套筒”零件的机械加工工艺及夹具设计说明书.doc

攀枝花学院 目录 目 录序言一、 零件的分析2（一） 零件的作用2（二） 零件的工艺分析2二、工艺规程设计3（一） 确定毛坯的制造形式3（二） 零件的工艺分析3（三） 制定工艺路线31. 工艺路线方案一32. 工艺路线方案二43. 工艺方案的比较与分析4（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4三、夹具设计5（一）、设计时注意的问题5（二）、夹具设计5定位基准的选择5切削力及夹紧力计算5定位误差分析6夹具设计及操作说明6参考文献7致谢8- 2 -攀枝花学院 工艺规程设计攀枝花学院 零件的分析一 、零件的分析（一） 零件的作用 题目所给定的零件是手拉式定位器的导套，主要用于对定位器的径向定位，防止手拉式定位器的径向松动。38外圆上钻有三个均匀分布的阶梯孔，实现精确定位。（二） 零件的工艺分析 由于是薄壁套筒，在加工各个孔时适合于在立式钻床上通过专用夹具定位夹紧进行加工。加工表面主要是套筒的左端，包括18外圆，端面及倒角；过度倒圆，38外圆，4.5、8.5阶梯孔，12、8.2内孔。位置度要求：mm的外圆对mm的内孔的同轴度公差为0.02，mm外圆与mm的内孔轴线垂直度为0.025。各加工面精度要求很高均为0.8，最后可通过金刚石车、精铰等工序完成，粗糙度为3.2的38外圆和8.2的内孔可粗、精加工一次即可完成。- 2 - 3-攀枝花学院 工艺规程设计二 工艺规程设计（一） 确定毛坯的制造形式 零件材料为20钢。考虑到零件在工作过程中主要防止定位器的径向松动，承受径向冲击载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件的轮廓尺寸不大，从保证加工精度和提高生产效率的角度考虑可以采用模锻成型。（二） 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。 （1） 粗基准的选择。套筒零件可以归为轴类零件，按照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不 加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面作为粗基准），所以对本零件可以先以套筒右端面18mm的外圆作为粗基准，再利用三爪卡盘夹紧以达到完全定位。 （2） 精基准的选择。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，应该进行尺寸计算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。（三） 制定工艺路线 制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。1.工艺路线方案一工序 下料。工序 粗车左端外圆18mm和外圆38mm，车端面，倒角。工序 粗车右端外圆18mm，车端面，倒角。工序 铣十字槽。工序 钻12mm内孔，锪孔，钻8.2mm内孔。工序 倒圆角R0.4。工序 铰12mm内孔- 3-工序 穿心轴，精车18mm外圆、台阶面，切槽，倒角，倒圆角R0.5，精车38mm外圆端面。- 4-工序 钻轴向孔，锪钻孔。工序 检查。2.工艺路线方案二工序 下料。工序 粗车左端外圆18mm和外圆38mm，车端面，倒角。工序 粗车右端外圆18mm，车端面，倒角。工序 铣十字槽。工序 精车18mm外圆、台阶面，切槽，倒圆角R0.5，精车38mm外圆端面。工序 钻12mm内孔，锪孔，钻8.2mm内孔。工序 倒圆角R0.4。工序 铰12mm内孔。工序 钻轴向孔，锪钻孔。工序 检查。3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在在于：方案一是先加工的孔，然后以此为基准加工的外圆；而方案二则与此相反，先是加工外圆，然后再以此外圆为基准加工内孔及其他轴向孔。两者相比较可以看出，先加工孔后再以此孔定位加工外圆，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等都比较方便，同时也避免了设计基准和加工基准不重合的问题。因此选择方案一作为零件的加工工序。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定套筒的材料是20钢，锻造毛坯，中间直径，两端，坯料长度80mm。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5， （注：余量均为单边余量）1.车削外圆表面加工余量：粗车 1mm 精车 0.2mm2.铰孔余量：0.1mm- 4-攀枝花学院 夹具设计- 5-攀枝花学院 夹具设计三、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。 经过与指导老师协商，决定设计第道工序钻轴向孔、锪钻孔的钻床夹具。本夹具将用于Z575立式钻床。刀具为麻花钻。（一）、设计时注意的问题利用本夹具主要用来加工孔，锪孔粗糙度3.2。因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。（二）、夹具设计定位基准的选择由零件图知，加工的孔最合适的方法是以12mm孔的内表面以圆柱心轴定位。心轴的工作表面一般按h7、g6或f7制造，装卸工件方便、但定心精度不高。为了减小因配合间隙而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联合定位。因而要求工件定位孔与定位端而之间、心轴的圆柱工作表而与端而之间有较高的垂直度最好能在一次装夹中加工出来。所以再设计一固定心轴和提供端面的夹具体底座。夹紧则用一块圆形压板和螺母就可以了。x,y方向的移动自由度由心轴限制，转动自由度则由夹具体的上表面限制。z方向的移动自由度由夹具体的上表面限制，转动自由度则由分度台控制。因此工件的定位为完全定位，所以这一定位方案可行。切削力及夹紧力计算钻孔刀具为高速钢麻花钻mm钻孔时的轴向力（见机械设计手册） 式中 则 由于工件所受加紧力与切削力方向相互平行且竖直向下，故z方向夹紧即可，不需太大的加紧力，固定即可。由于钻削的时候在x,y方向的水平的分力很小，心轴完全可以承受。-5-故这里不再计算水平方向的分力。定位误差分析 前面已经谈到心轴的定心精度不高，而这里心轴是最主要的定位，所以我们这里就只分析心轴的定位的误差。心轴的工作表面一般按h7、g6或f7制造，前-6-述中是以12mm孔的内表面以圆柱心轴定位的，所以根据设计和经验这里确定心轴和孔的配合尺寸为。由零件图查手册可知12H7的公差数值为，和12m6的公差数值为，两配合处产生的最大侧向间隙为 （式中-为配合处的最大侧向间隙）由此而引起的零件最大转角a为则 （式中-为引起的零件最大转角）即最大侧隙能够满足零件的精度要求。夹具设计及操作说明工件在夹具中装夹包括定位相夹紧两个过程。工件的定位是指在夹具中，工件的定位基准与定位元件相接触或配合，从而使同一批工件在夹具中都能获得正确的位置这就是工件在夹具中定位的实质。工件的正确定位将保证加工精度的稳定性工件的定位是夹具设计中的一个重要问题。前面已经确定心轴完全能够承受水平方向的切削力，所以心轴的尺寸可以按照被加工零件的尺寸确定，固定心轴的夹具体的尺寸也可按照经验得到。考虑到钻3个孔需要分度，这里引入端齿分度台，因为端齿分度台是通用件，所以这里不必设计，安装到钻床上即可。为了提高加工效率，可设计一钻套。因为是钻同一尺寸的孔，故可设计一固定钻套。其尺寸根据所钻孔的直径，可查设计手册得到。钻床夹具的装配图及夹具体零件图分别见图纸。-6-攀枝花学院 参考文献-7-7-攀枝花学院 参考文献参考文献1 赵家齐等.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，19872 王小华.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，20043 吴圣庄.金属切削机床概论.北京：机械工业出版社，19934 王先逵.