机械制造技术课程设计-推动架加工工艺及钻φ16孔夹具设计

PAGE设计说明书题目：推动架零件的工艺规程及夹具设计目录摘要 4ABSTRCT 6序言 11.1零件的作用 21.2零件的工艺分析 21.2.1.φ32mm孔为中心的加工表面 21.2.2.以φ16mm孔为加工表面 2第二章：工艺规程设计 42.1确定毛坯的制造形式 42.2毛坯的设计 42.3基面的选择 62.4制定工艺路线 72.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 102.5.1.钻Ø32mm的孔 102.6确定切削用量及基本工时 102.6.2工序二：钻M8螺纹孔 112.6.3工序三：攻螺纹M8mm： 12三夹具设计 133.1钻床的概述 133.2问题的提出 143.3定位基准的选择 153.4定位方案的设计 163.5夹紧方案的设计 173.5.1典型夹紧结构 173.5.2定心夹紧机构 183.6切削力和夹紧力的计算 203.7钻模板的选择 213.8钻套的设计 273.8定位误差分析 31总结 33致谢 35参考文献 36摘要夹具是针对零件待加工结构的生产工具，在机床行业技术快速发展的影响下，对夹具的要求越来越高。该设计任务是针对推动架加工设计一套钻孔夹具。因该零件结构不规则，常用机床夹持附件无法实现工件的装夹和定位，且稳定性好，设计上采用简单结构，多采用标准件，夹具生产制造成本可控；采用快速夹紧机构，缩短更换零件和空机运行时间[1]。该设计进行前根据零件图纸上的待加工孔的技术要求，根据所学的夹具设计的基本知识、设计方法，根据零件拟定适合的夹具；在保证两个孔加工尺寸和位置精度的前提下，正确的装夹、定位、锁紧；针对工件在装夹时需要定位准确、操作便捷，结构设计在保证夹具功能同时，也要考虑夹具零部件间相对运动操作要方便快捷。关键词：钻孔夹具；CAD；SW；定位精度；夹持力；ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror第30页共38页序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。推动架零件的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确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，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养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。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第1章:推动架零件的工艺规程及工装夹具总体设计1.1零件的作用据资料所示，可知该零件是B6065牛头刨床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，φ32mm孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近φ32mm孔左端处一棘轮，在棘轮上方即φ16mm孔装一棘爪，φ16mm孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕φ32mm轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。1.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，φ32、φ16的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：1.2.1.φ32mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：φ32mm的两个端面及孔和倒角，φ16mm的两个端面及孔和倒角。1.2.2.以φ16mm孔为加工表面这一组加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及内孔φ10mm、M8-6H的内螺纹，φ6mm的孔及120°倒角2mm的沟槽。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：1.φ32mm孔内与φ16mm中心线垂直度公差为0.10；2.φ32mm孔端面与φ16mm中心线的距离为12mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。第二章：工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。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，铸造精度为2级，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毛坯的设计根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0.72kg。生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于φ32mm的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。由参考文献可知，差得该铸件的尺寸公差等级CT为8～10级，加工余量等级MA为G级，故CT=10级，MA为G级。表3.1用查表法确定各加工表面的总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明φ27的端面92H4.0顶面降一级，单侧加工φ16的孔φ16H3.0底面，孔降一级，双侧加工φ50的外圆端面45G2.5双侧加工（取下行值）φ32的孔φ32H3.0孔降一级，双侧加工φ35的两端面20G2.5双侧加工（取下行值）φ16的孔φ16H3.0孔降一级，双侧加工表3.2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：主要加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTφ27的端面924.0963.2φ16的孔φ166φ102.2φ50的外圆端面455502.8φ32的孔φ326.0φ262.6φ35的两端面205252.4φ16的孔φ166φ102.2图3.1所示为本零件的毛坯图2.3基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.4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。方案一工序=1\*ROMANI铣φ32mm孔的端面工序=2\*ROMANII铣φ16mm孔的端面工序=3\*ROMANIII铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面工序=4\*ROMANIV铣深9.5mm宽6mm的槽工序=5\*ROMANV车φ10mm孔和φ16mm的基准面工序=6\*ROMANVI钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z525立式钻床加工。工序=7\*ROMANVII钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z550立式钻床加工工序=8\*ROMANVIII钻半、精铰、精铰φ16mm,倒角45°。选用Z525立式钻床工序Ⅸ钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工工序Ⅹ钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工工序Ⅺ拉沟槽R3工艺路线方案二工序=1\*ROMANI铣φ32mm孔的端面工序=2\*ROMANII铣φ16mm孔的端面工序=3\*ROMANIII铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面工序=4\*ROMANIV铣深9.5mm宽6mm的槽工序=5\*ROMANV车φ10mm孔和φ16mm的基准面工序=6\*ROMANVI钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z535立式钻床加工工序=7\*ROMANVII钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z535立式钻床加工工序=8\*ROMANVIII钻半、精铰、精铰φ16mm,倒角45°。选用Z525立式钻床工序Ⅸ钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工工序Ⅹ钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工工序Ⅺ拉沟槽R3工艺路线方案三工序Ⅰ：铸造。工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：铣Φ32孔左端面工序Ⅳ：铣Φ32孔右端面工序Ⅴ：钻，扩，铰Φ32孔工序Ⅵ：铣宽20mm的Φ32端面工序Ⅶ：钻，扩，铰右端Φ16孔工序Ⅷ：铣Φ27端面工序Ⅸ：钻，扩，铰右端Φ10孔锪孔Φ16工序X：铣宽6mm的2个槽。工序XI：钻Φ6mm沉孔孔工序XII：钻M8螺纹孔工序XIV：插深2mm槽上述三种方案看起来大体合理，仔细一看都方案一盒方案二都稍显不足之处。因为我们所要加工的20mm2端面要同时加工，为了保证同时加工的质量，我们必须采用32孔定位，因此我们必须钻完32孔后再加工20mm2侧面。综上所述我们选择方案三具体的加工路线如下工序Ⅰ：铸造。工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：铣Φ32孔左端面工序Ⅳ：铣Φ32孔右端面工序Ⅴ：钻，扩，铰Φ32孔工序Ⅵ：铣宽20mm的Φ32端面工序Ⅶ：钻，扩，铰右端Φ16孔工序Ⅷ：铣Φ27端面工序Ⅸ：钻，扩，铰右端Φ10孔锪孔Φ16工序X：铣宽6mm的2个槽。工序XI：钻Φ6mm沉孔孔工序XII：插深2mm槽2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.5.1.钻Ø32mm的孔根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下：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Φ41)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=15m/min3)确定机床主轴转速ns==r/min与955.41r/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=60mm;=4mm;=3mm;t==min2.6确定切削用量及基本工时2.6.1工序一：铣10mm孔的切削用量及基本工时计算如下确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ8.4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 2.6.2工序二：钻M8螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按机床选取基本工时：min2.6.3工序三：攻螺纹M8mm：选择M8mm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。由指导老师的分配工序的钻扩铰Φ16孔的钻床夹具。3.1钻床的概述钻床是用途广泛的孔加工机床.其主要加工方法是用钻头在实心材料上钻孔,主要用来加工外形复杂,没有对称回转轴线的孔、一般直径不大,精度不太高的子L,如连杆、盖板箱体，机架等零件上的单孔和孔系.也可以通过钻孔，扩孔，铰孔的工艺手段加工精度要求较高的孔，利用夹具还可加工要求一定相互位置精度的孔系，另外钻床还可进行攻螺纹锪孔和锪端面等工作，钻床在加工时，工件一般不动,刀具则面作旋转主运动.一面作轴向进给运动.钻床的加工方法及其所需运动如图8-1所示a)钻孔(b）扩孔(c)铰孔(d)攻螺纹(e)锪埋头孔f锪埋头孔(g）锪端面钻床的主要类型有台式钻床丶立式钻床丶摇臂钻床丶铣钻床和中心孔钻床等。钻床的主参数一般为最大钻孔直径钻床夹具,一般习惯上称为钻模。

它是在钻床上进行孔的钻、扩

铰、锪、攻螺纹的机床夹具.使用钻模加工时,是借助于钻套确定刀具的位置和引导刀具的进给方向.

被加工孔的尺寸精度主要是由刀具本身的精度来保证。

而孔的坐标位置精度,则由钻套在夹具上的位置精度来确定,并能防止刀具在加工过程中发生倾斜。因此，在结构上都设置安装钻套的钻模板，有固定式，分度式、

盖板式、翻转式和滑柱式等主要类型。3.2问题的提出本夹具主要用于钻扩铰Φ16孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.3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。本道工序加工钻扩铰Φ16孔，精度不高，因此我们采用已加工好的Φ32孔及端面定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，开口垫圈的压紧力即可以满足要求。3.4定位方案的设计定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素”。1.工件及平面定位（1）“主要支承”主要支撑也就是在零件加工中起定位的作用，也能限制自由度1）“固定支承2）“可调支承”3）“自位支承”辅助支承主要用来提高零件安装的稳定性1）“螺旋式辅助支承”2）“自位式辅助支承”3）“推引式辅助支承”4）“液压锁紧的辅助支承”2.工件以圆柱空定位（1）圆柱销（2）圆锥销（3）圆柱心轴3、工件以外圆柱面定位（1）在V形块中定位（2）在圆孔中定位（3）在半圆孔和圆锥孔中定位根据上述表述，我们是在圆孔中定位，采用心轴和B型定位销作为定位元件。3.5夹紧方案的设计在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。3.5.1典型夹紧结构1.斜楔夹紧结构2.螺旋夹紧结构（1）单个螺旋夹紧结构（2）螺旋开口垫圈夹紧结构（3）偏心夹紧机构3.5.2定心夹紧机构当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕，为使基准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以，定心夹紧机构主要用于要求准确定心或对中的场合。定心夹紧机构可分为以下几种：（1）螺旋式定心夹紧机构（2）杠杆式定心夹紧机构（3）楔式定心夹紧机构（4）弹簧筒夹式定心夹紧机构（5）膜片卡盘定心夹紧机构（6）波纹套定心夹紧机构（7）液性塑料定心夹紧机构根据本次夹具定位方式，采用的心轴定位，心轴一般都是配合开口垫圈，螺母夹紧工件，因此采用单个螺旋夹紧结构夹紧工件。开口垫圈如下图：螺母如下图：3.6切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。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）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.7钻模板的选择钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。

（1）固定式钻模在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。固定钻模的结构如下

（2）回转式钻模这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。回转钻模也就是带分度机构的钻模，经典的机构如下翻转式钻模主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于f8~f10mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于10kg为宜。翻转钻模板的经典结构如下盖板式钻模这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10kg。盖板钻模板的借构如下滑柱式钻模滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。滑柱钻模板的结构如下铰链式钻模铰链钻模板是用铰链把钻模板和夹具体连接起来，如图，使模板可以绕铰销旋转提高工件安装的敞开性，以利于工件在本工位上孔的多工序加工如钻孔，攻丝，锪平面。铰链钻模板的经典借构如下综上所述我们选择固定钻模板比较合适，因为我们采用侧面和底面定位，使用固定钻模板就可以满足要求，因此我们采用固定钻模板。固定钻模板用2个内六角螺钉压紧在夹具体上，实现对固定钻模板的定位。3.8钻套的设计钻床的导向部分就是钻套钻套根据加工的孔的情况不同，又分为以下几种钻套固定钻套(JB/T8045.1-1999)可换钻套(JB/T8045.2-1999)快换钻套(JB/T8045.3-1999)特殊钻套特殊钻套又分为好几个类型根据孔的距离不同，因为我们加工的孔不够特殊，因此特殊钻套就不在介绍。钻套的尺寸公差及材料

在选用标准结构的钻套时,钻套导引孔的尺寸与公差带须由设计者决定

可按下述原则来确定导引孔的尺寸与公差带

其余结构尺寸

①钻套导引孔直径的基本尺寸

②因为由钻套导引的刀具,应等于所导引刀具的最大极限尺寸都已标准化和规格化,都是钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸的刀具,所以钻套导引孔与刀具的配合.

③钻套导引孔与刀具之间,应按基轴制来选定，应保证有一定的配合间隙,

以防止两者发生卡住或咬死，一般根据所导引的刀具和加工精度要求来选取导引孔的公差选用97,精铰时选用96，钻孔和扩大时选用F7

④当采用标准铰刀铰H7或H9孔时,则可不必按刀具最大尺寸来计算。直接按孔的基本尺寸,分别选用F7或E7,作为导引孔的基本尺寸与公差。⑤由于标准钻头的最大尺寸都是所加工孔的基本尺寸，基本尺寸取公差带为F7即可，故钻头的导引孔就只须按孔的⑥如果钻套导引的不是刀具的切削部分,而是刀具的导柱部分°这时也可按基孔制的相应配合选取为:H7/f74H7/96，H6/95下面一一介绍下上面3种的标准的钻套及其使用地方固定钻套(JB/T8045.1-1999)固定钻套分为带肩钻套和不带肩的具体结构如下图固定钻套的特点如下钻套直接压入钻模板或夹具体上，其外圆与钻模板采用H7/n6或H7/r6配合。磨损后不易更换。适用于中、小批生产的钻模上或用来加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔。为了防止切屑进入钻套孔内，钻套的上、下端应稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。因为我们是批量生产，因此在此场合固定钻套不使用可换钻套(JB/T8045.2-1999)可换钻套的结构如下图可换钻套的使用特点如下钻套1装在衬套2中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板3中。钻套由螺钉4固定。以防止它转动。钻套与衬套间采用F7/m6或F7/k6配合，以便于钻套磨损后迅速更换。适于大批量生产快换钻套(JB/T8045.3-1999)快换钻套的结构如下图当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时针方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边平面，即可取出钻套。适用于同一个孔需经多种工步加工的工序综上所述我们采用快换钻套，选择直径为16mm的快换钻套。3.8定位误差分析本工序选用的