机械制造技术课程设计-脚踏杆加工工艺及钻M6螺纹孔夹具设计

设计说明书题目：脚踏杆零件的工艺规程及钻M6螺纹孔夹具设计摘要脚踏杆加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。AbstractLocksleeveprocessingtechnologyrulesandfixturedesignisincludingpartsprocessingprocessdesign,processdesignandspecialfixturedesignofthreeparts.Intheprocessdesign,weshouldfirstanalyzetheparts,understandtheprocessofthepartsandthendesignthestructureoftheblank,andchoosetheprocessingbenchmarkoftheparts,anddesigntheprocessrouteoftheparts;Thenthepartsofeachstepoftheprocesssizecalculation,thekeyistodeterminetheprocessofeachprocessequipmentandcuttingamount;Thencarryonthespecialfixturedesign,choosetodesigneachcomponentofthefixture,suchaspositioningcomponents,clampingcomponents,guidecomponents,clampspecificandmachinetoolconnectingcomponentsandothercomponents;Calculatethepositioningerrorofthefixture,analyzetherationalityanddeficiencyofthefixturestructure,andpayattentiontotheimprovementinthefuturedesign.Keywords:technology,workingprocedure,cuttingamount,clamping,positioning,error.目录13361序言 121111一零件的分析 2259551.1零件的作用 287201.2零件的工艺分析 24009二.工艺规程设计 341452.1确定毛坯的制造形式 3220342.2基面的选择 39472.3制定工艺路线 5153502.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7212232.5确定切削用量及基本工时 71366三夹具设计 1394663.1问题的提出 1328563.2定位基准的选择 1329403.3切削力和夹紧力的计算 14110903.4定位误差分析 15320133.5夹具设计及操作的简要说明 1630998总结 1725211致谢 1814908参考文献 19序言脚踏杆的加工工艺规程及其夹具设计是完成机床夹具设计,机械制图、机械制造、机械设计基础设计、夹具设计是下一个课程教学后的一个重要环节,机床夹具设计是学习产品零部件的加工生产的需求定位,夹紧,所以要考虑如何合理,如何高效,而且他还需要我们熟悉产品从毛坯到零件的路线安排,整个过程和毛坯确定的大小如何计算,根据学到的知识这些材料设计用于满足零件的特点和需要特殊夹具,根据不同零件的不同设计不同的工序,确保加工的零件加工质量和加工效率。这个设计包含一个概括和总结的知识学会了在过去的两年里,包括CAD图纸,机械设计和制造基地,夹具设计课程和其他的再学习和总结,这是一个有意义的设计。也许在这个设计,也许是因为我们只有理论知识,一些地方但不亲自实践,知识和技能不可避免的一些不足,但是通过毕业设计也让我学到很多以前没有学到的知识,让我知道如何处理当面对困难时,如何解决。这个设计让我知道自己的缺点,而是因为这只让我学习课本以外的知识,让我知道如何处理如何克服困难。因为我没有实际的工作经验，理论知识还不够，毕业设计水平也有限，所以做整体设计的缺点和错误是不可避免的，肯请教很多。一零件的分析1.1零件的作用脚踏杆的作用主要起固定连接作用。1.2零件的工艺分析脚踏杆有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以端面和外圆为基准的加工面，这组加工面主要是钻Φ16孔。2：以Φ16孔为基准的加工面，这组加工面主要是加工其他各个工序。二.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素：1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材或铸钢。2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取端面和外圆作为定位基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的Φ16孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。制定以下两种工艺方案：方案一工序工序内容10以外圆和端面作基准，粗铣脚踏杆中间孔两端面以外圆和端面作基准，粗铣脚踏杆左端孔两端面20以外圆和端面作基准，半精铣脚踏杆中间孔两端面以外圆和端面作基准，半精铣脚踏杆左端孔两端面30以外圆和端面作基准，钻Φ15孔扩Φ15.85孔铰Φ16孔40以Φ16和端面作基准，钻孔φ8mm孔50铰孔φ8mm孔60以Φ16和端面作基准，粗铣脚踏杆中间孔上端面70以Φ16和端面作基准，半精铣脚踏杆中间孔上端面80以Φ16和端面作基准，钻φ5mm孔90以Φ16和端面作基准，锪钻φ8×90°孔100以Φ16和端面作基准，钻M6螺纹孔110以Φ16和端面作基准，攻丝M6螺纹孔120去毛刺130清洗140终检方案二工序工序内容10以外圆和端面作基准，粗铣脚踏杆中间孔两端面以外圆和端面作基准，粗铣脚踏杆左端孔两端面20以外圆和端面作基准，钻Φ15孔扩Φ15.85孔铰Φ16孔30以Φ16和端面作基准，钻孔φ8mm孔40铰孔φ8mm孔50以Φ16和端面作基准，粗铣脚踏杆中间孔上端面60以Φ16和端面作基准，钻φ5mm孔80以Φ16和端面作基准，锪钻φ8×90°孔90以Φ16和端面作基准，钻M6螺纹孔100以Φ16和端面作基准，攻丝M6螺纹孔110去毛刺120清洗130终检工艺方案一和方案二的区别在于方案一对脚踏杆中间、左端孔两端面和中间孔上端面采用粗铣和半精铣加工，工序安排紧凑合理，可以更好的保证加工精度要求和位置度要求。而方案二只采用粗铣一个工序，不能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下工序工序内容10以外圆和端面作基准，粗铣脚踏杆中间孔两端面以外圆和端面作基准，粗铣脚踏杆左端孔两端面20以外圆和端面作基准，半精铣脚踏杆中间孔两端面以外圆和端面作基准，半精铣脚踏杆左端孔两端面30以外圆和端面作基准，钻Φ15孔扩Φ15.85孔铰Φ16孔40以Φ16和端面作基准，钻孔φ8mm孔50铰孔φ8mm孔60以Φ16和端面作基准，粗铣脚踏杆中间孔上端面70以Φ16和端面作基准，半精铣脚踏杆中间孔上端面80以Φ16和端面作基准，钻φ5mm孔90以Φ16和端面作基准，锪钻φ8×90°孔100以Φ16和端面作基准，钻M6螺纹孔110以Φ16和端面作基准，攻丝M6螺纹孔120去毛刺130清洗140终检2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。脚踏杆的端面由于脚踏杆端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、脚踏杆的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm2.5确定切削用量及基本工时工序：粗铣脚踏杆中间、左端孔两端面进给量：（参考《切削手册》表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.6m/s，即36m/min采用高速钢端铣刀，=30mm，齿数z=20。则现选用X51立式铣床，根据机床使用说明书，取=380r/min，故实际切削速度为当=380r/min时，工作台的每分钟进给量f应为查机床说明书，有接近标准，故直接选用该值。切削工时：，，，则机动工时为工序：半精铣脚踏杆中间、左端孔两端面进给量：（参考《切削手册》表3-3）切削速度：参考有关手册，确定v=0.8m/s，即48m/min采用高速钢端铣刀，=30mm，齿数z=20。则现选用X51立式铣床，根据机床使用说明书，取=590r/min，故实际切削速度为当=590r/min时，工作台的每分钟进给量f应为查机床说明书，有接近标准，故直接选用该值。切削工时：，，，则机动工时为工序：扩孔φ16mm孔利用钻头将孔扩大，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 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工序：钻孔φ8mm孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ7孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则 根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 工序：铰孔φ8mm孔根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工序：钻φ4.5mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ4.51)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=8~24m/min.取V=12m/min3)确定机床主轴转速ns==764r/min与764r/min相近的机床转速为960r/min。现选取=960r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=15mm;=4mm;=3mm;t===0.176min工序：锪钻φ9.6×90°孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为式中的、——加工实心孔进的切削用量.现已知=0.36mm/r(《切削手册》)表2.7=100m/min(《切削手册》)表2.131)给量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.48mm/r2)切削速度v=0.4×100=40m/min.3)定机床主轴转速ns==1273r/min与1273r/min相近的机床转速为1360r/min。现选取=1360r/min。所以实际切削速度==5)削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=4mm;=6mm;=0mm;t===0.015(min)工序：钻M6螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻（《机械零件工艺设计手册》表3.1－6）由《切削用量工时计算手册》表2.7和《机械零件工艺设计手册》表4.2－16查得（《切削用量工时计算手册》表2.15）按机床选取基本工时：min工序：攻丝M6螺纹孔攻螺纹M6mm：选择M6mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取基本工时：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。由指导老师的分配第100道工序的钻M6螺纹孔的钻床夹具。3.1问题的提出本夹具主要用于钻M6螺纹孔，和其他面没有任何为主度要求，为此，考虑如何提高生产效率上，保证加工精度要求。3.2定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1.设计基准在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2.工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。本道工序加工钻M6螺纹孔，我们采用已加工好的Φ16孔及端面和Φ8孔定位，采用心轴和削边销定位，同时采用开口垫圈夹紧工件，开口垫圈的压紧力即可以满足要求。3.3切削力和夹紧力的计算钻削力的计算：由《切削手册》得：钻削力式（5-2）钻削力矩式（5-3）式中：代入公式（5-2）和（5-3）得3.4定位误差分析心轴定位误差分析：本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中——定位副间的最小配合间隙（mm）；——工件圆孔直径公差（mm）；——心轴外圆直径公差（mm）。图心轴水平放置时定位分析图3.5夹具设计及操作的简要说明使用心轴和削边销定位，开口垫圈的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。总结这次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，铸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。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等；也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识；以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的铸炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，