012立铣刀18M6盲孔数控机床丝锥19M8 盲孔四面组合钻床麻花钻,铰刀2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定端盖零件材料为HT200生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、 端盖的底面和顶面因端盖的底面和顶面的精度要求都不是很高，其加工余量为2.5mm。2、端盖的16孔因为孔的尺寸太小，毛坯铸造为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，16的粗糙度要求为1.6，需要钻，扩，绞3次加工，参照参数文献。钻孔15扩孔15.85绞孔162.6：确定切削用量及基本工时工序19-钻-粗铰-精铰m8盲孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定查表2-28得,精铰余量Z精铰=0.04mm;粗铰余量Z粗铰=0.16mm,钻孔余量Z钻=7.8mm.查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工等级为,精铰,IT7;粗铰,IT10;钻:IT12.根据上述结果,再查标准公差表可确定各工步的公差值分别为,精铰:0.015mm;粗铰:0.058mm;钻:0.15mm.2.7 切削用量的计算(1)钻孔工步1、背吃刀量的确定ap=7.8mm2、进给量的确定 由表5-22,选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r3、切削速度的计算 由表5-22,按工件材料为45的条件选取,切削速度v可取为22m/min.由公式(5-1)n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=897.6r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=960r/min.再将此转速带入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=960r/min7.8mm/1000=23.5m/min.(2)粗铰工步1、背吃刀量的确定ap=0.16mm2、进给量的确定 由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r3、切削速度的计算 由表5-31,按工件材料为45的条件选取,切削速度v可取为2m/min.由公式(5-1)n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n=80r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min.再将此转速带入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=97r/min7.96mm/1000=2.4m/min.(3)精铰工步1、背吃刀量的确定ap=0.04mm2、进给量的确定 由表5-31,选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r3、切削速度的计算 由表5-31,按工件材料为45的条件选取,切削速度v可取为4m/min.由公式(5-1)n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n=159.2r/min参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速,取转速n=195r/min.再将此转速带入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=195r/min8mm/1000=4.86m/min.工序：钻2-10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） 637r/min 与637r/min相近的转速有630r/min和1000r/min，在此选取n=630r/min 切削工时： ，走刀次数则机动工时为 三、 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，决定设计第工序钻2-10孔夹具设计3.1：问题的提出 夹本夹具主要用于钻210孔，粗糙度为Ra12.5，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑生产效率。3.2：定位元件及夹紧元件的选择钻210孔，以套筒132端面、95孔和40孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴、对定销。采用心轴、快换垫圈和六角螺母组成的螺旋夹紧机构夹紧工件。定位分析如下：1、 套筒132端面作为第一定位基准，与心轴端面相配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 套筒95孔作为第二定位基准，与心轴95外圆相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z移动。3、 套筒40孔作为第三定位基准，与对定位销相配合，限制一个自由，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。3.3切削力的计算与夹紧力分析 查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=6mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 3.4定位误差分析1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以95孔在轴上定位钻210，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0625mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =3.7夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择由心轴、快换垫圈和六角螺母组成的螺旋夹紧机构夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为