机械制造技术课程设计-拨动顶尖座加工工艺及铣端面夹具设计.doc

课程设计说明书全套图纸加扣3012250582设计题目：制定拨动顶尖座零件图的加工工艺，设计夹具专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 目 录目 录2第1章 零件的分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析1第2章 工艺规程设计22.1确定毛坯的制造形式22.2基面选择22.2.1粗基准的选择22.2.2精基准的选择22.3制定工艺路线22.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定32.5确定切削用量及基本工时4第2章 3 铣面夹具设计172.1 3.1 研究原始质料172.2 3.2 定位基准的选择182.3 3.3 切削力及夹紧分析计算182.4 3.4 误差分析与计算202.5 3.5 定向键与对刀装置设计232.6 3.6 夹具设计及操作的简要说明25结 论26参考文献27致谢293第1章 零件的分析1.1 零件的作用拨动顶尖座是用于装夹多工位的钻削工具1.2 零件的工艺分析从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔等，其中表面粗糙度要求最高的是18H7对62h6同轴度公差0.005，表面粗糙度为0.8.1.冲18mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：孔18H7及其倒角，外圆62h671外圆及其倒角，槽6052.25mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：外圆25h85, 65h8及其倒角，632的槽3.71mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：孔612H7，螺纹6M54.62mm外圆为中心的加工表面这一组加工表面包括：键槽205H9图1-1零件图第2章 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为碳素工具钢。选用锻件 零件为中批量生产，零件的轮廓尺寸不大，故可采用自由锻造成型，这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2基面选择定位基准就是工件上直接与机床或夹具的定位元件相接触的点线面。基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确，合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺路线问题百出，严重的还会造成零件大批报废，试生产无法进行。2.2.1粗基准的选择对轴类零件而言，以外圆作为粗基准完全合理。2.2.2精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算。2.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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，使工序集中来提高生产效率。除此之外还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线方案工序1：车两端面，保证尺寸50mm，钻中心孔 工序2：钻孔18mm工序3：扩孔18mm工序4: 铰孔18mm工序5: 车外圆62mm，71mm，25mm，65mm工序6: 切槽605和65mm2倒角C1工序7:钻孔12mm工序8：扩孔12mm工序9: 铰孔12mm工序10: 钻4.8 mm 工序12: 攻螺纹M5工序13: 粗铣键槽工序14：精铣键槽工序15：淬火处理工序16：磨62mm、65mm外圆和18mm内圆工序17：终检2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“拨动顶尖座”零件材料为碳素工具钢，生产类型为中批量生产，可采用锻造中的自由锻造。1.外圆表面（65，71，62，25）毛坯加工表面长度为50mm，直接取其毛坯外圆表面直径为75mm，71mm，25mm表面粗糙度值为3.2 。65mm, 62mm表面粗糙度值为0.8 ，粗车余量为1.6mm，查工艺手册表2.3-2，精车余量为0.2mm，查工艺手册表2.3-3.2.内孔18和12的表面粗糙都值为0.8um，查工艺手册表2.3-8表2.3-123.钻孔：11mm 4.扩孔：11.9mm 2Z=0.75 mm 5.铰孔：12mm 2Z=0.1mm6.钻孔：17mm7.扩孔：17.75mm 2Z=0.75mm8.铰孔：18 2z=0.1mm9.螺纹M5查工艺手册表2.32010.钻孔：4.2mm11.攻丝M5 P=0.812.键槽查工艺手册表2.322长为20：粗铣后半精铣余量为1.5mm宽为5：粗铣偏差为0.2mm0.18mm深为3.2：半精铣偏差为0.075mm 图2-1拨动顶尖座毛坯图2.5确定切削用量及基本工时工序2. 车两端面保证尺寸50mm，钻中心孔已知工件材料：T10，有外皮，机床CA6140普通车床，工件用卡盘固定。所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 （1-2）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （1-3） =120 （1-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （1-5）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （1-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=3，=，=，= 行程为机动工时为工序3 4 5 ：钻、扩、铰18孔工件材料为HT200，硬度200HBS。孔的直径为22mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z525立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔15mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔17.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔18mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。工序3 （1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z525立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z525机床说明书，取。实际切削速度为：由表28-5，故3）校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，工序4 确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-31，。根据Z525机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为 工序5 确定铰孔22切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-36，按该表注4，进给量取小植。查Z525说明书，取。2）确定切削速度及 由参考文献7表28-39，取。由参考文献7表28-3，得修正系数，故 查Z525说明书，取，实际铰孔速度 （4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，扩孔：，铰孔：， （3-15）式中=+，=50由切削用量简明使用手册表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=50+= =工序6 车外圆62mm，71mm，25mm，65mm倒角C1所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于C6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为，可在一次走刀内完成，故 = .确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径400之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.29）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=950。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.292），故实际进给力为： =950=1111.5 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度200219的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.92，0.8，=1.0，=1.0（见表1.28），故： =63 （3-12） =120 （3-13）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-14）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.9，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=1.25，=，=，=.计算基本工时 （3-15）式中=+，=由切削用量简明使用手册表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=126+= =钻12孔莫式圆锥2号,d=11,L=175，根据工艺手册表3.1-10=30,2=118，=40，当20，钻头后刀面磨损极限值为0.8，耐用度T=60min。查切削手册。表2.121）背吃刀量：钻孔时=5.52）进给量： f=（0.250.31）0.75=0.180.23，f=0.2查切削手册表2.73）计算切削速度：V = 式（2-1）式中=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查切削手册表2.31所以=10.881.110.870.85=0.72V = 0.72=11.24 m/min=325根据z3025机床标准主轴转速，n=315，实际转速为=10.89m/min4)基本时间= 式（2-2）式中已知=42，=12.13，=3，f=0.2，n=315，所以孔的基本时间：=0.9min扩孔12锥柄扩孔钻，莫氏锥度2号，d=11.75，L=228查工艺手册表3.1-8，T=30min查切削手册。表2.121）背吃刀量=0.3752）进给量：f=0.50.6，按机床选取f=0.53）计算切削速度V = 式（2-3）式中=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0，=1.0查切削手册表2.31所以=0.88V = 0.88=17.01 m/min=460.98根据z3025机床标准主轴转速，n=500，实际转速为=18.46m/min4)基本时间= 式（2-4）式中已知=42，=2.6，=4，f=0。5，n=200，所以孔的基本时间：=0.193min铰孔12直柄机用铰刀，L=151mm，d=12mm，查工艺手册表3.1-16，T=40min查切削手册。表2.121）背吃刀量=0.1252）进给量：f=0.651.4，按机床选取f=1.03）计算切削速度V = 式（2-5）式中=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查切削手册表2.31 所以=0.66V = 0.66=5.62m/min=153.3根据z3025机床标准主轴转速，n=200，实际转速为=7.54m/min4)基本时间 = 式（2-6）式中已知=42，=2.6，=18，f=0.63，n=200，所以孔的基本时间：=0.313min工序11：钻4.8 mm机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：进给量：根据参考文献3表2.438，取。切削速度：参照参考文献3表2.441，取。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 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：刀具：细柄机用丝锥（）进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：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：走刀次数为1机动时间：查参考文献1，表2.5-41工步辅助时间为：1.33min工序13：铣宽度为5mm槽 初选mm/齿（参考切削手册表3-3）切削速度：参考有关手册，确定，即。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，齿数。则现采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书（见工艺手册表4.2-39），取，故实际切削速度为当时，工作台每分钟进给量应为查机床说明书，刚好有，直接选用此值。切削工时：铣槽铣刀的行程为机动工时为第2章 3 铣面夹具设计2.1 3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣端面。在铣此端面时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。2.2 3.2 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择小齿轮外圆表面和大齿轮端面为主要定位基准，工件以外圆定位加工端面。由零件图可知，设计基准为支撑杆的中心线，采用形块定位，既能用于精基面定位，又能用于粗基面定位，既能用于完整的圆柱面，也能用于局部的圆柱面，而且具有对中性，但需要考虑定位误差，保证齿轮的装配精度。2.3 3.3 切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。2.4 3.4 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两V型块的定位误差 ：注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。2.5 3.5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图3.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表3.1：表3.1 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图3.2所示： 图3.2平塞尺塞尺尺寸参数如表3.2：表3.2 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.252.6 3.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。结 论通过近一个月的课程设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。哈尔滨理工大学课程设计说明书参考文献1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982. (1)2 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984：20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社，1992 。5 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷M，北京：机械工业出版社，1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，1990。8 马贤智，机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业