直角管接头加工工艺及车削M22X1.5夹具设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】
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摘 要
直角管接头零件加工工艺及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
目 录
摘 要II
目 录III
第1章 序 言5
第2章 零件的分析6
2.1零件的形状6
2.2零件的工艺分析6
第3章 工艺规程设计7
3.1 确定毛坯的制造形式7
3.2 基面的选择7
3.3 制定工艺路线8
3.3.1 工艺路线方案一8
3.3.2 工艺路线方案二9
3.3.3 工艺方案的比较与分析9
3.4 选择加工设备和工艺装备10
3.4.1 机床选用10
3.4.2 选择刀具10
3.4.3 选择量具10
3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定10
3.6确定切削用量及基本工时12
第4章 加工Φ28孔夹具设计22
4.1 车床夹具设计要求说明22
4.2车床夹具的设计要点22
4.3 定位机构24
4.4夹紧机构24
4.5零件的车床夹具的加工误差分析26
4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构27
4.6 零件的车床专用夹具简单使用说明28
总 结29
致 谢30
参 考 文 献31
第1章 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。
直角管接头零件加工工艺及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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。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。
- 内容简介：
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XX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 材料仓库 10 开料 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 锯床 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工 时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 选择毛坯， 型材开料 90X35 X50 锯刀 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 3 1 nts XX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 20 铣 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形 尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52K 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 精 铣 外部轮廓 ,铣至 85X30X45，加工到尺寸公差要求 专用夹具 YG6 硬质合金端面铣刀，游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 3 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 30 铣 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52K 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器 具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 精 铣 外部轮廓 ,铣至 85X30X45，加工到尺寸公差要求 专用夹具 YG6 硬质合金端面铣刀，游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 3 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 40 车 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 粗车 、半精车 外圆 22,R1/2 锥段 三爪 卡盘 ， YT5 外圆 车刀 游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 3 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 50 车 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 车 R1/2 锥螺纹 三爪 卡盘 ， YT5;螺纹 车刀 游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 3 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 60 车 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 粗车 、半精车另外一头 外圆 22 三爪 卡盘 ， YT5 外圆 车刀 游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 2 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 70 车 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设 备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 车退刀槽 17.8X2 三爪 卡盘 ， YT5 切槽 刀 游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 2 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接 头 共 10 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 80 车 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 车 M22X1.5 外螺纹 三爪 卡盘 ， YT5;螺纹 车刀 游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 2 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角管接头 共 10 页 第 9 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 90 钻 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 钻 10 孔 (2 处 ) 20 麻花钻 内径百 分尺 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 2 1 ntsXX 学院 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 直角管接头 零件名称 直角 管接头 共 10 页 第 10 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 100 车 Q235 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 车床 CA 6140 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/min m/s mm/r mm 机动 辅助 1 粗车 、半精车 17.8 孔 ,角度 24 度的内圆锥段 三爪 卡盘 ， YT5 内孔 车刀 ， 游标卡尺 0125/0.02 500 1.27 0.8 3 1 51 10 设 计（日 期） 校 对（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 2 1 nts XX 大学 课程设计论文 直角管接头加工工艺及车削 M22X1.5 夹具设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 nts II 摘 要 直角管接头 零件加工工艺及 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 nts 目 录 摘 要 . II 目 录 . III 第 1 章 序 言 . 5 第 2 章 零件的分析 . 6 2.1 零件的 形状 . 6 2.2 零件的工艺分析 . 6 第 3 章 工艺规程设计 . 7 3.1 确定毛坯的制造形式 . 7 3.2 基面的选择 . 7 3.3 制定工艺路线 . 8 3.3.1 工艺路线方案一 . 8 3.3.2 工艺路线方案二 . 9 3.3.3 工艺方案的比较与分析 . 9 3.4 选择加工设备和工艺装备 . 10 3.4.1 机床选用 . 10 3.4.2 选择刀具 . 10 3.4.3 选择量具 . 10 3.5 机械加工 余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 10 3.6 确定切削用量及基本工时 . 11 第 4 章 加工 28孔夹具设计 . 22 4.1 车床夹具 设计要求说明 . 22 4.2 车床夹具的设计要点 . 23 4.3 定位机构 . 24 4.4 夹紧机构 . 25 4.5 零件的车床夹具的加工误差分析 . 26 4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 . 27 4.6 零件的车床专用夹具简单使用说明 . 28 nts IV 总 结 . 29 致 谢 . 30 参 考 文 献 . 31 nts 第 1 章 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。 直角管接头 零件加工工艺及 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 的基础下，进行的一个全面的考核 。 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， 保证尺寸 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。 nts 6 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的形状 题目给的零件是 直角管接头 零件 ，主要作用是 起连接作用。 零件 的实际形状如上图 所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单 。 具体尺寸，公差如下图所示 。 2.2 零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 Q235，该材料为 Q235 钢 ，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 nts 直角管接头 零件主要加工表面为： 1.车外圆及端面，表面粗糙度aR值为 3.2 m 。2.车外圆及端面，表面粗糙度aR值 3.2 m 。 3.车装配孔，表面粗糙度aR值 3.2 m 。4.半精车侧面，及表面粗糙度aR值 3.2 m 。 5.两侧面粗糙度aR值 6.3 m 、 12.5 m ，法兰面粗糙度aR值 6.3 m 。 直角管接头 共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1) 上 端的加工表面： 这一组加工表面包括： 上 端面， 外圆 22,R1/2 锥段 。这一部份只有端面有 6.3的粗糙度要求 。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2).下底 面的加工表面： 这一组加工表面包括： 30X30底 面 ；其要求也不高，粗 铣 后精 铣 就可以达到精度要求。 第 3 章 工艺规程设计 本 直角管接头 来 假设 年产量为 10万台，每台车 床需要该零件 1 个，备品率为 19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2班。 该零件材料为 Q235，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=100000 件 /年， n=1件 /台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+ )（ 1+ )=238595件 /年 3.1 确定 毛坯 的制造形式 零件材料为 Q235， 选择型材 ，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 基面的选择 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，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 nts 8 粗基准的选择，对像 直角管接头 这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则 (即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准 )。 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，此处不在重复。 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 10 开料 选择毛坯， 型材开料 90X35 X50 20 铣 粗 铣 外部轮廓 ,铣至 86X31X46，各个方向 留 1mm 的 加工余量 30 铣 精 铣 外部轮廓 ,铣至 85X30X45，加工到尺寸公差要求 40 车 粗车 、半精车 外圆 22,R1/2锥段 50 车 车 R1/2锥螺纹 60 车 粗车 、半精车另外一头 外圆 22 70 车 车退刀槽 17.8X2 80 车 车 M22X1.5外螺纹 90 钻 钻 10孔 (2处 ) 100 车 粗车 、半精车 17.8 孔 ,角度 24度的内圆锥段 110 去毛刺 去毛刺 120 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 130 入库 清洗，加工 表面涂防锈油，入库 nts 3.3.2 工艺路线方案二 10 开料 选择毛坯， 型材开料 90X35 X50 20 铣 粗 铣 外部轮廓 ,铣至 86X31X46，各个方向 留 1mm 的 加工余量 30 铣 精 铣 外部轮廓 ,铣至 85X30X45，加工到尺寸公差要求 40 钻 钻 10孔 (2处 ) 50 车 粗车 、半精车 外圆 22,R1/2锥段 60 车 车 R1/2锥螺纹 70 车 粗车 、半精车另外一头 外圆 22 80 车 车退刀槽 17.8X2 90 车 车 M22X1.5外螺纹 100 车 粗车 、半精车 17.8 孔 ,角度 24度的内圆锥段 110 去毛刺 去毛刺 120 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 130 入库 清洗，加工表面涂防锈油，入库 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 10 开料 选择毛坯， 型材开料 90X35 X50 20 铣 粗 铣 外部轮廓 ,铣至 86X31X46，各个方向 留 1mm 的 加工余量 30 铣 精 铣 外部轮廓 ,铣至 85X30X45，加工到尺寸公差要求 40 车 粗车 、半精车 外圆 22,R1/2锥段 50 车 车 R1/2锥螺纹 60 车 粗车 、半精车另外一头 外圆 22 nts 10 70 车 车退刀槽 17.8X2 80 车 车 M22X1.5外螺纹 90 钻 钻 10孔 (2处 ) 100 车 粗车 、半精车 17.8 孔 ,角度 24度的内圆锥段 110 去毛刺 去毛刺 120 检验 按图纸要求检验各部尺寸及形位公差 130 入库 清洗，加工表面涂防锈油，入库 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 .工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 CA6140 卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。 .工序是钻孔，选用 Z525摇臂钻床。 3.4.2 选择刀具 .在车床上加工的工序 ,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀 具选用 YG6 类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位车刀 (GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 .钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 10.21-47及表 10.2-53可得到所有参数。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 3.5 机械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 直角管接头 ” 零件材料为 Q235，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 2.2-17 各种铸铁的性能比较， Q235 钢 的硬度 HB 为 143 269，表 2.2-23 Q235 钢 的nts 物理性能， Q235密度 =7.2 7.3（ 3cmg ），计算零件毛坯的重量约为 2kg 。 表 3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 （零件重 2000kg） 中型 （零件重1002000kg） 轻型 （零件重 11.80 13.20 151 101 表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 GB6137-85） （ ） d (mm) 2 f 8.6 18.00 30 118 12 40 60 表 3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 nts （ 1）后刀面最大磨损限度 mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径 d0（ mm） 20 高速钢 铸铁 0.5 0.8 （ 2）单刃加工刀具耐用度 T min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 d0（ mm） 11 20 钻头（钻孔及扩孔） 铸铁、铜合金及合金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为 0.5 0.8mm 刀具耐用度 T = 60 min .确定进给量 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表 10.4 高速钢钻头钻孔的进给量为 f=0.25 0.65 zmm ,根据表 4.13* 中可知，进给量取 f=0.60 rmm 。 .确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-17高速钢钻头在 球墨铸铁（ 190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得， V=12 minm ，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数 Kmv=1.0， Rtv=0.85。 V=12 85.0 =10.32 minm （ 3-17） 则 n = =131 minr （ 3-18） 查表 4.2-12* 可知， 取 n = 150 minr 则实际切削速度 v实= = =11.8 minm .确定切削时间 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： Ti = fnlll fw 1（ 3-19） 其中 lf = 2md RKcot lw =5mm l1 =2 3mm 则： t= =9.13s 工序 100 粗车、半精车 17.8 孔 ,角度 24 度的内圆锥段 （ 1）选择机床： 25 32.101000 1000dn 1000 2514.3150 6.05.2 7.535 nts 20 由于加工的零件 的 外廓尺寸不是很大，又 属于 回转体，故 可以 在车床上镗孔。又因为 经济 精度 的 要求不是很高， 故 可 以 选 择 CA6140 型卧式车床。 （ 2）选择刀具 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.2，可 以 选择 YG6 型 硬质合金镗刀。 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.30，由于 CA6140 机床的中心高 度 200h mm ，所 以可以 选 择 刀杆 的 尺寸 为 BXH=16mmX25mm,刀片 的 厚度为 4.5mm。 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.3， 选择车刀 的 几何形状为平面带倒棱形前刀面，如表 13 表 13 车刀几何形状 角度 刀角名称 符号 范围 取值 主偏角 kr 60 75 60 副偏角 Kr 15 20 20 前角 0 10 15 10 后角 0 6 8 8 刃倾角 s 0 0 e 0.40.8 0.5 （ 3)切削用量的计算 1）决定切削速度 ap 由于加工余量为 0.9，故可在一次走刀内切完，则 2 1 . 8 2 00 . 92pa mm 2）决定进给量 f 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.5，当粗镗 Q235 钢 ， 镗刀 的 直径为 20mm，2ap mm ，镗刀伸出 的 长度为 125mm 时， 0 . 1 5 0 . 5 /f m m r 依据 机 械 制 造 工 艺 设 计 简 明 手 册 ，根据 表 4.2-9，查 得 CA6140 型 机床的进给量选0.3 /f mm r 3） 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.9， 所 选择 的 镗刀磨钝标准及刀具寿 命 T=60min。 4）决定切削速度cv依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.28， 可查得 切削速度的修正系数为 0.65tvk ，nts 0.92krvk ， 0.8svk ， 1.0Tvk ， 1.24kvk ， 1.18Mvk 故 v M v t v k r v s v T v k vk k k k k k k=0.65x0.92x0.8x1.24x1.18=0.7 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.27，切削速度的计算 为 vcvm x v y vCvkT a p f0 . 2 0 . 1 5 0 . 2291 0 . 76 0 0 . 9 0 . 3cv =116m/min 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 6/ m i n 1 6 9 42 1 . 8vnrD r/min 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 CA6140 车床 的使用 说明书，选择 1 2 0 0 /cn r m m这时实际切削速度cv为 2 1 . 8 1 2 0 0/ m i n1 0 0 0 1 0 0 0cc Dnvm =82m/min 5)校验机床功率 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 表 1.24，当 5 8 0 9 7 0b M P a ， 2.0ap mm ，0.3 /f mm r ， 8 6 / m incvm 时， 1.4cP kW 。 依据 切削用量简明手册 ， 根据 表 1.29-2， 可查得 切削功率的修正系数krPc krFckk0.94，oPc oFckk1.0。故实际切削时的功率为 1 . 4 0 . 9 4 1 . 3 1 6cp k W k W 。 依据 切 削 用 量 简 明 手 册 ， 根据 CA6140 车床 的使用 说明书，当 1 2 0 0 / m incnr，车床主轴 所 允许 的 功率 4.9EP kW,因为cEPP,故所选择之切削用量可 以 在 C620-1 车床上进行。 最后决定的车削用量为 0 . 9 , 0 . 3 / , 1 2 0 0 / m i n , 8 2 / m i npca m m f m m r n r v m 。 nts 22 第 4 章 车削 M22X1.5 夹具设计 4.1 车床夹具 设计要求说明 车床夹具主要用于 车削 M22X1.5夹具设计 夹具 。 因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴 。 （ 1） 安装在车床主轴上的夹具 。 这类夹具很多，有通用的三爪卡盘 、 四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式 、 夹头式 、 卡盘式 、角铁式和花盘式 。 这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动 定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构 。 nts 角铁式车床夹具 在车床上加工壳体 、 支座 、 杠杆 、 接头等零件的回转端面时，由于零件形 状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具 。 这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具 。 花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个 T 形槽，安装定位元件 、 夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔 。 这类夹具不对称，要注意平衡 。 （ 2） 安装在托板上的夹具 。 某些重型 、 畸形工件，常常将夹具安装在托板上 。 刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动 。 由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴 。 而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加 工用专用夹具 。 4.2车床夹具的设计要点 （ 1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求 当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点 。 当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。 工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须 具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。 （ 2）夹具与机床主轴的连接 车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。 心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。 根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式： nts 24 1)对于径向尺寸 D 140mm，或 D (2 3)d 的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图 1-a所示。这种连接方式定心精度较高。 2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。 图 1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按 H7/h6或 H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按 H7/h6 或 H7/js6 装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提 高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。 对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图 1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用 活套 在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。 图 1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有 0.05 0.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面 全部接触，以使定心准确、刚度好。 图 1 车床夹具与机床主轴的连接 过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸 。 过渡盘的材料通常为铸铁 。 各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册 4.3 定位机构 由零件图分析孔 F 的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必nts 须限制工件的六个自由 度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下： 选择定位元件为：支承板，支撑钉，定位销。支撑板限制了 X,Y,Z 方向的移动自由度， X,Y 方向的转动自由度，支撑钉限制了 Z 方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。 4.4夹紧机构 选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下： 1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置； 2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损 伤、变形。 3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。 4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。 分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即 ： FKWK 安全系数 K可按下式计算 有： ： 6543210 KKKKKKKK 式中：60KK为各种因素的 安全系数，查参考文献 5表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6CK 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6PK 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5fK 所以有： 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C CW K F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P PW K F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f fW K F N 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有 ： )( 210 tgtgQLW znts 26 式中参数由 参考文献 5可查得： 6.22 2.76zr 901 0592 2 29 o 其中： )(80 NQ 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 .2 ( )WN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 4.5零件的车床夹具的加工误差分析 工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差 D 、 夹具误差J、 夹具在主轴上的安装误差 A 和加工方法误差G的影响 。 如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误 差的影响因素如下所述： （ 1）定位误差 D 由于 C 面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差 B 为零 。 工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差 Y 为零 。 因此，尺寸的定位误差 D 等于零 。 （ 2）夹具误差J夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面 C的平行度误 差是 0.01. （ 3）安装误差 A 因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计 。 （ 4）加工方法误差G如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差 、 主轴的径向跳动 、 车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等 。 它的大小取决于机床的制造精度 、 夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素 。 一般取 G= K /3=0.05/3=0.017mm 零件的车床夹具总加工误差是： 22A2J2D G 0262.0017.0002.00 22 精度储备： nts 0238.00262.005.0 CJ 故此方案可行 。 4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体设计的基本要求 （ 1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理 ，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。 （ 2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。 （ 3）应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。 （ 4）应便于排除切屑 在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除 ，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。 （ 5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹
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