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钻三通孔机床夹具设计 含三维 三通 机床 夹具 设计 三维

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目录第一章 零件的工艺性及生产类型的确定31.1零件的工艺分析31.2零件的生产类型4第二章 选择毛坯、确定毛坯尺寸52.1选择毛坯52.2确定毛坯尺寸5第三章 选择定位基准及加工方法63.1定位基准的选择63.2零件表面加工方法的选择6第四章 工序设计、制定工艺路线74.1选择加工设备与工艺装备74.2制定工艺路线10第五章 确定切削用量11第六章 夹具设计186.1设计夹具位置186.4分析定位误差206.2切削力及夹紧力的计算21总 结24致 谢25参考文献26摘要本次设计的主要目的是设计典型轴类零件的加工工艺以及零件夹具设计,首先根据零件图形绘制出CAD零件图，分析需要加工工序的工艺要求，然后设计钻床专用夹具，选择钻床床类型为摇臂钻出，分析夹具设计定位方式与夹紧原理。本次设计主要介绍了一种典型轴类零件的加工制造工艺，为以后同类型零件的加工提供了一种设计方案。关键词:CAD，数控加工工艺，工序卡片，机床夹具 第一章 零件的工艺性及生产类型的确定1.1零件的工艺分析如图1.1所示，零件的结构比较复杂，一次性加工也不可能完成，所以需要掉头加工。图1.1 零件图具体分析零件的尺寸精度和表面粗糙度如下：零件的为圆柱结构，最大外轮廓120mm，设计正负偏差0.1mm，中间设计内孔55内孔，设计正负偏差0.08mm，上面均布3-12内孔。设计公差等级H7，设计内孔上偏差为0.018.下偏差为0。本次设计右端端面为设计基准A，设计左端端面与设计基准A的垂直度为0.02，3-12内孔与55内孔的平行度为0.08。1.2零件的生产类型在确定零件的生产类型一般有三种：（1）：单件生产。（2）：批量生产。（3）：大量生产。确定本次设计的生产类型为批量生产。第二章 选择毛坯、确定毛坯尺寸2.1选择毛坯毛坯的类型由以下几种：（1）锻件：锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，试用于中小型零件毛坯的大量生产。锻造的材料有低碳钢、中碳钢材料最适合锻造。其中自由锻造是利用冲击力和压力使金属在各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻；模锻件就是有模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比较高，比较复杂的锻件。铸件：铸件适用于形状复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属性铸造、压力铸造等。较常用的是砂型铸造，当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。零件材料的工艺性:材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢制零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢制零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。（4）零件的结构形状和尺寸：形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。现有的生产条件：选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设计条件以及外协的可能性和经济性等。铸造工艺设计的意义在于；有利于采用先进的工艺获得高质量，低成本的铸件。根据工艺进行工序检查，产生铸造缺陷时便于寻找原因，采取纠正措施.根据工艺设计进行技术准备，如准备砂箱、芯骨、必要的工艺装备和工具，有利于保证正常的生产秩序，方便生产计划调度，可以不断的积累和总结经验，提高铸造生产技术水平。本次可以选择型材毛坯。本次设计的毛坯材料为45#，设计毛坯材料为型材棒料。2.2确定毛坯尺寸图2.1 毛坯图第三章 选择定位基准及加工方法3.1定位基准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，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。 基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念，机械产品从设计时零件尺寸的标注，制造时工件的定位，校验时尺寸的测量，一直到装配时零部件的的装配位置确定等，都要用到基准的概念。基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点,线或面. 基准分为： 设计基准、 工艺基准工艺基准又分为： 工序基准、 定位基准、 测量基准、 装配基准基准面是指以之为基准用来确定其他点，线，面等尺寸的表面，分为设计基准面和加工基准面，前者指图纸上的基准面，后者用于实际加工，该两者最好是指工件的同一个表面，基准面通常是指一个平面。在实际的操作中，基准面是为了保证加工精度和便于测量，在工件上选定的一个面作为定位面，在车削加工，常以工件的外圆面、台阶面或端面做为基准，目的就是为了便于加工和测量。在加工中，尽量使设计基准和定位基准相重合，在多工步加工中尽量使用同一个基准面，也不要使用毛坯面做为基准面，这样便于保证加工的准确性，减少由于基准不重合造成的误差。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取125外圆为定位基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。3.2零件表面加工方法的选择零件120外圆使用车削加工，零件55内孔使用钻削加工，零件3-12内孔，参考机械制造基础课程设计指导教程精度等级为H7的内孔，可以使用钻铰加工，或者钻镗加工，本次设计内孔直径比较小，使用钻铰加工。第四章 工序设计、制定工艺路线4.1选择加工设备与工艺装备4.1.1选择机床设计数控车床的型号为XK6140。设计钻床型号为Z350。4.1.2选择夹具三爪卡盘由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构组成。三爪卡盘上三个卡爪导向部分的下面，有螺纹与碟形伞齿轮背面的平面螺纹相啮合，当用扳手通过四方孔转动小伞齿轮时，碟形齿轮转动，背面的平面螺纹同时带动三个卡爪向中心靠近或退出，用以夹紧不同直径的工件。用在三个卡爪上换上三个反爪，用来安装直径较大的工件。三爪卡盘的自行对中精确度为0.05-0.15mm。用三爪卡盘加工工件的精度受到卡盘制造精度和使用后磨损情况的影响。卡盘按驱动卡爪所用动力不同分为手动卡盘和动力卡盘两种。手动卡：为通用附件，常用的有自动定心的三爪卡盘和每个卡爪可以单独移动的四爪卡盘。三爪卡盘由小锥齿轮驱动大锥齿轮。大锥齿轮的背面有阿基米德螺旋槽，与3个卡爪相啮合。因此用扳手转动小锥齿轮便能使3个卡爪同时沿径向移动，实现自动定心和夹紧适于夹持圆形正三角形或正六边形等的工件图4.1 平口钳4.1.3选择刀具刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。刀具图零件名称刀具号刀具规格刀具用途 轴T010190端面车刀车端面T020275外圆车刀车外圆T030375内孔车刀车内孔T0404A3中心钻钻孔T050511.8麻花钻扩孔T060612铰刀铰孔 4.1.4选择量具 数控车床上面的量具一般是由通用量具这些量具一般有，三用游标卡尺，内径百分表，千分尺等。量具图零件名称量具号量具名称量具用途量具规格轴 1游标卡尺总长0-150mm2内径百分表测量外圆50124.2制定工艺路线5锯床下棒料，设计毛坯尺寸125mmx45mm15三爪卡盘装夹125mm毛坯面，百分表找正20车削零件端面，完全高亮即可30车削加工120mm外圆，保证零件规定尺寸40钻30mm内孔，保证零件规定尺寸50车削加工55内孔，保证零件规定尺寸60三爪卡盘装夹55mm内孔面，百分表找正70车削加工零件端面，保证零件40mm总长80车削加工120mm外圆，保证零件规定尺寸90中心钻定位，钻铰3-12内孔100去除加工毛刺110按照零件图进行零件检验 第五章 确定切削用量本次设零件主要的特征分为内孔，表面加工。加工端面；工件材料：Q235本次加工的车削用量，如硬质合金车刀的常用切削速度，切断及车槽的进给量。参考与机械制造基础第五章。1.切削用量1）确定切削深度ap 车端面时，如果零件材料没有缺陷，车平或者保证总长即可完成。设计。2）确定每分钟进给量f设计端面车削，fz=0.7mm/r3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf设计端面车削150m/min计算数控车床Z轴转速： （1-1） 。 确定=400r/min,反过来验算切削速度： （1-2） m/min 粗车外圆轮廓。工件材料：Q2351.切削用量1）确定切削深度ap 粗车外圆需要较高的转速和较大的切削深度，需要较短的工时内去除零件多余材料。设计。2）确定每分钟进给量f粗车外圆加工时选择，fz=0.7mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf粗车外圆加工时选择175m/min计算数控车床Z轴转速： 。 确定=500r/min,反过来验算切削速度： m/min 精车外圆轮廓。工件材料：Q2351.切削用量1）确定切削深度ap 精车外圆加工时，选择ap=0.5mm。2）确定每分钟进给量f精车外圆加工时，fz=0.35mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf精车外圆加工时，210m/min计算数控车床Z轴转速： 。 确定=600r/min,反过来验算切削速度： m/min 钻孔11.8，工件材料：Q235选择Z350摇臂钻床，刀具选择D11.8麻花钻立。1.切削用量1）确定切削深度ap 钻孔，选择ap=4mm。2）确定每分钟进给量f根据机械制造基础表5-35，fz=0.3mm/r3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf由机械制造技术基础表5-35选择切削速度30m/min定机床主轴转速： 式中：切削速度；d刀具直径。 选择加工转速选择=700r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：主轴转速； 刀具直径。m/min 铰孔12，工件材料：Q235选择Z350摇臂钻床，刀具选择D12铰刀。1.切削用量1）确定切削深度ap 钻孔，选择ap=2mm。2）确定每分钟进给量f根据机械制造基础表5-35，fz=0.1mm/r3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf由机械制造技术基础表5-35选择切削速度25m/min定机床主轴转速： 式中：切削速度；d刀具直径。 选择加工转速选择=700r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：主轴转速； 刀具直径。m/min 第6章 夹具设计6.1设计夹具位置夹具设计的位置为钻孔夹具设计。6.2 设计夹具的思路图6.1工序本次设计参考机械制造基础，课程设计指导教程中，销轴的定位方式图6.2定位方式参考机械制造基础，课程设计指导教程中关于V块使用的教程。图6.3定位方式上面两种方案都可以针对圆柱结构的轮廓进行定位，考虑到零件还要设计钻模板，所以选择销定位。6.3 设计夹具的夹紧方式本次设计选择动压板夹紧。6.4 设计夹具的导向方式本次设计的零件为中批量生产，设计导向装置为固定钻套。6.5分析定位误差分析定位误差，定位误差由+,本次设计参考机械制造基础表8-14定位误差计算，通过参考平面定位，V块定心进行计算如下：式中：轴下偏差； 角度；设计零件定位圆弧的公差为55，设计正负偏差为0.08mm，则。面的要求。6.6切削力及夹紧力的计算 1)切削力计算 F=419df0.8Kf =419120.040.8（100/190）0.6 =187N 2)切削扭矩 T=0.21d2f0.8Kf T=0.21122（150/190）0.60.040.8（150/190）0.6=0.5Nmm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。参考机械制造基础表10-1常见夹紧力计算公式选择螺纹夹紧公式为。 设计螺纹升角，设计螺纹摩擦角，取螺母与端面的摩擦系数。由机床夹具设计手册表得：原动力计算公式：由上述计算易得： 总 结经过这次的毕业设计，总的来说就是让每个学生都忙起来了，紧张起来。找出问题忙着去图书馆查资料，忙着去问老师问题，怎么去解决问题，虽然有太多的不懂，很多概念都很模糊，但是我们都坚持下来了，人总是在被逼的时候，在走投无路的时候，才能发挥自己的潜能。成不成功没关系，至少你做了，你花心思做了。很多人只是看结果，可是最让人难忘的是那个过程，因为过程决定成败。从零件的工艺分析，到零件的工序卡，到选择毛胚，到夹具的设计，到编数控程序的编制，数控程序的仿真，切削用量的计算，花费了大量的时间，绞尽了脑汁，求教了很多导师同学和朋友，终于完成了毕业设计，做出实体零件以及夹具的设计其实是最难的一部分，因为需要自己动手和问老师加工的问题，选择合适的刀具，选择合适的进给速度和路线，去除毛刺，量好尺寸。一个人不去问，不去请教是做不出东西的，通过这件事情，深刻的了解了自己的不足，明白了这个专业的博大精深，怎么去保证所需要的精度，以及一系列的后期工作。相信自己以后如果从事这个行业，一定会少走弯路，细心的做好自己的工作。致 谢本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校规划与教育，给予我们良好的学习环境，并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们成长。感谢传授知识给我们的老师们，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使我的学习变成劳作而成为一种快乐；谢您们让我明白自身的价值；感谢您们帮助我发现了自己的专长，而且让我把事情做得更好。感谢您们容忍我的任信与错误，不仅教会了我知识，更教会了我如何做事，如何做人。这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的同学们和朋友们，外面的世界更精彩，你们未来总会是绚烂缤纷。参考文献1 李家宝. 夹具设计M. 中国工业出版社, 2010.2 蔡瑾, 段国林, 李翠玉,等. 夹具设计技术发展综述J. 河北工业大