机械制造技术课程设计-手柄零件机械加工工艺夹具设计说明书.doc

机械制造技术基础课程设计专业：机械设计制造及自动化年级：级学号： 姓名： 机械制造技术课程设计任务书题目：设计“曲柄”零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡 1份4.机械加工工序卡 1份5.夹具设计装配图 1张6.夹具体零件图 1张7.课程设计说明书 1份题目：设计“曲柄”零件的机械加工工艺规程及夹具设计 内容： 1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡 1份4.机械加工工序卡 1份5.夹具设计装配图 1张6.夹具体零件图 1张7.课程设计说明书 1份 I目录1.前言21.1设计目的22、零件的分析32.1零件的作用32.2零件的工艺分析33、工艺规划设计43.1毛坯的制造形式43.2基面的选择43.3工艺路线的拟定43.4毛坯尺寸及其加工余量的确定63.5其他尺寸极其加工余量的确定73.6确定各工序切削用量及基本工时84、槽夹具方案设计154.1 夹具方案 - 铣槽夹具154.2 手柄槽夹具主要设计计算155、自我小结166、参考文献171.前言机械制造技术课程设计是我们学完了大学全部基础课，技术基础课以及大部分专业课之后进行的，这是我们在进行毕业设计之前对所有各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 1.1设计目的本次课程设计内容包括零件的分析，工艺路线的制定，工艺规划设计，某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡，机械加工综合卡片，夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。2、零件的分析2.1零件的作用 图一 该零件为典型的杆类零件(如图一)，而且为连杆类。因此，其主要的要素包括两侧面，大、小头孔。另外，还有其它辅助要素：小头的槽盒大头的径向孔以及杆身的部分的锻造机构。手柄一头通过38mm孔连接，另一头通过22mm孔其它部件连接，即该手柄的作用是实现运动的传递作用。2.2零件的工艺分析该手柄的加工表面分三种，主要是孔的加工，两侧面的加工，槽的加工，各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工，几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：2.2.1孔的加工该零件共有3个孔要加工：38mm孔是零件的主要加工面，多组面，大头孔与两侧面的垂直度为0.08，孔口倒角为1X45，尺寸精度为38H8，因而是后续工序的主要精基准面，需精加工且尽早加工出来；22mm小头孔与38mm大头孔有中心距为1280.2，小头孔孔口倒角为1X45，尺寸精度为22H9，也要精加工；4mm注油孔是通孔，通过两孔中心连线及对两侧对称面，没有位置尺寸度要求，只需要转床粗加工。2.2.2面的加工该零件共有2个侧面要加工：两个侧面是配合38mm孔后续工序的主要精基准面，需要精加工。2.2.3槽的加工该零件仅有1个槽需加工：22mm小头孔键槽两侧面粗糙度为Ra6.3um，尺寸精度为10H9，需精加工。3、工艺规划设计3.1毛坯的制造形式零件材料为45，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用普通模锻。由于零件上两孔都较大，且都有严格的表面精度要求，故都要留出足够的加工余量。3.2基面的选择基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，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，使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于两侧面较平整且加工精度较高，故以2个主要侧面为基准。3.2.2精基准的选择精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，该零件上重要表面是大头孔38H8，由于其与底面有垂直度关系，所以底面自然成为精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，将其精度由原来的37H11提高到38H8，该定位基准组合在后续孔的加工中，以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。3.3工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案10.模锻毛坯;20.粗铣端面B;30.粗铣端面A;40.精铣端面B;50.精铣端面A;60.粗钻小头孔;70.粗钻大头孔;80.粗铣小头槽;90.精铣小头槽;100.钻大头径向孔4;110.精钻小头孔22;120.精钻大头孔38;130.倒角;140.检验入库。3.3.2工艺方案的确定10.模锻毛坯;20.粗铣端面B，以端面A为定位基准;30.粗铣端面A，以端面B为定位基准;40.精铣端面B，以端面A为定位基准;50.精铣端面A，以端面B为定位基准;60.粗钻小头孔，利用端面A，大头孔和小头孔定位，保证128mm;70.粗钻大头孔，定位与工序相同;80.粗铣小头槽，利用端面A，大头孔和小头孔槽定位，保证85mm;90.精铣小头槽，定位与工序相同;100.钻大头径向孔4，利用两端面，大头孔和小头孔中心连线定位;110.精钻小头孔22，定位与工序相同;120.精钻大头孔38，定位与工序相同;130.倒角，手工倒角，去毛刺;140.检验入库。3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定手柄零件材料为45,毛坯重量约为1.56kg，生产类型为中批或大批生产，采用普通模锻生产。查表确定加工余量：普通模锻，材料为45钢，分模线平直对称，材质系数M1,复杂系数=1.56/1.80.87,为S1级，厚度为26mm，普通级，查的上下偏差分别为+1.4和-0.6，确定毛坯尺寸为29mm。3.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，两侧面经过四道工序，先粗铣端面B，再粗铣端面A，精铣端面B，最后精铣端面A，各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1.0mm。精铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-25，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为0.5mm。故锻造造毛坯的基本尺寸为26110.50.529mm。又根据前面铸件尺寸公差标准值，取尺寸公差的上偏差为1.4mm，下偏差为-0.4mm。故：毛坯的名义尺寸：261.01.00.50.529mm；毛坯的最小尺寸：290.428.6mm；毛坯的最大尺寸：291.430.4mm；粗铣端面B后的最大尺寸：261.00.50.51.429.4mm；粗铣端面B后的最小尺寸：261.00.50.50.427.6mm；粗铣端面A后的最大尺寸：:260.50.51.428.4mm；粗铣端面A后的最小尺寸：: 260.50.50.426.6mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为26mm。3.4.2小头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，22H9mm孔由粗钻到精钻得到，查机械加工工艺手册得粗钻的公差上偏差0.21mm，下偏差为0，故：毛坯的名义尺寸：220.83.218mm；毛坯的最大尺寸：181.419.4mm；毛坯的最小尺寸：180.417.6mm；粗钻小头孔后的最大尺寸：183.20.40.2121.81 mm；粗钻小头孔后的最小尺寸：183.21.419.8 mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为22H9mm。3.4.3大头孔毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，38H8mm孔由粗钻到精钻得到，查机械加工工艺手册得粗钻的公差上偏差0.25mm，下偏差为0故：毛坯的名义尺寸：381334 mm；毛坯的最大尺寸：341.435.4mm；毛坯的最小尺寸：340.433.6mm；粗钻大头孔后的最大尺寸：3430.40.25=37.65mm；粗钻大头孔后的最小尺寸：3431.40.25=35.85mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。故精铣后尺寸为38H8mm。3.5其他尺寸极其加工余量的确定其他工序尺寸包括1个孔，1个槽，现仅分析主要的1个槽的加工余量及尺寸偏差。精铣槽，Ra6.3um；根据机械加工工艺手册，按粗铣到精铣的加工为：粗铣：9H11mm；精铣：精铣。3.6确定各工序切削用量及基本工时3.6.1工序20：粗铣端面B机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型 夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：3.6.2工序30：粗铣端面A机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：走刀次数为1机动时间：3.6.3工序40：精铣端面B 机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间3.6.4工序50：精铣端面A机床：X52立式铣床刀具：高速钢端铣刀 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间3.6.5工序60：粗钻小头孔机床：Z525钻床刀具：钻头 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.39，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.41，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：3.6.6工序70：钻、扩、铰大头孔 机床：Z525钻床刀具：钻刀 量具：游标卡尺型 刀具：麻花钻、扩孔钻钻孔(先由毛坯孔，钻至)切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.39，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.41，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.52，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.53，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 加工加油孔机动时间：由于 本工序机动时间铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.58，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.60，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间：加工机动时间： 3.6.8 工序80：钻大头径向孔4机床：Z525钻床刀具：麻花钻 量具：游标卡尺型夹具：专用夹具切削深度：进给量：根据参考文献7中表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7中表2.4-53，取机床主轴转速，由式（2-1）有：，取实际切削速度，由式（2-2）有：被切削层长度：刀具切入长度：，式（2-8）刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 3.6.9工序：倒角机床：Z525钻床刀具：倒角钻头 量具：游标卡尺型 4. 槽夹具方案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。工序4铣槽所加工的10H9的槽的精度不是太高，但也属于关键工序，同时在加工中要使用专用夹具。经过初步分析并且根据零件的加工要求，制定一种方案。4.1 夹具方案 - 铣槽夹具 本方案采取卧式铣床进行加工，夹具的下底面主要是定位面，夹具两侧是自己设计的加紧和定位装置，其中左侧是固定定位块，右侧为活动加紧装置。其中可以限制4个自由度（X Y）的旋转和移动，其中要保证其精度在直径为38孔中用圆柱定位销来进行定位,可以限制Z的移动和旋转,在加工过程中其垫板设计为圆形,用沉头螺钉来固定在夹具体上,方便工件的装夹和卸载。4.2 手柄槽夹具主要设计计算要求估算出最大的切削力，进而估算出最大夹紧力以作为夹具零件设计的依据，估算出定位误差以验证定位方案是否合理。切削力及夹紧力的计算（