夹具座钻攻2-M8螺纹夹具设计说明书

1 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 夹具座的工艺规程及钻攻 2-M8 螺纹的工装夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接 部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词 ：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 2 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 二 . 工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 5 2.4 确定切削用量及基本工时 7 三 夹具设计 26 3.1 问题的提出 26 3.2 定位基准的选择 26 3.3 切削力及夹紧力计算 26 3.4 定位误差分析 26 3.5 钻套的设计 28 3.6 夹具设计及操作简要说明 29 总 结 31 致 谢 32 参考文献 33 第 1 页 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲 ，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 夹具座的工艺规程及钻、攻 2-M8 螺纹的工装夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养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。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结 合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第 2 页 一、 零件的分析 夹具座共有八组加工表面，现分述如下： 1. 320 155面 2. 105两侧面及 320 25面 3. 6- 9孔、 6- 13 4. 320 38面 5. 320 67面 6. 6-M8螺纹深 20 7. 2 6锥孔 8. 2-M8螺纹 第 3 页 二 . 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT150，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 夹具体零件材料为 HT150，硬度选用 260HBS，毛坯重约 1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型， 2级精度组。 根据上述原始 资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 320 155面 320 155面，表面粗糙度为 Ra0.8， 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，知铸件机械加工余量 Z=5.0mm. 粗铣 单边余量 Z=3.0mm 半精铣 单边余量 Z=1.5mm 精铣 单边余量 Z=0.4mm 磨削 单边余量 Z=0.1mm 2. 105两侧面及 320 25面 105两侧面及 320 25面， 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，知铸件机械加工余量 Z=3.0mm. 3. 6- 9孔、 6- 13孔 6- 9孔、 6- 13孔的尺寸不大，采用实心铸造。 4. 320 38面 第 4 页 320 19面，表面粗糙度 Ra0.8， 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，知铸件机械加工余量 Z=3.0mm. 粗铣 单边余量 Z=2.0mm 半精铣 单边余量 Z=0.5mm 精铣 单边余量 Z=0.4mm 磨削 单边余量 Z=0.1mm 5. 320 67面 320 67面，表面粗糙度 Ra1.6， 查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4，知铸件机械加工余量 Z=3.0mm. 粗铣 单边余量 Z=2.0mm 半精铣 单边余量 Z=0.8mm 精铣 单边余量 Z=0.2mm 6. 6-M8螺纹深 20 6-M8螺纹深 20， 螺纹尺寸不大，采用实心铸造。 7. 2 6锥孔 2 6锥孔，尺寸不大，采用实心铸造。 8. 2-M8螺纹 2-M8螺纹，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。 9. 其它表面均为不加工表面，砂型机器铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 2.2 基面的选择的选择 基面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，第 5 页 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，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择 重要 表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面。因此， 夹具座以 320 67的槽作为定位粗基准。 对于精基准而言，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，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 2.3 制定工艺路线 制订工艺路线 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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 方案一 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03： 粗铣、半精铣、精铣 320 155 面 工序 04： 铣 105 两侧面及 320 25 面 工序 05： 钻 6- 9 孔、扩 9 孔到 13 工序 06： 粗铣、半精铣、精铣 320 19 面 工序 07： 粗铣、半精铣、精铣 320 67 面 第 6 页 工序 08： 钻、攻 6-M8 螺纹深 20 工序 09： 与件 3 配作 2 6 锥孔 工序 10：钻、攻 2-M8 螺纹 工序 11：磨 320 155 面 工序 12：磨 320 38 面 工序 13： 去毛刺 工序 14： 检验至图纸要求 工序 15： 入 库 方案二 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03： 粗铣、半精铣、精铣 320 155 面 工序 04： 铣 105 两侧面及 320 25 面 工序 05： 粗铣、半精铣、精铣 320 19 面 工序 06： 粗铣、半精铣、精铣 320 67 面 工序 07： 钻 6- 9 孔、扩 9 孔到 13 工序 08： 钻、攻 6-M8 螺纹深 20 工序 09： 与件 3 配作 2 6 锥孔 工序 10：钻、攻 2-M8 螺纹 工序 11：磨 320 155 面 工序 12：磨 320 38 面 工序 13： 去毛刺 工序 14： 检验至图纸要求 工序 15： 入库 方案一与方案二的区别在于钻 6- 9孔、扩 9孔到 13加工第 7 页 的先后，孔加工之后为后面工序的加工提供了定位基准，简化了夹具设计，减少了成本，提高了效率，故采用方案一，具体的加工路线如下 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03： 粗铣 、半精铣、精铣 320 155 面 工序 04： 铣 105 两侧面及 320 25 面 工序 05： 钻 6- 9 孔、扩 9 孔到 13 工序 06： 粗铣、半精铣、精铣 320 19 面 工序 07： 粗铣、半精铣、精铣 320 67 面 工序 08： 钻、攻 6-M8 螺纹深 20 工序 09： 与件 3 配作 2 6 锥孔 工序 10：钻、攻 2-M8 螺纹 工序 11：磨 320 155 面 工序 12：磨 320 38 面 工序 13： 去毛刺 工序 14： 检验至图纸要求 工序 15： 入库 2.4 确定切削用量及基本工时 工序 01：铸造 工序 02：人工时效 工序 03： 粗铣、半精铣、精铣 320 155 面 工步一：粗铣 320 155 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, 第 8 页 mma p 0.3 ， mmd 600 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 mma p 0.3 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/663601251 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取wn 675 min/r m i n/2.127m i n/1000 675601000 mmdnv w 当wn 675r/min 时 rmmznff wzm /5 4 06 7 542.0 按机床标准选取 rmmfm /5003） 计算工时 切削工时： mml 320 ， mml 0.31 ， mml 32 ，则机动工时为 m in4 1 5.22.06 7 5 333 2 021 fn llltwm工步二：半精铣 320 155 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mma p 5.1 ， mmd 600 ， min/125 mv ， 4z 。 第 9 页 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mma p 5.1 2） 决定每次进给量及切削速度 根 据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmfz ，则 m in/663601251 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取wn 675 min/r m i n/2.127m i n/1000 675601000 mmdnv w 当wn 675r/min 时 rmmznff wzm /5 4 06 7 542.0 按机床标准选取 rmmfm /5003） 计算工时 切削工时： mml 320 ， mml 5.11 ， mml 32 ，则机动工时为 m i n4 0 4.22.06 7 5 35.13 2 021 fn llltwm工步三：精铣 320 155 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mma p 4.0 ， mmd 600 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 第 10 页 1）决定铣削深度 mma p 4.0 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmfz ，则 m in/663601251 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取wn 675 min/r m i n/2.127m i n/1000 675601000 mmdnv w 当wn 675r/min 时 rmmznff wzm /5 4 06 7 542.0 按机床标准选取 rmmfm /5003） 计算工时 切削工时： mml 320 ， mml 4.01 ， mml 32 ，则机动工时为 m i n3 9 6.22.06 7 5 34.03 2 021 fn llltwm工序 04： 铣 105 两侧面及 320 25 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合双面刃铣刀，刀片采用 YG8, mma p 0.3 ， mmd 800 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 第 11 页 切削工时： mml 320 ， mml 5.11 ， mml 32 ，则机动工时为 m in014.12.01 6 0 0 35.132021 fn llltwm工步三：精铣 320 19 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8, mma p 4.0 ， mmd 600 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mma p 4.0 2） 决定 每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/3.1 5 92251251 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取wn 1600 min/r m i n/6.125m i n/1000 1600251000 mmdnv w 当wn 1600r/min 时 rmmznff wzm /1 2 8 01 6 0 042.0 按机床标准选取 rmmfm /12003） 计算工时 切削工时： mml 320 ， mml 4.01 ， mml 32 ，则机动工时第 12 页 为 m in011.12.01 6 0 0 34.032021 fn llltwm工序 07： 粗铣、半精铣、精铣 320 67 面 工步一：粗铣 320 67 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合三面刃 铣刀，刀片采用 YG8, mma p 0.2 ， mmd 1000 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 mma p 0.2 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/3 9 8. 1100 1251 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取wn 375 min/r m i n/8.117m i n/1000 3751001000 mmdnv w 当wn 375r/min 时 rmmznff wzm /3 0 03 7 542.0 按机床标准选取 rmmfm /3003） 计算工时 切削工时： mml 320 ， mml 0.21 ， mml 32 ，则机动工时第 13 页 为 m in333.42.0375 30.232021 fn llltwm工步二：半精铣 320 67 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用 YG8, mma p 8.0 ， mmd 1000 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mma p 8.0 2） 决定每次进给量 及切削速度 根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/3 9 8. 1100 1251 0 001 0 00 rd vn s 按机床标准选取wn 375 min/r m i n/8.117m i n/1000 3751001000 mmdnv w 当wn 375r/min 时 rmmznff wzm /3 0 03 7 542.0 按机床标准选取 rmmfm /3003） 计算工时 切削工时： mml 320 ， mml 8.01 ， mml 32 ，则机动工时为 第 14 页 m i n3 1 7.42.03 7 5 38.03 2 021 fn llltwm工步三：精铣 320 67 面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用 YG8, mma p 2.0 ， mmd 1000 ， min/125 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1 为 m i n3 0 9.42.03 7 5 32.03 2 021 fn llltwm工序 08： 钻、攻 6-M8 螺纹深 20 工步一：钻 6-M8 螺纹底孔 6.8 选用 mm8.6 高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.1 6） 由切削表 2.7 和工艺表 4.2 16 查得 0 .2 8 /f m m r机1 6 / m incVm查（切削表 2.15） m i n/2.351m i n/8.6 5.710001000 rrD Vn c 按机床选取 n=375r/min m in)/m0.81000 3758.61000V c （ Dn基本工时： m i n2 5 1 4.0m i n28.0375 34.32021 nf lllt总的工时： T=6t=1.509min 工步二：攻丝 6-M8 深 20 第 15 页 选择 M8mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即 1 .2 5 /f m m r 7 .5 / m i ncVm机m i n/2.341m i n/8 5.710001000 rrD Vn c 按机床选取 n=375r/min 基本工时： m i n0 5 0 3.0m i n25.1375 36.02021 nf lllt总的工时： T=6t=0.302min 工序 09： 与件 3 配作 2 6 锥孔 1、加工条件 加工材料 : HT150，硬度 200220HBS，铸件。 工艺要求：孔径 d=6mm。通孔，精度 H12H13,用乳化液冷 却。 机床：选用 Z3025 钻床和专用夹具。 2、 基本工时： m i n0 4 8 2.0m i n25.13 7 5 36.01921 nf lllt总的工时： T=2t=0.096min 工序 11：磨 320 155 面 工件材料：灰铸铁 HT150 加工要求： 磨 320 155 面 机床：平面磨床 M215A 刀具：砂轮 量具：千分尺 （ 1） 选择砂轮 第 16 页 见工艺手册表 4.8 2 到表 4.8 8，则结果为 WA46KV6P350 40 127 其含义为：砂轮磨料 为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软1 级，陶瓷结合剂， 6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 350 40127（ D B d） （ 2） 切削用量的选择 砂轮转速为 N 砂 =1500r/min,V 砂 =27.5m/s 轴向进给量 fa =0.5B=20mm(双行程 ) 工件速度 Vw =10m/min 径向进给量 fr =0.015mm/双行程 （ 3） 切削工时 f fa v1000 k Zbb L 2 tm 工艺手册 式中 L 加工长度， L=320mm Zb 单面加工余量， Zb =0.1mm K 系数， 1.10 V 工作台移动速度（ m/min） fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量（ mm） fr 工作台往返一次砂轮径向进给量（ mm） m i n291.10. 01520101000 0. 051. 1110320 2 tm 工序 12：磨 320 38 面 工件材料：灰铸铁 HT150 加工要求： 磨 320 38 面 机床：平面磨床 M215A 刀具：砂轮 量具：千分尺 （ 4） 选择砂轮 见工艺手 册表 4.8 2 到表 4.8 8，则结果为 第 17 页 WA46KV6P350 40 127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软1 级，陶瓷结合剂， 6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 350 40127（ D B d） （ 5） 切削用量的选择 砂轮转速为 N 砂 =1500r/min,V 砂 =27.5m/s 轴向进给量 fa =0.5B=20mm(双行程 ) 工件速度 Vw =10m/min 径向进给量 fr =0.015mm/双行程 （ 6） 切削工时 f fa v1000 k Zbb L 2 tm 工艺手册 式中 L 加工长度， L=320mm Zb 单面加工余量， Zb =0.1mm K 系数， 1.10 V 工作台移动速度（ m/min） fa 工作台往返一次砂轮轴向进给量（ mm） fr 工作台往返一次砂轮径向进给量（ mm） m i n291.10. 01520101000 0. 051. 1110320 2 tm 工序 13： 去毛刺 工序 14： 检验至图纸要求 工序 15： 入库 第 18 页 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。 有老师分配的任务，我被要求设计工序 10： 钻、攻 2-M8螺纹 的夹具设计，选用机床： Z525 立式钻床 3.1、问题提出 本夹具主要用来钻、攻 2-M8 螺纹，生产批量：中大比量，钻、攻2-M8 螺纹与其他面没有任何位置度要求，设计时主要考虑效率上。 3.2 定位基准的选择 以加工后的 9孔和 320 155 的端面作为定位基准进行定位。 3.3 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为二孔、一平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对一面两销进 行设计。 3.4 切削力和夹紧力的计算 1、由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得： 钻削力 6.08.026 HBDfF 式（ 5-2） 钻削力矩 6.08.09.110 HBfDT 式（ 5-3） 式中： 10.5D mm 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 2、夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKffN 21 第 19 页 其中 f为夹紧面上的摩擦系数，取 25.021 ffF= zP +G G 为工件自重 Nff FN 4.355121 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=3.54 取 s=4 得 MPa120 8.2242c HdF 满足要求 M P adNc1543.1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 3.5:定位误差分析 (1)移动时基准位移误差yjyj m in111 XDd （式 5-5） 式中： 1d 圆柱销孔的最大偏差 1D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销孔与工件 9 孔最小配合间隙 代入（式 5-5）得： yj m in111 XDd =0.019+0-0.015 =0.004（ mm） 第 20 页 (2) 转角误差 L XDdXDdtg 2 m i n222m i n111 （式 5-6） 式中： 1d 圆柱销孔的最大偏差 1D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销孔与定位销最小配合间隙 2d 削边销孔的最大偏差 2D 削边销孔的最小偏差 2minX 削边销定位孔与定位销最小配合间隙 其中： )2(2 m in1m in2 XX LgLx 则代入（式 5-6）得： 0000622.0472 01.00015.0015.00019.0t g 则： 0 .0 0 0 0 6 2 1 9 3.6 夹具设计及简要操作说明 本工件采用圆柱销定位，通过圆柱销和工件的过盈配合来固定工件，通过一削边销防止工件转动，这们工件被完全定位。这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量