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ca6140 对开 螺母 工艺 规程 钻孔 夹具 设计

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1 机制工艺课程设计 说明书 学校： 天津科技大学 专业： 机械设计制造及自动化 姓名： 贺治华 学号： 10016406 nts2 目录 第一章 机制工艺课程设计概述 4 1.1课程设计的目的 4 1.2课程设计的题目 4 1.3课程设计的内容 4 1.4课程设计的进度表 5 第二章 零件的工艺性分析 6 2.1对开合螺母机构的工作原理 6 2.2了解，分析产品的装配图和零件图 6 2.3审查零件的结构工艺性 8 2.4由零件的生产纲领决定生产类型 8 第三章 毛坯的选择 9 3.1毛坯制造方法 9 3.2毛坯精度等级选择 9 3.3毛坯加工余量与标注 9 3.4毛坯浇注方式 10 第四章 工艺规程制定 11 4.1草拟工 艺路线 11 4.2定位基准选择与分析 11 4.3加工方案选择与分析 15 4.4确定加工方法 15 4.4草拟各个工序内容 16 nts3 第五章 钻 2- 12H7 孔钻模设计 18 5.1定位方案分析与设计 18 5.2定位元件的结构设计 19 5.3对刀导向元 件的设计 20 5.4夹紧方案设计 22 5.5夹具整体设计 24 5.6绘制夹具总图 27 第六章 设计心得体会 29 参考文献 30 nts4 第一章 机制工艺课程设计概述 1.1 课程设计的目的 机制工艺课程设计是在学完了该门课程之后的一个重要的实践教学环节， 机制工艺课程设计是对学生未来从事机械制造工艺工作的一次基本训练。通过 课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，学生应熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。 1、能熟练运用机制工艺课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。 2、提高结构设计能力。学生通过非标专用夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与 本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。 1.2 课程设计的题目 机制工艺课程设计题目：设计 C6140车床对开合螺母下座零件的机械加工工艺规程及工艺装备。 1.3 课程设计的内容 C6140车床对开合螺母下座工艺规程； 钻 2-12H7孔钻模（钻床夹具）设计； 编写课程设计说明书； nts5 1.4 课程设计的进度表 序号 内 容 所用时间 1 明确任务，分析原始资料 1天 2 零件工艺的分析，绘制毛坯图 1.5天 3 制定工艺路线，编写工艺过程卡片 1.5天 4 拟定夹具方案，绘制原理图 及草图 2.5天 5 绘制夹具总图及零件图 4天 6 编写课程设计说明书 1.5天 7 课程设计答辩 2天 合计 14天 nts6 第二章 零件工艺性分析 2.1 对开合螺母机构工作原理 (如图所示 ) 2.2 了解 .分析产品的装配图和零件图 （ 1）部件的组成 （如下图所示） 1) 两半螺母 （ 2件） 2) 上下螺母座（各 1件） 3) 拨销（ 2 件） 4) 双离心拨盘（ 1件） nts7 5) 手柄（ 1 件） 6) 镶条与调节螺钉（各 1 件） （ 2）零部件的作用 两半螺母分别镶在上下螺母座上，并由前述各零件组成对开合螺母机构。 1) 起接通 或断开加工时所需复合运动的进给传动链的作用 ； 2) 起由旋转运动变为直线运动的作用； 3) 起传递运动和动力的作用； （ 3）性能要求 1) 上下螺母同步的要求 2) 螺母与丝杠的同轴度要求 3) 两螺母相对丝杠轴心的径向位置可调要求（两半螺母相互分离程度可调） 4) 两半螺母对合时与丝杠中心线的对称度要求对齐并在允许的公差范围内 nts8 （ 4） 主要技术要求与分析 1) 52H7孔轴心线对 C 面平行度要求的分析； 2) 52H7孔轴心线对两 B 面垂直度要求的分析； 3) E 面对 52H7孔轴心线的端面跳动要求的分析； 4) B1与 B2面平行度要求的分析； 5) 12H7孔对 C面垂直 度要求的分析； 2.3 审查零件的结构工艺性 1) 零件的类型： 中型支架类（切开后属叉架类）； 2) 具有燕尾结构，是零件的主要设计基准之一； 3) 52H7孔具有薄壁； 4) 52H7孔两端面处相对燕尾有凸台 ； 5) 调节螺钉孔 M10 底孔为深孔，且螺钉应保证和上螺母座接触面具有良好接触； 由以上分析加工时是否便于进刀、退刀；是否便于装夹及减少装夹次数等。 2.4 由零件的生产纲领 决定生产类型 按中型机械，根据零件年生产纲领（ 500 件 /年），生产类型为成批生产中的中批生产范围。 nts9 第三章 毛坯的选择 3.1 毛坯制造方 法 根据零件图所标出的零件材料，可知该零件为 HT200； 铸造：根据零件的生产纲领和生产类型，查手册可知应采用沙型 铸造 机器制模。 3.2 毛坯精度等级选择 由手册查取毛坯精度为 CT12 3.3 毛坯 加工余量与标注 轮廓最大尺寸在 100160范围内的铸件，要求的毛坯 加工余量等级为 H,要求的毛坯 加工余量为 3mm，且除非另有规定，对所有需机械加工的表面只规定一个值。 注意：（ 1）预铸孔余量，不管浇注位置如何，应该比其它加工表面的余量等级低一级； （ 2）不加工表面不加放余量，也 不标注公差； （ 3）查表时，表中的公称尺寸是零件图上对应的实际尺寸； 毛坯尺寸如图所示： nts10 3.4 毛坯浇注方式 毛坯浇注方式为两箱铸造侧面浇注 如图所示： 浇口 分型面 泥芯 侧面浇注 （ 顶面浇注） （ 底面浇注） nts11 第四章 工艺规程制定 4.1 草拟工艺路线 （ 1）方案一（先粗后精，先面后孔等原则）： 预先热处理 粗铣 C 面、 B 面、 D 面 铣 1X3 退刀槽 粗加工两 E面 粗镗（ 52）孔 半精铣 C 面、 B 面 精铣 C 面、 B 面 刮研 C 面、 B面 手工加工 精加工两 E面 半精镗（ 52 ）孔 精镗 52H7 孔 钻、铰 12H7孔 铣切（ 5mm）分离上下螺母座 钻 M10底孔（ 8.5） 攻 M10螺纹 钻 2- 7及锪孔 （ 2）方案二（工序集中）： 预先热处理 粗铣 C面、 B面、 D面 半精铣 C面、 B 面 铣 2-1X3退刀槽 精铣 C面、 B面 刮研 C面、 B面 手工加工 粗加工两 E 面与粗镗（ 52）孔 精加工两 E 面与半精nts12 镗、精镗（ 52 ）孔 钻、铰 12H7 孔 铣切（ 5mm）分离上下螺母座 钻 M10 底孔（ 8.5）与攻 M10螺纹 钻 2- 7及锪孔 4.2 定位基准选择与分析 （ 1）精基准选择与分析 主要加工表面有 C、 B面和 52H7 孔及 12H7 孔，按先面后孔的原则，先选择加工 52H7孔的精基准。 选择：精加工过的 C、 B 面与一侧面为定位基准，其中 C 面限制 3个自由度，为主要定位基准面， B面限制 2个自由度，为第二定位基准。 B C （ 2）粗基准选择与分析 1）加工燕尾导轨面（）的基准 方案一：以预铸孔 44 为主要定位基准，这样加工 C、 B 后以它们为精基准加工 52孔时，使孔的加工余量均匀。 方案二：以 预铸孔 44的外壁为主要定位基准，采用对中性定位元件定位，这样加工 C、 B 后以它们为精基准加工 52孔时，使孔加工后的壁厚均匀。（如下图所示） nts13 ） 52H7 孔与 2-E面的加工基准 采用以车代镗加工方式，先加工一端面和内孔，再掉头加工另一端面。采用 C 面限制 3 个不定度， B 面限制 2 个不nts14 定度 ， 活动 V形块限制 1个不定度（对中）的定位方案 ）加工燕尾上 2-12H7 孔的定位基准 .C 面为第一定位基准，限制 3 个自由度（保证与 C 面垂直度的要求）； .B 面为第二定位 基准，限制 2 个自由度（保证两孔连线与52H7 孔轴线在水平面的垂直度要求）； .52H7孔以削边销定位，限制 1个自由度（保证两孔对中）。 ）铣开上下螺母座时的定位基准 ） 钻螺纹底孔、攻 M10 螺纹时的定位基准 nts15 4. 加工方案选择与分析 方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔 52，遵循了先面后孔，先粗后精，先主后次的加工原则；而方案二是采用工序集中的原则，但是每一道工序都是粗加工，半精加工，精加工，工序之间违背了先粗后精的原则，并且两种方案相比较，先加工燕 尾及空刀槽，然后再以此为基准加工孔 52，这时的位置精度较易保证 ，并且定位及装夹等比较方便。故方案一好。 4.4 确定加工方法 1、平面加工 主要是燕尾导轨的加工 ：采用刨削加工方式 2、孔加工 主要是 52H7、 2-12H7孔的加工 ：采用片状铣刀，工件旋转一 偏转角。 3、加工余量与精度等级 粗刨： 1.5 IT11 精刨： 0.85 IT8 9 刮研： 0.15 IT6 7 nts16 4、 52H7 孔与 2个 E 面的加工（以车代镗在车床上加工） 采用以车代镗加工方式，先加工一端面 和内孔，再掉头加工另一端面。采用 C面限制 3个不定度， B 面限制 2个不定度活动 V形块限制 1个不定度（对中）的定位方案 粗镗（ IT11） -半精镗（ IT9） - 精镗（ IT8） 精铰（ IT7） 5、 2- 12H7孔的加工 钻套：固定钻套、可换钻套、快换钻套 由于需要钻底孔孔径、粗铰孔、精铰孔步骤，所以使用快换钻套进行加工。 6、 2- 12H7孔的加工 按照工序集中的原则，选择一次安装、多工序内容加工的工艺安排工艺过程 对应加工过程所达到的经济精度和相应定尺寸刀具参数 ： 精铰（ IT7 12mm） -粗铰（ IT9 11.95mm） - 扩孔（ IT10 11.85mm） - 钻孔（ IT11 11mm） 钢件或孔径大于 15mm时的铸件 12mm - 11.95mm- (不扩孔 ) - 11.80mm .5 草拟各个工序内容 1. 52孔 选择：采用 C 面限制 3 个不定度， B 面限制 2 个不定度 ， 活动 V 形块限制 1 个不定度（对中）的定位方案。 加工过程： 粗车至 47mm；粗车第二次至 50mm；精车至nts17 51.5mm；粗铰至 51.92mm；精铰至 52，表面粗糙度为 Ra1.6 m,工序余量为 0.08mm。 2. 2 12孔 选择： C 面为第一定位基准，限制 3 个不定度（保证与 C 面垂直度的要求）； B面为第二定位基准，限制 2个不定度（保证两孔连线与 52H7 孔轴线在水的垂直度要求）； 52H7孔以削边销定位，限制 1个不定度（保证两孔对中）。 加工过程：钻至 11；半精铰，精铰至 12。 3.一端面 粗车至 99；半精车至 97.8；精车至 97。 4.另一端面 粗车至 96；半精车至 95.5；精车至 95。 nts18 第五章 钻 2- 12H7 孔钻模设计 5.1 定位方案分析与设计 为保证 12 孔中心轴线与 C 面垂直度达到 0.05，应限制 X 旋转， Y旋转； 为 保证 12孔的轴向位置 应限制 Z移动； 为 保证 12孔相对于 52孔中心线的对称度应限制 X移动； 为 保证 12孔与 7 孔垂直分布应限制 Z 旋转； 为 保证 12孔与 E面间的距离应限制 Y 移动； 综合结果应限制所有六个自由度，完全定位。 （ 1） 定位块（在 C面限制 3 个自由 度；在左侧定位块侧面限制 2 个自由度） （ 2） 削边销（限制 1个自由度） （ 3） 待加工面为两个 12H7 孔，定位基准为特殊表面定位，采用两梯形块和菱形销定位，其定位精度高，工件装卸和排屑方便。 nts19 5.2 定位元件的结构设计 (1)定位块： 左定位块： 上底： 35mm 下底： 51mm 高： 22mm 长： 130mm 左定位块中间有一方块凸起，长 130mm，高 2mm，宽 5mm; 右定位块：上底： 18mm 下底： 30mm 高： 16mm 长： 130mm (2)削边销 ： 菱形销宽 b=8mm;B= D2 -5=52-5=47； Lg/2=0.05 Lg=0.1 Lx=(1/5 1/3) Lg=0.02 2=2 b( Lx+ Lg- 2/2)/D2=0.04 d2=D2- 2=52-0.04=51.96 配合选用 g6 nts20 5.3 对刀导向元件设计 两个 12H7 孔的加工，在钻孔后还需铰孔。因此应采用快换钻套，以便换刀后能迅 速更换钻套。 （ 1） 快换钻套 (JB/T 8045.3 1999)尺寸如图所示： d=12; D1=30 ; D2=26 ;D=18+0.001+0.012;h=10 ;h1=4; H=16 配用螺钉 M6， r=20, m=11; m1=11; =550 （ 2）阶形螺钉（ 45 钢， JB/T 8045.5 1999） 尺寸如下图 d=6; D=13; H=5; b=1.5; h=2; d1=8; d2=4.5;b1=2;l0=10; C=0.5; C1=0.8;R=0.5 nts21 (3)衬套 (JB/T 8045.4 1999)尺寸如图所示： d=18+0.034+0.034; D=26+0.015+0.028;H=28 nts22 5.4 夹紧方案设计 根据加紧装 置设计的基本要求，加紧力的方向应垂直于主要定位平面。由于该零件加工属于中 批生产，加工表面尺寸小，故可以考虑手动加紧方式。而夹具体为钢板焊接 结构，考虑装卸工件方便，采用螺旋加紧机构。 （ 1） 夹紧方案设计如下图所示 （ 2） 夹紧螺钉（ JB/T 8006.31999）及其手柄设计如下图： M12; d0=10; D=20; H=16; L1=100; L=90 nts23 （ 3） 手柄球选用 A型 M6，手柄球尺寸如下图所示： （ 4） 夹紧力分析 PZ=427Df0.8KP=427*11.80*0.80.8*1=4214.85N FZ=PZ=4214.85N T=120D2.2f0.8KP=120*11.802.2*0.80.8*1=22897.79N.m W=T/L=22897.79/(42/2)=1090.37N FX=W=1090.37N F= X2+FZ2)=4353.60N nts24 5.5 夹具整体设计 （ 1）钻模类型选择 根据待加工面的位置情况，需要在平面上相隔 36mm 的两个位置上进行钻孔，因此钻模类型可采用固定式钻模。 固定式钻模夹具设计要考虑工件装卸、排屑等操作方便。在保证足够 强度的 条件下，重量要尽量轻以及制造工艺性好等要求。为此采用了钢板焊接而成 的夹具体。 （ 2）钻模板的选择 由于采用钢板焊接型 夹具体，钻套可直接装在夹具体上。夹具体 上侧 壁厚取 22mm，安置钻套处加凸台厚 6mm，左右两侧钢板根据强度要求壁厚取 16mm，底部钢板壁厚取 10mm，且在底部开一个 80mm 的排屑槽。 （ 3） 夹具体其它结构设计 nts25 1)手拉式定位器如下图： 1. 定位销（ T8， JB/T 8021.1 1999） 2. 导套（ 45钢， JB/T 8021.1 1999） 3. 螺钉（ 45钢， GB/T67 2000） 4. 弹簧（碳素弹簧钢丝 II， GB/T68 2000） 5. 销（ 45钢， GB/T119.1 2000） 6. 把手（ Q235， GB/T 221 1991） I.定位销尺寸 d=12; d1=8; d2=2; l3=52; l4=82;l1=151 nts26 II.螺钉 选用 M5开槽盘头螺钉 III.弹簧 簧丝直径 d=1.6mm 拉伸弹簧 的节距 P=d=1.6mm 外径 D2=10+1.6=11.6mm; 内径 D1=10-1.6=8.4mm 旋绕比 =10/1,6=6.25,有效圈数选 12圈 死圈距离 +5+工作行程 =13*1.6+5+25=50.8 取弹簧最大拉伸长度为 50mm。 nts27 IV.把手 D=35;L=30;d=8H9; SR=35; r1=8; d1=18; d2=15; l1=l2=20; l3=8 5.6 绘制夹具总图 （ 1） 机床夹具装配图应标注的尺寸 夹具最大轮廓尺寸； 零件间的配合尺寸； 零部件间的相互位置要求（可在技术要求中注明）； 可动零部件的最大位移尺寸； 定位元件间的相互位置尺寸（夹具的功能尺寸）； 定位元件与对刀导向元件的相互位置尺寸（夹具的功能尺寸）； nts28 （ 2） 机床夹具装配图的技术要求 定位元件工作表面 C 面相对于夹具对定表面的平行度要求； 钻套轴心线相对于夹具对定表面 C面的垂直度要求； 定位元件 工作表面 C 面间的平面度要求； 钻套轴心线相对于定位元件表面 C面的垂直度要求； 钻套轴心连线相对于定位元件 B面的平行度要求； 钻模板工作表面相对于对定表面的平行度要求； nts29 第六章 设计心得体