支承套零件的机械加工工艺规程和铣18H8键槽夹具设计（全套含CAD图纸）
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支承套零件的机械加工工艺规程和铣18H8键槽夹具设计（全套含CAD图纸）,支承,零件,机械,加工,工艺,规程,18,H8,键槽,夹具,设计,全套,CAD,图纸
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XX大学 毕业设计论文 JS58支承套零件的机械加工工艺规程和铣键槽夹具 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要JS58支承套零件加工工艺及钻床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，误差目 录摘 要II目 录III第1章 序 言5第2章 零件的分析62.1零件的形状62.2零件的工艺分析6第3章 工艺规程设计83.1 确定毛坯的制造形式83.2 基面的选择83.3 制定工艺路线83.3.1 工艺路线方案一83.3.2 工艺路线方案二103.3.3 工艺方案的比较与分析113.4 选择加工设备和工艺装备123.4.1 机床选用123.4.2 选择刀具123.4.3 选择量具123.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定123.6确定切削用量及基本工时13第4章 夹具设计28总 结33致 谢34参 考 文 献35 第1章 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。JS58支承套零件加工工艺及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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。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2章 零件的分析2.1零件的形状题目给的零件是JS58支承套零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，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。JS58支承套零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。JS58支承套共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，85外圆、80外圆以及端面，62内孔、70内孔，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；槽20H8，M12X1.25,；其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。其中，62内孔、70内孔或内圆直接在上做镗工就行了。第3章 工艺规程设计本JS58支承套来自假设年产量为产品的生产纲领5000台/年，该零件备品率为4，废品率为 0.5。结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)（1+)=5226件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用型材圆钢，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 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，生产效率得以提高。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，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像JS58支承套这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，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应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。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，此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10铸造铸造20时效时效30粗车粗车85外圆、80外圆以及端面，倒角为。 40精车精车85外圆、80外圆以及端面，倒角为 50车车3X0.25退刀槽(2处)， 60粗车粗车62内孔、70内孔以及外部端面，倒角为。 70精车精车62内孔、70内孔以及端面，倒角为。 80车车5X0. 5退刀槽 90铣槽粗、精铣槽20H8 100铣槽粗、精铣键槽 110钻铰孔钻铰孔2-10H7 120钻孔攻丝先钻径向底孔10,然后攻丝M12X1.25,130钻孔攻丝先钻4-M6深15的底孔,然后攻丝 140钻孔钻7孔,然后钻12沉头孔150拉花键拉花键160钳去毛刺，清洗170终检终检入库3.3.2 工艺路线方案二10铸造铸造20时效时效30铣槽粗、精铣槽20H8 40铣槽粗、精铣键槽 50粗车粗车85外圆、80外圆以及端面，倒角为。 60精车精车85外圆、80外圆以及端面，倒角为 70车车3X0.25退刀槽(2处)， 80粗车粗车62内孔、70内孔以及外部端面，倒角为。 90精车精车62内孔、70内孔以及端面，倒角为。 100车车5X0. 5退刀槽 110钻铰孔钻铰孔2-10H7 120钻孔攻丝先钻径向底孔10,然后攻丝M12X1.25,130钻孔攻丝先钻4-M6深15的底孔,然后攻丝 140钻孔钻7孔,然后钻12沉头孔150拉花键拉花键160钳去毛刺，清洗170终检终检入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二增加了装夹次数，增加了机床的来回调换，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10铸造铸造20时效时效30粗车粗车85外圆、80外圆以及端面，倒角为。 40精车精车85外圆、80外圆以及端面，倒角为 50车车3X0.25退刀槽(2处)， 60粗车粗车62内孔、70内孔以及外部端面，倒角为。 70精车精车62内孔、70内孔以及端面，倒角为。 80车车5X0. 5退刀槽 90铣槽粗、精铣槽20H8 100铣槽粗、精铣键槽 110钻铰孔钻铰孔2-10H7 120钻孔攻丝先钻径向底孔10,然后攻丝M12X1.25,130钻孔攻丝先钻4-M6深15的底孔,然后攻丝 140钻孔钻7孔,然后钻12沉头孔150拉花键拉花键160钳去毛刺，清洗170终检终检入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序和工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔，选用Z525摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表12-47，选择双斜边二号砂轮。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“JS58支承套” 零件材料为HT200，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种铁的性能比较，HT200的硬度HB为143269，表2.2-23铁的物理性能，QT500-7密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重11.8013.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.13中可知，进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-19）其中 l= l=5 l=23则： t= =9.133.6.5.2 确定钻孔的切削用量钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =3.6.5.3 钻螺纹底孔及攻螺纹钻螺纹底孔 取 （）所以 （）按机床选取= （）所以实际切削速度 （）切削工时（一个孔）： 攻螺纹根据表4-32选取所以 （293）按机床选取所以实际切削速度所以切削时间（一个孔）： 3.5工序130：先钻4-M6深15的底孔,然后攻丝选择钻床：Z525钻床1、刀具的选择：选择高速钢麻花钻，其直径。依据，根据表2.1及表2.2，可选择钻头的几何形状为：标准，。2、选择切削用量1）依据，根据表2.7，可得钢的强度，钻头的直径时，。 因为，所以不需要乘孔深修正系数。 2）依据，根据表2.8，根据钻头强度决定进给量：当，钻头强度允许的进给力。 3）依据，根据表2.9，按机床进给机构强度决定进给量：当，机床进给机构允许的轴向力为8330N(查，表2.35)时，进给量为。从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为。根据Z525钻床说明书，选择。查，根据表2.19，当，时，查得轴向力。轴向力的修正系数为：故。查ZK546钻床的使用说明书，机床进给机构所允许的最大轴向力为，由于，所以可用。（2）决定钻头磨钝标准及寿命查，根据表2.12，当时，可取得钻头的后刀面最大磨损量取为0.4mm（0.40.6），刀具的寿命T=15min。（3）决定切削速度查，根据表2.30，可查得，。则。 =查，根据表2.31，可查得，故： r/min 查，根据ZK546钻头的使用说明书，可以考虑选择，但因为所选转数计算转数较高，会使刀具寿命下降，所以可将进给量降一级，即取，也可以选择较低一级的转数 ，仍用，比较这两种选择方案： 1）第一方案 , 2）第二方案 , 因为第一方案的乘积较大，基本工时较少，故第一方案好。这时, 。（4）检验机床扭矩及功率 查，根据表2.20，当，时，。扭矩的修正系数为可查得，所以。根据Z525钻床的使用说明书，当时，。 由于，故选择之切削用量可用，即 f=0.17mm/r, , 。工序150：拉花键C机床：卧式内拉床L6110 P=17kw 电机转速：980r/min一次安装：拉C孔至28H7、Ra1.6 ap=0.05mm1、刀具：矩形齿花键拉刀W18Cr4V D=28 L=880 L1=6 Z=62、切削用量、功率计算查表14-118 14-121得：切削速度v=4 m/minap=0.05则拉削力为148N，当N=148时，查表得:P=9.9kw比较功率，机械效率按0.8计算，所选机床合适。4 专用夹具设计4.1 问题的提出本夹具主要用来钻支撑套底面10的孔，这四个孔对花键孔和M121.25的螺纹孔都有一定的技术要求。在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中，使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或者检测的装置。在机械制造中采用大量的夹具，机床夹具就是夹具中的一种。它装在机床上，使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置，并能承受切削力的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面：较容易、较稳定地保证加工精度，因为用夹具装夹工件时，工件相对机床（刀具）的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度；提高劳动生产率，因为采用夹具后，工件不需要进行划线找正，装夹也方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率；扩大机床的使用范围，因为使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围。例如，在车床或摇臂钻床上安装钻模夹具后，就可以对支承套孔系进行钻削加工；改善劳动条件、保证生产安全，因为使用专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，降低对工人操作技术水平的要求，保证安全。4.2 夹具设计本夹具是工序120用10麻花钻直接钻斜孔的专用夹具，在Z5150摇臂钻床加工出10通孔。所设计的夹具装配图，夹具体零件图如附图所示。有关说明如下：1) 工艺装备的选择因孔加工所用刀具除镗刀外，大都为定尺寸刀具，所以可根据确定的加工方法、被加工孔的孔径大小来选择刀具。选择高速钢麻花钻头，因选择高速钢麻花钻头，因通孔加工精度要求较低，且还要进行攻螺纹，由实用机械加工工艺手册表11-57，选取钻头直径为d=7mm，钻头几何形状为（切削用量手册P63-65）标准，=30，2=118，0=12，=55。量具的选取单件小批生产中应选用通用量具，如游标卡尺、百分表等。大批大量生产应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。现选用内径百分表、内径卡尺测量内孔，用千分尺测量套筒外径。1)选择切削用量确定进给量f：按加工要求决定进给量：当d=10mm时，由切削用量手册表5.f=0.360.44mm/r。按钻头强度决定进给量：由切削用量手册表7，当d=7mm8.4mm时，钻头强度允许的进给量f=0.86mm/r。按机床进给机构强度决定进给量：由切削用量手册表8，当d=7mm10.2mm，机床进给机构允许的轴向力为9800N，（Z35型摇臂钻床允许的轴向力为19620N，切削用量手册表34）时，进给量f=2.0mm/r。从以上三个进给量比较可以看出，最受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.360.44mm/r，根据Z35型摇臂钻床说明书，选择f=0.40mm/r。决定钻头磨钝标准及耐用度由切削用量手册表9，当d=7mm，钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm，耐用度T为35min。决定切削速度由切削用量手册表11，HT200的灰铸铁可加工性为第5类。由切削用量手册P78表12，当加工性为第5类，f=0.40mm/r，d=7mm，标准钻头时，vi=0.33m/s。切削速度的修正系数为：加工材料强度与硬度改变时的修正系数kmv=0.94，钻头材料改变时，ktv=0.83，故V= v k k=0.330.830.94=0.26m/sn=11.83r/s根据Z35型摇臂钻床说明书，可考虑选择n=12.5r/s，但因所选转速较计算转速高，这样会使刀具耐用度下降，故可以将进给量降低1级，即f=0.32mm/r。也可以选择较低一级转速n=10r/s，仍用f=0.4mm/r，比较这两种方案： 第一方案：n=12.5r/s，f=0.32mm/r=12.50.32=4第二方案：n=10r/s，f=0.4mm/r=100.4=4两方案乘积相同，所用基本工时相同，选择第一方案n=12.5r/s，f=0.32mm/r。检验机床功率及扭矩由切削用量手册表18，当f0.32mm/r0.33mm/r，d=7mm11.1mm时，扭矩M=10.49N/m，扭矩的修正系数为1.0，故M=10.49N/m。根据Z35型摇臂钻床说明书，当n=12.5r/s时，扭矩M=53N/m。由切削用量手册表20，当d=7mm，v=0.27m/s，f=0.32mm/r时，P=1.0kw，根据Z35型摇臂钻床说明书，P=4.50.75=3.375kw。由于MM，PP，故选择的切削用量可用，即n=12.5r/s，f=0.32mm/r,V=0.26m/s分析后本夹具可安全工作。3) 定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一花键轴，该定位花键轴的尺寸与公差与本零件在装配时采用间隙配合，其配合误差为0.043mm，小于该处孔的位置误差。故满足定位要求。4) 对刀装置本工序为内孔的加工，因此选择钻套来对麻花钻头进行导向。钻套类型的选择钻套用来引导钻头、铰刀等孔加工刀具，增强刀具刚度，并保证被加工孔和工件其它表面准确的相对位置精度。根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。1）固定钻套该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计,钻套一般可使用100012000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。2）可换钻套当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便。可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。3）快换钻套当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。4）特殊钻套由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套。如果钻套较长，可将钻套孔上部的直径加大（一般取0.1mm），以减少导向长度。本道工序没有特殊要求，且零件的结构较为规则，考虑到孔的后续加工，以方便方便更换加工刀具，故选择快换钻套，其结构如装配图所示。5) 夹具体工件是由夹具体的花键轴来定位的。然后通过支撑套卡在夹具体的花键轴里实现夹紧。通过钻模板连接支撑套和夹具体，实现对刀。这样该夹具便有机连接起来，实现了定位、夹紧、对刀等功能。总 结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这
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