制定分度盘零件（图528）的加工工艺设计钻4×Ф10孔的钻床夹具

1、机械制造技术课程设计说明书设计题目：制定分度盘零件（图5-28）的加工工艺设计钻4×10孔的钻床夹具 专 业： 机 班 级： 1 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2014年11月21日目录设计任务书2序言3正文4一 检验、分析4（一）零件的作用4（二）零件的工艺性分析4二 确定零件毛坯4（一） 确定毛坯，绘制毛坯图5（二）拟定分度盘工艺路线6三 工艺路线的制定8四 加工余量、工序尺寸和公差的确定9五 确定切削用量及基本工时11（一）钻10孔11（二）扩10孔13（三）铰孔1014六 专用夹具设计15（一）定位方案确定16（二）刀具导向方案确定16（三）夹紧方案确定16（四）

2、夹紧力的计算分析17（五）夹具体的设计17（六）定位误差分析与计算18七 方案综合评价18总结19参考文献20序言机械制造基础课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机电一体化技术专业应该学习的一门主要专业课。其目的在于：（1）培养学生综合运用机械设计基础以及其他课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课程设计训练可以巩固和加深有关机械设计方面的理论知识。（2）学习和掌握一般机械制造基础的基本方法和步骤，培养独立设计能力，为后续的毕业设计打好基础、做好准备。（3）是学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计的能力。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计

3、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，为今后参加祖国现代化建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。正文一 检验、分析（一）零件的作用分度盘分度盘是将工件夹持在卡盘上或两顶尖间，并使其旋转、分度和 定位的机床附件。按其传动、分度形式可分为蜗杆副分度盘、度盘分度盘、孔盘分度盘、槽盘分度盘、端齿盘分度盘和其它分度盘(包括电感分度盘和光栅分度盘)。按其功能可分为万能分度盘、 半万能分度盘等分度盘。按其结构形式又有立卧分度盘、可倾分度盘、悬梁分度盘。分度盘作为通用型机床附件其结构主要由夹持部分、分度定位部分、传动部分组

4、成。分度盘主要用于铣床，也常用于钻床和平面磨床，还可放置在平台上供钳工划线用。分度盘主要有通用分度头和光学分度头两类。（二）零件的工艺性分析 1、 该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。因此，锻造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理。以改善材料的切削性能。2、 工序安排以台阶面和110mm 的外圆表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。3、 分度盘大端面对22h7mm 孔中心线有垂直度要求； 外圆台阶面对110mm 外圆轴心线有垂直度要求；110mm 外圆与 22h7mm 孔有同轴度要求；4×10h6螺纹eqs与和3×9mm孔和3×13mm对1

5、10mm 外圆轴心线有位置度要求，可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。二 确定零件毛坯（一） 确定毛坯，绘制毛坯图1、零件材料 45 钢，切削加工性良好。2、分度盘110mm 外圆与22h7mm 孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。3、主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。（1）毛坯选择根据材料 45 钢，生产类型为中批生产及零件形状要求，可选择模锻件；毛坯图如： 图2-1（2）确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1、公差等级 由分度盘零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、锻件重量根据机械加工后零件的形状

6、及零件材料，估算锻件毛坯重量为mt=7.50kg。3、锻件复杂系数对分度盘零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径 d=120mm，h=55mm。高由公式s=mt/m=7.50kg/12.0kg0.63。由此可确定该分度盘零件的复杂系数为 s 2 级。4、锻件材质系数由于该分度盘零件材料为 45 钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数为m1级。 5、锻件分模线形状与零件表面粗糙度根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。由零件图可知，该分度盘零件各加工表面的粗糙度 ra 均大于等于0.8m 。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列

7、于表2-2中表 2-2 分度盘锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量包容体重量/kg形状复杂系数材质系数经济精度级加工方案7.311.9s2m1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注110 外圆it8粗车-半粗 车-精车2.035h6 外 圆it10粗车-半精 车2.610h6 孔it8粗车-半粗 车-精车2.0r1.5 的油槽it11粗车3.022h7孔it8粗车-半粗2.0注：根据表 2-10 的表注，将此表中所有公差按±1/2 分配 （二）拟定分度盘工艺路线（1）定位基准的选择1 、精基准的选择根据该分度盘零件的技术要求和装配要求，选择分度盘大端面为精基准，零件上的很多表

8、面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵 循了“基准统一”原则。分度盘22h7mm的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工分度盘110mm 外圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度和同轴度要求。在钻削均布圆周孔时采用110mm的轴心线作为精基准，做到了设计基准与工艺基准的统一。2 、粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。此处选择分度盘110mm 轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。 （2）表面加工根据分度盘零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表 2-3 所示。表 2-3 分度盘零件各表

9、面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案大端面it80.8粗车半精车精车小端面it103.2粗车半精车3x9孔it93.2钻铰3x13孔it93.2钻铰22孔it90.8钻扩-铰5孔it912.5钻4x10孔it130.8钻铰2x6孔it93.2钻铰r1.5油槽it73.2粗镗精镗弧形槽面it133.2铣（3）加工阶段划分该分度盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段（4）工序集中与分散 采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。1、机械加工工序 遵循“先基准后其他”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后

10、孔”的原则。2、热处理工序 因模锻件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行正火处理，软化硬皮；零件110mm 外圆面和台阶面需进行淬火，由于零件壁厚小，易变形，加之加工精度要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处理。毛坯图2-13、辅助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。三 工艺路线的制定制定工艺路线的出发点，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，使工序集中来提高生产效率。除此之外还应考虑经济效果，以便降低生产成本。在综合考虑上述工序安排原则基础上， 列出了分度盘

11、的工艺路线工艺路线方案：工序1：正火工序2：粗车大端面工序3：粗车大外圆工序4：钻扩铰22孔工序5：粗车小端面工序6：粗车小外圆工序7：粗车台阶面工序8：钻5孔工序9：中间检验工序10：调质处理硬度230250hb工序11：半精车大端面工序12：镗油槽r1.5工序13：半精车小外圆工序14：半精车台阶面工序15：车削退刀槽工序16：钻扩孔4×10孔工序17：钻铰3×13、3×3孔 工序18：铣弧形槽工序19：钻铰2×6锥孔工序20：中间检验工序21：热处理淬硬 4045hrc工序22：精车小外圆工序23：精车台阶面工序24：去毛刺工序25：清洗工序26：

12、终检四 加工余量、工序尺寸和公差的确定零件材料为碳素工具钢，生产类型为中批量生产，可采用锻造中的自由锻造。零件图如：图4-1、4-2所示图4-1 主视图图4-2 俯视图10的表面粗糙度都为0.8um，所以 钻孔：9mm 扩孔:9.75mm 2z=0.75 mm 铰孔：10mm 2z=0.1mm 五 确定切削用量及基本工时加工材料：碳素工具钢，=736mpa加工要求：钻孔22机床：立式钻床z550刀具：钻刀、扩孔刀和铰刀（一）钻10孔 莫氏圆锥2号，d=9,l=15，=30，2=118°，=40°，=12°，当25，钻头后刀面磨损极限值为0.8，耐用度t=60min

13、背吃刀量：钻孔时=4进给量： f=（0.350.43）×0.75=（0.260.32），f=0.3mm/r查切削手册表2.7计算切削速度：v =式中=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查切削手册表2.31所以=1×0.88×1.1×1×0.87×0.85=0.72v = ×0.72=13.19 m/min=r/min=466.5r/min根据z3025机床标准主轴转速，n=500r/min，实际转速为=14.2m/min校验机床，查工艺手册转距t和

14、切削功率，计算公式如下： =（kw）式中=0.117,=2.2,=0.8,= ,=1.11, =1.0, =0.87因此，总修正系数为=1.11×0.87×1.0=0.97所以钻孔时转矩为t=0.117×××0.97n·m=22 n·m切削功率为 =0.46kwz3025机床主轴的最大转矩=196.2 n·m,主电动机率=2.2kw由于t,故选择的切削刀量可用。最后所确定的切削量为=8，f=0.3，vc=14.2 m/min（n=500r/min）基本时间 =式中已知=15，=7.45，=3，f=0.3，n=500

15、r/min，所以孔的基本时间：=0.2min（二）扩10孔锥柄扩孔钻，莫氏锥度2号d=9.75，l=15背吃刀量=0.375进给量：f=0.60.7，按机床选取f=0.63计算切削速度v =式中=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0所以 =0.88v = ×0.88=17.01 m/min=r/min=555.3r/min根据z3025机床标准主轴转速，n=650r/min，实际转速为 = =19.9m/min基本时间 =式中已知=15，=2.6，=4，f=0.63mm/r，n=250r/min，所以孔的基本时间：=0.2

16、min（三）铰孔10直柄机用铰刀，l=15mm，d=22mm背吃刀量=0.125进给量：f=0.651.4，按机床选取f=1.0计算切削速度v =式中=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查切削手册表2.31所以 =0.66v = ×0.88=5.2m/min=r/min=170r/min根据z3025机床标准主轴转速，n=200r/min，实际转速为= =6.13m/min基本时间 =式中已知=15，=2.2，=1.8，f=0.63，n=100r/min，所以孔的基本时间：=0.1min六 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工

17、质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。设计地7道工序-钻扩铰10的孔对于工件进行机械加工时为了保证加工表面相对于其他表面的尺寸和位置精度，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，进行机械加工之前，先要将工件夹好。夹具主要由四部分组成：（1）定位元件、（2）夹紧机构、（3）夹具体、（4）其他机构或元件，专用夹具也不例外，同样由夹具的四部分组成。专用夹具装夹，工件相对于刀具的位置由夹具保证，不需要画线找正，装夹方便，基本上不受工人技术水平影响。图3-1所示为钻分度盘4×10mm孔的工序简图。已知：零件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床

18、为立式钻床z550，中批量生产规模。（一）定位方案确定按基准重合原则选择110mm轴心线和外圆台阶面作为定位基准，定位方案如图所示。圆柱衬套的内表面限制工件四个自由度，衬套端面限制工件三个自由度，属于过定位。因两个定位面经过精加工，垂直度较高，允许过定位。此外，由于分度盘直径比较大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的稳定性与支撑刚度。（二）刀具导向方案确定为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，此处，采用钻模板与夹具体一体的结构，有利于提高夹具刚度。钻套与工件之间留有排削间隙。（三）夹紧方案确定夹紧机构的选择 图3-2 图 3

19、-3采用简单手动螺旋夹紧机构，使工件的装卸迅速、方便，如图3-2所示。(四) 夹紧力的计算分析夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性，工件和夹具的变形，夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响，可根据公式计算夹紧力。考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取k=2.53；精加工时取k=1.52。此处，通过受力分析可知，夹紧力方向与与钻头进给方向相同，因此，所选夹紧机构能够满足要求。图 3-4图 3-4（五）夹具体的设计夹具体必须将定位、导向、夹紧装置链接成一体，并能正确地安装机床上。本夹具采用铸铁夹具体，此方案安装稳定、刚性好，但周期较长，成本略高。 (六) 定位误差分析与计算定位误差由基准

20、不重合误差和基准移位两部分组成，定位误差的大小是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即=± 由定位方案可知定位基准与工序基准重合，所以=0。零件在定位衬套中定位时，由于（最小间隙）无法通过调整刀具预先予以补偿，所以在加工尺寸方向上的最大基准移位误差可按最大孔和最小轴（配合代号h7/p6)求得（配合代号h7/p6)，则 =0.087mm 综上所述，夹具的定位误差为=±=0.087mm，满足要求。七 方案综合评价机械加工工艺规程的制定较为合理。4×10mm孔加工夹具设计的定位方案合理，通过分度装置可以实现在一次装夹中不断加工4个表面。但当分度装置在工作负荷较大时，容易产生振动，迫使定位销受力变形，而影响加工精度。所以，应当设计锁紧机构，以防止分度盘松动。分度回转体与夹具体的连接不稳固，可以通过改善二者结构形式解决这一问题。钻模板与底板铸成一体的夹具体结构虽然有助于提高刚度，但是增加了铸造和加工难度。此零件适合于采用组合机床（夹具