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m8 螺纹 罗纹 夹具 拨叉[831007]钻攻M8螺纹孔夹具设计

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1 一 、 零件的分析 （一） 零件的作用 题目所给的零件是 CA6140 车床 的 拨叉 。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动 ， 按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的 22孔与操纵机构相连， 下方的 55 半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。 （二） 零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此 以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求 ： 1. 小头孔 0.021022以及 与此孔相通的 8 的锥孔、 8M 螺纹孔 2. 大头半圆孔 55 3. 拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面 ，大头半圆孔两端面与小头孔中心线的垂直度误差为 0.07mm，小头孔上端面 与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。 由上面分析可知， 可以粗加工拨叉底面 ， 然后以此作为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床 所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。 二 确定生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为 Q=5000件 /年，零件的 质 量 m=1.0件 /台 ， 结合生产实际 ,备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%.代入公式 (1-1)得 N=5000件 /年 1件 /台 (1+3%) (1+0.5%)=5152.5件 /年 拔叉重量为 1.0kg,由 机械制造技术基础课程设计指导教程 (本说明书中除特殊说明外 ,其余查表均由此指导教程查得 )表 1-3知 ,拔叉属轻型零件 ;由表 1-4 知 ,该拔叉的生产类型为大批生产 .所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。 三 确定毛坯 1 确定毛坯种类： 零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单， 生产类型为大批生产， 故选择铸件毛坯。 由 表 2-1 选用铸件尺寸公差等级 CT12级。 2 确定铸件加工余量及形 状： 由表 2-5，选用加工余量为 MA-G 级，并查 24页表 2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表 所示： nts 2 3绘制铸件零件图 (见附图 ) 四 工艺规程设计 (一 )选择定位基准： 1 粗基准的选择： 以零件的两个小头孔外圆表面为主要的定位粗基准，以小头孔的底面为辅助粗基准。 2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则， 以两个小头孔外圆柱表面为主要的定位精基准，以加工后的小头孔的上端面为辅助的定位精基准。 （ 二 ）制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度， 在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 查 机械制造工艺及设备设计指导手册 346 页表 15-32、 15-33、 15-34，选择零件的加工方法及工艺路线方案如 机械加工工艺过程卡片。 （ 三 ） 选择加工设备和工艺设备 1 机床的选择： 工序 010 060 均为铣平面，可采用 X51 立式铣床。 工序 070 110采用 摇臂钻床 。 工序 120采用钻床。 多刀具组合机床。 nts 3 工序 130采用铣断机床。 2 选择夹具：该拨叉的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 3 选择刀具： 在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。 在铰孔 55 13H ，由于精度不高，可采用硬质合金铰刀。 4选择量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规。 5 其他：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具即可。 （ 四 ） 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 1 圆柱表面工序尺寸： 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定 7 、 8 加工工序 钻 -扩 -粗铰 -精铰 22 加工余量 工序尺寸及公差 如下： 由 2-28 可查得精铰余量 Z 精铰 =0.06mm 粗铰余量 Z 粗铰 =0.14mm 扩孔余量 Z 扩孔 =1.8mm 钻孔余量 Z 钻 =20mm 查表 1-20 可依次确定各工序的加工精度等级为 ,精铰 :IT7; 粗铰 :IT10; 扩孔 :IT11; 钻孔 :IT12. 根据上述结果 ,再查标准公差数值表可确定各工步公差值分别为 ,精铰 :0.021mm; 粗铰 :0.058mm; 扩孔 :0.075mm; 钻孔 :0.15mm 综上所述 ,该工序各工步的工序尺寸及公差分别为 ,精铰 : 2200.021mm; 粗铰 21.9400.058mm; 扩孔 : 21.800.075mm; 钻孔 : 2000.15mm. 2 平面工序尺寸： 1.1 粗铣两小头孔上端面，加工余量为 1.2mm，基本尺寸为，经济精度为 CT12 级。 1.2 粗铣中间孔上端面，加工余 量为 4mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT12 级。 1.3 粗铣中间孔下端面，加工余量为 4mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT12 级。 1.4 精铣小头孔上端面，加工余量为 0.5mm，基本尺寸为 50mm，经济精度为 CT11 级。 1.5 精铣中间孔上端面，加工余量为 1mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT10 级。 1.6 精 铣中间孔下端面，加工余量为 1mm，基本尺寸为 mm，经济精度为 CT10 级。 （五）确定切削用量，切削 速度和时间定额 ： 1 工序 1 以 小头孔外圆表面 为粗基准，粗铣 22 孔 上 端面。 1.1 加工条件 工件材料： HT200, b =0.16GPa HB=190241,铸造。 加工要求：粗铣 22 孔 上 端面。 机床： X51 立式铣床。 刀具： W18Cr4V 硬质合金钢端铣刀 ,牌号 YG6。 铣削宽度 aePcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.2mm， n=160r/min, V c=40.2m/min， f z=0.2mm/z。 1.5 计算基本工时 根据教程表 5-43 查得对称铣 tj l+l1+l2/fmz ，由于 krPcc。故校验合格。 最终确定 n=210r/min, V c=46.8m/min， f z=0.12mm/z。 4.5 计算基 本工时 tm L+l1/ fn=(4+1)/0.12*210=0.20min。 辅助时间： ta=(0.150.2)tj=0.4min 5.工序 070 和 080 以 T1 及小头孔外圆 为基准， 钻、 扩、 粗铰、精铰 22孔，保证垂直度误差不超过 0.05mm,孔的精度达到 IT7。 .采用立式钻床 525型号 5.1 钻孔工步 (1)刀具 :采用莫氏锥柄麻花钻 (20GB/T1438.1-1996) (2)背吃刀量的确定 取 a p=20mm nts 6 (3)进给量的确定 由 表 5-22,选取该工步的每转进给量 f=0.25mm/r (4)切 削速度的计算 由表 5-22,按工件材料为铸铁的条件选取 ,切 削速度 v 取 18m/min. 由公式(5-1) n=1000v/ d=1000 18/(3.14 22)=286.6r/min,参照 表 4-9 所列 Z525型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=272r/min.代入 (5-1),求出实际钻削速度v=n d/1000=272 3.14 20/1000=17m/min (5)时间定额计算 根据表 5-41,钻孔的基本时间可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得 .式中 l=50mm, l2=1mm;l1=Dcotkr/2+(12)=20mm/2 cot54.0+1mm=11.7mm,f=0.25mm/r,n=272r/min. 将以上结果代入公式 , 得 该 工 序 基 本 时 间tj=(50mm+11.7mm+1mm)/(0.25mm/r 272r/min=0.92min=55.3s (6)辅助时间 tf 的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 55.3=8.30s 5.2 扩孔工步 (1)刀具 :采用莫氏锥柄扩孔钻 (B/T1141-1984) (2)背 吃刀量的确定 取 ap=1.8mm (3)进给量的确定 由表 4-10,选取 f=1.1mm/r. (4)切削速度的计算 由表 5-22,按工件材料为铸铁的条件选取 ,切 削速度 v 取 4m/min. 由公式(5-1) n=1000v/ d=1000 4/(3.14 21.8)=58.43r/min,参照表 4-9 所 列 Z525型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=97r/min.代入 (5-1),求出实际钻削速度v=n d/1000=272 3.14 21.8/1000=6.64m/min (5)时间定额计算 由 D=21.8mm l=50mm l2=3mm 得 l1=(D-d)cotkr+(12)=(21.8-20)/2 cot54.0+1=1.6mm=30.7s (6)辅助时间 tf 的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 30.7=4.6s 5.3 粗铰工步 (1)刀具 :采用锥柄机用铰刀 (GB/T1133-1984) (2)背吃刀量的确定 取 a p0.14mm (3)进给量的确定 由表 5-31,选取 f=1.0mm/r. (4)切削速度的计算 由表 5-31,取 v=4m/min. 由 公式 (5-1) n=1000v/ d=1000 4/(3.14 20)=63.7r/min,参照表 4-9 所列Z525 型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=97r/min.代入 (5-1),求出实际切削速度 v= n d/1000=97 3.14 20/1000=6.1m/min (5)时间定额计算 根据表 5-41,钻孔的基本时间可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中 l1 l2由表 5-42按 kr=15.0 ap=(D-d)/2=(21.94mm-21.8mm)/2=0.08mm的条件查得 l1=0.37mm l2=15mm;而 l=50mm f=1.0mm/r n=97r/min nts 7 将 以 上 结 果 代 入 公 式 , 得 该 工 序 的 基 本 时 间tj=(50mm+0.37mm+15mm)/(1.0mm/r 97r/min)=0.67min=40.4s (5)辅助时间 tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 40.4=6.06s 5.4 精 铰工步 (1)刀具 :采用锥柄机用铰刀 (GB/T1133-1984) (2)背吃刀量的确定 取 ap=0.06mm (3)进给量的确定 由表 5-31,选取 f=0.8mm/r. (4) 切削速度 的计算 由表 5-31, 取 v=6m/min. 由公式 (5-1) n=1000v/ d=1000 6/(3.14 20=95.5r/min, 参照表 4-9 所列 Z525 型立式钻床的主轴转速 ,取转速 n=97r/min.代入 (5-1),求出实际切削速度 v= n d/1000=97 3.14 20/1000=6.1m/min (5)时间定额计算 根据表 5-42,钻孔的基本时间可由公式 tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn,式中 l1 l2 由表5-42 按 kr=15.0 ap=(D-d)/2=(22mm-21.96mm)/2=0.02mm 的 条 件查得l1=0.19mm l2=13mm;而 l=50mm f=0.8mm/r n=97r/min, 将 以 上 结 果 代 入 公 式 , 得该工序的基本时间tj=(50mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/r 97r/min)=0.81min=48.8s (6)辅助时间 tf的计算 由辅助时间与基本时间的关系为 ta=(0.150.2) tj 得钻孔工步的辅助时间 tf=0.15 48.8=7.32s 五 总结 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课 、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的系统性设计 .这是我们在进行毕业设 计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，通过这次课程设计，使我对专业知识了解得更扎实，也从中锻炼了自己分析问题 、 解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 nts机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 831007 共 11 页 产品名称 车床 零件名称 拔叉 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加工车间 3 扩、粗铰、精铰 两端 22mm 小头孔 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每坯件数 每台件数 铸铁 120 73 50 2 2 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 Z525 立式钻床 1 夹具编 号 夹具名称 切削液 J01 钻床 专用夹具 工序工时 准终 单件 200.88s 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 工时定额 机动 辅助 1 钻孔至 20mm 莫氏锥柄麻花钻 、 塞规 272 18 0.25 20 1 55.3s 8.3s 2 扩孔至 21.8mm 莫氏锥柄扩孔钻、 塞规 97 6.64 1.1 1.8 1 30.7s 4.6s 3 粗铰至 21.94mm 锥柄机用铰刀、 塞规 97 6.10 1.0 0.14 1 40.4s 6.06s 4 精铰至 22.021mm 锥柄机用铰刀、 塞规 97 6.10 0.8 0.06 1 48.8s 7.32s 广东海洋大学工程学院机械系 班级 机制 1041 姓名 赖财辉 编制日期 07年 7月 14日 nts广东海洋大学机械设计制造及自动化专业 机械加工工艺过程卡片 零 件 号 零件名称 831007 拔叉 工序号 工 序 名 称 设 备 夹 具 刀 具 量 具 工 时 名 称 型 号 名 称 规 格 名 称 规 格 名 称 规 格 1 粗 、 半精铣小头孔上端面 立式铣床 X51 铣平面 专用夹具01 硬质合金端铣刀 YG6 游标卡尺 125 0.05 63s 2 粗 、 半精铣中间孔下、上端 面 立式铣床 X51 铣平面专用夹具 直柄立铣刀 71/8 游标卡尺 125 0.05 115.2s 3 钻 、 扩 、 粗铰，精 铰 小 头 孔 22 立式 钻 床 Z525 钻孔专用夹具 莫氏锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、锥柄机用铰刀 GB/T1438.1-1996、B/T1141-1984、GB/T1133-1984 游标卡尺 、 塞尺 125 0.05 200.9s 4 扩 中间孔 73 摇臂钻床 钻床专用夹具 套式扩孔钻 游标卡尺 5 钻 、 扩中间孔 55 摇臂钻床 钻 床 专用夹具 莫氏锥柄麻花钻、 套游标卡尺 nts式扩孔钻 6 钻 螺纹孔 M8 摇臂钻床 钻床专用夹具 直柄麻花钻 7 攻丝 螺纹孔 M8 摇臂钻床 钻床专用夹具 机用丝锥 8 钻 、粗铰、精铰锥销孔 8 立式钻床 钻床专用夹具 9 铣断 铣断机床 圆盘铣刀 10 去毛刺 、 倒角 钳工台 平锉 11 检查 班级 机制 1041 姓名 赖财辉 编制日期 2007-7-14 nts 1 成都理工大学金工实习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 1 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 1 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 1 钻、扩、铰 ZT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40.5 2 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式 钻床 Z353 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序 工时 准终 单件 描图 1 塞规 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 1 以 毛坯底边 为基准， 钻 20 孔 高速钢麻花钻，高速钢扩刀，硬质合金钢铰刀，游标卡尺，塞规，专用夹具 600 0.42 0.8 50 1 4.2s 底图号 2 扩孔至 21.8 670 12 1.8 1.8 1 11 3 铰孔至 22+0.021 0 ，保 证孔的粗糙度 590 10 0.9 0.2 1 13 装订号 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 nts 2 成都理工大学金工实习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 1 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 2 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 2 铣 ZT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40.5 2 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式铣 床 X5032 2 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 描图 2 游标卡尺 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 1 以 底 端面为 基准， 铣 40 上端面 ， 保证其尺寸要求及粗糙度，与 22 的垂直度为 0.05 高速钢铣刀，游标卡尺、专用夹具 580 0.8 0.1 1.1 2 2.1s 底图号 装订号 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 nts 3 成都理工大学金工实 习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 1 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 3 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 3 镗 HT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40 2 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式 镗 床 T616 3 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 描图 2 游标卡尺 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 1 以 40 为精基准，镗 55+0.5 0 ， 镗 73+0.5 0 保证其尺寸和粗糙度 ，与 22 孔 的 垂直度为 0.07 高速钢镗刀、游标卡尺、专用夹具 650 0.26 0.24 0.22 1 5s 底图号 装订号 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 nts 4 成都理工大学金工实习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 2 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 5 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 5 钻、铰 ZT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40 1 1 设备名称 设 备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻 床 Z535 5 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 描图 2 游标卡尺 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 1 以 孔 40 为精基准， 钻孔至 7 高速钢麻花钻头 、专用夹具 600 0.38 0.31 1.5 1 1.2s 底图号 2 铰孔至 8 确保孔内粗糙度为 1.6 高速钢铰刀 500 0.5 0.4 1.3 1 1.6S 装订号 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 nts 5 成都理工大学金工实习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 2 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 6 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 6 钻 ZT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40 2 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式 钻床 Z353 4 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 描图 1 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 以 22 孔 为精基准，钻 7 孔 高速钢麻花钻钻头 、专用夹具 500 0.33 0.25 1.3 1 3s 底图号 装订号 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 nts 6 成都理工大学金工实习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 2 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 7 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 7 攻丝 ZT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 攻丝机 M2-M35 4 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 描图 1 塞规 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 1 以 40 上端面 为精基准，攻 M8 螺纹 高速钢丝锥、塞规、专用夹具 500 0.3 0.07 9 1 5s 底图号 装订号 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 nts 7 成都理工大学金工实习基地 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 1 产品名称 车床 零件名称 拨叉 831007 共 8 页 第 8 页 车间 工序号 工序名 材料牌 1 9 铣 ZT200 毛坯种类 毛胚外形尺寸 每毛坯可制作件 数 每台件数 铸铁 160 73 40 2 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式 铣床 x61 6 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用夹具 煤油 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 描图 2 游标卡尺工步号 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 切削深度mm 进给次数 工步工时 描校 机动 辅助 1 以 22 孔 为精基准， 将两件两件铣断，铣断量为4，使其粗糙度为 6.3 错齿三面刃铣刀、游标卡尺、专用夹具 400 0.82 0.67 3 2 32.7s 底图号 装订号 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 nts 8 nts机械制造装备 课程设计说明书 1 前言 . 1 1.产前准备 .2 1.1 年生产纲领 .2 1.2 生产条件 .2 1.3 零件工艺分析 .2 2.夹具结构设计 .4 2.1 定位机构 .4 2.2 夹紧机构 .5 2.3 导向装置的选择 .7 2.4 机床夹具的总体形式 .8 2.5 绘制夹具零 件图 .9 2.6 绘制夹具装配图 .10 3.定位误差设计 . 错误 !未定义书签。 3.1 误差分析 . 错误 !未定义书签。 3.2 定位误差的计算 . 错误 !未定义书签。 总结 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 1 前言 机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。 机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计 。 在机械制造厂的生产过程中 ,用来安装工件使之固定在正确位置上 ,完成其切削加工 、检验、装配、焊接等工作 ,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 机床夹具的作用可归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对 位置，可以保证加工精度。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决 工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一 。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 2 1.产前准备 1.1 年生产纲领 工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。 如 5 万件以上夹具复杂用全自动化的设备， 5000 件小批量生产用手动设备。 1.2 生产条件 直径从 1 毫米以下至 120 毫米的所有规格钻头都可以使用钻床加工。 台式钻床的加工范围通常在 15 毫 米以下。立式钻床的最大加工范围通常在 1575毫米之间。摇臂钻的最大加工范围在 25120 毫米之间。各种钻床主轴的锥孔型号和功率不同。最小的高速台钻的功率只有 200W，最大的摇臂钻的功率可以达到 25KW。 台钳常用在立式钻床和台式钻床上，只能夹持小型零件，大中型零件通常在摇臂钻上加工，直接夹紧在工作台上。 Z5025 型号立式钻床，最大钻孔直径 25mm，主轴端至底面距离 1000mm，主轴级数 9 级，主轴转速范围 500-2000 转每分钟，主轴行程200mm，外形尺寸 10506871980。 1.3 零件工艺分 析 本次课设是要为此图 1-3-1 中的侧面 设计一个钻 2- 8 孔的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 3 6 00- 0 . 23 5 7 3+ 0. 6055+0 .403.246.3M 8 8 锥 销 加 工 一 半装 配 时 钻 铰1.6 4 01020 2 2+ 0 . 0 2 103020-0.07-0.2125500 . 0 5 AAR 5R 50 . 0 7 A3 . 23 . 23 . 21.6图 1-3-1 零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是 设计机床夹具总体结构的依据 ,本工件放置方法应如图1-3-1 所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 4 2.夹具结构设 计 2.1 定位机构 图 2-1-1 圆柱销 图 2-1-2 削边销 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 5 根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零 件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。 设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。 由于该零件的加工是钻 2-8孔并以 22表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制 Y， Z方向的移动，限制两个自由度；长圆柱销定位限制工件的 Y， Z方向的转动和移动，限制四个自由度；两个短圆柱销与长圆柱销相同。大平面限制 X， Y方向的转动及 Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件 。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工件的 X、 Y方向的移动及转动自由度以及 Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。 2.2夹紧机构 图 2-2-1 工件放置方式 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 6 1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。 2 .夹紧力的方向 的确定 ： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。 3 .夹紧力的作用点 的选择 ： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度 的变形。 4. 选择夹紧机构： 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 7 图 2-2-2 夹紧机构 选用螺 栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。 螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比 80 以上，行程 S 不受限制； 加紧工作慢，效力低。 2.3 导向装置的选择 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等， 钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。 这些装置均已标准化，可按标准选择。 综上分析，本次设计采用 固nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 8 定导向套加工工件 ，来提高其工作的连续性和其工作效率。 选择导向装置： 导向装置是夹具 保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。 用于钻床零件加工的 是可 换钻套装置 。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。 钻夹具中的钻套 ,除要求它引导钻头 ， 钻出正确的孔外 ，还要求它能在装卸时快而准确。一般在工厂中使用较多的是可换 钻套 ， 虽然这种钻套具有 可 换的优点 ， 但在制造上较复杂 ； 由于采用螺钉来压紧 ,所以占面大 ，而又增加制造步骤。 钻模板与支柱之间用开口销连接。 2.4 机床夹具的总体形式 机床夹具的总体形式一般应根 据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。 夹具的组成归纳为 ： 1） 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。 2）夹紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3） 导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6） 其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。 2.4.1 确定夹具体 ： 夹具体上 一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.4.2 确定联接体 ： 联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 9 布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同 样用内六角螺栓定位。 2.4.3 夹具体的总体设计图 : 图 2-4-1 总体图 2.5 绘制夹具零件图 对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。 1.零件图尽可能按 1:1 绘制。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 10 2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。 3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整 。 4.零件图名称： 零件图 1 定位轴 零件图 2 支柱 零件图 3 夹具体 零 件图 4 钻模板 2.6 绘制夹具装配图 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 11 1.装配图按 1:1 的比例 绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。 2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。 4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。 此机床夹具要用到的零件如下： （ 1） 螺纹加紧机构压板 （ 2） 六角螺母 -C级 （ 3） 钻模板 1 45钢 （ 4） 钻套用衬套 A型 （ 5） 可换钻套 （ 6） 钻套螺钉 （ 7） 双头螺柱 （ 8） 定心轴 1 （ 9） 六角螺母 -C级 （ 10） 定位大平面 （ 11） 六角螺母 -C级 （ 12） 开口垫圈 8 （ 13） 销轴 （ 14） 后支柱 （ 15） 内六角圆柱头螺钉 （ 16） 后支柱 （ 17） 内六角圆柱头螺钉 （ 18） 圆柱销 （ 19） 开口销 （ 20） 夹具体 （ 21） 圆柱螺旋压缩弹簧 5.标注必要的尺寸、配合、公差等 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 12 (1)夹具的外形 轮廓 尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。 (2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。 (3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及 公差。 (4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 (5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。 6.夹具装备图上应 标注 的技术要求 (1)定位元 件的定位面间相互位置精度。 (2)定位元件的定位表面与夹具安装基面 、定向基面间 的 相互 位置精度。 (3)定位表面与导向元件 工作面 间的 相互 位置精度。 (4)各 导向元件 的 工作面间的 相互 位置精度。 (5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。 对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。 7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表 ： 每一个零件都必须有自己的编号， 此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。 完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。 完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面： 1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快 速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 13 3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的 重视。 5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 14 3.定位误差设计 3.1 误差分析 3.1.1 定位误差 工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的 ： 1） 工件在夹具中的定位、夹紧误差。 2） 夹具带着工件安装在机床上， 夹具 相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 3） 加工过程中 误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受 热变形、切削振动等原因引起的误差。 其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。 3.1.2 产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。 3.与夹具有关的因素产生的定位误差 1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。 2）导向元件、对刀元件与定位元 件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 3） 夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 nts沈阳理工大学应用技术学院 机械制造装备 课程设计说明书 15 4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.2 定位误差的计算 1.定位误差，此项主要是定位孔 30H7 与定位销 30r6 的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。 2.钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图标注尺寸为 15.3 0.015mm，误差为 0.03mm。 3.钻套与衬套的配合间隙，有 18H7 h6 可知最大间隙为 0.024mm。 4.钻套内孔与外圆得同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽 略。 5.钻头与钻套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差 e，由下式求出 ： e=( H/2 + h + b ) max/H e-刀具引偏量 （ mm） H-钻套导向高度（ mm） h-钻套下断面与工件间的空间高度（ mm） max-刀具与钻套的最大间隙 刀具与钻套的配合为 30H7/r6，可知 max=0.028mm；将 H=36mm, h=20, B=30mm代入，可求得 e=0.05mm。 由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和： 2 2 2 20 . 0 2 8 0 .