机械制造技术课程设计-定位螺套加工工艺及夹具设计

17目录第一章 绪 论1第二章 零件的分析22.1 零件的作用22.2 零件的工艺分析3第三章 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形式43.2 基面的选择43.3 零件各加工部位加工方法的选择43.4 制订工艺路线53.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定6 3.6 确定切削用量及基本工时6第四章 夹具设计134.1机床夹具设计的基本要求和一般步骤134.1.1对专用夹具的基本要求134.1.2、专用夹具设计步骤134.2问题的提出144.2.1定位基准的选择154.2.2定位误差的分析154.2.3钻削力与夹紧力计算154.2.4定位装置的设计154.2.5夹紧装置及夹具体设计164.2.6夹具设计及操作的简要说明16第五章 结 论17第一章 绪 论全套图纸加扣3012250582 课程设计是学生在课程前对所学知识的综合性运用，是培养学生设计能力的一个重要环节。其目的是： 1.综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和发展。 2.学习和掌握通用零部件，机械传动及一般机械设计的基本方法与步骤，培养学生工程设计能力和分析问题、解决问题的能力。 3.提高学生在计算、制图、运用设计资料，进行经验估算，考虑技术决策等机械设计方面的基础技能以及机械，CAD技术 。 课程设计是学生在学校最后一次进行较为全面的机械设计训练。它的意义在于为以后的设计打好基础。只有在设计的过程中严肃认真，刻苦钻研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面都获得较好的锻炼与提高。一个零件的批量加工需要一套完整的加工工艺和一系列的夹具来完成。加工工艺决定着零件加工过程中所需要的时间，所需要机床的型号，刀具的种类。夹具则直接决定着零件的精度，方便型，生产效率，时间的长短。因此，需根据生产要求，所能达到的生产能力。时间的限制来尽可能地设计出一套合理的加工工艺，降低成本。夹具的设计必须满足工件的各个尺寸要求降低公认的劳动强度。提高装夹的速度。离开了机械工艺与夹具，就不能开发出先进的产品和保证产品质量，提高生产率，降低成本和缩短成本周期。19第二章 零件的分析2.1 零件的作用这次课程设计我选择的课题是，定位螺套工艺夹具设计，定位螺套装在机械中，是能对执行元件的启动，停止，运动方向，速度，动作顺序和克服负载的能力进行调节与控制，使各类机械都能按要求协调地进行工作，对孔有比较高的精度要求。2.2 零件的工艺分析根据考虑零件图可以知道，本定位螺套它主要要加工的表面有：1.零件主要的平面；2. 零件主要的孔；3. 零件其它部分的加工，零件的结构工艺分析主要应该分析以下几点：（1）零件的尺寸的公差以及形位的公差，和表面的粗糙度的要求，应该经济而且合理，重要的尺寸的精度铣8.2孔及8孔公差在以内，形位的公差垂直度的要求以内,通常尺寸的精度是级；（2）各个加工表面的几何的形状，应该尽可能的简单；（3）有相互位置的要求的表面，应该尽可能在一次装夹当中加工；本定位螺套在加工时后，在孔轴的线垂直度在以内，所以对钻8.2孔及8孔12外圆加工时，选择一次定位安装来对零件进行加工。根据以上的分析可以知道，相对于这些加工的表面以及孔系，我们可以先加工当中一组表面，然后借助于专用的夹具对另外的表面，以及孔系来进行加工，而且确保它们之间的位置的精度的要求。第三章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式工件正常作为定位螺套部件装配时的基准零件加工难度也有点大，多为棒料。定位螺套作为典型的定位螺套工件，具有同样的结构的特点，该工件材料是45钢，年产量为6000件每年，已达中批量生产的水平，从提高生产的生产率，确保加工的精度上面考虑，它零件的毛坯可选择锻造的方法制作。3.2 基面的选择基面的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，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会零件的大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：一般定位螺套零件的粗基准都用它上面的重要孔和另一个相距较远的孔作为粗基准，以保证孔加工时余量均匀。该定位螺套最先加工的是外圆与端面。 3.3 零件各加工部位加工方法的选择本工件的加工的部位有外圆、端面和孔等，材料是45钢。根据参考资料机械制造工艺设计简明手册上的有关的数据，它加工的方法选取如下：（1）端面的为未注的公差的尺寸，根据参考资料机械制造工艺设计简明手册，参照的规定，它公差等级的按照，表面的粗糙度是，就需要进行 粗车以及精车根据表(1.5-9)。（2）定位螺套零件的上表面根据参考资料机械制造工艺设计简明手册，结合的规定，它公差等级按照，表面的粗糙度是，按照附表（1.2-9）可知，需要进行粗精车。（3）定位螺套的外圆面：，需要进行粗精车。（4）8 mm的孔，需要在钻床上面进行钻削加工（5）8.2mm的孔，加工可以选择钻削来完成。（6）铣5mm槽，分别一次性铣就可以。3.4 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应该是使工件的几何的形状以及尺寸精度和位置的精度等技术要求能够得到正确的保证。在生产的纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑选则通用性的机床配以专用的夹具，并尽可能使工序集中来提高劳动的生产率。除此之外，还应该考虑经济的效果，以方便使生产成本下降。1. 工艺线路方案一工序号工序名称1备料下料2时效时效3车车12外圆及端面4钻钻8孔扩5.2孔5铣铣0.5mm槽铣削边11.6mm6钳工去除锐边毛刺7检检验2. 工艺线路方案二工序号工序名称1备料下料2时效时效3车车12外圆及端面4钻钻8孔扩5.2孔5铣铣0.5mm槽6铣铣削边11.6mm7钳工去除锐边毛刺8检检验3. 工艺方案的比较与分析上面两个工艺方案的特点在于：方案一工序比较集中，相对方案二来说，减少了装夹次数，体现了工序集中原则，但是方案二比方案一多选用了工序来加工孔；两个方案中，都以外圆面为基准，保证了设计基准与工艺基准相重合；通过仔细考虑零件的技术要求，分析两个方案采取的加工手段，最后加工路线确定工方案二为最终方案。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定定位螺套零件材料为45钢，需加工的加工部位有外圆、端面、孔根据上述原始资料及加工工艺；，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。 3.6 确定切削用量及基本工时切削用量正常包含切削加工的深度以及进给量和切削速度几项。确定的方法是先确定切削加工的深度以及进给量再来确定切削加工的速度。现在按照参考资料切削用量简明手册（简称简明手册）以及机械加工工艺手册简称工艺手册）决定本零件各道工序的切削的加工的用量，并且计算加工的基本的工时。 工序 车12外圆及端面, 保证粗糙度达到3.2加工的条件1）零件的材料选择45钢2）加工的要求：粗车定位螺套外圆端面，粗糙度是Ra3.2； 3）机床选择62床粗车12外圆：加工条件工件材料：45钢正火，锻件。加工要求：车端面，表面粗糙度值。机床：CA6140卧式车床刀具：材料为，刀杆，根据：机械加工工艺设计实用手册表.计算切削用量已知毛坯小端长度方向上的加工余量为，粗车时分两次加工， ；毛坯大端长度方向的加工余量为，粗车时分三次加工。2 进给量，根据机械加工工艺设计实用手册表当刀杆的尺寸为时为时，以及工件的直径为时，取 计算切削速度按机械加工工艺手册表当时，其中对端面得：确定机床转速：按机械加工工艺手册表，与相近的机床转速为及，选取，如果选，则速度损失太大。所以实际切削速度：车14外圆已经知道a，所以根据参考资料工艺手册附表2.4-76，当时， 选择 ，得 = = 根据参考资料工艺手册附表2.4-82可得， 时，m/s,所以机床主轴的转动速度： = = 根据机床选择 （根据表3.1-73）所以实际切削加工的速度：= 实际每分钟的进给量：= 加工基本工时的计算 =精车加工12外圆已经知道a，所以根据参考资料工艺手册附表2.3-76知道， 选择 ，根据参考资料工艺手册附表2.5-81， 时，,所以机床主轴的转动速度： = = 根据机床选择 ，所以实际切削加工的速度：=实际每分钟的进给量：=Z加工基本工时计算 =精车削端面已经知道，则切削加工用量等参数和精车外圆一样，如下： ， ，加工基本的工时： = 工序 铣0.5mm槽，保证粗糙度达到3.2选择62床铣刀材质选择硬质合金铣刀。铣0.5mm槽切削加工的深度：，工序的进给量：按照文献资料附表2.5-68，铣刀刀杆伸出的长度选择，切削加工的深度是=2.0mm。所以进给量的确定。切削加工的速度：根据参考书3附表2.5-8取铣床主轴的转动速度：，根据参考书3附表3.2-45选择实际的切削加工的速度：机床工作台每分钟的进给量： 被切削加工层的长度：铣刀切入的长度： 铣刀切出时的长度： 选择行程的次数：机械运动的时间：根据参考书1附表2.2-39工步的辅助时间是： min根据参考书1附表2.6-39本加工工步的辅助的时间是： min工序铣削边11.6mm铣床选择62床铣刀选择材质为硬质合金铣刀切削加工的深度：机床的进给量：按照参考书3附表2.6-69，铣刀刀杆伸出的长度选择，切削加工的深度是=。所以进给量确定为切削加工的速度：根据参考书3附表2.2-8，选择铣床主轴的转动速度：，取实际切削加工的速度，： 铣床工作台每分钟的进给量：被切削层的长度为：铣刀切入的长度为：铣刀切出的长度为： 取行程的次数：机械运动的时间：根据参考书1附表2.3-39加工工的步辅助时间是： min工序 钻8孔扩5.2孔保证尺寸 ，保证粗糙度达到3.2钻8底孔： 选取材质为高速钢6.7锥柄麻花钻头；按照参考书籍（4的表3.27） 由参考资料书籍3的表2.6，与参考资料书籍3的表4.116知道 由参考书籍（4的表2.15） 根据钻床取 加工工时：扩8.2孔： 选择8.2mm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 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：攻丝8 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时： 工序 去除锐边毛刺工序 检验第四章 夹具设计4.1机床夹具设计的基本要求和一般步骤4.1.1对专用夹具的基本要求1.保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3.工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4.使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5.经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外。还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。4.1.2、专用夹具设计步骤1.明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。2.拟订夹具结构方案与绘制夹具草图1） 确定工件的定位方案，设计定位装置。2） 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。3） 确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。4） 确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。5） 确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元件等。6） 确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。7） 绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。4进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。5.审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。6.绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1：1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、个种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总图绘制次序如下：1） 用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。2） 依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。3） 标注必要的尺寸、公差和技术要求。4） 编制夹具明细表及标题栏。完整的夹具装配总图的参阅“夹具图册”中的图。7绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。4.2问题的提出本次设计的夹具主要就是用来对定位螺套圆周上面钻8孔加工。根据加工本道工序的的工序简图可以知道。加工定位螺套8孔时后，本道工序的粗糙度的要求是，本道加工工序是对定位螺套圆周面上面8孔来进行钻削的加工。所以在加工本道工序时，主要应该分析怎样提高工人劳动的生产效率，降低工人劳动的强度。同时应该确保加工的尺寸精度以及表面的质量。4.2.1定位基准的选择本道加工工序当中，定位的基准是外圆面以及端面，设计的基准是端平面与中孔，定位的基准以及设计的基准不重合，需要重算2平面的平行度，来确保垂直度达到要求。在本加工工序当中只需要确保端面放平就行。选择手动的夹紧的方式。4.2.2定位误差的分析本道工序的夹具选择的定位元件是定位心轴。可见这种定位的方案是可以行的通的。4.2.3钻削力与夹紧力计算本次设计的夹具是在钻床上加工零件的，为了确保零件在加工的过程当中能够不产生振动，一定要对对螺母与螺母使用一定的夹紧力。根据公式计算 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或者螺母)端部和零件(或者压块)的摩擦角()r螺杆(或者螺母)端部以及零件(或者压块)的当量摩擦半径()按照参考资料6它回归的方程是 当中Fj螺栓的夹紧力(N)； kt力矩的系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； 4.2.4定位装置的设计定位心轴的安装在夹具体中，经过夹具体以及定位心轴配合，使夹具上面定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有合理的位置。定位心轴以承受制钻削加工时所产生的扭转的力矩，可降低夹紧夹具的螺栓的负荷，提高夹具在加工当中的稳定性。4.2.5夹紧装置及夹具体设计夹紧的装置选择旋转铰链的压板来对工件进行夹紧，选择的旋转铰链的压板的好处就是加工合格以后，可以把可以把压板松开压板松开，然后后退一定的角度把零件取出来。夹具体的设计主要考虑工件的形状以及把上面各主要的元件联合成一个整体。这些主要的元件设计好以后就可以画出夹具的设计的装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图所示。本设计的夹具体可以在三个方和旋转从而完成工件三个孔的加工。4.2.6夹具设计及操作的简要说明本次设计的夹具是用在钻床上加工定位螺套的圆周上面各个孔，选择端面以及外圆12为定位基准，在定位型块上来实现定位。选择动压板来对工件进行夹紧。当加工完成，可以松开螺母和支承钉来加工另一件。见夹具装配图所示。此夹具要求加工的是工件8螺纹底孔，加工时，加工结束一个孔后，进行加工另一个，就这样依次完成各个的加工。第五章 结 论在这次设计过程中，真正让我感受到了知识的重要性。在这次的定位螺套零件的设计当中，使用学过的CAD的画图软件，来对图纸进行绘制，因为很久都没有使用了，所以现在在开始画图的时候就出现很多问题，开始也不是很得心应手。但