机械制造技术课程设计-插入耳环机械加工工艺规程及钻φ5孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u序言 零件分析1.1插入耳环的作用本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中一个常用的零件，插入耳环作夹具设计。从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔、键槽等。对插入耳环零件图进行仔细看后，零件的结构工艺性较好。该零件上的轴端是用于传递运动和转矩。1.2插入耳环的工艺分析图1-1插入耳环零件图本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中的一个零件一-插入耳环。其用于晾衣架的上端固定，当然插入耳环并不仅仅用于此，还有很多功能。从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔、键槽等。其中，表面粗糙度要求最低的是Ф32E9孔端面,粗糙度为Ra50,粗糙度要求最高的是外圆Ф35j7，表面粗糙度为Ra1.6。该外圆也是插入耳环的主要设计基准。从工艺上看，键槽对Ф35j7轴线的对称度公差为0.1,孔Ф32E9轴线对Ф35j7外圆轴线的垂直度公差为0.5/50，可以通过使用专用机床夹具来保证。Ф35j7外圆的公差等级为IT7级，表面粗糙度为Ra1.6，可以通过精车来保证。Ф32E9孔端面精度要去不高可以通过粗铣来完成，Ф32E9孔的内孔粗糙度为Ra6.3可以通过钻床，钻后再扩钻就可以达到精度。A面因为在零件工作过程中不起作用所以也通过粗铣。对插入耳环零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。

2工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式插入耳环零件材料为45#，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择锻件毛坯。2.2基面的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.2.1粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由粗基准选择原则及零件图知，选用Ф35毛坯外圆作为定位粗基准。4.2.2精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由精基准选择原则及零件图知，选用工件后端面和Ф32孔作为定位精基准。2.3制订工艺路线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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线一：工序01：粗铣Ф32孔前端面；半精铣Ф32孔前端面工序02：粗铣Ф32孔前端面；半精铣Ф32孔前端面工序03：扩Ф28孔至Ф32工序04：粗车Ф27端面；钻A4/8.5中心孔；粗车Ф39外圆至Ф36；粗车Ф36外圆至27长28；粗车Ф24×5工序05：车M27×1.5-6h螺纹；半精车Ф36外圆至Ф35.2；精车Ф35.2外圆至Ф35；倒角C2；C1工序06：铣R12.5半圆键槽工序07：铣A面工序08：钻Ф5孔工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库工艺路线方案二：工序01：锻造工序02：调质处理硬度为217~255HBW工序03：粗车Ф27端面；钻A4/8.5中心孔；粗车Ф39外圆至Ф36；粗车Ф36外圆至27长28；粗车Ф24×5工序04：粗铣Ф32孔前端面；半精铣Ф32孔前端面工序05：粗铣Ф32孔前端面；半精铣Ф32孔前端面工序06：扩Ф28孔至Ф32工序07：车M27×1.5-6h螺纹；半精车Ф36外圆至Ф35.2工序08：精车Ф35.2外圆至Ф35；倒角C2；C1工序09：铣R12.5半圆键槽工序10：铣A面工序11：钻Ф5孔工序12：去毛刺工序13：检验至图纸要求并入库方案比较，方案一与方案二最大的区别在于先加工外圆还先加工面，从零件图上看，应先加工面，然后再加工外圆，故采用方案一。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定插入耳环的材料是45钢，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25模锻件内外表面加工余量，查出该零件余量是：厚度方向为1.7~2.2mm，水平方向为1.7~2.2mm。现厚度方向与水平方向均取2.0mm。图2-1插入耳环毛坯图2.5确定切削用量及基本工时工序01：粗铣Ф32孔前端面；半精铣Ф32孔前端面工步一：粗铣Ф32孔前端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,面铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度Ф32孔前端面粗糙度Ra3.2，两步铣削即方满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝380当＝380r/min时按机床标准选取3.计算工时此为面铣刀铣Ф32孔前端面（由插入耳环零件图知，此次铣削为对称铣），面铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-38.3）+（1~3）mm≈0.5×24.7+（1~3）mm≈(13.4~15.4)mm为铣削长度，由插入耳环知，=63mm，=，取=2mm故=≈0.082min工步二：半精铣Ф32孔前端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,面铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度Ф32孔前端面粗糙度Ra3.2，两步铣削即方满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝490当＝490r/min时按机床标准选取3.计算工时此为面铣刀铣Ф32孔前端面（由插入耳环零件图知，此次铣削为对称铣），面铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-38.3）+（1~3）mm≈0.5×24.7+（1~3）mm≈(13.4~15.4)mm为铣削长度，由插入耳环知，=63mm，=，取=2mm故=≈0.082min工序02：粗铣Ф32孔前端面；半精铣Ф32孔前端面工步一：粗铣Ф32孔后端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,面铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度Ф32孔后端面粗糙度Ra3.2，两步铣削即方满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝380当＝380r/min时按机床标准选取3.计算工时此为面铣刀铣Ф32孔后端面（由插入耳环零件图知，此次铣削为对称铣），面铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-38.3）+（1~3）mm≈0.5×24.7+（1~3）mm≈(13.4~15.4)mm为铣削长度，由插入耳环知，=63mm，=，取=2mm故=≈0.082min工步二：半精铣Ф32孔后端面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,面铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度Ф32孔后端面粗糙度Ra3.2，两步铣削即方满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝490当＝490r/min时按机床标准选取3.计算工时此为面铣刀铣Ф32孔后端面（由插入耳环零件图知，此次铣削为对称铣），面铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-38.3）+（1~3）mm≈0.5×24.7+（1~3）mm≈(13.4~15.4)mm为铣削长度，由插入耳环知，=63mm，=，取=2mm故=≈0.082min工序03：扩Ф28孔至Ф32利用扩孔钻将Ф28孔至Ф32，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，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工序04：粗车Ф27端面；钻A4/8.5中心孔；粗车Ф39外圆至Ф36；粗车Ф36外圆至27长28；粗车Ф24×5工步一：粗车Ф27端面1.切削用量①确定切削深度粗车单边余量为2.0mm，粗糙度|Ra12.5，可在1次走刀内切完。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=50m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈283r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=305r/min2确定粗车Ф27端面的基本时间，式中，，主偏角=90°时，——单件小批生产时的试切附加长度（的值见表6.2-2），，则工步二：钻A4/8.5中心孔工步三：粗车Ф39外圆至Ф361.切削用量①确定切削深度粗车单边余量为1.5mm，粗糙度|Ra6.3，可在1次走刀内切完。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=50m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈212r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=230r/min2确定粗车Ф39外圆至Ф36的基本时间，式中，，主偏角=90°时，——单件小批生产时的试切附加长度（的值见表6.2-2），，则工步四：粗车Ф36外圆至27长281.切削用量①确定切削深度粗车单边余量为4.5mm，粗糙度|Ra6.3，可在3次走刀内切完，故。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=50m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈283r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=305r/min2确定粗车Ф36外圆至27长28的基本时间，式中，，主偏角=90°时，——单件小批生产时的试切附加长度（的值见表6.2-2），，则工步五：粗车Ф24×51.切削用量①确定切削深度粗车单边余量为1.5mm，粗糙度|Ra6.3，可在1次走刀内切完，故。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=50m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈318r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=305r/min2确定粗车Ф24×5的基本时间，式中，，主偏角=90°时，——单件小批生产时的试切附加长度（的值见表6.2-2），，则工序05：车M27×1.5-6h螺纹；半精车Ф36外圆至Ф35.2；精车Ф35.2外圆至Ф35；倒角C2；C1工步一：车M27×1.5-6h螺纹1.切削用量①确定切削深度粗车单边余量为0.75mm，粗糙度|Ra6.3，可在1次走刀内切完，故。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=50m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈283r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=305r/min2确定车M27×1.5-6h螺纹的基本时间，通切螺纹=（2～3）P=（2～3）×1.5mm=（3～4.5）mm=（2～5）mmq——螺纹线数则工步二：半精车Ф36外圆至Ф35.21.切削用量①确定切削深度半精车单边余量为0.4mm，粗糙度|Ra3.2，可在1次走刀内切完，故。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.20mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=100m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1000.80.650.811.15m/min≈48m/min≈434r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min2确定半精车Ф36外圆至Ф35.2的基本时间，式中，，主偏角=90°时，——单件小批生产时的试切附加长度（的值见表6.2-2），，则工步三：精车Ф35.2外圆至Ф351.切削用量①确定切削深度精车单边余量为0.1mm，粗糙度|Ra1.6，可在1次走刀内切完，故。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r，按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.16mm/r③选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。④确定切削速度根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=150m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1500.80.650.811.15m/min≈73m/min≈664r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=610r/min2确定精车Ф35.2外圆至Ф35的基本时间，式中，，主偏角=90°时，——单件小批生产时的试切附加长度（的值见表6.2-2），，则工步四：倒角C2；C1工序06：铣R12.5半圆键槽1.选择刀具刀具选取硬质合金盘形槽铣刀，刀片采用YG8,盘形槽铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度R12.5半圆键槽粗糙度Ra3.2，一步铣削即方满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据X61型卧式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝590当＝590r/min时按机床标准选取3.计算工时此为盘形槽铣刀铣R12.5半圆键槽，公式如下：=式中故工序07：铣A面1.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，刀片采用YG8,面铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度A面粗糙度Ra12.5，一步铣削即方满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝380当＝380r/min时按机床标准选取3.计算工时此为面铣刀铣A面（由插入耳环零件图知，此次铣削为对称铣），面铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-51.7）+（1~3）mm≈0.5×11.3+（1~3）mm≈(6.7~8.7)mm为铣削长度，由插入耳环知，=29.5mm，=，取=2mm故=≈0.040min工序08：钻Ф5孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为

3夹具设计我选择的夹具任务是：插入耳环钻Ф5孔的夹具，选用机床：立式钻床Z525。3.1问题的提出插入耳环钻Ф5孔，粗糙度Ra12.5，精度要求不高，因此设计夹具时，主要考虑如何提高劳动生产率，Ф5孔质量则不予考虑。3.2夹具方案设计3.2.1定位方案图3-1工序卡以插入耳环后端面、Ф32孔和Ф36外圆定位，定位分析如下：1.插入耳环后端面作为第一定位基准，与心轴Ф50端面相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2.插入耳环Ф32孔作为第二定位基准，与心轴Ф32f6外圆相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3.插入耳环Ф36外圆作为第三定位基准，与可调支承钉相配合，限制一个自由度，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。3.2.2夹紧装置1.设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：①.夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。②.工件和夹具的变形必须在允许的范围内。③.夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构④.必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。⑤.夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。⑥.夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。图3-2夹紧机构2.钻削力计算查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由钻Ф5孔的工时计算知，，=0.28mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈644N3.夹紧力计算所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M12螺母锁紧，查《简明机床夹具设计手册》，P92，表3-16螺母的夹紧力为5380N==13450N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.2.3对刀及导向装置插入耳环钻Ф5孔，粗糙度Ra12.5,大批量生产。Φ5可换钻套（其结构如下图所示），查机床夹具标准件可知Φ5相配的可换钻套的具体结构如下：图3-3可换钻套具体的尺寸如下：图3-4可换钻套的规格及主要尺寸因为可换钻套和钻模板是间隙配合，加工的时间可换钻套靠压紧螺钉把它压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和Φ5可换钻套相配的螺钉的尺寸为M5，查机床夹具标准件可知，M5可换钻套压紧螺钉的具体结构如下图3-5钻套螺钉具体的尺寸如下：图3-6钻套螺钉的规格及主要尺寸3.3夹具工作原理图3-7装配图插入耳环钻Ф5孔的夹具，通过定位元件心轴、A型支承钉A16×25和可调支承钉定位，夹紧则是由心轴、快换垫圈和六角螺母等组成，可换钻套、衬套和钻模板等组成导向装置引导麻花钻对中。3.4误差分析1.基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以Φ32孔在轴上定位铣R12.5半圆键槽，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算式中——基准位移误差，mm——孔的最大直径，mm——轴的最小直径，mm=0.166mm2.基准不重合误差加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为=式中——基准不重合误差，mm——工件的最大外圆面积直径公差，mm=

结论学习多年，至此将要离开，回想起来感慨万千，这一路上有太多的美好，也有太多的遗憾，有太多的收获，也有太多的不舍，这次的设计，对于我个人的影响非常大，它不单单是一次最终的考核，更为主要的是，因为这个毕业设计