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球星 xM20 夹具 设计 加工 工艺 CAD

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球星凹座的钻2xM20夹具设计及加工工艺含3张CAD图.zip,球星,xM20,夹具,设计,加工,工艺,CAD

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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴共1页第1页车间工序号工序名称材料牌号 金工60钻QT600-3毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数摇臂钻床Z30801夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1 钻孔至尺寸，保证孔径为18mm，深度保证45mm钻头18mm54530.80.25920.812 攻螺纹2xM20至尺寸，保证有效深度为40mm机用丝锥M201408.7922120.36螺纹通止规设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称球形凹座共1页第1页材料牌号QT600-3毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数1每台件数1备 注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件10备料 按零件图铸造零件毛坯20车 1、车右端零件至尺寸，保证零件长度为177mm，粗糙度为Ra=6.3；2、加工中心孔；3、车外径至尺寸，保证直径452mm，长度保证50mm金工车CA6140游标卡尺、端面车刀、外径车刀、8mm中心度、专用卡盘30车1、 车右端端面，保证总长度为175mm，粗糙度为Ra=3.2；2、粗车圆球孔至尺寸，保证尺寸为S299mm，保证圆弧圆心距左端面为60mm；3、2、粗车圆球孔至尺寸，保证尺寸为S299mm，保证圆弧圆心距左端面为60mm；3、钻孔至尺寸，保证直径为14mm，深度保证35mm；4、孔端扩孔至尺寸，保证直径为20mm，深度保证为10mm；5、攻螺纹至尺寸，保证螺纹M16,保证有效深度为20mm金工车CA6140端面车刀、内径车刀、钻头14mm、20mm扩孔钻、M16机用丝锥、三爪卡盘、游标卡尺、圆弧样板、螺纹通止规40车 1、粗车外径至尺寸，保证直径为452mm（通）；2、精车外径至尺寸，保证外径为450f9mm（通)；3、车两处孔刀槽至尺寸，保证槽宽度为13.6mm，保证两槽距零件左端距离为50mm/80mm金工车CA6140外径车刀、13.6mm标准切槽刀、游标卡尺、外径千分尺、专用夹具50铣 铣孔内十字槽至尺寸，保证两槽呈90，按图示保证尺寸金工铣X61W标准锯片铣刀、游标卡尺、专用夹具60钻 1、钻孔至尺寸，保证孔径为18mm，深度保证45mm；2、攻螺纹2xM20至尺寸，保证有效深度为40mm金工钻Z3080钻头18mm、机用丝锥M20、专用夹具、螺纹通止规70清理 去毛刺、清洗金工钳锉刀、磨光机80检 成品最终检验质检游标卡尺、内径量表110设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签 字 日 期目 录前 言1第一章 零件结构及精度分析3（一） 零件的结构及作用分析3（二） 零件的技术要求及尺寸分析3第二章 工艺规程的制定4（一） 确定零件毛坯的制造形式4（二） 加工基准的确定4（三） 工艺路线的拟定及工艺方案分析5（四） 各工序间的切削余量6（五） 计算切削参数7第三章 专用夹具设计12（一）夹具设计简述12（二）夹具体设计13（三） 零件定位分析14（四） 夹具定位误差分析14（五）夹紧力计算15总 结20参考文献21前 言机械制造课程设计是在学完机械制造工艺学（包含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行的生产实习的基础上进行的一个重要环节。这是我们在进行毕业之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此课程设计在大学几年的学习中占有重要地位。根据本次课程设计要求，本次课设题目为“球形凹座”零件的工艺及专用夹具设计。首先根据题目要求绘制零件图，熟悉了解零件的结构及实际的应用，分析零件的加工尺寸及精度。确定零件毛坯的制造形式；查阅相关资料，分析零件毛坯的尺寸；确定零件各加工尺寸的加工方式及切削余量，制定零件加工工艺流程，最终编写工艺过程卡机工序卡；计算相关的切削参数；设计钻孔工序专用夹具，分析零件夹具得定位误差及计算加工过程中的受力情况（计算夹紧力、切削力），绘制夹具装配图及夹具体零件图。关键词：“球形凹座”零件；毛坯；尺寸精度；工艺流程、切削参数、夹具设计、定位误差、夹紧力计算、装配图。第1章 零件结构及精度分析（1） 零件的结构及作用分析已知本次零件为“球形凹座”零件。该零件外形结构简单，前端外圆弧面及螺纹孔组成，内装球形轮廓起到减震连接作用，其结构具体见下图：图1.1 零件图（2） 零件的技术要求及尺寸分析通过零件图纸的绘制对零件的结构及尺寸精度有了更深的了解，根据技术要求知，本次零件材料选用QT600-3，即为球铁材料，已知结构为轴类零件。通过零件加工面分析本次零件加工有端面加工、孔加工、螺纹加工及圆弧面等组成，其具体加工尺寸如下分析：1、 零件左、右端面加工，要求尺寸为175mm，左端粗糙度为Ra=3.2，右端面粗糙度为Ra=6.3；2、 零件左端圆弧面S300mm加工，要求圆心距零件左端面为65mm，粗糙度为Ra=0.8；3、 零件圆弧面中心螺纹孔M16加工，要求孔端扩孔至尺寸20mm深度为10mm，螺纹有效深度为距扩孔处右端面25mm；4、 零件左端端端面处螺纹孔2xM20加工，沿圆340mm呈对称分布（2xM20），按图纸要求螺纹有效深度为40mm；5、 零件外径加工，根据零件图纸可知外径为本次零件得装配基准，要求尺寸为450f9，外径处两处空刀加工，宽度要求13.6mm，深度为7.5mm，要求两槽距零件左端面距离为50mm/80mm。第二章 工艺规程的制定（1） 确定零件毛坯的制造形式该零件材料为QT600-3，生产为批量生产零件。根据材料特性该材料铸造性较好。查看零件图分析，该零件尺寸不大、形状比较简单，没有什么复杂的曲面，针对模型的制作也较为简单，所以决定毛坯的制造形式为铸造。根据机械制造技术课程设计指导表1-6，确定毛坯铸造方法为模铸形式进行毛坯的制造，铸件制造精度在IT13以下。（2） 加工基准的确定基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，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。本次零件分析只要加工面为孔及端面，根据零件图纸分析其加工基准：基准的选择：按有关基准的选择原则:1）、选主要非加工表面原则；2）、余量均匀分配原则；3）、不重复使用原则；4）、便于工件装夹原则。根据本次零件图纸要求，本次得设计基准为外径450f9；根据本次零件结构，首先加工右端端面及粗加工右端面至尺寸，其次加工左端面及圆弧面，后期采用双顶得方式加工外径至尺寸，及本次精加工基准为圆弧面及右端中心孔。（3） 工艺路线的拟定及工艺方案分析零件的工艺路线的设定直接关系到加工过程是否流畅，影响加工过程的效率，同样关系到产品质量。工艺路线的拟定应遵循降低劳动强度、降低成本为目的，尽量减少工艺步骤，缩短工艺路线。通过对本次零件的结构及尺寸分析制定工艺流程如下：工序10：备料，按零件毛坯尺寸铸造毛坯；工序20：车，1、车右端零件至尺寸，保证零件长度为177mm，粗糙度为Ra=6.3；2、加工中心孔；3、车外径至尺寸，保证直径452mm，长度保证50mm；工序30：车，1、车右端端面，保证总长度为175mm，粗糙度为Ra=3.2；2、粗车圆球孔至尺寸，保证尺寸为S299mm，保证圆弧圆心距左端面为60mm；3、2、粗车圆球孔至尺寸，保证尺寸为S299mm，保证圆弧圆心距左端面为60mm；3、钻孔至尺寸，保证直径为14mm，深度保证35mm；4、孔端扩孔至尺寸，保证直径为20mm，深度保证为10mm；5、攻螺纹至尺寸，保证螺纹M16,保证有效深度为20mm；工序40：车，1、粗车外径至尺寸，保证直径为452mm（通）；2、精车外径至尺寸，保证外径为450f9mm（通)；3、车两处孔刀槽至尺寸，保证槽宽度为13.6mm，保证两槽距零件左端距离为50mm/80mm；工序50：铣，铣孔内十字槽至尺寸，保证两槽呈90，按图示保证尺寸；工序60：钻， 1、钻孔至尺寸，保证孔径为18mm，深度保证45mm；2、攻螺纹2xM20至尺寸，保证有效深度为40mm工序70：清理，去除尖角毛刺、清洗、刷油；工序80：检验，按零件图纸尺寸检测零件尺寸。（4） 各工序间的切削余量确定机械加工余量，结合零件成品要求及毛坯分析零件的机械加工余量，如下表各工序尺寸精度及加工余量及方式：表4.1 零件机械加工余量表工序号工序名称切削余量精度备注20车2mmIT1230车2mmIT1040车2mmIT850铣6mmIT1260钻10IT12（5） 计算切削参数工序30：车，车右端端面及粗车外径根据本次加工方式及零件的尺寸，采用CA6140型普通卧式车床，刀具采用端面车刀及外径车刀，中心钻采用C型10mm中心钻，具体切削参数如下：1、 车端面根据本次零件要求，本次加工面粗糙度为Ra=6.3，已知材料为QT600-3，加工余量为3mm，刀具采用YG3X型焊接式刀具，采取粗精加工两刀加工完成满足零件要求；确定切削速度：查切削简明手册 得：切削速度为：，进给量 ；根据机床说明书选取进给量为；选择车刀磨钝及寿命 根据切削用量简明手册表1.9 车刀后刀面最大磨损量取0.5mm，车刀寿命T=60min。计算主轴转速：根据公式计算得：；选取主轴转速为；计算切削速度：根据公式计算得：；确定切削时间：根据公式 ；为切削长度，该工序切削端面长度为；计算切削时间为： 2、 粗车外径根据本次零件要求，本次加工为粗加工，主要加工后工序加工基准，面粗糙度按照Ra=12.5，已知材料为QT600-3，加工余量为3mm，刀具采用YG3X型焊接式刀具，预留加工余量为单面1mm，长度为100mm即本次加工余量为单面为2mm，一刀切削满足。确定切削速度：查切削简明手册 得：切削速度为：，进给量 ；根据机床说明书选取进给量为；选择车刀磨钝及寿命 根据切削用量简明手册表1.9 车刀后刀面最大磨损量取0.5mm，车刀寿命T=60min。计算主轴转速：根据公式计算得：；选取主轴转速为；计算切削速度：根据公式计算得：；确定切削时间：根据公式 ；为切削长度，该工序切削长度100mm；即切削时间为： 3、 加工中心孔确定切削速度：查切削简明手册 得：切削速度为：，进给量 采用手动进给；计算主轴转速：根据公式计算得：；选取主轴转速为；计算切削速度：根据公式计算得：；工序30：精车外径至尺寸根据本次加工方式及零件的尺寸，采用CA6140型普通卧式车床，刀具采用端面车刀及外径车刀，中心钻采用C型10mm中心钻，具体切削参数如下：根据本次零件要求，本次加工面粗糙度为Ra=3.2，已知材料为QT600-3，加工余量为3mm，刀具采用YG3X型焊接式刀具，采取粗精加工两刀加工完成满足零件要求；确定切削速度：查切削简明手册 得：切削速度为：，进给量 ；根据机床说明书选取进给量为；选择车刀磨钝及寿命 根据切削用量简明手册表1.9 车刀后刀面最大磨损量取0.5mm，车刀寿命T=60min。计算主轴转速：根据公式计算得：；选取主轴转速为；计算切削速度：根据公式计算得：；确定切削时间：根据公式 ；为切削长度，该工序切削端面长度为；计算切削时间为： ；工序60 ：钻孔根据本次加工方式，设备采用Z3080型摇臂钻床，根据本次加工部位要求为M20螺纹孔，即刀具采用钻头直径18mm，丝锥采用机用丝锥M20，具体切削参数如下分析：1、钻孔：确定切削速度：确定切削速度：根据切削用量简明手册得：切削速度为：；进给为：；计算主轴转速：；取转速为：；计算实际切削速度：；计算切削时间：根据本次工艺安排及要求，钻孔18mm为2孔，深度为45mm，查切削用量简明手册得本次加工过切量及入切量为10mm，根据公式计算切削时间为：；2、攻螺纹：确定切削速度：确定切削速度：根据切削用量简明手册得：切削速度为：；根据螺纹螺距进给为：；计算主轴转速：；取转速为：；计算实际切削速度：；计算切削时间：根据本次工艺安排及要求，攻螺纹M20为2孔，深度为40mm，查切削用量简明手册得本次加工过切量及入切量为10mm，根据公式计算切削时间为：；第三章 专用夹具设计为提高生产效率，保证产品质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。夹具设计的主要目的就是通过设计一个适当的定位装置或元件，使其与零件的定位基准相接触，能够限制住工件的自由度，从而实现定位。在进行夹具设计时，首先要确保所设计的夹具能够达到零件的加工精度以及表面粗糙度的加工要求。其次，设计的夹具能够提高工作效率。最后，在质量和工作效率都能够保障的的前提下最好能够降低工件的生产成本。当然，我们同时也需要考虑到夹具的操作是否安全方便，（一）夹具设计简述根据要求本次夹具设计为钻孔专用夹具，结合零件图纸分析，本次夹具采用零件外径的定位方式装夹零件，设备采用Z3080型摇臂钻床，根据零件图纸分析本次加工需要攻螺纹，所以导向装置采用快换钻套结构，方便一次性钻攻方便快捷。具体结构见下图 图3.1 夹具装配图：图3.1 夹具装配图（二）夹具体设计根据零件图样分析。夹具体用于将各种元件、装置连接为一体， 并通过它将整个夹具安装在机床上。夹具体是整个夹具的基体和骨架，要服从所有元件、机构和 装置的安装要求来精心设计，夹具体需要正确安装在机床上，故夹具体的形状和尺寸，主要取 决于夹具上各组成体的分布、工件形状、尺寸、 加工性质等。考虑到加工过程中，夹具体要承受 一定的切削力，为防止产生变形和振动，在夹具 体设计时要保证有足够的强度和刚性。本次夹具体设计材料采用HT200材料，该材料易铸造，后期进行时效处理后，不易变形，并且易切削。（3） 零件定位分析根据上述零件夹具装配图可知，本次零件采用外径定位，定位元件为后端v型块，这样设计偏于零件的装夹，因零件较大，所以本次结构设计比较方便。利用后端v形块定位限制零件得轴线确定零件得圆心，其结构见下图：图3.3 夹具定位方式设计图图中1为v形块；2为连接螺栓M12;3为夹具体；4为被加工零件。（4） 夹具定位误差分析已知本次夹具定位采用v形块定位，上模板采用导向柱配合连接夹具体，即本次夹具的定位误差为下模板v型块及导向柱得配合间隙；具体见下分析计算：1、 v形块误差已知本次零件外径精度为f9，根据夹具定位，v形块为固定定位元件，及本次误差为外径得精度即为本次得定位误差，查表得误差为0.068误差0.223mm2、 导向柱定位误差本次采用导向柱连接上、下（夹具体与模板）。已知导向柱配合采用过渡配合，已知精度为H7/f9，根据公式计算得：；综合本次误差为：0.211误差0.366，可以满足零件要求。（五）夹紧力计算1、夹紧装置设计：本次夹紧装置采用油缸自动压紧，具体结构见下图：图中1为夹具体；2为油缸锁紧螺栓；3为油缸；4为小圆螺母；5、固定衬套；6为钻套；7模板；8为被加工工件。2、钻削力计算：根据本次材料特性，材料为QT600-3，为球铁材质，查相关材料得：本次材料抗拉强度为600Mpa，延展率为3%，根据本次切削方式可知本次为钻孔加工，根据公式计算本次加工受力情况如下：、切削力矩：根据公式计算得：其中M为切削力矩（M/N)； D为钻头直径； 为每转进给速度（mm）； Kp为修正系数（查表）；根据工艺内容已知本次加工孔径为18mm，即本次钻头直径D=18mm；根据前章分析切削参数本次进给速度为0.2mm/r，即本次进给速度为；根据资料得取修正系数Kp=1，即本次计算切削力矩为：；、钻削力计算：根据公式计算得：钻削切削力的计算公式如下，进给量 计算孔的切削力，带入得： 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。其中：-为基本安全系数，取安全系数为1.5； -为加工性质系数，取加工性质系数为1.1； -为刀具钝化系数，取刀具钝化系数为1.1； -为断续切削系数，取断续切削系数为1.1；所以：3、夹紧力计算夹紧机构利用油缸与上模板连接完成定位及锁紧动作。为了防止工件在受到夹紧力时产生变形，本次设计采用模板导向对定子零件进行夹紧，这样可以避免因夹紧力过大而使工件变形。查机床夹具设计手册，模板的计算公式为： (3-4)式中 ：实际所需夹紧力，N ：夹压点到轴心线的距离，mm ：模板的导向长度，mm ：摩擦系数0.10.15 ：弹簧作用力，N由于本次设计工件的定位方式为圆周中心，查机床夹具设计手册，为防止工件在切削力F作用下移动所需的加紧力为： (3-5)式中 ：夹具允许承受的部分切屑力对精加工：；对粗加工： ：摩擦系数，见表3-1 ：安全系数，其中为各种因素的安全系数，见表6.7.1及表6.7.2。-螺杆与工件之间的当量摩擦角表 3.4-1摩擦系数摩 擦 系 数工件为加工过的表面0.16工件为未加工过的毛坯表面（铸、锻件），固定支承为球面0.20.25夹紧元件和支承表面有齿纹，并在较大的相互作用力下工作0.70用卡盘或弹簧夹头夹紧，其夹爪为：光滑表面沟槽与切削力方向一直沟槽相互垂直齿纹表面0.160.180.300.400.400.500.701.0表 3.4-2安全系数的数值符号考虑因素系数值考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数1.21.5加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度（详见表3-2）1.01.9切削特点连续加工1.0断续加工1.2加紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0符号考虑因素系数值手动加紧时的手柄位置操作方便1.0操作不便1.2仅有力矩作用于工件时与支承面接触情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5则 =1.41.01.051.01.01.01.0=1.47 =5569.1N =1.41.01.41.01.01.01.0=1.96 =6133.8N=1.41.01.31.01.01.01.0=1.82=3441.6N取最大值进行夹紧力的计算。=7867.2N总 结课设设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产