机械制造技术课程设计-柴油机推手加工工艺及铣8mm面夹具设计

1、说明书 题 目：柴油机推手零件机械加工工艺规程编制及加工8mm宽面专用夹具设计 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导教师： 系主任： 摘 要对于给定的设计课题，进行工艺规划和夹具设计的基础。论文内部知识主要运用在机床夹具设计、公差等方面。首先，对零部件进行了解和分析，以便更准确的加工和确定零部件的标准。然后计算出每一步的工作程序，并计算出切割参数。夹具设计包括:零件的定位、夹具的夹具和指导各零件的设计。在这里我们特别注意夹具的定位元件，会产生误差，误差应该在我们的控制范围内，我们应该充分了解夹具的优缺点，以便改进。通过以上的设计、分析和计算，我们顺利完成了本次毕业设计的全部任

2、务。在巩固大学所学知识的同时，我们也为自己进入社会夯实了基础。关键词：切削用量；夹紧；定位；误差；全套图纸加扣 3346389411或3012250582IVAbstractFor the design of a given subject, the basis of process planning and fixture design. Paper internal knowledge is mainly used in machine tool fixture design, tolerance and so on. Firstly, understand and analyze the

3、 parts and components, so as to process more accurately and determine the standard of the parts. Then calculate the working procedure of each step and calculate the cutting parameters. Fixture design includes: parts positioning, clamping and guiding the design of various parts. Here we pay special a

4、ttention to fixture positioning components, will produce errors, errors should be within our control, we should fully understand the advantages and disadvantages of fixture, in order to improve. Through the above design, analysis and calculation, we have successfully completed all the tasks of this

5、graduation project. While consolidating the knowledge we have learned in the university, we have also consolidated the foundation for ourselves to enter the society.Key words: Cutting amount; clamping; positioning; error;目 录摘 要IIAbstractIII第1章 前言1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2零件的工艺分析22.3 生产类型的确定32.4 毛坯制造形式

6、及结构的确定3第3章 工艺规程设计53.1基准的选择53.2 加工工艺路线的确定53.3确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差73.4切削用量及切削时间的确定7第4章 夹具设计144.1 设计类型及机床选择144.2 定位方案的确定144.3 夹紧方案的确定154.4定位误差分析154.5切削力和夹紧力的计算164.6夹具设计简要操作说明18结 论20致 谢21参考文献22第1章 前言工艺规程及夹具设计的基础是完成机床夹具设计,机床加工培训,互换性与测量技术、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,指导,

7、刀,所以如何合理,如何高效,而且他还需要我们熟悉产品从零件到粗糙的路线安排,整个过程和部分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,根据不同地区的不同设计不同的固定程序,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

8、,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，多多请老师指点。4第2章 零件的分析2.1 零件的作用柴油机推手是柴油机的重要零件，柴油机推手的一头穿入轴中，另一通插入齿轮间的槽内。需要改变柴油机传动比时，通过推手在轴上的横向移动带动齿轮移动，使齿轮与另一组传动比的齿轮啮合，达到变速的目的。本次设计的被加工零件如下图：图2.1零件图2.2零件的工艺分析由零件图可知，该零件的材料为QT45-5#钢，铸铁成型。该零件需要加工的表面可大致分为以下几部分：1）18孔；2）以18为基

9、准的顶端20圆柱和30台阶以及端面；3）以18为基准的其它几个平面；4）13和8阶梯孔；5）拨爪处宽48面以及宽8左侧面。2.3 生产类型的确定已知该产品为小型机械，根据机械设计制造工艺设计简明手册生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为中批生产。2.4 毛坯制造形式及结构的确定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、热处理、切削加工、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。铸造毛坯适合做形状复杂零件的毛坯，锻造毛坯适合做形状简单零件的毛坯，型材适合做轴、平板类零件的毛坯，焊接适合板

10、料、框架类零件的毛坯。2）零件的形状和尺寸。毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工3）生产类型。对于大批大量生产，应选择高密度的毛坯制造方法，以减少机械加工减少材料，也要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力，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。确定毛坯必须结合现有的生产条件和水平，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

11、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，减少成本。零件材料为QT45-10，即球墨铸铁，最小抗拉强度为450MPa。零件已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸小，且在其工作过程中需承受较大的压力，查机械制造工艺设计简明手册选择金属型浇注的毛坯制造方法。从生产纲领和提高其效率、减少经济成本方面考虑也应选金属型浇注铸造的方法比较合适。图2.2毛坯图第3章 工艺规程设计3.1基准的选择3.1.1基面的选择基准面是工件的加工基准，基准面的选取非常重要，基准面应选择较大的面或平面、大外圆、大内圆等要素，选择合适的基准面

12、不但可以提高零件加工效率，如装夹时方便进行定位、能轻易地找到夹具上的定位面，同时还能方便装夹提升装夹效率。3.1.2粗基准的选择粗基准的选择：粗基准是进行加工时所选的第一个定位基准，粗基准是工件上的没有加工过的表面。在选择粗基准时，尽量选择那些表面平整、均匀、没有高低起伏、易于定位的面，应避开浇冒口、毛刺等不利于定位的位置。3.1.3精基准的选择精基准的选择：依据“基准重合”原则和“基准统一”原则。选择18（+0.027,0）内孔作为加工精基准。以此为精基准不但能够保证零件加工精度，还方便零件的装夹。3.2 加工工艺路线的确定制定工艺路线应能够保证工件的尺寸、形位公差、粗糙度能够达到图纸要求,

13、并且在满足这些条件的前提下，使加工效率最大化，通过使用最短的加工工序和最方便加工的方式进行加工。查机械制造工艺设计简明手册，编写零件的机械加工工艺如下表所示：工艺路线一：工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容1铸造毛坯铸造2时效正火处理3铣铣18孔左端面4铣铣18孔右端面5钻钻扩铰18的孔6车加工20外圆及端面7钻钻13/8的孔8铣铣宽度8mm的两端面9铣铣宽度48mm的内表面10去毛刺11终检工艺路线二：工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容1铸造毛坯铸造2时效正火处理3钻钻扩铰18的孔4铣铣18孔左端面5铣铣18孔右端面6钻钻13/8的孔7车加工20外圆及端面8铣铣宽度8mm的两端

14、面9铣铣宽度48mm的内表面10去毛刺11终检工艺路线的分析与比较：工艺路线一和工艺路线二的主要差异在于工艺路线一先铣平面加工内孔，而工艺路线二先加工内孔再铣平面。确定一个合理的工艺路线需要考虑的方面有很多个，工艺路线一和工艺路线二有一点区别比较大，就是工艺路线一是按照“先面后孔”的原则进行加工的，而工艺路线二却是先加工孔再加工面，显然是不合理的。所以要选择第一种工艺路线作为比较合理的加工工艺方案。所以最后的加工路线确定如下表：工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容1铸造毛坯铸造2时效正火处理3铣铣18孔左端面4铣铣18孔右端面5钻钻扩铰18的孔6车加工20外圆及端面7钻钻13/8的孔8铣

15、铣宽度8mm的两端面9铣铣宽度48mm的内表面10去毛刺11终检3.3确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下表：加工表面基本尺寸毛坯尺寸公差机械加工余量（单侧）毛坯尺寸拨爪宽48面48（+0.7，-0.3）354拨爪宽8左侧面8（+0.5，-0.2）31118孔两侧端面39（+0.5，-0.2）34530台阶顶面20（+0.5，-0.2）32320外圆顶面42（+0.5，-0.2）34520外圆柱面20（+0.5，-0.2）326内孔18不铸出内孔8/13不铸出3.4切削用量及切削时间的确定工序：钻扩铰18的孔要求

16、：钻扩铰18mm机床：立式钻床Z525切削用量及基本工时：1钻孔：18mm选择16.1高速钢锥柄标准麻花钻D=16.1，L=223，L1=125F机=0.7mm/r，切削手册表2.7Vc查=13m/min，切削手册表2.15机床选取n机=272r/min 工艺手册表4.2-15所以实际切削速度V=13.75m/min基本工时：L=39mm，l2=4mm，查工艺手册表6.2-5公式计算T=0.24min(2)扩孔18mm选择17.75高速钢锥柄扩孔钻，工艺手册3.1-8根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻扩18孔时进给量f=0.6-0.7，并根据机床选取工艺手册表4.2-16F机=0.62mm

17、/r切削速度：查切削手册表2.13的Vc钻=17m/min所以机床选取n机=392r/min实际切削速度：V=21.85m/min基本工时：L=39 l2=3,根据工艺手册6.2-5公式计算,T=0.17min(3)铰孔18-0.027mm选择18锥柄机用铰刀，工艺手册3.1-17D=18，L=213，L1=56查切削手册表2.25Vc铰=6-10m/minf=0.2-0.4mm/r根据工艺手册表4.2-16，选取f=0.28mm/r，所以机床选取n机=195r/min实际切削速度：V=11.02m/min基本工时：L=39 l2=3,根据工艺手册6.2-5公式计算,T=0.77工序：加工20

18、外圆及端面（1）粗车外圆，由于粗加工余量仅4mm，可一次走刀切完，故Ap=（26-22）/2=2mm进给量f，查切削手册表1.4的f=0.3-0.4mm/r查工艺手册表4.2-8，f=0.4mm/r切削速度查表vc=80m/min切削速度修正系数为ktv=0.85,krtv=1.06,kav=0.9,切削表1.28，故Vc=vtkv=64.872m/min根据表1.27查得相近较小的机床转速为n=900r/min,所以实际的切削速度为Vc=62.172m/min。基本工时：T=60*L*D/（1000*f*n）=0.25min（2）精车外圆，加工余量2mm，可一次走刀切完，故Ap=（22-20

19、）/2=1mm进给量f，查切削手册表1.4的f=0.3-0.4mm/r查工艺手册表4.2-6，f=0.3mm/r切削速度查表vc=60m/min切削速度修正系数为ktv=0.85,krtv=1.06,kav=0.9,切削表1.28，故Vc=vtkv=64.872m/min根据表1.27查得相近较小的机床转速为n=900r/min,所以实际的切削速度为Vc=56.52m/min。基本工时：T=60*L*D/（1000*f*n）=0.31min工序：钻13/8的孔(1) 钻孔：6mm选择6高速钢锥柄标准麻花钻D=6，L=138，L1=57F机=0.18-0.22mm/r，选取0.20mm/r，切削

20、手册表2.7Vc查=25m/min，切削手册表2.15机床选取n机=1400r/min 工艺手册表4.2-15所以实际切削速度V=26.376m/min基本工时：L=57mm，l2=4mm,查工艺手册表6.2-5公式计算,T=0.17min(2) 扩孔8mm选择8高速钢锥柄扩孔钻，工艺手册3.1-8根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻扩8孔时进给量f=0.5-0.6，并根据机床选取工艺手册表4.2-16F机=0.53mm/r切削速度：查切削手册表2.13的Vc钻=11m/min所以机床选取n机=500r/min实际切削速度：V=12.56m/min基本工时：L=57 l2=3,根据工艺手册6

21、.2-5公式计算,T=0.19min(3) 扩孔13mm选择13高速钢锥柄扩孔钻，工艺手册3.1-8根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻扩18孔时进给量f=0.5-0.6，并根据机床选取工艺手册表4.2-16,F机=0.53mm/r切削速度：查切削手册表2.13的Vc钻=16m/min所以机床选取n机=500r/min实际切削速度：V=20.41m/min基本工时：L=47 l2=3,根据工艺手册6.2-5公式计算,T=0.15min工序：铣宽度8mm的两端面（1）粗铣叉口前后两侧面进给量：根据简明手册表3.3得 切削速度：27m/min。，取nw=37.5r/min，实际切削速度为：当nw

22、=37.5r/min时，fm为：查阅工艺手册表4.2-40，刚好有fm=60，故可直接选用该值。切削工时：行程则机动工时为（2）精铣叉口两内侧面进给量：根据切削手册表3.3得:切削速度：即15m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数z=18。则取nw=125r/min故实际切削速度为：当nw=125r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为查阅工艺手册表4.2-40，有fm=190与该值接近，故选用190。切削工时：行程工序：铣宽度48mm的内表面（1）粗铣叉口前后两侧面进给量：根据简明手册表3.3得 切削速度：27m/min。，取nw=37.5r/min，实际切削速度为：当

23、nw=37.5r/min时，fm为：查阅工艺手册表4.2-40，刚好有fm=60，故可直接选用该值。切削工时：行程则机动工时为（2）精铣叉口两内侧面进给量：根据工艺手册表3.3得:切削速度：即15m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw=40mm，齿数z=18。则取nw=125r/min故实际切削速度为：当nw=125r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为查阅工艺手册表4.2-40，有fm=190与该值接近，故选用190。切削工时：行程22第4章 夹具设计4.1 设计类型及机床选择由指导老师的分配了工序粗铣宽度8mm的两端面的铣床专用夹具。根据课题，选择了最重要的工序之一的铣面进行夹具设

24、计。根据工艺规程可知，铣削加工采用立式铣床。如图立式铣床是一种常见的机械加工装备，立式铣床的主轴是垂直布置的，决定了他的加工方向是工作台水平移动。在夹具设计时，要考虑到机床工作台的进给方向和进给行程。图4.1立式铣床4.2 定位方案的确定工件在夹具上的定位需要由定位元件实现，夹具的定位元件是指安装在夹具体上，直接与被加工工件接触的夹具零件。定位元件的作用是支撑、固定被加工工件，使得被加工的工件能够精准地在夹具上进行定位。工件和定位元件的接触方式有很多种，如面接触、线接触、点接触。对于面接触的而定位元件有支撑板、定位轴、支撑钉等；对于线接触的定位元件有菱形销、用外圆母线定位的定位销等；对于点接触

25、的定位元件有顶部是圆弧的支承钉，尖头的可调支承钉等。左端面限制3个自由度，内孔用短销限制2个自由度，20外圆使用档销限制1个旋转自由度。使用开口垫圈夹紧。4.3 夹紧方案的确定设计夹紧装置应遵循以下原则：工件不移动原则；工件不变形原则；工件不振动原则；安全可靠原则；经济实用原则； 使用开口垫圈及螺母作为夹紧元件，夹紧快速方便。图4.2 夹紧机构4.4定位误差分析工件的定位限制了6个自由度。定位轴的端面限制了3个自由度，分别是2个旋转自由度和1个移动自由度；定位轴的短凸台限制2个移动自由度，定位销与20外圆接触限制1个旋转自由度。这样工件就完全定位了。根据现代夹具设计手册表3-16定位误差的计算

26、公式：x方向的定位误差为：z方向的定位误差为：公式中：为孔的最大偏差 为轴的最小偏差根据装配图可知轴与零件的配合为H7/f6，查得：则Z方向的定位误差为：8mm厚度的加工误差在竖直方向上，所以工件在水平方向的定位误差不会影响8mm的加工精度。4.5切削力和夹紧力的计算该夹具采用螺母作为锁紧元件，要计算施加在工件上的夹紧力，可以先计算螺母对压板施加的力，再根据杠杆原理得出压板施加在工件上的力，即为夹紧力。根据现代夹具设计手册3.4.1螺旋夹紧机构计算公式得：根据简化后的公式可得：符合GB/T 6170的M8螺母的K值为1.969。T为作用在螺母上的力矩：（L力臂长度取200mm，F作用力取100

27、N）得Q=T/K=20000/1.969=10157N4.6夹具设计简要操作说明夹具使用了定位轴作为定位元件，开口垫圈作为夹紧元件。使用夹具时需要按照如下步骤操作。1、 清理机床工作台，把夹具放置在工作台上，使定位键插入机床工作台的槽中，用合适规格的T型螺母和螺栓把夹具固定在工作台上；2、 把工件放入夹具中，确保工件的定位面和各个定位元件之间贴合，且配合面上无杂物；3、 确定工件定位可靠后用移动压板固定工件，拧紧压板上的螺母固定工件；4、 使用对刀块进行对刀，确定刀具和工件相互位置后开始加工工件，待孔钻削完成后松开移动压板上的螺母，取出工件；图4.3 夹具装配图结 论经过这次设计之后使我掌握了机械加工工艺规程的制定内容和顺序：分析被加工零件选择毛坯设计工艺过程工序设计编制工