机械制造技术课程设计-顶杆套加工工艺和钻孔夹具设计（全套图纸）.pdf

课程设计论文课程设计论文 论文题目：顶杆套零件加工工艺及钻孔夹具设计论文题目：顶杆套零件加工工艺及钻孔夹具设计 班班 级级： 专专 业：业： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 日日 期期: 摘摘 要要 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、公差合 与测量等多方面的知识。 顶杆套零件加工工艺及钻孔钻床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，加全套图纸，加 153893706 ABSTRCT This 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 任务书任务书 I、设计、设计(论文论文)题目：题目： 顶杆套零件加工工艺及钻孔钻床夹具设计 II、毕、毕 业设计使用的原始资料及设计技术要求业设计使用的原始资料及设计技术要求 （1）顶杆套零件工作图，附图见后一页 （2）完成该零件的机械加工工艺设计 （3）完成指定工序的专用夹具设计（指定钻孔的底孔钻削钻床夹具的设计） （4）生产类型：大批量生产 （5）生产车间条件：无专用设备，常规通用加工设备齐全 （6）要求所有图纸加起来要有两张 A0 图纸那么大 （7） 零件材料：45 (8) 绘制顶杆套体零件工作图 （9）编制顶杆套加工工艺过程卡 (10) 撰写课程设计说明书 目目 录录 序言序言 1 一一. 零件分析零件分析 2 1 . 1 零 件 作 用 2 1 . 2 零 件 的 工 艺 分 析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2 2 . 1 确 定 毛 坯 的 制 造 形 式 2 2 . 2 基 面 的 选 择 传 2 2 . 3 制 定 工 艺 路 线 2 2 . 4 机 械 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 及 毛 坯 尺 寸 的 确 定 4 2 . 5 确 定 切 削 用 量 及 基 本 工 时 4 三三 夹 具 设 计夹 具 设 计 8 3 . 1 夹 具 设 计 概 述 8 3 . 2 方 案 设 计 9 3 . 3 定 位 基 准 的 选 择 9 3 . 4 切 削 力 及 夹 紧 力 计 算 9 3 . 5 定 位 误 差 分 析 1 0 3 . 6 导 向 装 置 设 计 1 0 3 . 7 夹 具 设 计 及 操 作 简 要 说 明 1 1 总总 结结13 致致 谢谢14 参考 文献参考 文献 1 5 - - 1 - - 序序 言言 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。 顶杆套零件加工工艺及钻孔钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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。 - - 2 - - 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 顶杆套是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，承受着部分静载荷，因为 顶杆套与整个机体连接，并且中心部分与该零件是螺纹连接，因而该零件的螺纹 承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 顶杆套有 3 个加工面他们有位置度要求。这三个加工面的分别为： 1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，上端面，和直径为 8.5 的孔。 2：以直径为 8.5 孔的轴线为基准，这组面包括 M12-6H 3：以直径为 8 的圆为基准的加工孔。 - - 3 - - 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 45，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况， 选用圆钢。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 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。 粗基准的选择：对顶杆套这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零 件的上端面加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 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：下料 工序：车右端面 工序：粗车外圆20； 工序：精车外圆20 工序：铣头部圆弧达到尺寸 工序：钻孔8 工序：钻孔8.5 工序 VIII：攻丝 M12-6H 工序 IX：质检 工序 X：入库 - - 4 - - 方案二 工序：下料 工序：车右端面 工序：粗车外圆20； 工序：精车外圆20 工序：铣头部圆弧达到尺寸 工序：钻孔8 工序：攻丝 M12-6H 工序 VIII：钻孔8.5 工序 IX：质检 工序 X：入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一加工的时间在一个定位的情况下，把 可以加工的孔全部加工完然后攻丝，这样可以保证加工的质量和精度，同时也能 提高生产效率，适合于大批量生产，因此我们综合考虑选择方案一 具体的方案如下 工序：下料 工序：车右端面 工序：粗车外圆20； 工序：精车外圆20 工序：铣头部圆弧达到尺寸 工序：钻孔8 工序：钻孔8.5 工序 VIII：攻丝 M12-6H 工序 IX：质检 工序 X：入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 顶杆套零件材料为 45， ，生产类型为大批量生产，采棒料毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。 - - 5 - - 2、顶杆套的底面 由于顶杆套底面要与其他接触面接触，所以要进行车，其加工余量为 3mm。 3、顶杆套的孔直径为 8、8.5 孔毛坯为实心。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间， 参照参数文献，确定工艺尺寸余量为 钻 8、5 . 8孔 表面粗糙度均为 1.6 1、孔端面 采用铣一次走刀完表面加工， 表面粗糙度为 3.6， 根据参考文献， 其余量为 Z=3mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序：下料 工序 II：车外圆和端面 选硬质合金车刀 工步一：车外圆端面 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即 可完成所需长度。 2） 机床功率为 7.5kw。 查 切削手册 f=0.140.27mm/z。 选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=254min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=480r/min,Vfc=480mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480 480/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=480/(30010)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。 故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(12+15)/480=0.052min。 工步二：车48 外圆 - - 6 - - 选择硬质合金车刀 1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即 可完成所需长度。 2） 机床功率为 7.5kw。 查 切削手册 f=0.140.27mm/z。 选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=254min 4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s，n=479r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=480r/min,Vfc=480mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480 480/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=480/(30010)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。 故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm，nc=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tmL/ Vf=(12+25)/480=0.054min。 工序 III：钻孔 钻孔mm8、mm5 . 8 确定进给量 f ：根据参考文献表 2-7，当钢的MPa b 800， mmd5 . 8 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工mm25孔时属 于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.80，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 min/18mv =所以 min/ 2 . 337 25 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/375rnw=，故实际切削速度为 - - 7 - - min/72.24 1000 37525 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml40=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min896 . 0 25 . 0 375 3943 21 = + = + = fn lll t w m 其他的车床，铣床的计算如上，在此不在累述 工序 III：钻 M12 的孔底孔 钻 M12 螺纹底孔2 .10 确定进给量 f ：根据参考文献表 2-7，当 钢的MPa b 800，mmd 2 . 10 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在 加工mm 2 . 10孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.80，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 min/18mv =所以 min/ 6 . 1061 2 . 10 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/965rnw=，故实际切削速度为 min/ 3 . 16 1000 965 2 . 10 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml10=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min20 . 0 25 . 0 965 3920 21 = + = + = fn lll t w m 工步 II：攻丝 M12 攻螺纹 M12mm 。 mmmv/15= - - 8 - - min/217rns= 按机床选取min/195rnw=，则mmrv/4 .13= 机动时 mml20=，mml5 1 =，mml3 2 = 攻 M12 孔 min9 . 1 1 . 0195 )3520()( 21 = + = + = nf lll tm 第三章：夹具设计第三章：夹具设计 3.1 概概述述 在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要 保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件 正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。 对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件 的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时 往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。 本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证 工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。 3.2 方案方案设计设计 方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案 设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就 会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因 此必须慎重考虑。 设计方案的拟定必须遵循下列原则： 1、定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。 2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。 3、夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低 - - 9 - - 3.3 定位基准的选择定位基准的选择 我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准，孔和端面 共限制 5 个自由度，这样还有一个旋转的自由度没有限制，为了保证空 间工件定位准确，我们需要限制 6 个自由度，因此我们采用一挡销来限 制旋转方向的自由度。这样空间 6 个自由度就限制完了。 3.4 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 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 6 . 08 . 0 26HBDfF = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT = 式（5-3） 式中 ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 )(69.1980NFf= )(0069 . 0 mNM= 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计 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。 这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的 位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证 工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件 不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。 夹紧力的计算:因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。 3 .5 定定位误差位误差分析分析 （1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和两 V 型块，间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，孔径为最小时，孔心