齿轮架加工工艺规程及钻2-M10螺纹孔夹具设计
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齿轮架加工工艺规程及钻2-M10螺纹孔夹具设计,齿轮,加工,工艺,规程,M10,螺纹,夹具,设计
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设 计 说 明 书设计题目： 齿轮架的工工艺规程及夹具设计 设 计 者：指导教师：日 期 ：摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。齿轮架加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录ABSTRCT3序 言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二 工艺规程的设计32.1确定毛坯的的制造形式32.2 基准的选择42.3 制订工艺路线42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5确定切削用量及基本工时8三 专用夹具的设计173.1问题提出173.2 机床夹具的组成173.3 定位基准的选择193.4工件定位的基本原理193.5 常见定位方式及定位元件203.6定位元件的设计213.7切削力和夹紧力的计算223.8定位误差分析243.9夹具设计及简要操作说明25总 结26致 谢28参 考 文 献29序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。齿轮架的加工工艺规程及其车夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1零件的作用齿轮架的作用主要起固定作用。1.2零件的工艺分析 齿轮架的加工共有3组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现分述如下：1、以工件的左端面为基准加工右端面。2、以有端面为基准加工M10底孔，直径为12的通孔，直径为6的通孔。3：以一端面和M10底孔和直径为6的通孔为基准加工上端面和左右2端面。铣2mm槽，铣8mm槽有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。二 工艺规程的设计2.1确定毛坯的的制造形式 机械加工常用的毛坯有铸件，锻件，型材件，焊接件等。选用时应考虑以下因素：1， 零件的材料及其力学性能.2， 零件的结构形状和尺寸.3， 生产类型.4， 车间的生产能力.5， 充分注意应用新工艺，新技术，新材料.零件材料已给定为QT60-2，工艺设计按照零件的已知条件如材料，批量，尺寸，形状，精度及粗糙度要求等确定。QT60-2表示球墨铸铁抗拉强度60公斤力/2，延伸率为=2%，其硬度为HRC197-269，具有较高的强度、硬度和耐磨性，但塑性、韧性较差。热加工采用淬火，以减小内应力，毛坯只铸造出大致外形，反映凸台、圆台及一些外倒角，精度低，毛坯要留出加工余量（毛坯图如零件毛坯图）。2.2 基准的选择（1）粗基准的的选择 根据粗基准的选择原则，要亦非加工表面为粗基准，且粗基准只能使用一次，对本工件来说选择左端面为粗基准是非常合理的。（2）精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。以加工的2端的2-17.5的孔作为精基准。2.3 制订工艺路线（1）、工艺路线方案一：铸造时效处理铣60x100下端面刮平3-36，钻3-17.5孔粗车40外圆退刀槽铣24外圆钻M10螺纹孔铣4x27键槽钻5孔精车40外圆钻40端面2-M10螺纹孔钻扩铰12孔钻2-14孔检验（2）、工艺路线方案二：铸造时效处理铣60x100下端面刮平3-36，钻3-17.5孔粗精车40外圆退刀槽铣24外圆钻M10螺纹孔铣4x27键槽钻5孔钻40端面2-M10螺纹孔钻扩铰12孔钻2-14孔检验（3）、工艺方案的分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一先粗加工40外圆及其退刀槽，然后加工外圆上的键槽和孔加工完这些后开始精加工40外圆。这样可以很好的保证外圆的光洁度，从而能很好的保证了精度，方案二粗精车一起加工，虽然减少了工序，但是精加工后再钻40外圆上的孔和键槽容易留下毛刺和划痕。经比较可知，显然方案二比方案一的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。具体的工艺过程如下：铸造时效处理铣60x100下端面刮平3-36，钻3-17.5孔粗车40外圆退刀槽铣24外圆钻M10螺纹孔铣4x27键槽钻5孔精车40外圆钻40端面2-M10螺纹孔钻扩铰12孔钻2-14孔检验 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 在切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工表面上所必须切除的金属层厚度，称为加工余量。加工余量分为总余量和工序余量两种。在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，称为总余量（毛坯余量），既某加工表面上切除的金属层厚度。完成一道工序时，从某一表面上所必须切除的金属层厚度，称谓该工序的工序余量，既上工序的工序的工序尺寸与本工序的工序尺寸之差。确定工序尺寸、工序余量、公差及毛坯尺寸 1、 查阅资料，确定各种加工方法的经济加工精度，基本余量； 2、 对与其它尺寸无关联的独立工序尺寸，可以从零件图的设计尺寸起，依次加上（对外尺寸）或减去（对内尺寸）各工序余量得到工序尺寸，公差值按经济精度确定，公差带带位置按“入体原则”确定； 3、 对相互关联，存在基准换算的工序尺寸要解算工艺尺寸链，保证 各工序的加工余量既满足，又最小；4、 最后确定各表面的总加工余量及毛坯尺寸，经查表计算得加工余量如图： 铣平面： 铣圆面： 2.5确定切削用量及基本工时工序：铣60x100下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取675当675r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序：铣24端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序：粗车40外圆退刀槽1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时，t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm;t=i=x2=0.966(min)工序：钻M10螺纹孔钻M10螺纹底孔8确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为攻丝M10 按机床选取，则机动时，工序：铣4x27键槽1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成8） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取9） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序：钻5孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻51)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns= 1190r/min与1190r/min相近的机床转速为1200r/min。现选取=1200r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t= =0.429min工序：精车40外圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 873r/min与873r/min相近的机床转速为900r/min。现选取=900r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=60mm; =4mm; =0mm; t=i=0.711(min)工序：钻扩铰12孔工步一钻孔至11确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工11孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为三 专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用的夹具。有老师分配的任务，我被要求设计钻2-M10的螺纹孔，选用机床：Z5253.1问题提出机械制造里，用以夹住工件的装置，叫做夹具。它能固定加工对象，让它处于正确位置，接受检测的装置。机械制造过程中，由于保证零件加工精度，第一步要让工件在机床上处于正确位置，这就叫做工件的定位。夹紧是将工件加工过程中始保持定位位置不变的操作。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹本夹具主要用来钻2-M10的螺纹孔，因为钻2-M10的螺纹孔自身精度要求比较高，因此我们要考虑保证加工质量上，采用精基准定位，同时由于批量生产我们还要考虑如何提高生产效率上因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、保证加工质量。3.2 机床夹具的组成1. 机床夹具有以下四部分组成（1）定位原件定位原件的作用是确定零件在夹具中的位置，也就是用定位原件来确定夹具上零件的位置，定位原件大多都已经标准化，我们一般采用标准件就可以满足要求，这个我们可以根据自己的需要进行选择合适的标准件，。 （2）压紧装置压紧装置的作用就是把用定位原件定位好的零件，通过压紧装置固定死，以防止加工的时候零件的移动和震动，压紧装置大多也已经标准化，一般的零件我们都可以在标准件中选择到合适的压紧零件，这个根据我们箱体的零件进行选择（3）夹具体夹具体是连接机床工作台和工件的一个过渡装置，通过它将夹具上的定位原件，压紧原件，导向原件组成一个整体，然后在通过耳槽，T型槽螺栓固定机床工作台上。从而实现对工件的加工。2. 机床夹具的附件（1）连接装置根据机床的的不同，夹具安装连接的形式有2种形式在车床和磨床上，夹具都是安装的机床的主轴上，比如机床上如机床夹具所使用的过渡盘，在钻床，铣床，镗床，等机床上，连接元件是通过T型槽螺栓把夹具提连接到工作台上。比如铣床夹具所使用的定向键，定向键等，都是连接元件。（2）导向元件导向原件也就是机床加工上的引导装置，常用在钻床、镗床夹具中，钻套是钻床上的引导装置，以快速的确定钻头的位置，同时保证钻头前进时候的位置精度，镗套是镗床夹具中的引导装置，以确保镗刀具加工中的正确位置。（3）其他元件或装置加工部位和方法的不同，夹具还有分度装置、靠模装置、平衡块等。这些元件或装置也需要专门设计。3.3 定位基准的选择在加工零件时往往要选择零件的基准，基准分为工艺基准和设计基准。然而在加工不同零件，它们用途也会不同，因此工艺基准又包括了定位、装配、测量还有工序基准。定位基准的选择制定工艺的第一步。定位基准的要合理，否则将直接影响所最后零件的加工质量，加工工艺。基准选择不当会增加工序，使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难，甚至达不到零件的加工精度要求。以已经加工好17.5的孔和12的孔及其端面作为定位基准。60x100的端面限制3个自由度，17.5，12的孔分别限制2个和一个自由度3.4工件定位的基本原理1. 六点定位原理定位也就是把工件空间的6个自由度限制好。根据我们机械制造工艺学学习的，一个支承点限制工件的一个自由度，六个自由度需要合理的六个支承点来限制，才能使工件在夹具中固定好，这就是工件定位的“六点定位2. 工件定位中可能出现的一下几种情况（1）完全定位六个自由度通过合理的六个支撑点完全限制，这叫完全定位。（2）不完全定位工件空间的6个自由度没有被限制完，这称不完全定位（3）欠定位六个自由度定位，应该限制的自由度没有被限制，称为欠定位。在机床夹具中不能存在欠定位，这样容易造成加工的时候工件的移动，转动和振动，从而影响工件的加工质量，造成废品率变高。（4）过定位在同一个方向上有多个面限制重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位通常会造成夹具定位的时候干涉现象。消除或减小过定位有两种方法：1：提高定位基准与定位元件工作表面之间的位置精度。2：改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。3.5 常见定位方式及定位元件“定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素”。1. 工件及平面定位 （1） “主要支承” 主要支撑也就是在零件加工中起定位的作用，也能限制自由度 1） “固定支承 2） “可调支承” 3） “自位支承”（2） 辅助支承 主要用来提高零件安装的稳定性 1）“螺旋式辅助支承”2）“自位式辅助支承”3）“推引式辅助支承”4）“液压锁紧的辅助支承”2. 工件以圆柱空定位（1）圆柱销（2）圆锥销（3）圆柱心轴3、 工件以外圆柱面定位（1）在V形块中定位（2）在圆孔中定位（3）在半圆孔和圆锥孔中定位3.6定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。因为圆柱销和削边销已经标准化，我们只需要根据孔的大小查机床夹具设计手册既可以选择对应的圆柱销和削边销。查机床夹具标准件适合17.5的圆柱销和削边销的范围如下圆柱销也就是我们固定式定位销的A型，削边销是我们固定式定位销的B型固定式定位销直径为17.5的详细尺寸如下3.7切削力和夹紧力的计算夹紧力的确定包分为夹紧力方向、作用点以及力大小三个要素。1、夹紧力方向： 1）夹紧力的方向应该指向工件表面，有助于定位稳定。 2）夹紧力的方向应该减少夹紧力的大小，减轻加工难度，降低加工成本。2、夹紧力作用点： 1）夹紧力作用点应该在定位元件与工件接触范围内。 2）夹紧力作用点应该选在能是工件定位稳定的地方。提高工件加工时的稳定性，减少加工时产生的震动。查表1-2-3 圆周力： 径向力： 轴向力：其中：查机床夹具手册表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3.8定位误差分析一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 3.9夹具设计及简要操作说明 本工件采用定位销和菱形销定位，用移动压板压紧，这样操作更加简单，迅速，特别适合批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次
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