【工装夹具类】1P52QFMI曲轴箱盖加工工艺规程设计及钻孔12-M8夹具设计【三维UG】【全套CAD图纸+毕业论文】
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【工装夹具类】1P52QFMI曲轴箱盖加工工艺规程设计及钻孔12-M8夹具设计【三维UG】【全套CAD图纸+毕业论文】,工装,夹具,p52qfmi,曲轴,加工,工艺,规程,设计,钻孔,12,十二,m8,三维,ug,全套,cad,图纸,毕业论文
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1 学 毕业设计论文 1轴箱盖加工工艺规程设计及钻孔 12具设计文摘要 要设计此零件的加工工艺，首先是零件的分析；其次是确定毛坯的制造形式以及制订工艺路线，翻阅切削余量手册，确定机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、切削用量及基本工时的确定。专用夹具的设计，首先要想好设计方案，找准定位面及各个定位元件所限制的自由度。翻阅夹具设计手册及机械制造工艺手册确定各个夹具体零件的具体尺寸。 关键词： 工艺 夹具 夹紧 定位 o of of to of of of of of V 目 录 第 1 章 绪 论 . 1 位装置 . 1 紧装置 . 1 刀引导装置 . 1 他元件及装置 . 1 具体 . 1 第 2 章 零件的分析 . 2 件的作用 . 2 件的工艺分析 . 2 第 3 章 工艺规程设计 . 4 定毛坯的制造形式 . 4 面的选择 . 4 准的选择 . 4 基准的选择 . 4 基准的选择 . 5 订工艺路线 . 5 第 4 章 曲轴箱盖工艺过程 . 6 第 5 章 确定切削和用量及基本工时 . 8 第 6 章 钻 12螺纹底孔夹具设计 . 17 具的夹紧装置和定位装置 . 17 具的导向 . 18 削力及夹紧力的计算 . 19 孔与工件之间的切屑间隙 . 22 模板 . 23 位误差的分析 . 23 套、衬套、钻模板设计与选用 . 24 定夹具体结构和总体结构 . 26 具设计及操作的简要说明 . 28 第 7 章 铣上端平面床夹具的设计 . 29 题的提出 . 29 位基准的选择 . 29 削力及夹紧力的计算 . 29 位误差分析 . 29 夹具体槽形与对刀装置设计 . 30 具体的设计 . 30 具设计及操作的简要说明 . 31 V 结论 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 1 第 1 章 绪 论 机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工位置，提高加工效率，以减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性性。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。 而专用夹具是指专为某一工件的某一道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据 要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较 大 的生产中。 专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀引导装置、其他元件及装置、夹具体。 位装置 这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过 它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支承钉、支承板、 V 形块、定位销 等。 紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括 夹紧元件 （ 如夹爪、压板等 ） ，增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔， 凸轮等 ） 以及动力装置（如气缸、油缸）等。 刀 引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。 他元件及装置 如定位件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等 。 具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关 部位 连接，以确定夹具相对于机床的装置。 就我而言，我希望能通过这 次 做 毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 2 第 2 章 零件的分析 件的作用 曲轴 箱盖 和箱体是一个整体 ，它将有关零件（轴、套、齿轮）连接在一起，保证它们之间有正确的相对位置关系，使它们能按一定的传动关系协调的运动。因此，箱盖的加工质量对机械精度、性能和 使用寿命都有直接关系。 件的工艺分析 曲轴 箱盖 结构较复杂、加工面多、技术要求高、机械加工的劳动量大。因此箱盖结构工艺性对保证加工质量、提高生产效率、降低生产成本有重要意义。 曲轴 箱盖 几个加工表面它们之间有一定的位置要求，现分述如下： 1 尺寸 300两平面要保证一定的平行度要求平行度公差为 2 箱盖底面与 侧端 面都有一定的垂直度要求垂直度公差为 3 3 钻 200 与 底平面 有一定的 角 度要求度公差为 有一定的位置要求 。 4 第 3 章 工艺规程设计 定毛坯的制造形 式 箱盖 零件材料为 虑到零件的 材料是铸铁 ， 形状比较复杂， 所以选用 砂型铸造 。 面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择是正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件报废，使生产无法正常进行。 准的选择 基准的选择 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作粗基准；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位置精度较高的不加工表面作为粗基准）。 5 由于此零件的精度要求较高，每个面都需要加工， 按照粗基准选择原则：以要求加工余量均匀的重要加工表面作为粗基准， 所以选择该零件 上 的 平 面 为粗基准。 基准的选择 主要考虑基准重合的问题，当 定位 基准 与 工序基准不重合时，应该进行尺寸换算 。在加工 200、 镗结合面 100 孔 时，用 底面 和底面 孔 16 作为精基准，这样，符合“基准重合”的原则，可以避 免定位误差 。 订工艺路线 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，在生产纲领已确定为 大 批 生产的条件下，可以考虑采用通 用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应考 虑 选择经济效果，以便使生产成本尽量下降。 6 第 4 章 曲轴 箱盖 工艺过程 零件机械加工工艺过程是工艺规程的中心问题，其内容包括确定定位基准、选择各加工表面的加工方法、安排加工顺序及组织整个加工工艺过程中各个工序的内容、确定各个工序所采用机床设备和工艺装备等。设计时应同 时考虑几个方案，经过分析比较，选择出比较合理的方案。根据 曲轴 箱盖 零件为 中批 生产，所以采用通用机床，并配以专用的夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本。经零件工艺分析，零件毛坯为砂型机械造型，并经人工时效处理消除铸件内应力，改善工件的可切削性。先确定工艺路线如下： 方案一 工序号 工序名称 工序内容 1 铸件 2 热处理 时效处理 3 铣 铣底面，保证尺寸 18 钻 钻 斜 面 200 孔端孔 12 5 铣 铣两侧面，保证尺寸 296 镗 镗 100 孔 7 钻 钻 底平面 126 8 钻 钻 底平面各孔及攻丝，保证各尺寸要求 10 铣 铣 200 孔端面，保证尺寸 28 45 度 11 钻 钻结合面 100 孔端孔 6 12 铣 铣上端平面保证尺寸 2303 镗 镗结合面 100 孔 14 去毛刺 去除锐毛剌 15 终检 对零件各尺寸进行完工检测 16 防锈 用毛刷沾防锈油为零件防锈 17 入库 按照仓库标识进行摆放 方案二 工序号 工序名称 工序内容 1 铸件 2 热处理 时效处理 3 铣 铣底面，保 证尺寸 18 铣 铣 200 孔端面，保证尺寸 28 45 度 5 铣 铣两侧面，保证尺寸 296 铣 铣上端平面保证尺寸 2307 7 钻 钻 底平面 126 8 钻 钻 底平面各孔及攻丝，保证各尺寸要求 10 钻 钻 斜 面 200 孔端孔 12 11 钻 钻结合面 100 孔端孔 6 12 镗 镗 100 孔 13 镗 镗结合面 100 孔 14 去毛刺 去除锐毛剌 15 终检 对零件各尺寸进行完工检测 16 防锈 用毛刷沾防锈油为零件防锈 17 入库 按照仓库标识进行摆放 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是，面和孔加工顺序比较混乱；方案二则与一有所不同，采用先面后孔的原则，先加工面再以面为基准加工孔；两者比较可以看出，第二方案比第一方案合理，位置精度也较易保证，定位及夹紧等都比较方便；但方案二也有不合适的地方，面可以一起加工减少装夹次数及夹具设计，因此可以合为一道工序，从上述分析可知，采用方案二比较合理。 8 第 5 章 确定切削和用量及基本工时 工序 ： 粗铣 上 端平面， 同时检验机床功率。 加工材料 200件 加工要求 用标准锥齿圆柱铣刀粗铣，加工余量 h=3,用乳化液冷却。机床 1)铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，切削用量简明手册表 作为参考，根据表 削宽度 1 所以 ,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 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： 安全系数 ： ： 6543210 式中：60全系数，查参考文献 5表 121 可得： 21 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5 所以有： 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f F N 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则； 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹 紧力 F 夹与切削力之间的关系 向力： N） 扭距： m 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数321 由资料机床夹具设计手册查表 721 可得： 切削力公式：（ 式中 查表 821 得： 9 0( )(实际所需夹紧力：由 参考文献 16机床夹具设计手册表 1121 得： 安全系数 式（ ： 6543210 式中：60 参考文献 16机床夹具设计手册 22 表 121 可得： K 所以 )( 5 8 0 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，决定选用螺旋夹紧机构。 孔与工件之间的切屑间隙 钻套的类型和特点 : 1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用 H7/合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。 2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套 和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/ F7/合装入衬套中。 3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。 4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。 钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙 C， 使开始钻孔时 ， 钻头切屑刃不位于钻套的孔中 ， 以免刮伤钻套内孔，如图 23 图 切屑间隙 C=(1.2)d。 在本次夹具钻模设 计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了 C=8。因为此钻的材料是铸件，所以 模板 在导向装置中 ， 导套通常是安装在钻模板上 ， 因此钻模板必须具有足够的刚度和强度 ， 以防变形而影响钻孔精度 。 钻模板按其与夹具体连接的方式 ， 可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等 。 在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板 ， 在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下 ，钻螺栓紧固 ， 钻模精度较高 。 4 位误差的分析 夹具安装误差 A 因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。 图 5夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差， A =0. 夹具误差 J 因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差 J 主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差 1J ；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置 24 误差 2J ；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差 3J ；若有分度装置时，还存在分度误差 F 。以上几项共同组成夹具误差 J 。 5) 加工方法误差 G 因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差 K 的 1/3 。 2. 保证加工精度的条件 工件在夹具中加工时，总加工误差 为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度 的条件是 22222即工件的总加工误差 应不大于工件的加工尺寸 K 。 为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量 因此将上式改写为 或 0 当 0具能满足工件的加工要求。 的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值 J 确定得是否合理。 知此方案可行。 套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所 25 示）以减少更换钻套的辅助时间。 为了 减少辅助时间 采用 可换钻套 ，以来满足达到 孔 的 加工的要求。 表 d D t 基本 极限 偏差 本 极限 偏差 0 1 + + 6 9 1 + 8 3 6 9 8 12 16 3 4 7 +0 4 5 8 11 26 5 6 10 11 10 16 20 6 8 +2 +5 8 10 15 18 12 20 25 10 12 +8 22 12 15 22 +6 16 28 36 15 18 26 30 18 22 +0 34 20 36 22 26 35 +9 26 30 42 46 25 6 30 35 +8 52 35 42 55 +9 30 56 67 42 48 110 66 48 50 70 74 模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 （ 1） 应该保持 精度和稳定性 在 夹具体表面重要的面，如安装 接触 位置，安装表面 的 刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体， 夹具体应该采用铸造 ，时效处理，退火 等处理方式 。 27 （ 2）应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具 应有足够的厚度，刚度可以适当加固。 （ 3）结构的方法和使用应该不错 夹较大的 工件的 外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。 再满足功能性要求（ 刚度和强度 ）前提下 ，应能减小体积减轻重量， 结构应该 简单。 （ 4）应便于铁屑去除 在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增 加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在 夹具体上面 。 （ 5）安装应牢固、可靠 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。 加工过程中，夹具必承受 大的 夹紧力切削力，产生冲击和振动， 夹具 的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的 28 切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的 定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便 排出铁屑 。 具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。 29 第 7 章 铣 上端平面 床夹具的设计 本夹具将用于 床。刀具为硬质合金镶齿三面刃铣刀，直径选用 d=80 题的提出 利 用本夹具主要用来铣 上 端 面，由于是铣面，其要求比较低，但为了保证零件的厚度，故主要用与背面相对的前面作为定位基准，定位元件为支承钉。由于是 铣 加工，在保证加工要求的前提下尽量提高劳动生产率，降低劳动强度。 位基准的选择 由零件图可知，底 面相对于其前面有一定厚度要求，其设计基准为与背面相对的前面，在其底面用压紧螺钉对其进行压紧。 削力及夹紧力的计算 刀具：硬质合金镶耻三面刃铣刀， d=80=10 实际所需夹紧力 k 全系数计算公式如下： 6543210 = = 故取 5.2k 0k 1k 2k 3k 4k 5k 6k 有力矩使工件回转时工件与支承面接触情况 位误差分析 定位元件尺寸及公差确定。夹具主要定位元件是支承钉，该支承钉用于支撑未加工表面，即粗基准，加工要求不高。 30 夹具体槽形与对刀装置 设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能地布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。 根据参考文献定向键的结构如图所示 。 定向键 根据 参考文献 夹具 U 型槽的结构如图所示 对刀装置由对刀块来实现，用来确定刀具与夹具的相 对位置 。 由于本道工序是完成 小端面 粗铣加工，所以选用 直角 对刀块。根据 1991 直角对刀块的结构和尺寸如图所示。 具体的设计 夹具体的设计主要考虑零件的形状及上述各主要元件连成一个整体，这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。 31 具设计及操作的简要说明 本夹具用于铣床上加工 上端 平 面，工件以与此相平行的前面作为定位基准，用支承钉定位，采用活动手柄压紧螺钉对工件进行夹紧。当加工完成时，可拧松压紧螺钉，取下工件。 32 结论 通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、 加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，毕业设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。 在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。本次设 计 从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、钻 等工序。在夹具设计中，先确定工件的
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