夹具课程设计导轨钻3-8的孔的钻床夹具制定加工工艺.doc

哈尔滨理工大学课程设计说明书不要删除行尾的分节符，此行不会被打印II目录摘要I第1章 零件分析11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析1第2章 工艺规程的设计22.1 确定毛坯的制造形式22.2 基面的选择22.3 工艺方案的确定22.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的确定4第3章 夹具设计93.1 钻孔夹具概述93.2 确定设计方案93.3 切削力及夹紧力的计算113.4 夹具设计及操作简要说明12参考文献15千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行I第1章 零件分析1.1 零件的作用给定的零件对加工平面、加工孔等有一定的要求，由于零件相对比较复杂，故加工过程中需要用到较复杂的夹具。1.2 零件的工艺分析1.以铣下端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣顶端面，钻，扩，铰8孔。 2. 以8孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣底面。3. 以铣左端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣右端面，钻，扩，铰8孔。由以上分析可知，对于这三组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。零件图如图1-1所示。图1-1 夹具体底座零件图第2章 工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式该零件材料为HT200，从结构上看，零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。本零件先以左端面为粗基准，粗铣右端面，再以右端面为粗基准，粗铣左端面，再以左端面为精基准，精铣右端面，然后以左端面为基准钻出两个8的孔，并对两个8的孔粗铰和精铰。以右端面为基准，铣前表面，然后再以前表面为基准，铣后表面。以上端面为粗基准，粗铣下端面，再以下端面为粗基准，粗铣上端面，然后以上端面为精基准，精铣下端面，再以下端面为精基准，精铣上端面，然后钻出三个8的孔，并对三个8的孔粗铰和精铰。2.3 工艺方案的确定制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。根据加工零件的结构特点与设计要求拟定了两种工艺方案。第一种工艺方案如表一所示。表一 工艺路径规划方案一 工序号 工序内容 1铸造 2热处理 3粗铣右端面 4粗铣左端面 5精铣右端面 6精铣左端面 7钻，倒角，扩孔28 8钻，倒角，粗铰，精铰孔28 9钻，倒角，扩孔38 10钻，倒角，粗铰，精铰孔38 11去毛刺 12清洗 13终检第二种工艺方案如表二所示。表二 工艺路径规划方案二 工序号工序内容1铸造2钻，倒角，扩孔283钻，倒角，粗铰，精铰孔284钻，倒角，扩孔385钻，倒角，粗铰，精铰孔386粗铣右端面7粗铣左端面8精铣右端面9精铣左端面10去毛刺11热处理12清洗13终检机械加工工序应遵循“先粗后精”、“先主后次”、“基准先行”、“先面后孔”的原则。铸造成型后切边，进行调制，调制硬度为190220HBS，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛胚表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响；综合考虑，应该选择第一种方案。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的确定“夹具底座”零件材料为HT200，硬度190HBS，毛坯重量约为2.8KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：1.底座的各个面的加工余量通过查找相关资料可知加工余量留2mm比较合适。2.通孔8mm的加工余量毛坯为实心，不冲孔。通孔精度要求介于IT7IT8之间，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定工序尺寸及余量为： 钻孔：2mm 钻孔：6mm 2Z=4mm 扩孔：7mm 2Z=1mm 粗铰：7.6mm 2Z=0.6mm 精铰：8mm 2Z=0.4mm确定切削用量及基本工时在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc 。(2)确定方法是：确定切削深度确定进给量确定切削速度(3)具体要求是：由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀ap可达810mm。按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度：可用查表法或计算法得出切削速度Vc查，用公式 换算出查表或计算法所得的转速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。1工序粗、精铣左右端面（1） 粗铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=1.50.27，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=1.5mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 ap=1.5mm fz=0.18mm/z，查得Vc=77mm/z n=245mm/z V=385mm/z根据X51型立铣床说明书（表4.2-35）nc=255 r/min Vc=400 mm/min 6）、计算基本工时：l=50mm l2=2 T=0.28min（2）精铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。2）、确定铣削深度ap：由于单边加工余量Z=0.5，故一次走刀内切完，则：ap= 0.5 mm。3）、确定每齿进给量fz:由切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：fz=0.14mm/z。4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由ap4mm fz=0.14mm/z，查得：Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z。根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）nc=380 r/min Vc=400 mm/min 6）、计算基本工时：l=40 mm , l2 =2 所以本工序的基本时间为： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min2. 工序钻2个8mm孔(1)、加工条件工件材料：HT200正火，b=220MPa，190220HBS 加工要求：钻铰孔8mm。机床选择：选用立式钻床Z5140A（见机械制造技术基础课程设计P115页表5-6）(2)、确定切削用量及基本工时选择8mm高速钢锥柄标准麻花钻（机械制造技术基础课程设计P32页表2-19）d=40mm L=25mm f机=0.48mm/r (见金属机械加工工艺人员手册表14-37) Vc查=13m/min （见金属机械加工工艺人员手册表14-38）按机床选取n机=195r/min（按金属机械加工工艺人员手册表14-36）所以实际切削速度： m/min.基本工时： l1=80mm l2=14mm(取4mm)按金属机械加工工艺人员手册表14-44公式计算1.24（min）。第3章 夹具设计3.1 钻孔夹具概述本夹具主要用于钻8孔，由于该孔精度要求不高，所以，在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度。3.2 确定设计方案、定位基准的选择：由零件图可知，8孔对上表面有垂直度要求。为了使定位误差为零，应该选择以8孔定位的定心夹具。、切削力及夹紧力计算：刀具：YG6硬质合金可转位钻头(见切削手册表3.28)其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=75，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10F=54.54.50.90.180.747510/(1002550)444.64(N)水平分力：FH=1.1F实489.1(N)垂直分力：FV=0.3F实133.39(N)在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数: K=K1K2K3K4。其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1F=KFH=（1.51.11.11.1）489.1=976.48 (N)实际加紧力为F加= KFH/（U1*U2）=976.48/0.5=1952.96 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)其中： M=19000 NM D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm解得： W=10405 (N)此时螺母的加紧力W已大于所需的1952.96的加紧力F加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为： 158Mpa弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4320.028/3.14(0.022)2=2.67 许用弯曲应力158Mpa。(3)定位误差分析 由于基准重合,故轴径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，下端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差现规定为与零件内孔有公差相同。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了钻8mm孔所得到的尺寸和下端面形位公差要求。(4)夹具结构设计及操作简要说明： 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用活动手柄，以便装卸，夹具体底面上的一对定位槽可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于钻削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。3.3 切削力及夹紧力计算（1）刀具： YG6硬质合金可转位钻头 机床： Z3050 摇臂钻床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 n=255 CF=54.5 qF=1.0 XF=0.9 YF=0.74 UF=1.0 ap=4.5 Z=10 WF=0 代入上式，可得 F=444.64N 水平分力：FH 1.1F实489.1N 垂直分力：FV=0.3F实133.39N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 F=KFH=（1.51.11.11.1）489.1=976.48 (N)（2） 夹紧力的计算 实际加紧力为F加= KFH/（U1*U2）=976.48/0.5=1952.96 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm解得： W=1O405 (N)此时螺母的加紧力W已大于所需的1952.96的加紧力F加。夹紧螺钉：公称直径d=10m，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为： 158Mpa弯曲应力=M/W