机械制造技术课程设计-摇杆的加工工艺及钻攻2-M5螺纹孔夹具设计.doc

辽宁工程技术大学课程设计题目：摇杆的机械加工工艺规程及钻攻2-M5螺纹孔的夹具设计班 级：姓 名：学 号：指导教师：完成日期：2019.6.26摘 要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。关键词 工序，工艺，工步，加工余量，定位方案，夹紧力 全套图纸加扣3012250582 ABSTRACTEnable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.Keywords： The process, worker one, workers step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength目录一、零件的基本情况51零件的用途52零件的工艺分析53摇杆的主要技术要求：64确定生产类型：6二、确定毛坯、绘制毛坯简图61确定毛坯种类：62确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：7三、工艺规程设计71定位基准的选择72表面加工方法的确定73制定工艺路线84确定切屑用量及基本时间11三、夹具设计141定位分析142定位误差分析153选择夹紧机构164切削力计算165夹紧力计算166夹具设计及操作简要说明17设计总结17参考文献18一、零件的基本情况1零件的用途摇杆是机械中一个主要零件。是一个重要的传动部件。孔装摇杆轴，轴上两端各有一个軸与孔与其他部件相连，25mm轴和20mm孔。，作为用途广泛的传动部件，具有较高的强度和硬度。2零件的工艺分析其材料为HT150。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为左端面，下端面，右端面，20mm孔和10-15mm阶梯孔。孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度与左右两端面的垂直度，直接影响到零件的可使用性以及零件的使用寿命.20mm孔的尺寸精度与下端面的平行度为0.05mm。需要先以左端面为粗基准加工右端面，再以右端面为粗基准加工左端面，再把左端面作为精基准，最后加工20mm孔时以左端面为定位基准，以保证孔相对左端面的位置精度。由参考文献（1）中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。3摇杆的主要技术要求：表2-1 摇杆主要技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度 Ra/m 形位公差/mm左端面30IT1032垂直度0.02右端面30IT1032垂直度0.02左下端面35IT143.2右下端面25IT143.2下底面183.2/0.05A20孔20IT73.215孔15IT73.210孔10IT72.530度角阶梯面206.3右端曲面R12.52.5注： 1、未注明铸造圆角为R 3-R5 2、材料：HT1504确定生产类型：已知此摇杆重量为1.4kg，该零件生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。参考文献典型零件机械加工生产实例；该种铸造公差等级为CT1011，MA-H级。所以初步确定工艺安排为：划分加工阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，采用专用夹具。二、确定毛坯、绘制毛坯简图1确定毛坯种类：零件材料为HT150。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择砂型机器造型铸件毛坯。2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：查机械制造技术基础课程设计指南，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：项目/mm机械加工余量/mm20左右端面左1.0右1.0底面2.025左右端面2.01.0三、工艺规程设计1定位基准的选择粗基准的选择：以零件的左面为主要的定位粗基准。以零件的右面为辅助定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的左端面为主要的定位精基准，以零件的右面为辅助的定位精基准。下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，面积大定位稳定可靠；2表面加工方法的确定根据摇杆零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表加工表面尺寸精度表面粗糙度加工方案20左端面IT103.2粗车，半精车，精车20右端面IT103.2粗车，半精车下底端面6.3 粗刨，精刨25左端面IT143.2粗刨，精刨25右端面IT143.2粗车，半精车，精车20内表面IT73.2钻粗铰精铰15 内表面IT732钻粗铰精铰10 内表面IT725钻粗铰精铰右侧曲面2.5粗车，半精车，精车3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位使置精度）和表面质量等技术要求能得到合理保证。在生产纲领已确定为中大批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产效率。除此以外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本下降。方案一：工序00：机械砂型铸造毛坯05对毛坯进行时效处理10粗车左端面15以左端为基准粗车右端面20以右端面为基准半精车精车左端面25以左端面为基准半精车右端面30以30中心线和左端面定位钻孔35以中心线定位粗车精车上端内圆柱面40以左端面定位半精车精车25右端面45以25右端面定位粗刨精刨30度夹角平面进给2050以左端面定位半精刨精刨孔15左端面进给3555半精刨精刨下底面60以30中心线为基准以25定位钻孔65以30中心线扩孔精铰2070以25中心线扩孔精铰1075以25中心线扩孔精铰15进给3680以下底面侧面定位钻孔铰孔385以下底面侧面定位钻孔590以下底面侧面定位钻孔695车65孔内螺纹100检验入库方案二：工序00：机械砂型铸造毛05对毛坯进行时效处理10粗车左端面15以左端为基准粗车右端面20以右端面为基准半精车精车左端面25以左端面为基准半精车右端面30以30中心线和左端面定位钻孔并扩孔精铰2035以30中心线为基准以25定位钻孔并以25中心线扩孔精铰10在以25中心线扩孔精铰15进给3640以中心线定位粗车精车上端内圆柱面45以左端面定位半精车精车25右端面并以左端面定位半精刨精刨孔15左端面进给3550半精刨精刨下底面55以下底面侧面定位钻孔铰孔3并以下底面侧面定位钻孔5以下底面侧面定位钻孔660车65孔内螺纹65检验入库工艺方案的比较分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一：先加工左右端面使其互为基准减小了定位误差确保了精度。在以其中心线定位加工其他表面。加工时单件设备减少装夹次数，适合大批量生产。而方案二和方案有很多相似的加工路线，主要改变的是一台设备加工多个工序，需要装夹。虽然这样比较麻烦，但是减少了设备数量，不需要中途变换加工设备，减少了成本，可在一道工序里完成很多工作。由于是大批大量生产，所以选用方案一。方案如下：工序00：机械砂型铸造毛坯05对毛坯进行时效处理10粗车左端面15以左端为基准粗车右端面20以右端面为基准半精车精车左端面25以左端面为基准半精车右端面30以30中心线和左端面定位钻孔35以中心线定位粗车精车上端内圆柱面40以左端面定位半精车精车25右端面45以25右端面定位粗刨精刨30度夹角平面进给2050以左端面定位半精刨精刨孔15左端面进给3555半精刨精刨下底面60以30中心线为基准以25定位钻孔65以30中心线扩孔精铰2070以25中心线扩孔精铰1075以25中心线扩孔精铰15进给3680以下底面侧面定位钻孔铰孔385以20孔端面、20孔及15孔来钻攻2-M5螺纹孔90以下底面侧面定位钻孔595以下底面侧面定位钻孔6100车65孔内螺纹105检验入库4确定切屑用量及基本时间工序10：粗车、半精车、精车。粗车的切屑用量：查表得：进给量f=0.8mm选v=50m/min，则由n=v/(3.14xd)x1000得n=331.74r/min。选n=300r/min。则V=nx3.14xd/1000=45.216m/min。背吃刀量=2.5mm。粗车的基本时间：查表有公式t=Li/(fn)=(L+l+l1+l2)/(fn)代入数据得t=4.8s。半精车的切屑用量：查表得：进给量f=0.4mm选v=80m/min，则由n=v/(3.14xd)x1000得n=530.78r/min。选n=500r/min。则V=nx3.14xd/1000=75.36m/min。背吃刀量=1.8mm。半精车的基本时间：查表有公式t=Li/(fn)=(L+l+l1+l2)/(fn)代入数据得t=5.5s。精车的切屑用量：查表得：进给量f=0.2mm选v=100m/min，则由n=v/(3.14xd)x1000得n=663.48r/min。选n=660r/min。则V=nx3.14xd/1000=99.5m/min。背吃刀量=0.4mm。精车的基本时间：查表有公式t=Li/(fn)=(L+l+l1+l2)/(fn)代入数据得t=8.3s。工序：钻、粗铰、精铰D10H7孔工步一：钻孔至9.8确定进给量：根据参考文献15，P159，表4.2-14知，主轴进给量，根据参考文献15，P160，表4.2-16，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献15，P159，表4.2-15，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步二：粗铰9.8孔至9.96确定进给量：根据参考文献15，P159，表4.2-14知，主轴进给量，根据参考文献15，P160，表4.2-16，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献15，P159，表4.2-15，取 故实际切削速度为 切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步三：精铰9.96孔至10H7确定进给量：根据参考文献15，P159，表4.2-14，主轴进给量，根据参考文献15，P160，表4.2-16，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献15，P159，表4.2-15，取 故实际切削速度为 切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为工步一：钻2-M5螺纹底孔4.25确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，盲孔时，走刀次数i=2 则机动工时为工步二：攻2-M5螺纹确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，盲孔时，走刀次数i=2 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，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计工序钻、攻2-M5螺纹孔。1定位分析选择摇杆20孔端面、20孔及15孔来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是A型固定式定位销、浮顶销、B型固定式定位销，定位分析如下：1.摇杆20孔端面与A型固定式定位销、浮顶销相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2.摇杆20孔与A型固定式定位销外圆相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3.摇杆15孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即X轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。2定位误差分析1、移动时基准位移误差 （式1-1）式中： A型固定式销孔的最大偏差 A型固定式销孔的最小偏差 A型固定式销孔与A型固定式销最小配合间隙代入（式1-1）得： =0.021+0+0.02 =0.041（mm) 2、 转角误差 （式1-2）式中： A型固定式销孔的最大偏差 A型固定式销孔的最小偏差 A型固定式销孔与A型固定式销最小配合间隙 B型固定式定位销孔的最大偏差 B型固定式定位销孔的最小偏差 B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中： 则代入（式1-2）得：则：0.026863选择夹紧机构本道工序为钻床夹具选择由圆垫圈、六角螺母、螺杆、弹簧、移动压板和带肩六角螺母等组成螺旋夹紧机构夹紧工件。4切削力计算本夹具是钻、攻2-M5螺纹，钻螺纹底孔时切削力是最大的，故按钻4.25孔时计算切削力。查简明机床夹具设计手册表1-3得切削力计算公式：由钻4.25孔的工时计算知，=0.28mm，由简明机床夹具设计手册表3-3知即5夹紧力计算依据参考文献2，P98知，根据参考文献查知，=3，,，,， 41283N 此夹紧力远大于钻削力，故夹紧机构合理。6夹具设计及操作简要说明如前所述，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圆垫圈、六角螺母、螺杆、弹簧、移动压板和带肩六角螺母等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。设计总结 机械制造毕业设计是我们学完了大学的全部基础颗，技术基础课以及所有的专业课之后进行的。这是我们在毕业之前对我们所学各课程的一次深入的综合性的总测验，也是一次理论联系实际的训练，它在我们将来的工作和生活中占有举足轻重的地位。在本次设计中，对零件的工艺分析是整个设计的前提，一个好的工艺规程还应考虑加工工艺装备等，如工序的合理性、工人的劳动强度等。设计夹具时综合分析夹具发展现状，即高精、高效、经济。经过老师和同学的帮助，还有自己不懈的努力，终于定时定量的完成了这次课程设计。课程设计作为机械制造技术基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计