机械制造技术课程设计-夹具座加工工艺及钻2-M8孔夹具设计（全套图纸）.pdf

设计说明书设计说明书 题目：夹具座的工艺规程及钻攻 2-M8 螺纹 的工装夹具设计 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。 夹具座的工艺规程及钻、 攻 2-M8 螺纹的工装夹具设计是包括 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 The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. A clamp seat technical regulation and drilling, tapping thread of 2- M8 fixture design including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 5 2.4 确定切削用量及基本工时 7 三三 夹具设计夹具设计 26 3.1 问题的提出26 3.2 定位基准的选择26 3.3 切削力及夹紧力计算26 3.4 定位误差分析26 3.5 钻套的设计28 3.6 夹具设计及操作简要说明29 总 结31 致 谢32 参考文献参考文献 33 第 1 页 共 31 页 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。 夹具座的工艺规程及钻、 攻 2-M8 螺纹的工装夹具设计是在学 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。 第 2 页 共 31 页 一、一、 零件的分析零件的分析 夹具座共有八组加工表面，现分述如下： 1. 320155面 2. 105两侧面及32025面 3. 6-9孔、6-13 4. 32038面 5. 32067面 6. 6-M8螺纹深20 7. 26锥孔 8. 2-M8螺纹 第 3 页 共 31 页 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 零件材料为 HT150，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击 性载荷， 采用这种材料零件的强度也能保证。 由于零件成批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型， 铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保 证加工精度上考虑也是应该的。 夹具体零件材料为 HT150，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。 生产类型为成批生产， 采用砂型铸造， 机械翻砂造型， 2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工 余量，对毛坯初步设计如下： 1. 320155面 320155面，表面粗糙度为Ra0.8，查机械制造工艺设计简 明手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=5.0mm. 粗铣 单边余量Z=3.0mm 半精铣 单边余量Z=1.5mm 精铣 单边余量Z=0.4mm 磨削 单边余量Z=0.1mm 2. 105两侧面及32025面 105两侧面及32025面，查机械制造工艺设计简明手册 表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm. 3. 6-9孔、6-13孔 6-9孔、6-13孔的尺寸不大，采用实心铸造。 4. 32038面 第 4 页 共 31 页 32019面，表面粗糙度Ra0.8，查机械制造工艺设计简明 手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm. 粗铣 单边余量Z=2.0mm 半精铣 单边余量Z=0.5mm 精铣 单边余量Z=0.4mm 磨削 单边余量Z=0.1mm 5. 32067面 32067面，表面粗糙度Ra1.6，查机械制造工艺设计简明 手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm. 粗铣 单边余量Z=2.0mm 半精铣 单边余量Z=0.8mm 精铣 单边余量Z=0.2mm 6. 6-M8螺纹深20 6-M8螺纹深20，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。 7. 26锥孔 26锥孔，尺寸不大，采用实心铸造。 8. 2-M8螺纹 2-M8螺纹，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。 9. 其它表面均为不加工表面， 砂型机器铸造出的毛坯表面就 能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余 量。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正 确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则， 第 5 页 共 31 页 不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大 批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面 的精加工至关重要。 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀， 则应选择重要表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精 度以及表面质量要求较高的表面。因此，夹具座以32067的槽作 为定位粗基准。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与 工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要专门计算， 此处不再重复。 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。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并 尽量使工序集中在提高生产率。 除此以外， 还应当考虑经济效果， 以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面 工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面 工序 05：钻 6- 9 孔、扩9 孔到13 工序 06：粗铣、半精铣、精铣 32019 面 工序 07：粗铣、半精铣、精铣 32067 面 第 6 页 共 31 页 工序 08：钻、攻 6- M8 螺纹深 20 工序 09：与件 3 配作 26 锥孔 工序 10：钻、攻 2- M8 螺纹 工序 11：磨 320155 面 工序 12：磨 32038 面 工序 13：去毛刺 工序 14：检验至图纸要求 工序 15：入库 方案二 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面 工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面 工序 05：粗铣、半精铣、精铣 32019 面 工序 06：粗铣、半精铣、精铣 32067 面 工序 07：钻 6- 9 孔、扩9 孔到13 工序 08：钻、攻 6- M8 螺纹深 20 工序 09：与件 3 配作 26 锥孔 工序 10：钻、攻 2- M8 螺纹 工序 11：磨 320155 面 工序 12：磨 32038 面 工序 13：去毛刺 工序 14：检验至图纸要求 工序 15：入库 方案一与方案二的区别在于钻6-9孔、扩9孔到13加工 第 7 页 共 31 页 的先后，孔加工之后为后面工序的加工提供了定位基准，简 化了夹具设计，减少了成本，提高了效率，故采用方案一， 具体的加工路线如下 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面 工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面 工序 05：钻 6- 9 孔、扩9 孔到13 工序 06：粗铣、半精铣、精铣 32019 面 工序 07：粗铣、半精铣、精铣 32067 面 工序 08：钻、攻 6- M8 螺纹深 20 工序 09：与件 3 配作 26 锥孔 工序 10：钻、攻 2- M8 螺纹 工序 11：磨 320155 面 工序 12：磨 32038 面 工序 13：去毛刺 工序 14：检验至图纸要求 工序 15：入库 2.4 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面 工步一：粗铣 320155 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, 第 8 页 共 31 页 mmap0 . 3=，mmd60 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap0 . 3= 2）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 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 675min/r min/ 2 . 127min/ 1000 67560 1000 mm dn v w = = 当 w n 675r/min 时 rmmznff wzm /54067542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时：mml320=，mml0 . 3 1 =，mml3 2 =，则机动工时 为 min415 . 2 2 . 0675 33320 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：半精铣 320155 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd60 0 =，min/125mv =，4=z。 第 9 页 共 31 页 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 1= 2）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 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 675min/r min/ 2 . 127min/ 1000 67560 1000 mm dn v w = = 当 w n 675r/min 时 rmmznff wzm /54067542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时：mml320=，mml5 . 1 1 =，mml3 2 =，则机动工时 为 min404 . 2 2 . 0675 35 . 1320 21 = + = + = fn lll t w m 工步三：精铣 320155 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mmap4 . 0=，mmd60 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 第 10 页 共 31 页 1）决定铣削深度 mmap4 . 0= 2）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 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 675min/r min/ 2 . 127min/ 1000 67560 1000 mm dn v w = = 当 w n 675r/min 时 rmmznff wzm /54067542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/500= 3）计算工时 切削工时：mml320=，mml4 . 0 1 =，mml3 2 =，则机动工时 为 min396 . 2 2 . 0675 34 . 0320 21 = + = + = fn lll t w m 工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合双面刃铣刀，刀片采用 YG8, mmap0 . 3=，mmd80 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 第 11 页 共 31 页 mmap0 . 3= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/6 .497 80 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 500min/r min/ 6 . 125min/ 1000 50080 1000 mm dn v w = = 当 w n 500r/min 时 rmmznff wzm /40050042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/400= 3）计算工时 切削工时：mml320=，mml0 . 3 1 =，mml3 2 =，则机动工时 为 min260 . 3 2 . 0500 33320 21 = + = + = fn lll t w m 工序 05：钻 6- 9 孔、扩9 孔到13 工步一：钻 6- 9 孔 1、加工条件 加工材料: HT150，硬度 200220HBS，铸件。 工艺要求：孔径 d=9mm。通孔，精度 H12H13,用乳化液冷却。 机床：选用 Z3025 钻床和专用夹具。 2、选择钻头 第 12 页 共 31 页 选择高速钢麻花钻头（如图 3 所示） ，其直径 d=13mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表 2.1 及表 2.2） ： 标准钻头， 25 =，2120 ,Kr = ，后角 0 11 =，50 = ，横刃 长度 2.5bmm= ，弧面长度 5lmm= 。 3选择切削用量 （1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当铸 铁硬度200H 有 rmmf/39. 031. 0= 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220HBS 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200H 有 rmmf/39. 031. 0= 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220HBS 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm 时， 18/min c vmm= 。 切削速度的修正系数为： 0 . 1= Tv K ， 0.88 Mv K= ， 0.75 Sv K= ， 0 . 1= tv K ， 故 vc kvv= 第 22 页 共 31 页 18 1.0 1.0 0.75 1.0/minm= 13.5/minm= 0 1000v n d = =mmr / 614 . 3 5 . 131000 =716.6r/mm 根据 Z3025 型钻床技术资料（见简明手册表 4.2-12）可 选择n=700r/mm，v=14.6m/min。 4计算基本工时 根据公式 nf L tm= 式中， +=ylL ，l=15mm，入切量及超切量由切削用量 手册表 2.29 查出 6ymm+ = ，计算得， L=（15+6）mm=21mm 故有： t=min 4 . 0700 21 =0.075min 总的时间：T2t=0.150min 工序 10：钻、攻 2- M8 螺纹 工步一：钻 2- M8 螺纹底孔6.8 选用mm8 . 6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0.28/fmm r= 机 16/min c Vm= 查 （ 切削表 2.15） 第 23 页 共 31 页 min/ 2 . 351min/ 8 . 6 5 . 710001000 rr D V n c = = 按机床选取 n=375r/min min)/m0 . 8 1000 3758 . 6 1000 Vc（= = Dn 基本工时：min2419 . 0 min 28 . 0 375 34 . 319 21 = + = + = nf lll t 总的工时：T=2t=0.484min 工步二：攻丝 2-M8 选择 M8mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c Vm= 机 min/ 2 . 341min/ 8 5 . 710001000 rr D V n c = = 按机床选取 n=375r/min 基本工时：min0482 . 0 min 25 . 1 375 36 . 019 21 = + = + = nf lll t 总的工时：T=2t=0.096min 工序 11：磨 320155 面 工件材料：灰铸铁 HT150 加工要求：磨 320155 面 机床：平面磨床 M215A 刀具：砂轮 量具：千分尺 （1） 选择砂轮 见工艺手册表 4.82 到表 4.88，则结果为 第 24 页 共 31 页 WA46KV6P35040127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软 1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 35040 127（DBd） （2） 切削用量的选择 砂轮转速为 N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s 轴向进给量 fa =0.5B=20mm(双行程) 工件速度 Vw =10m/min 径向进给量 fr =0.015mm/双行程 （3） 切削工时 f fa v1000 k Zbb L 2 tm = 工艺手册 式中 L加工长度，L=320mm Zb单面加工余量，Zb =0.1mm K系数，1.10 V工作台移动速度（m/min） fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm） fr工作台往返一次砂轮径向进给量（mm） min291 . 1 0.01520101000 0.051.1110320 2 tm= = 工序 12：磨 32038 面 工件材料：灰铸铁 HT150 加工要求：磨 32038 面 机床：平面磨床 M215A 刀具：砂轮 量具：千分尺 （4） 选择砂轮 见工艺手册表 4.82 到表 4.88，则结果为 WA46KV6P35040127 第 25 页 共 31 页 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软 1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 35040 127（DBd） （5） 切削用量的选择 砂轮转速为 N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s 轴向进给量 fa =0.5B=20mm(双行程) 工件速度 Vw =10m/min 径向进给量 fr =0.015mm/双行程 （6） 切削工时 f fa v1000 k Zbb L 2 tm = 工艺手册 式中 L加工长度，L=320mm Zb单面加工余量，Zb =0.1mm K系数，1.10 V工作台移动速度（m/min） fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm） fr工作台往返一次砂轮径向进给量（mm） min291 . 1 0.01520101000 0.051.1110320 2 tm= = 工序 13：去毛刺 工序 14：检验至图纸要求 工序 15：入库 第 26 页 共 31 页 三、三、 夹具设计夹具设计 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。 有老师分配的任务， 我被要求设计工序 10： 钻、 攻 2- M8 螺纹的夹具设计，选用机床：Z525 立式钻床 3.1、问题提出、问题提出 本夹具主要用来钻、攻 2-M8 螺纹，生产批量：中大比量，钻、攻 2-M8 螺纹与其他面没有任何位置度要求，设计时主要考虑效率 上。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 以加工后的9 孔和 320155 的端面作为定位基准进行定位。 3.3 定位元件的设计定位元件的设计 本工序选用的定位基准为二孔、一平面定位，所以相应的夹 具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是 对一面两销进行设计。 3.4 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 1、 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：10.5Dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 26 10.5 0.201741664FN= 第 27 页 共 31 页 1.90.80.6 10 10.50.2017446379TN mm= 2、夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()FKffN=+ 21 其中f为夹紧面上的摩擦系数， 取25 . 0 21 = ff F= z P +G G 为工件自重 N ff F N 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=12mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006= MPa B s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 MPa120= = 8 . 2 2 4 2 c H d F 满足要求 = MPa d N c 15 43 . 1 2 第 28 页 共 31 页 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 3.5:定位误差分析定位误差分析 (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 XDd+= （式 5-5） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销孔与工件9 孔最小配合间 隙 代入（式 5-5）得： yj min111 XDd+=0.019+0-0.015 =0.004（mm） (2) 转角误差 L XDdXDd tg 2 min222min111 + = （式 5-6） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销孔与定位销最小配合间隙 2 d 削边销孔的最大偏差 2 D 削边销孔的最小偏差 2min X 削边销定位孔与定位销最小配合 间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 X X LgLx += 则代入（式 5-6）得： 0000622 . 0 472 01 . 0 0015 . 0 015 . 0 0019 . 0 t= + =g 则： 0.00006219 = 第 29 页 共 31 页 3.6 夹