机械工艺夹具毕业设计86纵轴套零件的工艺规程及钻、攻6-M5-7H螺纹的工装夹具设计.doc
机械工艺夹具毕业设计86纵轴套零件的工艺规程及钻、攻6-M5-7H螺纹的工装夹具设计
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机械毕业设计论文
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机械工艺夹具毕业设计86纵轴套零件的工艺规程及钻、攻6-M5-7H螺纹的工装夹具设计,机械毕业设计论文
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设计说明书 题目： 纵轴套 零件的工艺规程及 钻 、攻 6-M5-7H螺纹 的 工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： nts 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。 纵轴套 零件的 加工工艺规程及其 钻 、攻 6-M5-7H 螺纹 的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 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error nts 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2零件的工艺分析 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 3 2.3制定工艺路线 3 2.4机械加工余 量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 4 2.5确定切削用量及基本工时 4 三 夹具设计 16 3.1 问题的提出 16 3.2 切削力及夹紧力计算 16 3.3 定位误差分析 17 3.4 夹紧误差 17 3.5 夹具设计及操作简要说明 18 总 结 20 致 谢 21 参考文献 22 nts 第 1 页 共 22 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。 纵轴套零件的加工工艺规程及其 钻 、攻 6-M5-7H 螺纹 的夹具设计 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。 nts 第 2 页 共 22 页 一、 零件的分析 二、 1.1 零件的作用 纵轴套 的作用， 待查 1.2 零件的工艺分析 纵轴套 有 2 组 加工面他们 之间没有任何要求 这 2 组 加工面的分别为 1， 以 外 圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身 ，左右端面，倒角，螺纹， 7的锥孔 2： 一个 是以 7的锥孔为基准的加工面，这组加工面包括，6-M5-7H nts 第 3 页 共 22 页 二 . 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料为 ZcuZnPb2，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 2.2 基面的选 择的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。 粗基准的选择：对 纵轴套 这样的 回转体 零件来说，选择好粗基准是至关重要。 对回转体零件我们通常以外圆 作为粗基准。 精基准的选择：精基准 的选择 要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用 7锥 孔 作 为 精基准 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。通过仔细考虑零件的技术要求后， 制定以下工 艺方案 ： 工序 ： 准备 铸 件毛坯 工序 ： 洗去上面的砂粒及尘土 工序 ： 在套筒表面涮上油漆 工序 ： 粗车、精车小端 M34， 40， 50的外圆、端面倒角、退刀槽及 M34的螺纹 工序 ： 粗车、精车 68 的外圆、端面、车退刀槽， M30 的nts 第 4 页 共 22 页 内孔及其螺纹 工序 ： 粗车、精车 7的锥孔，车距右端面 12mm 的槽 工序 ： 钻 6XM5 的螺纹底孔 4.2，攻丝 6XM5 工序 ： 磨 7的锥孔 工序 ： 检验合格后，交付装配 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 纵轴套 零 件材料为 ZcuZnPb2， 生产类型为大批量生产， 采用砂型机铸造毛坯。 1.纵轴套 的 外圆，左右端面，倒角，螺纹， 7的锥孔 套筒的 外圆，左右端面，倒角，螺纹， 7的锥孔 的精度要求为6.3、 3.2， 0.8 相对较高，查机械制造工艺学与夹具设计参考资料，表 2-12得， Z=1.0mm 2、 纵轴套 的 6-M5-7H 因为孔的直径最大才有 5mm,很难直接铸造出，所以采用实心铸造 2.5 确定切削用量及基本工时 工序 I： 准备 铸 件毛坯 工序 II： 洗去上面的砂粒及尘土 工序 III：在 纵轴套 表面涮上油漆 工序 IV： 粗车、精车小端 M34， 40， 50的外圆、端面倒角、退 刀槽及 M34 的螺纹 1.加工条件 工件材料：灰口铸铁 ZcuZnPb2， b=145MPa，铸造。 加工要求： 粗车、精车小端 M34， 40， 50 的外圆、端面倒角、退刀槽及 M34的螺纹 nts 第 5 页 共 22 页 刀具： 刀片材料， r =12. ao=6-8 b= -10 rE=0.5 Kr=90 n=15 2.计算切削用量 工步一：粗车 外圆及端面 （ 1）已知加工余量为 0.7mm。实际最大加工余量为 1.0mm，故分二次加工（粗车和 精车） （ 2）进给量的确定，根据机械加工工艺是手册，当刀杆尺寸为 16mmX25mm，车削深 度 ap 0.7 时，以及工件的尺寸为 58mm，得 f=0.5 0.7mm/，按 CA6140车床说明书 ,取 f=0.6 mm/ 由于存在间歇加工所以进给量乘以 K=0.75 0.85，所以实际进给量 : f = 0.6 X 0.8 = 0.48 mm/r 按 CA6140 车床说明书 f 0.53 （ 3）计算切削速度 切削速度的计算公式为（寿命选 T=60min，刀具材料为 YG6） V=Cv/(Tm ap xv f yv) kv 其中：根据机械加工工艺师手册表 27 12加工外形：外圆纵车（ kr00） 、刀具材料 YG6、进给量 f 0.40可得： Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系数 Kv： kmv=1.15 kkv2=0.8 kkrv=0.8 ksv=0.97 kBV=0.81 Vc =158/( 600.2 20.15 0.53 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97 =46.9(m/min) （ 4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8（ r/min） 按 CA6140 车床说明书 200 r min nts 第 6 页 共 22 页 所以实际切削速度 V=40.8m/min （ 5）切削工时 由于铸造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，为了切除硬皮表层以及为下一道工步做好准备 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（ min） L=46 L1=0.7、 L2=0、L3=0 工步二： 精车 外圆、端面及倒角 （ 1） 已知粗加工余量为 0.3mm （ 2） 进给量 f 根据机械制造技术基础表 5 116 表面粗糙度 Ra=3.2、切削速度范围不限、刀尖圆弧半径 rE=0.5mm,可得 f = 0.15 0.25 按 CA6140车床说明书 0.16 mm/r 计算切削速度 切削速度的计算公式（寿命选为 T=60min）为： V=Cv/(Tm ap xv f yv) kv V = 158/( 600.2 20.15 0.16 0.4) 1.15 0.8 0.8 0.81 0.97 =83.85(m/min) （ 3） 确定机床主轴转速 . nw=1000vc/ dw =410.8（ r/min）、 按 CA6140车床说明书取 nw=400（ r/min） 实际切削速度 V=57.1m/min （ 4）切削工时 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=46.3/400x0.16=0.31（ min） L=46mm L1=0.3. L2=0. L3=0 工步三： 车退刀槽 nts 第 7 页 共 22 页 1) 切削深度 单边余量为 Z=0.8mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 vyxpmvc kfaT Cvvv其中：vC=342, vx=0.15, vy=0.35, m=0.2。 Mvk=1.44 , svk=0.8 , kvk=1.04 , krvk=0.81 , Bvk=0.97。 所以 vcv 35.015.02.0 1.03.060 342 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=96m/min 4) 确定机床主轴转速 ns=Wd1000 cv = 50 961000 585r/min 与 585r/min 相近 的机床转速为 600r/min 。现选取wn=600r/min。 所以实际切削速度 cv=1000sdn= m in/941 00 0 6 0050 m5)切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 tm=fnlw21 ll i ;其中 l=1mm; 1l =0.8mm; 2l =0mm; nts 第 8 页 共 22 页 tm=fnlw21 ll i=0.1600 8.1X2=0.06(min) 工步四：车 M34的螺纹 1） 车削深度 ，故可以选择 ap=2.0mm， 两 次走刀即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册 f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿 命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc 98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140 卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min, 实 际 进 给 量 为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.0mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(7.2+0.2)/475=0.016min。 总的工时： T=2t=0.032min 工序： 粗车、精车 68 的外圆、端面、车退刀槽， M30 的内孔及其螺纹 与工序 IV 相似，在此就不多做说明 nts 第 9 页 共 22 页 工步一： 粗车 68的外圆及端面 基本工时： Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.136（ min） L=6 L1=0.7、 L2=0、L3=0 工步二：精车 68的外圆及端面 切削工时 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=6.3/400x0.16=0.134（ min） L=6mm L1=0.3. L2=0. L3=0 工步三：车退刀槽 tm=fnlw21 ll i ;其中 l=1mm; 1l =0.5mm; 2l =0mm; tm=fnlw21 ll i=0.1600 5.1X2=0.025(min) 工步四：车 M30的内孔 基本工时： tm L/ Vf=(6+1)/475=0.015min。 总的工时： T=2t=0.030min 工步五：车 M30的螺纹 tm L/ Vf=(6+2.5)/475=0.018min。 总的工时： T=2t=0.036min 工序： 粗车、精车 7的锥孔，车距右端面 12mm 的槽 工步一：粗车 7的锥孔 1) 切削深度 单边余量为 Z=0.5mm 2) 进给量 根据机 械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 nts 第 10 页 共 22 页 vyxpmvc kfaT Cvvv其中：vC=342, vx=0.15, vy=0.35, m=0.2。修正系数vk见切削手册表 1.28,即 Mvk=1.44 , svk=0.8 , kvk=1.04 , krvk=0.81 , Bvk=0.97。 所以 vcv 35.015.02.0 8.02.260 3 4 2 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns=Wd1000 cv = x34.5891000 x 753r/min 与 753r/min 相近 的机床转速为 750r/min 。现选取wn=750r/min。 所以实际切削速度cv=1000sdn= m in/941 0 0 0 7 5 050 mx 5) 切削工时， tm=fnlw21 ll ; 其中 l=45mm; 1l =0.5mm; 2l =0mm; tm=fnlw21 ll =0.8750 5.45=0.076(min) 工步二：精车 7的锥孔 nts 第 11 页 共 22 页 1) 切削深度 单边余量为 Z=0.4mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 vyxpmvc kfaT Cvvv其中：vC=342, vx=0.15, vy=0.35, m=0.2。 Mvk=1.44 , svk=0.8 , kvk=1.04 , krvk=0.81 , Bvk=0.97。 所以 vcv 35.015.02.0 1.03.060 342 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=96m/min 4) 确定机床主轴转速 ns=Wd1000 cv = 50 961000 585r/min 与 585r/min 相近 的机床转速为 600r/min 。现选取wn=600r/min。 所以实际切削速度 cv=1000sdn= m in/941 00 0 6 0050 m5)切削工时，按 工艺手册表 6.2-1。 tm=fnlw21 ll ;其中 l=45mm; 1l =0.4mm; 2l =0mm; nts 第 12 页 共 22 页 tm=fnlw21 ll i=0.1600 4.45=0.09(min) 工步三：车距右端 面 12mm的槽 1) 切削深度 单边余量为 Z=1.0mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 3) 计算切削速度 vyxpmvc kfaT Cvvv其中：vC=342, vx=0.15, vy=0.35, m=0.2。 Mvk=1.44 , svk=0.8 , kvk=1.04 , krvk=0.81 , Bvk=0.97。 所以 vcv 35.015.02.0 1.03.060 342 1.44 0.8 1.04 0.81 0.97=96m/min 4) 确定机床主轴转速 ns=Wd1000 cv = 50 961000 585r/min 与 585r/min 相近 的机床转速为 600r/min 。现选取wn=600r/min。 所以实际切削速度 cv=1000sdn= m in/941 00 0 6 0050 m5)切削工时，按工艺手册表 6.2-1。 nts 第 13 页 共 22 页 tm=fnlw21 ll i ;其中 l=21mm; 1l =1mm; 2l =0mm; tm=fnlw21 ll i=0.160022X2=0.733(min) 工序： 钻 6XM5 的螺纹底孔 4.2，攻丝 6XM5 工步一：钻 6XM5的螺纹底孔 4.2 选用 mm2.4 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） 1000 1 0 0 0 1 6 6 0 0 ( / m i n )8 . 5cVnrD 查查按机床选取 5 4 5 / m innr机8 . 5 5 4 5 1 4 5 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c DnVm 机机基本工时：12 1 0 3 3 0 . 1 0 ( m i n )5 4 5 0 . 2 8l l lt nf 机 机总的工时： T=6t=0.60min 工步二：攻螺纹 6XM5mm 选择 M5mm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 nts 第 14 页 共 22 页 7 .5 / m incVm机1000 1 0 0 0 7 . 5 2 9 8 ( / m i n )8cVnrD 查按机床选取 2 7 2 / m innr机6 .8 / m incVm机基本工时：12 1 0 3 3 0 . 0 5 ( m i n )2 7 2 1 . 2 5l l lt nf 机总的工时： T=6t=0.30min 工序： 磨 7的锥孔 机床 MQ1350A 轻型内圆磨床 1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料 A46KV6P 350 40 127 其 含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为 46#,硬度为中轮 1 级，陶瓷结合剂， 6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 350x40x127 2)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表 33-42 有 工件速度 wv 18m/min 纵向进给量 af 0.5B 20mm(双行程 ) 切削深度 rf 0.0157mm/st 3)切削工时 rabfvf kDbZt 10002式中 D-被加工直径 b-加工宽度 nts 第 15 页 共 22 页 Zb-单边加工余量 K-系数 V-工作台移动速度 af-工作台往返一次砂轮轴向进给量 af-工作台往返一次砂轮径向进给量 0 15 7.0220181 00 0 1.115.09902 t 0.551(min) 工序： 检验合格后，交付装配 nts 第 16 页 共 22 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。 由指导老师的分配 工序 VII 钻 6XM5 的螺纹底孔 4.2，攻丝6XM5 的钻床夹具 。 3.1 问题的提出 本夹具主要用于 钻 6XM5 的螺纹底孔 4.2， 攻丝 6XM5，和其他面没有任何 位置 度要求 ，因此我们选用已经加工好的 7锥 孔来定位 3.2 切削力和夹紧力的计算 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 m a x m a x m i n11 1 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 .2 0f m m r 代入公式（ 5-2）和（ 5-3）得 0 . 8 0 . 62 6 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 1 6 6 4FN 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 nts 第 17 页 共 22 页 3.3 定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在 套筒凸出的外圆 锥 面 上定位， 相当于与孔与定位销配合定位 ，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在 单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z轴方向，且向下。 0 . 0 1 2 0 . 0 2 3 0 . 0 3 2 0 . 0 6 72DYz T T d 式中 定位副间的最小配合间隙（ mm）； DT 工件圆孔直径公差（ mm）； Td 套筒 外圆 锥 直径公差（ mm）。 3.4 钻套设计 6-M5-7H 的螺纹 加工需钻， 攻丝 ，因为钻后还要 攻丝 ，为了我们钻后能及时的的 攻丝 ， 故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：。即先用 4.2的麻花钻钻孔，根据 GB1141 84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为 4.2 nts 第 18 页 共 22 页 图 5.3 快换钻套 图 扩工艺孔钻套结构参数如下表： 表 5.1 扩工艺孔钻套 数据表 d H D 1D 2D h 1h m1m 公称尺寸 允差 4.2 12 10 -0.006 -0.018 18 15 8 3 5.5 5.5 50 3.5 夹具设计及操作的简要说明 使用 套筒 定位，采用 螺母 快速夹紧 ，
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