镗套座的工艺规程及钻4-M10孔夹具设计

设计说明书题目：镗套座的工艺规程及钻 4-M10 的工装夹具设计学 生：学 号：10专 业：机械制造及自动化班 级：机械 09-3 班 指导老师：摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。镗套座加工工艺规程及其钻 4-M10 孔的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。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计22.1 确定毛坯的制造形式 22.2 基面的选择传 32.3 制定工艺路线 42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 52.5 确定切削用量及基本工时 6三 夹具设计 113.1 问题的提出113.2 定位基准的选择123.3 切削力及夹紧力计算143.4 定位误差分析163.5 钻套的设计173.6 夹具设计操作及简要说明19总 结20致 谢22参考文献 23第 1 页 共 23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。镗套座加工工艺规程及其钻 4-M10 孔的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 2 页 共 23页一、 零件的分析1.1 零件的作用镗套座主要起支撑作用。1.2 零件的工艺分析从镗套座零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下： 1. 以下端面为基准的加工面 这一组加工面包括：台阶面，铣100孔两端面及其各螺纹孔。 2. 以Ø100为定位中心的加工面第 3 页 共 23页这一组加工面包括4-M18螺纹孔，4-M10螺纹孔。二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，零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。零件材料为 HT200，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。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，对毛坯初步设计如下： 1.100mm的孔 查机械设计与工序分析表2-12，取Z=2.0mm2. 平面余量查机械设计与工序分析表3-3，得下端面，台阶面及左右端面等，取Z=2.0mm2.2 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，若零件有若干个不第 4 页 共 23页加工表面时，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。选择Ø100孔及其端面为粗基准，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。 方案一1 铸造 铸造2时效处理时效处理3 铣 铣下端面4 铣 铣高 30mm 台阶面5 铣 钻 2-8 孔6 铣 铣 100 孔两端面7 车 粗精镗 100 孔8 铣 钻 4-M18 孔9 钻 钻 100 圆周上的 4-M10 孔10 镗 钻中心 M10 孔11 磨 磨 100 孔12 检验 检验，入库第 5 页 共 23页方案二1 铸造 铸造2时效处理时效处理3 铣 铣下端面4 铣 铣高 30mm 台阶面5 铣 钻 2-8 孔6 铣 铣 100 孔两端面7 车 粗精镗 100 孔8 铣 钻 4-M18 孔9 钻 钻 100 圆周上的 4-M10 孔10 镗 钻中心 M10 孔11 检验 检验，入库方案一和方案二的区别为，方案二是没有磨 100 孔的工序，而方案一有磨 100 孔的工序，因为 100 孔的粗糙度是 0.8，只有经过粗加工，精加工，磨加工才能达到粗糙度要求，这样才能提高孔的加工精度要求，综合考虑我们采用方案一第 6 页 共 23页具体的加工路线如下1 铸造 铸造2时效处理时效处理3 铣 铣下端面4 铣 铣高 30mm 台阶面5 铣 钻 2-8 孔6 铣 铣 100 孔两端面7 车 粗精镗 100 孔8 铣 钻 4-M18 孔9 钻 钻 100 圆周上的 4-M10 孔10 镗 钻中心 M10 孔11 磨 磨 100 孔12 检验 检验，入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定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： 1.下端面下端面作为定位基准，单边余量Z-2.0mm2. Ø100的孔铸造出96mm的孔镗孔96mm至100mm第 7 页 共 23页单边余量Z=2.0mm3. 各个螺纹孔不留余量即可。2.5 确定切削用量及基本工时工序 1：铸造工序 2：时效处理工序 3：铣下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map0.2012d50/minv4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 map0.22）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2.0mfz10563in1svnrd按机床标准选取 700wn/270.4i10wvm当 700r/min 时n.2056/mzwf r第 8 页 共 23页按机床标准选取 560/mfr3）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时37ll21ml32为 120.678in7.mwltnfx工序 4：铣高 30mm 台阶面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map0.203d102/minv4z2. 决定铣削用量3.决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 map0.24.决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则0.4/zf齿1012min3svnrd按机床标准选取 1000wn/094.2i10wv当 1000r/min 时n.106/mzwf mr第 9 页 共 23页按机床标准选取 160/mfr4）计算工时切削工时： ， ，则机动工时为l1l321203in.imwltnf工序 5：钻 2-8 孔确定进给量 ：根据参考文献表 2-7，当钢的f， 时， 。由MPab8008dmrmf/47.039.于本零件在加工 8 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rf /35.029.75.04.39.0根据 Z525 机床说明书，现取 rmf/.切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所以min/18v01876/inswvrd根据机床说明书，取 5/inr故实际切削速度为 8701.4/min10wdv切削工时： ， ， ，则机ml6l51l32动工时为第 10 页 共 23页126053.416min7.mwltnf工序 X：钻 4-M10 螺纹底孔，攻丝 M10工步一：钻 4-M10 螺纹底孔机床：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 8.8mm1)进给量 取 f=0.13mm/r2)切削速度 V=2434m/min. 取 V=20m/min3)确定机床主轴转速 ns= = 724r/minWd10cv208.与 724r/min 相近的机床转速为 750r/min。现选取=750r/min。wn所以实际切削速度 = =cv10sdn8.7502./min5) 切削工时，按工艺手册表 6.2-1。t = ;其中 l=454mm; =5 mm; mfnlw211lt = = =0.067(min)mfnlw210.3754工步二：攻丝 M10mv/1in27rns第 11 页 共 23页按机床选取 ，则20/minwnr14/vrm机动时 ， ， l6l5攻 M6 孔 in.1095)2()(1nfltm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 9 道工序的钻 4-M10 螺纹孔的钻床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻 4-M10 螺纹孔，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.3.2 定位基准的选择工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。1. 六点定位原则第 12 页 共 23页定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。2. 工件定位中可能出现的几种情况（1）完全定位六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。（2）不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。（3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。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 主要支承用来限制工件的自由度，起定位第 13 页 共 23页作用1）固定支承2）可调支承3）自位支承（2）辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性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本道工序加工 4-M10，精度不高，因此我们采用 100 的孔及其端面做为定位基准，限制 5 个自由度，因为为圆周均布，所以另外一个自由度在下端面用挡销限制，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不再采用其他的辅助定位，螺母的压紧力即可以满足要求。定位方案如下：第 14 页 共 23页3.3 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）6.08.2HBDfF钻削力矩 式（5-3）6.0.9.1TD=10mm maxaxmin187149733HBB代入公式（5-2）和（5-3）得10.2frF=26x10x =9746.08.74T=10x N.mm190x23本道工序加工的 4-M10 螺纹孔，孔径较小，切削力不大，且夹紧力的大小可以通过压紧螺母的松紧来调整，因此对压紧力的大小不予计算，方知满足要求第 15 页 共 23页3.4 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在套筒上定位，套筒为水平放置，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套筒22 外圆面接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下。 0.12.30.2.67DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ；工件圆孔直径公差（mm） ； D套筒外圆直径公差（mm） 。Td3.5 钻套设计4-M10 螺纹孔的加工需钻，在此之后要攻丝 M10，因为钻后还要攻丝，为了我们钻后能及时攻丝，故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：。即先用麻花钻 4-M10 螺纹底孔，然后再攻丝 4-M10 螺纹，根据GB114184 的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为 8.8，钻头直径为 9，查机床夹具标准件可知，快换钻套 结构如下第 16 页 共 23页图 5.3 快换钻套图因为我们的快换钻套和夹具体是间隙配合，快换钻套本身靠压紧螺钉把快换钻套压在钻模板上，防止我们钻孔的时间，快换钻套旋转。从上图快换钻套的尺寸上我们可以看出，标准 的和8.8 孔相配的快换钻套螺钉的尺寸为 M5，查机床夹具标准件可知 M5 的快换钻套压紧螺钉的结构如下第 17 页 共 23页具体的尺寸如下第 18 页 共 23页3.6 夹具设计及操作的简要说明使用定位套定位，采用开口压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力，使用盖板式钻模板，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，适合于大批量生产装配图附图：夹具体附图：第 19 页 共 23页第 20 页 共 23页总 结设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。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,锻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。这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程设计有了很深的体会。 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锻炼与提高；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第 21 页 共 23页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，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感谢！第 22 页 共 23页致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。第 23 页 共 23页参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年10 月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年