机械制造技术课程设计-活动钳身机械加工工艺规程及钻φ20孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u31593第1章零件的分析 第1章零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是固定钳身。固定钳是身整个平口钳的基体部分，丝杠是通过固定钳口的两个安装孔来定位的，并且在丝杠和固定钳身之间还安装了一个垫圈以减小摩擦。大螺母是和丝杠相互配合的，可以在丝杠上移动。活动钳口是通过固定螺钉安装在大螺母上的，这样活动钳口就可以在大螺母的带动下一起移动.另外有两个钳口板分别用螺钉固定在固定钳身和活动钳口上面,这样在丝杠旋转时就可以带动大螺母一起移动,将丝杠的旋转运动转化为活动钳口的直线移动,这时活动钳口上的钳口板就可以相对于固定钳身上的钳口板进行移动，从而实现平口钳的加紧和松开。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT150，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是固定钳身需要加工的表面：1、活动钳身底面，粗糙度Ra12.52、活动钳身上面32×32方平面，粗糙度Ra1.6活动钳身顶面，粗糙度Ra1.6活动钳身两侧面，粗糙度Ra6.3活动钳身左侧面，粗糙度Ra6.3活动钳身右侧面，粗糙度Ra12.5活动钳身右侧上平面，粗糙度Ra6.3活动钳身12×4台阶，粗糙度Ra1.6、Ra6.3活动钳身燕尾槽，粗糙度Ra1.6活动钳身Φ20H7孔，粗糙度Ra1.6活动钳身2×M3-6H，粗糙度Ra12.5活动钳身2×M4-6H，粗糙度Ra12.5由上面分析可知，可以粗加工底面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此固定钳身零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。图1-1活动钳身零件图

第2章确定生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000已知此活动钳身零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量是2.8Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该固定钳身生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

第3章确定毛坯3.1确定毛坯种类活动钳身零件材料为HT150，铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。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，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT7-9。3.2确定活动钳身零件加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》第39页表2.2-4，选用加工余量为MA-F级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：加工表面基本尺寸加工余量等级单边加工余量底面100F3.0上面32×32方平面32F3.0顶面64F3.0两侧面22F3.0左侧面52F3.0右侧面52F3.0右侧上平面22F3.012×4台阶64F实心燕尾槽100F实心Φ20H7孔Φ20F1.02×M3-6H3F实心2×M4-6H4F实心3.3绘制活动钳身毛坯图图3-1活动钳身毛坯图

第4章工艺规程设计及工时计算基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、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。4.1粗基准的选择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.首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，选择该表面作粗基准。3.保证各加工表面都有足够的加工余量，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。以活动钳身零件Φ18孔和R30端面为定位粗基准。4.2精基准的选择精基准选择应当满足以下要求：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.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。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以左侧面和燕尾槽作为定位精基准。4.3制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线一：工序01：铸造成型工序02：清理浇冒口、飞边等工序03：去应力退火处理工序04：粗铣底面，保证尺寸31工序05：粗铣上面32×32方平面，保证尺寸37工序06：粗铣顶面，保证总高68工序07：精铣底面到图纸尺寸，保证尺寸30工序08：精铣上面32×32方平面到图纸尺寸，保证尺寸35工序09：精铣顶面到图纸尺寸，保证尺寸66工序10：铣两侧面到图纸尺寸，保证尺寸64工序11：铣左侧面到图纸尺寸，保证尺寸20工序12：铣右侧面到图纸尺寸，保证尺寸100工序13：铣右侧上平面，保证尺寸5工序14：铣12×4台阶到图纸尺寸工序15：粗铣燕尾槽，保证尺寸37和7；精铣燕尾槽到图纸尺寸，保证尺寸35、8和55°工序16：钻扩φ20H7孔到图纸尺寸工序17：钻2×φ2.5孔深10工序18：攻2×M3-6H丝深8工序19：配钻2×φ3.4孔深19工序20：配攻2×M4-6H丝深16工序21：按图纸检验合格入库工艺路线二：工序01：铸造成型工序02：清理浇冒口、飞边等工序03：去应力退火处理工序04：粗铣底面，保证尺寸31；精铣底面到图纸尺寸，保证尺寸30；粗铣顶面，保证总高68；精铣顶面到图纸尺寸，保证尺寸66工序05：粗铣上面32×32方平面，保证尺寸36；精铣上面32×32方平面到图纸尺寸，保证尺寸35；铣两侧面到图纸尺寸，保证尺寸64工序06：铣右侧面到图纸尺寸，保证尺寸100；铣右侧上平面，保证尺寸5；铣12×4台阶到图纸尺寸工序07：粗铣燕尾槽，保证尺寸37和7；精铣燕尾槽到图纸尺寸，保证尺寸35、8和55°工序08：钻扩φ20H7孔到图纸尺寸工序09：钻2×φ2.5孔深10；攻2×M3-6H丝深8工序10：配钻2×φ3.4孔深19；配攻2×M4-6H丝深16工序11：按图纸检验合格入库选择工艺路线一，理由如下：加工精度更可控：粗精分离+单工序单尺寸的设计，有效降低误差累积，更易满足图纸尺寸要求（如燕尾槽55°角度、Φ20H7孔公差等关键指标）。质量追溯更便捷：逐工序对应明确加工内容，问题定位精准，返工成本更低。生产适应性更强：工序拆分细致，便于设备调度、人员分工，适配批量生产或小批量试产场景。长期效率更稳定：虽然工序数量较多，但因返工率低、操作流程标准化，长期生产效率和成本控制更具优势。工艺路线二虽工序数量少，但存在精度风险高、追溯难度大、容错率低等问题，不符合精密零件加工的质量要求，故不推荐采用。4.4确定切削用量及时间定额工序04：粗铣底面，保证尺寸311.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，铣刀，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时根据文献[1]表6.2-1知铣底面机动工时计算公式：=0.5（63-）+（1～3）mm≈0.5（63-35.6）+（1～3）mm≈(14.7～16.7)mm，取切削加工长度工序05：粗铣上面32×32方平面，保证尺寸361.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序06：粗铣顶面，保证总高681.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝210当＝210r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序07：精铣底面到图纸尺寸，保证尺寸301.选择刀具刀具选取硬质合金面铣刀，铣刀，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，精铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝255当＝255r/min时按机床标准选取3.计算工时根据文献[1]表6.2-1知铣底面机动工时计算公式：=0.5（63-）+（1～3）mm≈0.5（63-35.6）+（1～3）mm≈(14.7～16.7)mm，取切削加工长度工序08：精铣上面32×32方平面到图纸尺寸，保证尺寸351.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，精铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝255当＝255r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序09：精铣顶面到图纸尺寸，保证尺寸661.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，精铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝300当＝300r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序10：铣两侧面到图纸尺寸，保证尺寸641.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝210当＝210r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序11：铣左侧面到图纸尺寸，保证尺寸201.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序12：铣右侧面到图纸尺寸，保证尺寸1001.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序13：铣右侧上平面，保证尺寸51.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝210当＝210r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序14：铣12×4台阶到图纸尺寸1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝210当＝210r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序15：粗铣燕尾槽，保证尺寸37和7；精铣燕尾槽到图纸尺寸，保证尺寸35、8和55°工步一：粗铣燕尾槽，保证尺寸37和71.选择刀具刀具选取硬质合金燕尾槽成型铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，粗铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：精铣燕尾槽到图纸尺寸，保证尺寸35、8和55°1.选择刀具刀具选取硬质合金燕尾槽成型铣刀，，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra1.6，精铣单边余量②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床XA5032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＝255当＝255r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序16：钻扩φ20H7孔到图纸尺寸工步一：钻Φ18孔至Φ19.8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z3025遥臂钻床说明书，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则机动工时为工步二：扩Φ19.8孔至Φ20H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z3025遥臂钻床说明书，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则机动工时为工序17：钻2×φ2.5孔深10确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z3025遥臂钻床说明书，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：，，盲孔，走刀次数i=2则机动工时为工序18：攻2×M3-6H丝深8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z3025遥臂钻床说明书，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：，，盲孔，走刀次数i=2则机动工时为工序19：配钻2×φ3.4孔深19确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z3025遥臂钻床说明书，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：，，盲孔，走刀次数i=2则机动工时为工序20：配攻2×M4-6H丝深16确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z3025遥臂钻床说明书，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：，，盲孔，走刀次数i=2则机动工时为

第5章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。并设计钻扩φ20H7孔到图纸尺寸的夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床，刀具为高速钢麻花钻、扩孔钻。5.1问题的提出本夹具主要用来钻扩φ20H7孔，表面粗糙度Ra1.6，精度要求一般靠上，故设计夹具时既要考虑如何提高生产效率，也要考虑φ20H7孔质量。5.2定位分析选择已加工好的右侧面和燕尾槽来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是夹具体凸台和燕尾槽定位块。定位分析如下：活动钳身右侧面与夹具体凸台相配合，限制一个自由度，即Z轴移动。活动钳身燕尾槽与燕尾槽定位块相配合，限制五个自由度，即X轴移动，X轴转动、Y轴移动、Y轴转动和Z轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。5.3切削力及夹紧力计算5.3.1计算切削力查《简明机床夹具设计手册》表3-4得切削力计算公式：式中，f=0.25mm/r,查表得=736MPa,即==371×0.872×0.379N≈123N5.3.2计算夹紧力所需夹紧力，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M16螺母锁紧，查表得夹紧力为8473N==21182.5N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.4定位误差分析主定位元件为燕尾槽定位块，误差分