机械制造技术课程设计-84007车床套套筒加工工艺及钻φ25孔夹具设计

摘要XX设计.6.7工序九检查2.6.8工序十入库第三章夹具设计3.1问题的指出由于生产类型为大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工φ25孔时，主要考虑如何降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是针对钻φ25孔，它将用于Z525钻床。3.2定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过铣，精度要求没那么高，因而工序基准为工件的底面，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。φ13孔的外圆及底端面可以进行定位，为了使定位误差减小，选择已加工好的底端面作为定位精基准，外圆采用一固定和一活动V型块组合定位夹紧。3.3夹具方案的设计首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定V型块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，一个支撑面顶住，限制了z轴的移动，z轴的旋转，y轴的旋转三个移动自由度。一个固定V型块限制了y轴的移动，x轴的移动，一个滑动V型块限制了z轴的旋转，这样6个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。3.4.切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床：Z525机床切削力公式：式中D=25查表得：其中：,即：实际所需夹紧力：由参考文献[5]表得：有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献[5]表可得：所以3.5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，取 F=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=13mm，材料铝合金钢性能级数为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]=2.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.6定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。（2）工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：Td=Dmax-Dmin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：=1\*GB2⑴两V型块定位误差：其中：，，，⑵夹紧误差：其中接触变形位移值：查[5]表1～2～15有。⑶磨损造成的加工误差：通常不超过⑷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。3.7零、部件的设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差F7基本尺寸极限偏差D6＞0～1+0.016+0.0063+0.010+0.004669--0.008＞1～1.84+0.016+0.0087＞1.8～2.658＞2.6～36981216＞3～3.3+0.022+0.010＞3.3～47+0.019+0.01010＞4～5811＞5～61013101620＞6～8+0.028+0.01312+0.023+0.01215＞8～101518122025＞10～12+0.034+0.0161822＞12～1522+0.028+0.01526162836＞15～1826300.012＞18～22+0.041+0.02030342036铝合金＞22～2635+0.033+0.01739＞26～30424625铝合金56＞30～35+0.050

+0.0254852＞35～4255+0.039+0.02059305667＞42～486266＞48～5070740.040钻模板选用固定式钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.8确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。3.9夹具操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。

结论本次设计主要是根据现有的设计标准进行合理的仿照设计，严格按照设计标准与规范进行设计和计算。本次设计从车床套的工艺分析与设计，工艺路线的拟定，工序余量的确定，切削用量及基本工时的确定，专用夹具设计等方面展开。在各部分的设计中，严格依据工艺制程和夹具设计国家标准;计算部分严格按照有关工艺制程与夹具设计规定进行计算及分析。在本次设计中，我按照工厂师傅们给出的提示，充分考虑实际制定工艺制程和夹具设计需要考虑的各方面的因素，尽量与实际靠近，更加深入地了解和熟悉工艺制程的制定和夹具的设计与分析计算。本次设计所有零件选择合理，计算规范，所选用机构和其它零部件强度符合要求，制定的工艺合乎生产实际。附录PAGE16谢辞设计是对三年的大学生活的一个总结，是三年来的一个综合考评，现在终于圆满完成了，感谢我所有的老师，是你们无私的奉献把我带进机械殿堂，让我在机械行业快乐翱翔。本次设计是在尤惠媛老师的悉心指导和关怀下完成的。在设计过程中，导师给了我许多指导和帮助，并提出了很多宝贵的意见尤老师的严谨治学，不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象。值此设计完成之际，谨向我的导师致以崇高的敬意和衷心的感谢！在做设计时，在老师的推荐下我借阅了关于工艺与夹具的书籍，查阅相关的标准是我我设计时思路清晰，充满信息，圆满地完成了本次毕业设计。在论文撰写时，得到了机械系多位老师和同学的帮助，，在忙碌的工作中，仍给予我专业知识上的指导，而且交给我学习的方法和思路，是我在实际设计中不断有新的认识和提高，在此，我对他们的帮助表示由衷的感谢！最后再次向帮助过我的老师及同学致以最崇高的敬意！参考文献徐嘉元，曾家驹主编《机械制造工艺学》北京：机械工业出版社1997.8艾兴，肖诗纲《切削用量简明手册》北京：机械工业出版社1994赵家齐：《机械制造工艺学课程设计指导书》北京：机械工业出版社李益民主编：《机械制造工艺设计简明手册》北京：机械工业出版社，2005年7月第一版吴拓主编《现代机床夹具设计》哈尔滨：化学工业出版社2009.3孙巳德主编《机床夹具图册》北京：机械工业出版社1985.6孟少安主编《机械加工工艺手册》北京：机械工业出版社1991.9孟少农主编《机械加工工艺手册》北京：机械工业出版社1991.9宋昭祥主编《机械制造基础》北京：机械工业出版社1998.10李名望主编，《机床夹具设计实例教程》，北京：化学工业出版社2009.9陆剑中，孙家宁主编《金属切削