连接座的镗φ100孔夹具设计及加工工艺装备说明书.doc
连接座的镗φ100孔夹具设计及加工工艺装备含非标9张CAD图
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连接座的镗φ100孔夹具设计及加工工艺装备含非标9张CAD图,文本
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8摘要机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。另外，这次课程设计也为以后的课程设计进行了一次综合训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：（1）熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论。（2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。（3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。（4）在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。AbstractMechanical processing technology curriculum design,mechanical class students in their finished machinery manufacturing technology for the production after the internship is an important part of the practical teaching. This course is primarily designed to train the pupils to apply the learned knowledge to analyze issues dealing with production capacity of technology to enable students to further consolidate the theoretical knowledge, master the machining process planning methods to improve the ability to work independently, perform professional technical work for the future lay a solid foundation.In addition, the curriculum design for the design of future graduates a comprehensive training and preparation. Through this program shall be designed to enable students to receive training in the following areas:(1) The skilled use of machinery manufacturing base, machinery manufacturing technology and other relevant Placement Program in the basic theory.(2) through fixture design training to further enhance the structural design (including design calculations, engineering drawings, etc.) capabilities.(3) be able to compare access and use a variety of skilled technical information, such as the relevant national standards, manuals, books, norms and so on.(4) In the design process, students rigorous work style and ability to work independently.目 录摘要IAbstractII一、 零件的分析11.1、零件的作用11.2、零件的形状1二、零件的工艺分析12.1左端的加工表面：12.2.右端面的加工表面：1三、毛坯设计23.1、毛坯的选择23.2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差2四、选择加工方法，拟定工艺路线44.1、粗基面的选择44.2、精基面的选择44.3.制定机械加工工艺路线：5五、加工设备及刀具、量具的选择55.1、选择机床，根据不同的工序选择机床：65.2、选择刀具：7六、切削用量的选择7七、基本时间的确定8八、加工100孔夹具设计98.1问题的提出98.2 定位基准的选择98.3 定位元件及夹紧元件的选择98.4 切削力及夹紧力计算98.5 误差分析与计算118.6 零、部件的设计与选用128.6.1定位销选用128.6.2夹紧装置的选用138.7 确定夹具体结构和总体结构138.8 夹具设计及操作的简要说明14总 结16谢 辞17参考文献18III1、 零件的分析1.1、零件的作用题目给的零件是连接座零件。主要用于固定。1.2、零件的形状零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。二、零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：2.1左端的加工表面：这一组加工表面包括：左端面，外圆，内圆，倒角，钻通孔7，钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，的内圆孔有25的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。2.2.右端面的加工表面：这一组加工表面包括：右端面；的外圆，粗糙度为3.2、6.3；外径为50、内径为的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；32的小凹槽，粗糙度为25；钻17.5的中心孔，钻7通孔。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其具体过程如下表：加工表面表面粗糙度公差/精度等级加工方法位置Ra6.3IT8IT10粗车-半精车外圆Ra6.3IT8IT10粗车-半精车内圆Ra25IT11以下粗镗倒角无IT11以下粗车左7通孔无IT11以下钻通孔M4-7H螺纹孔无IT11以下钻孔并攻丝左端面无IT11以下粗车-半精车外圆Ra3.2IT8IT10粗车-半精车小凸台内侧40无IT11以下粗镗小凸台端面Ra25IT11以下粗镗17.5中心孔无IT11以下粗镗右7通孔无IT11以下钻通孔32的小凹槽Ra25IT11以下粗镗右端面三、毛坯设计3.1、毛坯的选择 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。 该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。并且为大批大量生产。3.2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差（1）求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓的尺寸，最大直径142mm，高69mm。（2）选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为812级取为11级。（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。3、确定机械加工余量根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为7mm。3.3、确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6 。Ra1.6 的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面Ra1.6 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值） 生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。由于所有孔无需铸造出来，故不需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工进行时效处理。3.4、确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表：毛坯尺寸允许公差/mm铸件尺寸偏差参考资料1421.3机械制造工艺设计手册831.36。机械制造工艺设计手册设计毛坯图（1）确定拔模斜度根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。（2）确定分型面由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。（3）毛坯的热处理方式为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。（4）下图为该零件的毛坯图:四、选择加工方法，拟定工艺路线4.1、粗基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.2、精基面的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。4.3.制定机械加工工艺路线：铸造铸造人工时效涂漆粗车粗车右端面粗车粗车121外圆及142凸台钻钻至17.5半精车半精车121外圆及142凸台半精铰半精铰40孔至39.93精车精车121外圆精铰精铰40孔粗车粗车左端面粗车粗车125外圆及156凸耳粗铰粗铰100孔至99.3半精车半精车左端面半精车半精车125外圆及156凸耳半精镗半精镗100孔至99.9精车精车125外圆精镗精镗100孔，孔口倒角145钻钻3-7孔钻钻6-7孔，钻4-M5底孔，孔口倒角145攻螺纹4-M5检验入库五、加工设备及刀具、量具的选择由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。5.1、选择机床，根据不同的工序选择机床： 由于本零件加工精度不高，普通机床就可以达到加工要求。因此我们选用最常用的机床：车床用CA6140,钻床用Z5125A。下面是这两台机床的具体资料：1.车床用CA6140 本系列车床适用于车削内外圆柱面，内锥面及其它旋转面。车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔和拉油槽等工作。CA6140 结构特点：1.CA系列产品，以“A”型为基型，派生出几种变形产品。B型：主轴孔径80mm，C型：主轴孔径104mm。F型：液压仿形。M型：精密型。2.床身宽于一般车床，具有较高的刚度，导轨面经中频淬火，经久耐磨。3.机床操作灵便集中，滑板设有快移机构。采用单手柄形象化操作，宜人性好。4.机床结构刚度与传动刚度均高于一般车床，功率利用率高，适于强力高速切削。主轴孔径大，可选用附件齐全。2.钻床用Z525产品说明：技术参数型号Z525最大钻孔直径/mm25主轴端面至工作台面距离H/mm0700从工作台T形槽中心到导轨距离B/mm155主轴轴线至导轨面距离A/mm250主轴行程/mm175主轴莫氏圆锥3主轴转速范围（见表4-9）/（r/mm）971360进给量范围（见表4-10）/（mm/r）0.10.81主轴最大扭矩/（Nm）245.25主轴最大进给力/N8829工作台行程/mm325工作台尺寸/mmmm500375从工作台T形槽中心到凸肩距离C/mm125主电机功率/kw2.85.2、选择刀具：选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻,加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8，半精加工为YG6。具体见工序卡。六、切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式：v=dn/1000(m/min)式中：d工件待加工表面的直径（mm）n车床主轴每分钟的转速（r/min）工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以ap(mm)表示。为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度ap=0.81.5mm，进给量f=0.20.3mm/r，切削速度v取3050m/min(切钢)。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。粗车应留有0.51mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.56.3m。精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8IT7，表面粗糙度值Ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.10.3mm和较小的进给量f=0.050.2mm/r，切削速度可取大些。精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面粗糙度Ra值的主要措施有如下几点。（1）合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。（2）适当减小副偏角Kr,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。（3）适当加大前角0，将刀刃磨得更为锋利。（4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.20.1m,可有效减小工件表面的Ra值。（5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。具体计算略，详见工序卡。七、基本时间的确定工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额其中：是指但见时间定额是指基本时间（机动时间），通过计算求得是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时间是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计N是指一批零件的个数具体计算略，详见工序卡。8 八、加工100孔夹具设计8.1问题的提出本夹具是用来加工100孔,零件图中此孔中心距有公差要求。此工序为粗镗、半精镗加工,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,重点是保证加工精度的问题.8.2 定位基准的选择因为100孔与此孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用100孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。在旁边有筋板的缘故，有足够的强度，可以进行直接的镗削，能保证加工精度。8.3 定位元件及夹紧元件的选择据上面所述，查参考文献1，选用固定式定位销（长销）穿过40H7的孔。由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定位。这样就可以完全定位了。8.4 切削力及夹紧力计算镗刀材料：（机夹单刃硬质合金镗刀），机床为：T68由参考文献3，表1-12选择刀具的几何参数为： 1）粗镗：由参考文献12，查表可得：圆周切削分力公式： 查表得： 取 由表可得参数： 同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 轴向切削分力公式 ： 式中参数： 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K可按下式计算， 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献12表可得： 所以，有： 2）半精镗：同理，圆周切削分力公式：因为： ，则 所以，有： 当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过手动拧紧螺母将压板压紧工件。由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离，使工件在夹紧的地方产生了弯矩，如图：图3.3 弯矩示意图既是加上转矩M，所以319.65N 8.5 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ： 其中：， 且：L=127mm ，得 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。8.6 零、部件的设计与选用8.6.1定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表：表5.1 定位销dHD公称尺寸允差141812150.01122514M124 表5.2 定位棱销dHd公称尺寸允差40502022+0.0340.0236553816 1.58.6.2夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表5.3：表6.3 移动压板公称直径L645208196.67M658.7 确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。（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。8.8 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情
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