夹具体设计说明书.doc

辽宁工程技术大学课程设计19辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：连接盘机械加工工艺规程及钻4X10工艺装备设计班级：汽车08-1班姓名：唐连升学 号：0807130118指导教师：冷岳峰完成日期：2011.06.25任 务 书一、设计题目: 连接盘机械加工工艺规程及钻4X10工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:大批大量生产三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 ，答辩表现 。综合评定成绩： 指导教师日期摘要在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。本次设计主要是进行连接盘零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是回转体盘状零件，加工4X10孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。摘要：专用夹具，机械加工，工艺规程AbstractThe machine made in the machine processes, examining, assembling, welding with heat handle to wait cold and hot craft process in, use a great deal of tongs, in order to the gearing process object, making it occupy right position to promise the quality of spare parts and work piece.This design is mainly the design of appropriation tongs which carries on land spare parts, is tally up the knowledge that we learn before and to the once expanding of the knowledge that we control.This text mainly sets out from the design both side of the specifying of craft rules distance and the tongs.According to the characteristics of spare parts, the function produced type and spare parts while concretely working choice the craft rules distance and tongs.In the craft rules distance aspect:Assurance produce a type, comprehensive consider its ccurate degree high, produce an efficiency is high, consume economy little etc. aspect, choose the superior project;Design aspect in the tongs, because of is a soild of revolution, process 4X 10 bores, the choice drills a bed to process, considering many factors to draw up the superior project, end completion originally time design.Abstract: special fixtures, machining, process planning目录1 连接盘的工艺分析及生产类型的确定.11.1 连接盘的作用.11.2连接盘的技术要求.21.3连接盘工艺分析.42 确定毛坯 、绘制毛坯简图.42.1选择毛坯.42.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量.42.3绘制连接盘毛坯的铸造简图.63.拟定连接盘工艺路线.73.1定位基准的选择.73.1.1 精基准的选择.73.1.2 粗基准的选择.73.2各面、孔加工方法的确定.73.3加工阶段的划分.93.4制定工艺路线.93.5工序尺寸的确定.113.6确定切削用量.123.7时间定额的计算.124.制定工序的专用机床夹具设计.144.1问题的指出.144.2夹具设计.144.1.1定位基准的选择.144.1.2切削力及夹紧力的计算.144.3定位误差的分析.164.4夹具设计及简要的操作说明.165方案的综合评价与结论.176设计体会.17参考文献.181 连接盘的工艺分析及生产类型的确定1.1连接盘的作用题目所给定的零件是连接盘（见图1-1），连接盘的主要作用是连接管件和传递运动。图1-11.2连接盘的技术要求连接盘的零件图中技术要求（见表1-1）如下：加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度Ra/um形位公差/mm连接盘顶面240IT126.30.10A连接盘底面530 0-0.070IT71.60.08A0.10B630外圆表面630IT126.3440外圆表面440IT121.6550外圆表面550IT126.3420外圆表面420+0.086+0.023IT76.30.06A240外圆表面240IT126.310孔X410IT106.3 180内孔180 0+0.04IT71.6375锥形内孔3750+0.057IT73.2连接盘厚度160IT12连接盘底面宽度150+0.043IT91.6630外圆表面宽度30IT121.6440外圆表面宽度60 0+0.074IT91.6550外圆表面宽度15IT126.3420外圆表面宽度15IT126.3240外圆表面宽度25 0+0.052IT96.3180孔键槽长550-0.074IT96.3180孔键槽宽45 0+0.3IT126.3180孔键槽高11.4IT126.31.3连接盘工艺分析1、零件工艺性分析（1）零件材料：HT200。切削加工性良好，但为脆性材料，为防止加工中冲击（产生崩碎切屑）使刀具崩刃，可适当减小刀具前角。刀具材料选择范围较大，高速钢与YG类硬质合金均可。（2）零件组成表面：各外圆，内孔，内圆锥面，两端面及台阶面，外环槽，孔内键槽， 410小孔。（3）主要表面分析：180内孔，为零件安装中与轴的配合孔，也是该零件的主要基准面；端面B，为零件安装中的轴向定位基准，也是该零件的主要基准面之一；420、530外圆、外环槽及左端面均为与其它零件的配合面。（4）主要技术条件：420、530外圆与180内孔中心的同轴度要求分别为0.06和0.08mm；右端面B与180内孔中心的垂直度保证为0.1mm；左端面与右端面B的平行度保证为0.1mm；2确定毛坯 、绘制毛坯简图2.1 选择毛坯零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,且生产类型:中批或大批大量生产，故采用金属模机器造型铸造。2.2 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工及毛坯尺寸的确定：综合铸件的材料、加工方式与生产规模，选定毛坯公差等级为CT9（表2-1），毛坯铸件的机械加工余量等级为E（表2-5）表2-1加工余量表项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注连接盘轴向长度1601.12.8163.6表2-3、2-4连接盘底面530外圆表面2.23.6536.2表2-3、2-4630外圆表面2.23.6636.2表2-3、2-4550外圆表面2.23.6556.2表2-3、2-4420外圆表面2.23.6426.2表2-3、2-4180内孔1.42.8175.8表2-3、2-4375锥形内孔孔1.43.2370.6表2-3、2-4630外圆表面宽0.41.831.7表2-3、2-4550外圆表面宽0.41.861.0表2-3、2-4240外圆表面1.42.8244.2表2-3、2-4240外圆表面宽0.41.824.8表2-3、2-42.3绘制连接盘毛胚的铸造简图 由表2-1可以确定毛胚简图如下（图2-1）： 图2-13.拟定推动架工艺路线3.1定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。也是保证加工精度的关键。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，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，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。3.1.1 粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择连接盘右端面和240外圆面作为粗基准。采用240外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。 3.1.2 精基准的选择根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左端面和180孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。180孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位连接盘两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。3.2各面、孔加工方法的确定根据连接盘零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3-1：表3-1 连接盘各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra/m加工方案连接盘左端面IT121.6粗车-半精车-精车 530mm外圆表面IT76.3粗车-半精车-精车 630m外圆左端面IT121.6粗车半精车精车 630mm外圆表面IT126.3粗车半精车 630mm外圆右端面IT121.6粗车半精车精车440mm外圆表面IT121.6粗车半精车精车550m外圆左端面IT121.6粗车半精车精车550mm外圆表面IT126.3粗车-半精车 550mm外圆右端面IT126.3粗车-半精车420mm外圆表面IT76.3粗车半精车精车 440mm外圆右端面IT121.6粗车半精车精车240mm外圆表面IT126.3粗车-半精车连接盘右端面IT121.6粗车半精车精车375mm锥形内孔IT123.2粗车半精车180mm内孔IT71.6粗车半精车精车55x45x11.4内孔键槽IT126.3粗车半精车4x10孔IT126.3粗车半精车3.3加工阶段的划分该连接盘加工要求较高，表面粗糙度最低为6.3，因此连接盘的所有加工表面都至少要加工到半精车，再根据连接盘的其他技术要求，如精度等级要求为7级，表面粗糙度为1.6，行位误差等，对连接盘进行精加工。3.4制订工艺路线由于设计加工方案时要遵循“先基准后其他”原则 、“先粗后精”原则、“先主后次”原则、“先面后孔”原则。制定机械加工工序如下：工序05 热处理时效工序10 粗车 630mm外圆表面工序15 粗车 240mm外圆表面工序20 车半精 630mm外圆表面工序25 半精车 240mm外圆表面工序30 粗车连接盘左端面工序35 粗车530mm外圆表面工序40 粗车 630mm外圆左端面 工序45 粗车 630mm外圆右端面 工序50 粗车440mm外圆表面 工序55 粗车 550mm外圆表面工序60 粗车 550mm外圆左端面工序65 粗车420mm外圆表面工序70 粗车420mm外圆右端面工序75 粗车连接盘右端面工序80 半精车连接盘左端面工序85 半精车530mm外圆表面工序90 半精车630mm外圆左端面工序95 半精车630mm外圆右端面工序100 半精车440mm外圆表面工序105 半精车550mm外圆表面工序110 半精车550mm外圆左端面工序115 半精车420mm外圆表面工序120 半精车420mm外圆右端面工序125 半精车连接盘右端面工序130 精车连接盘左端面工序135 精车630mm外圆左端面工序140 精车630mm外圆右端面工序145 精车440mm外圆表面工序150 精车550mm外圆左端面工序155 精车420mm外圆右端面工序160 精车连接盘右端面工序165 粗车375mm锥形内孔工序170 粗车180mm内孔工序175 半精车375mm锥形内孔工序180 半精车180mm内孔工序185 精车180mm内孔工序190 插55x45x11.4内孔键槽工序195 钻，铰4x10mm孔3.5工序尺寸的确定 这里只确定钻、铰10孔的加工余量、工序尺寸和公差，如下图所示：由表2-28可查得，粗铰余量Z粗铰=0.16mm;钻孔余量Z钻=9.8mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，粗铰：IT10；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，粗铰：0.15mm;钻：0.058mm。综上所述，该钻孔工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗铰：9.96 0+0.058mm;钻：9.8 0+0.15mm。3.6 确定切削用量（1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定 取ap=9.8mm. 2) 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。 3）切削速度的计算 由表5-22，按铸铁硬度为HBS200241计算，切削速度v选取为10m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=318.47 r/min ,参照Z3040型摇臂钻床的主轴转速，取转速n=320r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=10.05m/min。（2） 粗铰工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.98mm。2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.5mm/r。3）切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=63.69 r/min ,参照Z3040型摇臂钻床的主轴转速，取转速n=80r/min ,再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=2.5 m/min。3.7时间定额的计算1基本时间tj的计算（1） 钻孔工步根据表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=30mm;l2=1mm;l1=D/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm;f=0.1mm/r;n=320mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=68s。 （2） 粗铰工步根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=30mm; f=0.1mm/r; n=80r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=340s。2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：ta=0.15x68s=10s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x340s=51s;3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(68s+10s)=4.68s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(340s+51s)=23.46s;4单件时间tdj的计算 这里的各工序的单件时间分别为： 钻孔工步tdj钻=68s+10s+4.68s=82.68s; 粗铰工步tdj粗铰=340s+51s+23.46s=414.46s; 因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰 =82.68s+414.46s=497.14s。4指定工序的专用机床夹具设计 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。最后决定设计10钻孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3040摇臂钻床。刀具为麻花钻、铰。4.1 问题的指出 本夹具主要用来钻10孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。4.2 夹具设计4.2.1 定位基准的选择由零件图可知，4个10孔中在630外圆端面上均匀、对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为连接盘的轴向内孔中心轴线，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以180内孔面作为定位基准。为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对10孔进行加工。同时，准备采用螺旋压板夹紧机构夹紧。4.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具：10的麻花钻，10的锥度铰刀。钻孔切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式： 式中 P钻削力t钻削深度, 30mmS每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 10mmHB布氏硬度，224HBS 所以 =1440.6（N）铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式：式中 P切削力t钻削深度,30mmS每转进给量, 0.5mmD铰孔钻直径, 10mmHB布氏硬度，224HBS 所以 = 1651.1（N）夹紧力的计算钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以一个面和一个孔定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力 =834.2N根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。4.3 定位误