开合螺母机床夹具课程设计报告书

1、机制工艺课程设计说明书学校：交通大学海滨学院 专业：机械设计制造及自动化 ：朱宁 学号：嘿咻嘿咻嘿咻目录第一章 机制工艺课程设计概述 4 1.1 课程设计的目的 4 1.2 课程设计的题目 41.3 课程设计的容 41.4 课程设计的进度表 5第二章 零件的工艺性分析 62.1 对开合螺母机构的工作原理 62.2 了解，分析产品的装配图和零件图 6 2.3 审查零件的结构工艺性 8 2.4 由零件的生产纲领决定生产类型 8第三章 毛坯的选择 9 3.1 毛坯制造方法 9 3.2 毛坯精度等级选择 9 3.3 毛坯加工余量与标注 9 3.4 毛坯浇注方式 10第四章 工艺规程制定 11 4.1

2、草拟工艺路线 11 4.2 定位基准选择与分析 11 4.3 加工方案选择与分析 15 4.4 确定加工方法 15 4.4 草拟各个工序容 16第五章 钻 2- 12H7 孔钻模设计 185.1 定位方案分析与设计 185.2 定位元件的结构设计 195.3 对刀导向元件的设计 205.4 夹紧方案设计 225.5 夹具整体设计 245.6 绘制夹具总图 27第六章 设计心得体会 29参考文献 30第一章 机制工艺课程设计概述1.1 课程设计的目的机制工艺课程设计是在学完了该门课程之后的一个重要的实践 教学环节，机制工艺课程设计是对学生未来从事机械制造工艺工作 的一次基本训练。通过课程设计培养

3、学生制定零件机械加工工艺规 程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程 中，学生应熟悉有关标准和设计资料， 学会使用有关手册和数据库。1 、能熟练运用机制工艺课程中的基本理论以及在生产实践中学 到的实践知识，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，保证零件的加工质量。2、提高结构设计能力。学生通过非标专用夹具设计的训练，应 获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理又 能保证加工质量的夹具的能力。3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各 种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。1.2 课程设计的题目机制工艺课程设

4、计题目：设计 C6140 车床对开合螺母下座零件 的机械加工工艺规程及工艺装备。1.3 课程设计的容C6140 车床对开合螺母下座工艺规程；钻 2- ?12H7 孔钻模（钻床夹具）设计； 编写课程设计说明书；1.4 课程设计的进度表序号容所用时间1明确任务，分析原始资料1天2零件工艺的分析，绘制毛坯图1.5 天3制定工艺路线，编写工艺过程卡片1.5 天4拟定夹具方案，绘制原理图及草图2.5 天5绘制夹具总图及零件图4天6编写课程设计说明书1.5 天7课程设计答辩2天合计14天第二章 零件工艺性分析2.1 对开合螺母机构工作原理 （如图所示 ）2.2 了解 .分析产品的装配图和零件图1）部件的组

5、成（如下图所示）1）两半螺母（ 2 件）2）上下螺母座（各 1 件）3）拨销（ 2 件）4）双离心拨盘（ 1 件）5）手柄（ 1 件）6）镶条与调节螺钉（各 1 件）2) 零部件的作用两半螺母分别镶在上下螺母座上，并由前述各零件组成对 开合螺母机构。1) 起接通或断开加工时所需复合运动的进给传动链的作用；2) 起由旋转运动变为直线运动的作用；3) 起传递运动和动力的作用；3) 性能要求1) 上下螺母同步的要求2) 螺母与丝杠的同轴度要求3) 两螺母相对丝杠轴心的径向位置可调要求(两半螺母相互 分离程度可调)4) 两半螺母对合时与丝杠中心线的对称度要求对齐并在允许 的公差围4) 主要技术要求与分

6、析1) ?52H7 孔轴心线对 C 面平行度要求的分析；2) ?52H7 孔轴心线对两 B 面垂直度要求的分析；3) E 面对 ?52H7 孔轴心线的端面跳动要求的分析；4) B1 与 B2 面平行度要求的分析；5) ?12H7 孔对 C 面垂直度要求的分析；2.3 审查零件的结构工艺性1) 零件的类型：中型支架类(切开后属叉架类) ；2) 具有燕尾结构，是零件的主要设计基准之一；3) ?52H7 孔具有薄壁；4) ?52H7 孔两端面处相对燕尾有凸台；5) 调节螺钉孔 M10 底孔为深孔， 且螺钉应保证和上螺母座接 触面具有良好接触；由以上分析加工时是否便于进刀、 退刀；是否便于装夹及减少

7、装夹次数等。2.4 由零件的生产纲领决定生产类型 按中型机械，根据零件年生产纲领( 500 件 / 年)，生产类型为成 批生产中的中批生产围。第三章 毛坯的选择3.1 毛坯制造方法根据零件图所标出的零件材料，可知该零件为 HT200 ； 铸造：根据零件的生产纲领和生产类型，查手册可知应采用沙型 铸造机器制模。3.2 毛坯精度等级选择由手册查取毛坯精度为 CT123.3 毛坯加工余量与标注轮廓最大尺寸在 100160 围的铸件， 要求的毛坯加工余量等级 为 H, 要求的毛坯加工余量为 3mm ，且除非另有规定， 对所有需 机械加工的表面只规定一个值。注意：（1）预铸孔余量，不管浇注位置如何，应该

8、比其它加工表面的 余量等级低一级；（2）不加工表面不加放余量，也不标注公差；（3）查表时，表中的公称尺寸是零件图上对应的实际尺寸；毛坯尺寸如图所示：3.4 毛坯浇毛坯浇注方式如图侧所面示浇： 注顶面浇浇口分型面（底面浇注）第四章 工艺规程制定4.1 草拟工艺路线（1 ）方案一（先粗后精，先面后孔等原则） ：? 预先热处理 粗铣 C 面、B 面、D 面铣 1X3 退刀槽 粗加工两 E 面粗镗（ ?52 ）孔? 半精铣 C 面、B 面精铣 C 面、B 面刮研 C 面、 B 面手工加工 ? 精加工两 E 面 半精镗（ ?52 ）孔 精镗 ?52H7 孔 钻、铰 ?12H7 孔? 铣切（ 5mm ）分

9、离上下螺母座 钻 M10 底孔（ ?8.5 ） 攻 M10 螺纹 钻 2- ?7 及锪孔（2 ）方案二（工序集中） ：? 预先热处理 粗铣 C 面、B 面、D 面半精铣 C 面、B面铣 2-1X3 退刀槽 精铣 C 面、B 面刮研 C 面、B 面手工加工 粗加工两 E 面与粗镗（ ?52 ）孔精加工两 E 面与半精镗、精镗（ ?52 ）孔 钻、铰 ?12H7 孔? 铣切（ 5mm ）分离上下螺母座 钻 M10 底孔（ ?8.5 ） 与攻 M10 螺纹钻2- ?7 及锪孔4.2 定位基准选择与分析（1）精基准选择与分析主要加工表面有 C、B 面和 ?52H7 孔及 ?12H7 孔，按先 面后孔的

10、原则，先选择加工 ?52H7 孔的精基准。选择：精加工过的 C、 B 面与一侧面为定位基准，其中 C 面限制 3 个自由度，为主要定位基准面， B 面限制 2 个自由2）粗基准选择与分析1）加工燕尾导轨面（）的基准方案一：以预铸孔 ?44 为主要定位基准，这样加工 C、B 后 以它们为精基准加工 ?52 孔时，使孔的加工余量均匀。 方案二： 以预铸孔 ?44 的外壁为主要定位基准， 采用对中性 定位元件定位，这样加工 C 、B 后以它们为精基准加工 ?52孔时，使孔加工后的壁厚均匀。 （如下图所示）孔与 2-E 面的加工基准） ?52H7采用以车代镗加工方式，先加工一端面和孔，再掉头加工另一端

11、面。采用 C 面限制 3 个不定度， B 面限制 2 个不 定度，活动 V 形块限制 1 个不定度（对中）的定位方案）加工燕尾上 2- ?12H7 孔的定位基准.C 面为第一定位基准，限制度的要求）； .B 面为第二定位基准，限制2 个自由度（保证两孔连线与?52H7 孔轴线在水平面的垂直度要求） ；.?52H7 孔以削边销定位，限制 1 个自由度（保证两孔对中）铣开上下螺母座时的定位基准）钻螺纹底孔、攻 M10 螺纹时的定位基准4. 加工方案选择与分析方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔 ?52，遵循了先面后孔，先粗后精，先主后次的加工原则；而方 案二是采用工序集中的原则，但是每

12、一道工序都是粗加工，半精 加工，精加工，工序之间违背了先粗后精的原则，并且两种方案 相比较，先加工燕尾及空刀槽，然后再以此为基准加工孔?52 ，这时的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。故 方案一好。4.4 确定加工方法1 、平面加工 主要是燕尾导轨的加工 ：采用刨削加工方式2、孔加工 主要是 ?52H7 、2- ?12H7 孔的加工 ：采用片状铣刀， 工件旋转一偏转角。3、加工余量与精度等级粗刨： 1.5IT11精刨： 0.85IT8 9刮研： 0.15IT6 74 、52H7 孔与 2 个 E 面的加工（以车代镗在车床上加工） 采用以车代镗加工方式，先加工一端面和孔，再掉头加工另一

13、 端面。采用 C 面限制 3 个不定度， B 面限制 2 个不定度活动 V 形块限制 1 个不定度（对中）的定位方案粗镗（IT11 ） 半精镗（IT9 ）- 精镗（IT8 ）精铰（IT7 ）5、2- 12H7 孔的加工钻套：固定钻套、可换钻套、快换钻套 由于需要钻底孔孔径、粗铰孔、精铰孔步骤，所以使用快换钻 套进行加工。6、2- 12H7 孔的加工 按照工序集中的原则，选择一次安装、多工序容加工的工艺安排 工艺过程 对应加工过程所达到的经济精度和相应定尺寸刀具参 数：精铰（ IT7 12mm ）- 粗铰（ IT9 11.95mm ）- 扩孔 （IT10 11.85mm ）- 钻孔（ IT11

14、11mm ） 钢件或孔径大于 15mm 时的铸件 12mm - 11.95mm- （不扩孔 ） - 11.80mm .5 草拟各个工序容1. ?52 孔选择：采用 C 面限制 3 个不定度， B 面限制 2 个不定度，活动 V 形块限制 1 个不定度（对中）的定位方案 加工过程：粗车至 47mm ；粗车第二次至 50mm ；精车 至 51.5mm ；粗铰至 51.92mm ；精铰至 ?52 ，表面 粗糙度为 Ra1.6 m, 工序余量为 0.08mm 。2. 2 12 孔选择： C 面为第一定位基准，限制 3 个不定度（保证与 C 面 垂直度的要求）；B 面为第二定位基准，限制 2 个不定度（

15、保证两孔连线与 ?52H7 孔轴线在水的垂直度要求）；?52H7 孔以削边销定位，限制 1 个不定度（保证两孔对中） 。 加工过程：钻至 11 ；半精铰，精铰至 12 。3. 一端面粗车至 99 ；半精车至 97.8 ；精车至 97 。4. 另一端面粗车至 96 ；半精车至 95.5 ；精车至 95第五章 钻 2- 12H7 孔钻模设计5.1 定位方案分析与设计旋转；为保证12 孔的轴向位置应限制 Z 移动；为保证12 孔相对于 52 孔中心线的对称度应限制 X 移动； 为保证 12 孔与7 孔垂直分布应限制 Z 旋转；为保证12 孔与 E 面间的距离应限制 Y 移动； 综合结果应限制所有六个

16、自由度，完全定位。（1 ） 定位块（在 C 面限制 3 个自由度；在左侧定位块侧面限制 2 个自由度）（2 ） 削边销（限制 1 个自由度）（3） 待加工面为两个 ? 12H7 孔，定位基准为特殊表面定位，采用 两梯形块和菱形销定位， 其定位精度高， 工件装卸和排屑方便。5.2 定位元件的结构设计(1) 定位块：左定位块：上底： 35mm 下底： 51mm 高：22mm 长： 130mm左定位块中间有一方块凸起， 长 130mm ，高 2mm ，宽 5mm; 右定位块：上底： 18mm 下底： 30mm 高：16mm 长： 130mm(2) 削边销：菱形销宽 b=8mm;B= D2 -5=52

17、-5=47Lg/2=0.05Lg=0.1Lx=(1/5 1/3) Lg=0.02 2=2 b( Lx+ Lg- 2/2)/D 2=0.04d 2=D 2 - 2 =52-0.04=51.96配合选用 g65.3 对刀导向元件设计两个 ?12H7 孔的加工，在钻孔后还需铰孔。因此应采用快换钻 套，以便换刀后能迅速更换钻套。(1)快换钻套 (JB/T 8045.3 1999) 尺寸如图所示：d=12; D 1=30 ; D 2=26 ;D=18 +0.001+0.012;h=10 ;h 1=4; H=16配用螺钉 M6 ， r=20, m=11; m1=11;=552)阶形螺钉( 45 钢， JB

18、/T8045.5 1999 )尺寸如下图d=6; D=13; H=5; b=1.5; h=2; d1=8; d 2=4.5;b 1=2;l 0=10;C=0.5; C 1=0.8;R=0.5(3) 衬套 (JB/T 8045.4 1999) 尺寸如图所示：d=18 +0.034 +0.034 ; D=26 +0.015 +0.028 ;H=285.4 夹紧方案设计根据加紧装置设计的基本要求，加紧力的方向应垂直于主要定位平面。由于该零件加工属于中批生产，加工表面尺寸小，故可以考虑手动加紧方式。而夹具体为钢板焊接结构，考虑装卸 工件方便，采用螺旋加紧机构。1）夹紧方案设计如下图所示2 )夹紧螺钉(

19、JB/T 8006.3 1999 )及其手柄设计如下图：M12; d 0=10; D=20; H=16; L 1=100; L=903)手柄球选用 A 型M6 ，手柄球尺寸如下图所示：4）夹紧力分析PZ=427Df 0.8 KP=427*11.80*0.80.8 *1=4214.85NFZ=PZ=4214.85NT=120D 2.2 f0.8 KP=120*11.80 2.2 *0.8 0.8 *1=22897.79N.mW=T/L=22897.79/(42/2)=1090.37NFX=W=1090.37NF=X2+F Z2)=4353.60N5.5 夹具整体设计（1）钻模类型选择根据待加工面

20、的位置情况，需要在平面上相隔 36mm 的两 个位置上进行钻孔，因此钻模类型可采用固定式钻模。 固定式钻模夹具设计要考虑工件装卸、排屑等操作方便。在 保证足够强度的条件下，重量要尽量轻以及制造工艺性好等 要求。为此采用了钢板焊接而成的夹具体。2 ）钻模板的选择 由于采用钢板焊接型夹具体，钻套可直接装在夹具体上。夹 具体上侧壁厚取 22mm ，安置钻套处加凸台厚 6mm ，左右 两侧钢板根据强度要求壁厚取 16mm ，底部钢板壁厚取 10mm ，且在底部开一个 80mm 的排屑槽。（3）夹具体其它结构设计1）手拉式定位器如下图：1. 定位销（ T8 ，JB/T 8021.1 1999 ）2. 导

21、套（45 钢， JB/T 8021.1 1999 ）3. 螺钉（ 45 钢， GB/T67 2000 ）4. 弹簧（碳素弹簧钢丝 II ，GB/T68 2000 ）5. 销（ 45 钢， GB/T119.1 2000 ）6. 把手（ Q235 ，GB/T 221 1991 ）I. 定位销尺寸d=12; d 1=8; d 2=2; l 3=52; l 4=82;l 1=151II. 螺钉 选用 M5 开槽盘头螺钉III. 弹簧簧丝直径 d=1.6mm 拉伸弹簧的节距 P=d=1.6mm 外径 D 2=10+1.6=11.6mm;径 D 1 =10-1.6=8.4mm旋绕比 =10/1,6=6.2

22、5, 有效圈数选 12 圈 死圈距离 +5+ 工作行程 =13*1.6+5+25=50.8 取弹簧最大拉伸长度为 50mm 。IV. 把手D=35;L=30;d=8H9; SR=35; r1=8; d 1=18; d 2=15;l1=l2=20; l 3=85.6 绘制夹具总图（1）机床夹具装配图应标注的尺寸 夹具最大轮廓尺寸； 零件间的配合尺寸； 零部件间的相互位置要求（可在技术要求中注明）； 可动零部件的最大位移尺寸； 定位元件间的相互位置尺寸（夹具的功能尺寸）； 定位元件与对刀导向元件的相互位置尺寸 （夹具的功能尺寸） ；（2）机床夹具装配图的技术要求定位元件工作表面 C 面相对于夹具对定表面的平行度要求； 钻套轴心线相对于夹具对定表面 C 面的垂直度