套筒零件的加工工艺设计铣槽8的铣床夹具要求快速夹紧

1、 机械制造技术课程设计说明书 设计题目：制定套筒零件（如图）的加工工艺，设计铣槽8的铣床夹具,要求快速夹紧 专 业： 机械电子工程 班 级： 12-3 学 号： 1230120309 姓 名： 姜萌军 指导教师： 张中然 机械工程系2014年11月21日目录序言- 1 -一 零件的分析- 2 -1.1 零件的作用- 2 -1.2 零件的工艺分析- 2 -二 工艺方案的分析及确定- 3 -2.1 确定毛坯的制造形式- 3 -2.2 基面的选择的选择- 3 -2.3 制定工艺路线- 4 -2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定- 5 -2.5 确定切削用量及基本工时- 7 -三 夹具设计-

2、 21 -3.1 问题的提出- 21 -3.2 定位基准的选择- 21 -3.3 切削力和夹紧力的计算- 21 -3.4 定位误差分析- 23 -3.5 夹具操作的简要说明- 24 -总结- 25 -致谢- 26 -参考文献- 27 -序言机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1.能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确

3、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.提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3.会使用手册及图表资料。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。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。一

4、零件的分析1.1 零件的作用 套筒零件是耐磨件1.2 零件的工艺分析法兰盘的加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：a. 以毛坯外园表面为初基准加工b. 以30的内孔为基准的加工表面c. 以45h6的外圆为加工表面二 工艺方案的分析及确定2.1 确定毛坯的制造形式零件材料是45#冷拉圆钢，形状近似于零件外形便于零件的加工，且不需要额外的处理就能进行加工。材料产量大市场广，对于大规模生产来说不需要担心货源问题2.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件

5、大批报废，使生产无法正进行。、粗基准的选择冷拉圆钢的表面很光滑,尺寸精度很高,它的机械性能高,由于尺寸精度高不经加工可直接使用，因此以毛坯外圆为基准钻孔。再以钻孔为粗基准加工两件外圆。、精基准的选择主要就考虑基准重合问题,当设计基准与定位基准不重合时，应该进行尺寸换算。这在以后还要专门计算，此处不再计算。本零件的加工面为套筒的外圆，端面，内孔，槽。1 45h6外圆面：公差等级为IT8，表面粗糙度为12.5，采用粗车精车的加工方法。2 45h6端面：公差等级为IT8，表面粗糙度为12.5，采用粗车精车的加工方法。3 30内孔：公差等级为IT8，表面粗糙度为12.5，采用钻孔扩孔粗铰的加工方法。4

6、 8×6槽：公差等级为IT6，表面粗糙度为3.2，采用铣的加工方法2.3 制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。 工艺路线方案一(1) 工序 备料(2) 工序 正火(3) 工序 钻孔 15孔(4) 工序 扩孔 28孔(5) 工序 粗车 45h6端面 45h6外圆面(6) 工序 调质(7) 工序 铰孔 30内孔(8) 工序 精车 45h6端面 45h6外圆面(9) 工序

7、 铣槽 8×6槽2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘”零件材料为45#，硬度229HB，毛坯重量约为0.92KG，生产类型为大批生产，采用冷拉圆钢。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下： 1.45h6外圆面，此外圆表面为IT8级，参照机械制造工艺设计简明手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸工序尺寸的公差工序尺寸及偏差毛坯5050+_0.6 粗车外圆1.5470.10 470 -0.10精车外圆1450.04450 -0.042.45h6端面，参照机械制造工艺设计简明手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称

8、工序余量毛坯65粗车4精车13.孔30，参照机械制造工艺设计简明手册确定各工序尺寸及加工余量工序名称工序余量工序基本尺寸公差工序尺寸毛坯300钻孔15150.115+0.10 0扩孔13280.08428+0.084 0铰孔2300.03330+0.033 04.8×6槽工序名称工序余量工序基本尺寸公差工序尺寸铣8×68×6IT68×62.5 确定切削用量及基本工时一工序钻孔 15孔（1） 刀具选择 根据切削用量简明手册表2.1选用F15高速钢双横锥柄麻花钻，后角 0=120 ，二重刃长度b=2.5，棱带长度l 1=1.5，横刃长度b=1.5，弧面长度l

9、=3，硬度380HBS，机床选用Z550型立式钻床。（2）进给量f选择 按加工要求确定 查表2.7 得f=0.310.37 L/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数k lf=0.95 则f=(0.310.37)×0.95mm/r=0.290.35mm/r 按钻头强度确定 查表2.8 得最大值f=0.93mm/r 按机床确定 查表2.36 得f=0.32mm/r 且轴向力为5880N（3）决定钻头磨钝标准及寿命 查表2.12 得后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命T=45min（4）决定切削速度 查表2.14 加工性分类为第五类 再由表2.13 得切削速度v=17m/min 切削速度修

10、正系数 k=1.0×1.0×0.85×1.0 故v=v*k=17×0.85=14.4m/min 主轴转速n=1000v/d=(1000×14.4)/(3.14×15)r/min=305.7r/min 根据表2.36 查得钻床主轴转速n=351r/min 主轴传递扭矩M=203n.m 实际切削速度v=dn/1000=3.14×15×351/1000m/min=16.5m/min（5）计算工时 查表2.29 得超切量y=8 t=L/nf=(l+y)/nf=68/351×0.32=0.6min 二工序 扩孔 2

11、8孔（1）刀具选择 根据切削用量简明手册表2.1选用F28高速钢双横锥柄麻花钻，后角 0=100 ，二重刃长度b=2.5，棱带长度l 1=1.5，横刃长度b=1.0，弧面长度l=3，硬度380HBS，机床选用Z550型立式钻床。（2）进给量选择 按加工要求确定 查表2.7 得f=0.450.55 L/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数k lf=0.95 则f=(0.450.55)×0.95mm/r=0.430.53mm/r 按机床确定 查表2.36 得f=0.4mm/r 且轴向力为8740N（3）确定钻头磨钝标准及寿命 查表2.12 得后刀面最大磨损量取1.2mm，寿命T=40m

12、in（4）确定切削速度 查表2.14 加工性分类为第六类 再由表2.13 得切削速度v=17m/min 切削速度修正系数 k=1.0×1.0×0.85×1.0 故v=v*k=17×0.85=14.4m/min 主轴转速n=1000v/d=(1000×14.4)/(3.14×28)r/min=163.8r/min 实际切削速度v=dn/1000=3.14×28×185/1000m/min=16.3m/min（5）计算工时 查表2.29 得超切量y=15 t=L/nf=(l+y)/nf=75/185×0.4=

13、1.01min3 工序粗车45h6端面 （1） 刀具选择 选用YT15偏头车刀，参看切削用量简明手册车床选用CA6140卧式车床，中心高度200mm。选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角为10°，后角8°，主偏角30°，副偏角10°，刀尖圆弧半径0.5mm，卷屑槽圆弧半径30mm，槽宽8mm，刃倾角0°，刀片厚度4.5mm。刀杆16×25mm。（2）确定背吃刀量 粗车的余量为2mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完 成即ap =2mm。（3） 确定进给量 查表1.4 得f=0.40.5mm/r 查表1.3

14、1 CA6140车床的f=0.48mm/r（4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为。（5） 确定切削速度 查表1.27 得切削速度计算公式v=C*k v/Tm*apx*fy 查表1.27 得C=242，x=0.15，y=0.35，m=0.2 查表1.28 得k v=0.77×0.9×1.13 得出v=62.4m/min（6） 确定主轴转速 n=1000v/d=1000×62.4/3.14×55=361r/min 查表1.31 CA6140车床的实际转速n=400r/min 实际切削速度v=dn/1000=69.1m/min粗车45h

15、6外圆面（1） 刀具选择 与粗车45h6端面用相同的刀具（2）确定背吃刀量 粗车的余量为1.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap =1.5mm。（3） 确定进给量 查表1.4 得f=0.40.5mm/r 查表1.30 CA6140车床的f=0.51mm/r（4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为。（5） 确定切削速度 经过计算v=116m/min（6） 确定主轴转速 n=1000v/d=1000×116/3.14×55=671r/min 查表1.31 CA6140车床的实际转速n=710r/min 实际切削速度v=dn/1

16、000=122.6m/min（7） 计算工时 查表1.26超切量y=4.5 t=L/nf=64.5/710×0.51=0.178min4 工序 铰孔30内孔（1）刀具选择 根据切削用量简明手册表2.6选用F30高速钢铰刀，后角 0=100 ，齿背倾斜角=200 ，主偏角K=600 ，刀齿螺旋角=00 ，机床选用Z550型立式钻床。（2）进给量f选择 查表2.11 得f=0.81.8mm/r L/d=60/15=4，故应乘孔深修正系数k lf=0.95 则f=(0.81.8)×0.95mm/r=0.761.71mm/r 按机床确定 查表2.36 得f=0.9mm/r（3）决定

17、钻头磨钝标准及寿命 查表2.12 得后刀面最大磨损量取0.5mm，寿命T=80min（4）决定切削速度 查表2.30 公式 v=(Cv*dx)/(Tm*apz*fy) 且Cv=12.1，d=30，z=0.3，x=0.2，y=0.65，m=0.4，T=80，ap=0.2，f=0.9 得v=7.18m/min 主轴转速n=1000v/d=(1000×7.18)/(3.14×30)r/min=76r/min 实际切削速度v=dn/1000=3.14×30×89/1000m/min=8.38m/min（5）计算工时 查表2.29 得超切量y=10 t=L/nf=

18、(l+y)/nf=60/89×0.9=0.75min五工序 精车45h6端面 （1）刀具选择 与粗车45h6端面用相同的刀具（2）确定背吃刀量 粗车的余量为0.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap =0.5mm。（3）确定进给量 查表1.6 得f=0.40.55mm/r 查表1.30 CA6140车床的f=0.51mm/r（4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.4-0.6。（5）确定切削速度 查表1.10 得v=156m/min（6）确定主轴转速 n=1000v/d=1000×156/3.14×45=1104

19、r/min 查表1.31 CA6140车床的实际转速n=1120r/min 实际切削速度v=dn/1000=158.3m/min（7）计算工时 查表1.26超切量y=5 t=L/nf=25/1120×0.51=0.04min精车45h6外圆面（1）刀具选择 与粗车45h6端面用相同的刀具（2）确定背吃刀量 粗车的余量为0.5mm由于刀杆截面取最大吃刀深度为4.5mm所以一次走刀完成即ap =0.5mm。（3）确定进给量 查表1.6 得f=0.40.55mm/r 查表1.30 CA6140车床的f=0.51mm/r（4）选择磨钝标准及耐用度 查表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.4-0

20、.6。（5）确定切削速度 查表1.10 得v=156m/min 且外圆的修正系数都为1.0，所以外圆与端面的切削数据一样（6）确定主轴转速 n=1000v/d=1000×156/3.14×45=1104r/min 查表1.31 CA6140车床的实际转速n=1120r/min 实际切削速度v=dn/1000=158.3m/min（7）计算工时 查表1.26超切量y=5 t=L/nf=60/1120×0.51=0.10min6 工序 铣槽8×6槽（1）刀具选择 铣槽深度ap=8mm，槽宽ae=6mm，根据切削用量简明手册表3.1选用三面刃铣刀，材料为高速钢

21、，直径d=80mm。查表3.9得齿数z=6。查表3.2得前角15°，后角16°，副偏角2°，刀齿螺旋角10°，机床用XA6132万能铣床。（2）确定进给量 查表3.3 得f=0.080.15mm/z（3）选择磨钝标准及耐用度 查表3.8，取车刀后面最大磨损量为0.6。刀具寿命T=120min（4）确定切削速度 查表3.9 得vt=25m/min，nt=99r/min，vf=44mm/min 修正系数Kmv=Kmn=0.69，Ksv=Ksn=0.8 vt=25×0.69×0.8=13.6m/min n=99×0.69×

22、;0.8=54.6r/min vf=44×0.69×0.8=24.3mm/min 实际切削速度 v=dn/1000=15.1m/min 实际进给量 f=vf/nz=0.07mm/z（5）检验机床功率 查表3.19的切削功率Pe=0.9kw 查表3.30机床功率7.5kw×75%=5.7kw（6）计算工时 查表3.25超切量y=23 t=L/vf=58/23.5=2.9min三 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。由指导老师的分配工序07：粗车、半精车、精车60孔的车床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于粗车、半精车、精车6

23、0孔，精度等级8级，表面粗糙度Ra3.2，与基准A的平行度公差为0.02，这些加工的时候要考虑在内。3.2 定位基准的选择 本道工序加工粗车、半精车、精车60孔，采用基准面A及两侧面作为定位基准。3.3 切削力和夹紧力的计算（1）刀具：采用内孔车刀 机床：CA6150卧式车床由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数

24、，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉：公称直径d=6mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠。3.4 定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据

25、经验公式，易知此结果符合。3.5 夹具操作的简要说明基准面A作为第一定位基准，与支承板1相配合限制三个自由度，60×15端面作为第二定位基准，与支承板相配合限制两个自由度，70×15端面作为第三定位基准，与一圆柱销相配合限制一个自由度，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。总结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。 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。这次设计虽然只有三个月时间，