油阀座零件的机械加工工艺规程及夹具设计

机械制造工艺及夹具课程设计指导书 一、课程设计任务书题目：设计 油阀座 零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图CAD出图，手工图为2号)2（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，CAPP出图)1（3） 指定工序夹具装配图一张(2或3号图，CAD出图可拼接)1（4） 夹具部分零件图12张(图幅自定)1（5） 设计说明书(一份，>10页，正文小4号字，含插图)（6） 夹具3D装配效果图一张(3或4号图，可渲染)1以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。原始资料：该零件图样一张；年产量为6000件。二、课程设计指导(一)设计的目的本课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计其目的在于：1.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。3.培养学生熟悉并运用CAD、CAPP设计以及查询手册、规范、图表等技术资料的能力。4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。(二)设计要求与内容本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师指定的任务设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师指导下，按本指导书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定，数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。具体内容如下：(1)确定生产类型(一般为中批或大批生产)，对零件进行工艺分析。(2)选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图(零件毛坯合图)；(3)运用CAPP软件拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备(刀具，夹具，量具，辅具)，确定各工序切削用量及工序尺寸。(4)填写指定工序的工序卡片，并设计该工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图12张(5)撰写设计说明书。(6)运用CAD软件绘制专用夹具的3D装配图，并制夹具效果图。目录摘要6第1章、零件的分析71.2零件的工艺分析71.2.1以22为中心的加工表面71.2.2以16H10为中心的加工表面71.3确定毛坯81.3.1 毛坯材料81.3.2 铸件尺寸公差81.3.3 铸件机械加工余量81.4基面的选择91.4.1粗基准的选择101.4.2精基准的选择101.5制定工艺路线101.5.1表面加工方法的确定101.5.2加工阶段的划分111.5.3工序的集中与分散111.5.4工序的顺序安排121.5.5工艺路线方案一121.5.6工艺路线方案二121.5.7工艺路线的比较与分析131.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定141.6.1外圆表面（63）141.6.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（63端面、32端面）141.6.3孔16141.6.4外圆端面（24）141.6.5铣缺口（16）141.7确定切削用量和基本工时14第2章、粗钻油阀座10.5孔工序的夹具设计272.1问题提出272.2定位基准和定位方案的选择272.3切削力和卡紧力计算282.4定位误差分析282.5对刀装置292.6夹具设计及操作的简要说明292.7 绘制夹具总体图292.8设计心得体会30第3章、油阀座钻35孔专用夹具设计333.1 确定设计方案333.2 计算切削用量,决定切削速度v和工作台每分钟进给量F333.3 选择钻头磨钝标准耐用度343.4 基本时间343.5 定位误差的分析343.6 操作说明343.7 设计心得体会35第4章、油阀座圆周上2mm孔工序的夹具设计374.1 问题提出374.2 基准的选择比较374.3 切削力及夹紧力的计算374.4 定位误差的分析384.5 夹紧元件强度校核384.6 夹具操作设计及操作说明394.7 夹具的优化设计及经济性分析394.8 设计心得体会40第5章、油阀座铣135缺口专用夹具设计425.1 确定设计方案425.2 计算切削用量425.3 决定每齿进给量Fz425.4 选择铣刀磨钝标准几耐用度425.5 决定切削速度v和工作台每分钟进给量Fmz425.6 效验机床功率435.7 基本时间445.8 切削力及夹紧力计算445.9 定位误差的计算455.10 操作说明465.11 夹具的优化设计及经济性分析465.12设计心得体会47第6章 参考文献49附录：附表一：油阀座加工工序总流程工艺卡附表二：各工序加工工艺卡附图一：毛坯图及零件毛坯合图附图二：各工序夹具效果图附图三：各工序夹具装配及零件图摘要制造业中尤其是机械制造业在产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的工艺装备，而制造业产品的质量、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。本次课程设计通过分析注油器油阀座零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。对于夹具设计来说，最重要的就是定位、夹紧方案的确定。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。同时，通过对一系列定位误差和夹紧力的计算，验证了该零件的加工是可以保证其要求的精度的，它的加工误差在规定的范围内。通过夹紧力的计算，也验证了零件在被夹紧的前提下，它受到的夹紧力也并不大，满足夹具设计所要求的既要保证一定的夹紧力不使工件在加工过程中发生位移，但同时又不能过大致使工件发生变形。关键词：工艺装备、夹具设计、定位、夹紧第1章、零件的分析1.1零件的作用 目所给定的零件是凿岩机注油器上的油阀座，左端通过Rc3/4与主机相连，一管套穿过油壶壳体与24.5孔焊接，高压气体从左端进入阀座，在负压作用下，油壶内油从2孔流至22孔与高压气体混合后成雾状从套管喷出。16H10孔装入油量调节装置，缺口标志油量调节范围。1.2零件的工艺分析油阀座共有两组加工表面。现分述如下：1.2.1以22为中心的加工表面这一组加工表面包括：63的外圆，24.5的内孔，22的内孔以及Rc3/4锥孔，60锥角，145倒角，2个2的通孔，5，3垂直于5，2的平面及左端垂直平面。图1.1 以22为中心的加工表面1.2.2以16H10为中心的加工表面这一组加工表面包括：16H10的孔，10.5的孔以及135缺口，16.8内槽以及45倒角。由以上分析可知，Rc3/4连接用63定位。24.5焊管套形位公差靠机床自身来保证，且粗精加工尽可能一次加工完成。图2.2 以16H10为中心的加工表面1.3确定毛坯1.3.1 毛坯材料根据零件材料ZG45确定毛坯为铸件，为了保证孔22的加工质量和便于加工，将整个工件铸成整体毛坯，分型面通过22孔中心线，而且垂直16孔的中心线，铸件进行人工时效后，送机加工车间加工，以免工件切开后发生较大的变形。1.3.2 铸件尺寸公差 由于是中批量生产，毛坯制造选方法采用砂型机器型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10，选取铸件错箱值为1.0 mm。1.3.3 铸件机械加工余量 对于批量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得选取MA为G级，各表面的总余量见下表1，由工艺人员手册查得铸件主要尺寸见表2。表1加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明上表面39.6G2+0.4单侧加工6363H5+1轴降1级双侧加工端面55G3.5+0.5双侧加工表2主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT16与右端面尺寸22224一般公差-c63 轴63467一般公差-c22与上表面尺寸39.62.442一般公差-c左端面与右端面尺寸55459一般公差-c 零件毛坯合图1.4基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1.4.1粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。对一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，本零件选用不加工表面32外圆柱面作为粗基准。采用32外圆柱面作为粗基准加工内孔可以保证空的壁厚均匀，而且便于装夹。1.4.2精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。阀座的右端面和24.5孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现阀座零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。加工10.5孔时，以右端端面及24.5内孔为基准。加工内孔时应以63端面为基准。由于形位公差由机床自身来保证，粗精加工尽可能一次完成。1.5制定工艺路线制定工艺路线出发点，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大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。1.5.1表面加工方法的确定 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案备注右端面IT1312.5车左端面IT1312.5车上端面凸台IT1012.5铣22mm孔IT1312.5钻24.5孔IT1112.5车Rc3/4锥螺纹孔IT1312.5车10.5mm孔IT1312.5钻16mmH10孔IT103.2钻-扩3mm孔IT1125钻5mm孔IT1312.5钻2mm孔IT1125钻2.5*2.5*4缺口IT1312.5铣135退刀槽12.5铣内槽IT1212.5镗专用镗刀1.5.2加工阶段的划分由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工阶段，一个加工阶段可以完成；且由于工件的精度要求不太高，所以可以把焊工艺放置到最后，影响不太大。1.5.3工序的集中与分散 本零件选用工序集中原则安排油阀座的加工工序，端面5、3的孔一次装夹完成加工，63外圆、端面，22孔，24.5mm内圆一次装夹完成。该油阀座的生产类型为批量生产（6000件），为了提高生产效率；运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩减辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工面之间的相对位置要求。1.5.4工序的顺序安排根据先基准后其它的原则，首先加工精基准63mm圆柱面、右端面，24.5孔；根据先主后次的原则，先加工主要面右端面，22mm孔,后加工次要面10.5mm孔，16mmH10孔；根据先面后孔的原则，先加工右端面，后钻轴向孔；先加工凸台面，后钻10.5孔。1.5.5工艺路线方案一工序1 车63外圆、端面工序2 钻22孔工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序4 半精车24.5、精车24.5工序5 钻10.5孔工序6 粗镗16.8的孔工序7 车24端面、 车倒角工序8 钻3孔、工序9 钻5孔工序10 钻圆周上2孔工序11 钻端面上2孔工序12 精镗16的孔、镗内槽16.8的孔工序13 铣缺口工序14 焊封、去毛刺1.5.6工艺路线方案二工序1 铸造工序2 车63外圆、端面，钻22孔，扩24.5mm内圆，粗镗退刀槽；工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序4 铣24端面，保证至定位基准长度为39.6mm工序5 钻10.5孔，锪倒角；工序6 用专用镗刀镗内槽，距24mm面2.5mm，宽度为1.1mm扩孔16 H10mm，保证26.60.11mm；工序7 铣16孔的下端面，半粗铣上端面平台；工序8 钻3孔，钻5孔，保证深度6mm；工序9 钻端面上2孔，保证长度14mm；工序10 钻圆周上2孔；工序11 铣130度的缺口；工序12 焊封、去毛刺；工序13 终检，按零件图样要求全面检查；1.5.7工艺路线的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一工序4重复使用了初32的外圆，方案二把此工序放在了工序2中一次装夹加工，且精度要求能够保证；方案一中工序5钻孔时没有遵循先面后孔的原则，方案二保证了这一原则；16mm孔和16.8内槽一次加工就能保证精度，所以无需像方案一中那样分粗加工和精加工，且把镗孔的工序先于扩直径为16的孔，减小了因镗工艺造成工件变形的影响，加之对两个直径为2的油孔，先加工右端面的，而后加工圆周面上的孔，易于排屑和减小了加工的难度和增加刀具的使用寿命。综上从优考虑，选择工艺路线为方案二。首先以32外圆为粗基准加工端面，63外圆，钻22孔，车24.5mm内圆，尺寸公差由机床保证。利用63外圆和24.5mm内圆加工32端面、锥孔、倒角、车螺纹。利用63端面和24.5mm内圆以及24mm外圆加工24mm端面。由于2孔和3孔不能在同一机床上完成，所以应分成2道工序在2个不同的机床上加工。而两个2孔相通，所以先钻端面2孔，再钻另一个2孔时应以端面2mm为定位基准。 图2.2 主要加工尺寸1.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定油阀座零件材料为ZG45，强度和切削性能良好，塑性、韧性较低。生产类型为大批量生产，采用砂型机器铸造（压实式或震压式）。查机械加工工艺手册及相关资料，长度方向上的余量为4。铸造精度为IT9-IT11，尺寸公差为1.6-3.2mm.根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.6.1外圆表面（63）考虑其加工长度为9，与其联结的非加工外圆表面直径为70，为简化铸造毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为70。63表面为自由尺寸公差.1.6.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（63端面、32端面）分2次加工。第1次加工3，余下的0.51次加工。1.6.3孔16由于孔的直径都小于24毫米，故采用毛坯为实心，不冲出孔来。内孔精度要求界于IT8IT10之间。参照机械加工工艺手册确定工序尺寸及余量为 钻孔10.5 粗镗15.85 2Z=5.35 精镗15.95 2Z=0.11.6.4外圆端面（24）查机械加工工艺手册24端面的余量为4。分两次加工，第一次加工3，第二次加工1。1.6.5铣缺口（16）由于题目中对16圆柱缺口的精度要求不高。故粗铣余量为4。经过粗铣后即可达到题目的要求。1.7确定切削用量和基本工时工序2：车63外圆及端面，钻22孔，车24.5mm内圆，粗镗退刀槽1、加工条件加工材料：ZG45，0.05Gp,铸造加工要求：粗车63外圆及端面机床：CA6140车床刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸1625，=90，=15，=12，=0.5。2、计算切削用量（1）车63外圆端面1）已知毛坯长度方向的加工余量为，分2次加工，=3，长度加工公差按IT10级。2）进给量f：根据机械加工工艺手册P507表2.4-3,当刀杆尺寸为1625，3以及工件直径为63时f=0.50.7/r，按CA6140车床说明机械加工工艺手册P871表3.1-19取f=0.51/r3）计算切削速度。 据切削用量简明手册P30，切削速度计算公式为（寿命选T=60min）=(m/min) （2.1）其中=242，=0.15,=0.35,=0.8将上述数据带入公式中=0.8=91.5m/min4)确定机床主轴转速=399r/min按机床说明（见切削用量简明手册表1.13）与399 r/min相近的机床转速为320r/min以及400r/min，现取400r/min。若选320r/min，则速度损失太大。所以，实际切削速度：V=91.69m/min5)切削工时，据机械加工工艺手册P694表2.5-3t= =0.245min6)效验机床功率主切削力按切削用量简明手册P37表1.29 所示公式计算= （2.2）其中 =2795，=1.0,=0.75,=-0.15=0.890.951.01.0=0.8455=27950.8455=2169.4N切削时消耗功率为=3.32Kw根据中CA6140机床说明可知，CA6140主电动机功率为7.5Kw，所以机床功率已足够，可以正常加工。7）效验机床进给系统速度。已知主切削力=2169.4N，径向切削力按切削用量简明手册表1.29公式计算= （2.3）其中=1940,=0.6,=0.6,=0.9=0.50.851.00.66=0.8455=19400.2468=224.4N而轴向切削力= （2.4）其中=2880,=0.5,=-0.4,=1.0=1.170.851.01.0=1.445=28801.445=1433.25N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=+u（+）=1433.25+0.1(2169.4+224.4)=1672.63N而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力远远大于1672.63N。故机床进给系统可正常工作。|1|车63外圆切削深度: 单边余量Z=4。分两次切削，第一次切3。进给量: 据切削用量简明手册表1.16，选用f=0.5/r计算切削速度：= （2.5）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=23.5r/min确定主轴转速：=102.52r/min按机床选取n=100r/min所以实际切削速度：V=22.92m/min切削工时： 按机械加工工艺手册P694表2.5-3t= =0.8min|2|钻22孔 选用机床：Z550型立式钻床 进给量：f=0.41/r（切削用量简明手册表2.7）切屑速度：v=10.25m/min(切削用量简明手册表2.13及表2.14按5类加工性考虑)=148.38r/min按机床选取=125r/min(切削用量简明手册表2.36)所以实际切削速度V=8.635m/min切削工时：t=1.346min其中切入=10，切出=4，L=55| 3|半精车24.5、精车24.5沉孔，孔深为10（1）半精车24.5，半精车至24。单边余量Z=1，一次车去全部余量，=1。查切削用量简明手册表1.6可知 f=0.51/r计算切削速度。根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为 =（m/min） （2.8）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=40.58r/min=527.49r/min按机床说明，取=560r/min实际切削速度：V=42.2m/min切削工时：t=0.507min精车至。单边余量Z=0.25、f=0.25/r、=0.25计算切削速度。根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为 =（m/min） （2.9）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=40.58r/min=527.49r/min按机床说明，取=560r/min实际切削速度：V=42.2m/min切削工时：t= =0.507min工序3：车左端端面、车锥孔Rc3/4、车60内倒角、车内螺纹、车145倒角。（1）车左端端面确定进给量。当刀杆尺寸为1625，3以及工件直径为32时，f=0.51/r。查切削用量简明手册表1.10及机械加工工艺手册P507表2.4-3计算切削速度 根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为 =（m/min） （2.6）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=29.11r/min=289.7r/min按机床说明（见切削用量简明手册表1.31）与289.7 r/min相近的机床转速为320r/min以及250r/min，现取320r/min。若选250r/min，则速度损失太大。所以实际切削速度V=32.15m/min切削工时：t=0.444min(2)车锥孔 确定进给量。查机械加工工艺手册P507表2.4-5，知f=0.37/r计算切削速度 根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为=（m/min） （2.7）其中=38，=0，=0.8,=0.8，m=0.2=29.76r/min=473.89r/min按机床说明，取=500r/min所以实际切削速度V=31.4m/min切削工时：t=0.19min工序4：铣24端面，保证至定位基准长度为39.6mm铣24端时：=3，f=0.38mm/r（查机械加工工艺手册P507）切削速度根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为=（m/min） （2.10）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=29.11r/min=386.28r/min按机床说明，取=400r/min实际切削速度V=30.144m/min切削工时：t=0.237min工序5:钻10.5孔，锪倒角确定进给量f:根据切削用量简明手册,当钢的=800Mp,d=10.5时，f=0.22mm/r0.28mm/r切削速度：据机床说明（切削用量简明手册P55表2.13及2.14按5类加工性考虑）查得切削速度V=12.7m/min所以=385.2r/min按机床说明，（切削用量简明手册P79表2.36）取=351r/min故实际切削速度：V=11.57m/min切削工时：按机械加工工艺手册P696表2.5-7t=0.387min工序6：镗内槽16.8的孔，扩16的孔、据有关手册，确定镗床的切削速度为30m/min。则=597.1r/min由于T68卧式镗床说明中有=100r/min故实际切削速度V= =5.024m/min切削工时：t= =0.66min扩孔至16。单边余量Z=2.75。一次切除全部余量。=2.75，进给量f=0.5mm/r工序7：铣16孔的下端面，半粗铣上端面平台；铣16端时：=3，f=0.38mm/r（查机械加工工艺手册P507）切削速度根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为=（m/min） （2.10）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=29.11r/min=386.28r/min按机床说明，取=400r/min实际切削速度V=30.144m/min切削工时：t=0.237min工序8：钻3孔，钻5孔，保证深度6mm；一、钻3孔：选用钻床为Z550f=0.02mm/r（查切削用量简明手册P59表2.18）V=25m/min（查切削用量简明手册P59表2.18）=2653.93r/min按机床说明，取=1500r/min故实际切削速度：V=14.13m/min切削工时：t=0.633min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力：= （2.11）其中=600，=1.0,=0.7,=0.95=6000.95=110.59N扭矩:= （2.12）=0.3050.95=0.114N*m功率:= （2.13）=0.018Kw二、钻5孔：钻5孔时：f=0.015mm/r（查切削用量简明手册P59表2.18）V=28m/min（查切削用量简明手册P59表2.18）=1783.4r/min按机床说明，取=1500r/min故实际切削速度：V=23.55m/min切削工时：t= =0.533min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力：= （2.13）其中=600，=1.0,=0.7,=0.95=6000.95=150.69N扭矩:= （2.14）=0.3050.95=0.317N*m功率:= （2.15）=0.05Kw工序9：钻端面上2孔选用钻床：Z515f=0.05mm/r（查机械加工工艺手册P545表2.4-38）V=0.75m/s（查机械加工工艺手册P547表2.4-41）=7165.6r/min按机床说明，取=2900r/min故实际切削速度：V=18.212m/min切削工时： t=0.124min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力：= （2.15）其中=600，=1.0,=0.7,=0.95=6000.95=140.02N扭矩:= （2.16）=0.3050.95=0.1055N*m功率:= （2.17）=0.032Kw工序10:钻圆周上2孔由于此道工序与上一道工序机床选择相同。故切削用量和基本工时与上一步相同。f=0.05mm/r=2900r/min，V= 18.212m/mint=0.193min工序11：铣缺口 工件材料：ZG45 刀具：硬质合金立铣刀。材料为YT15/Z=16/3 , f=0.03mm/zV=2.66m/s=159.6m/min=2117.8r/min按机床说明，取=1450r/min故实际切削速度：V=109.27m/min切削工时：t= =0.077min工序12：焊封、去毛刺（2007级）本科生设计说明书油阀座钻10.5mm孔专用夹具设计系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 叶 青 班 级：07机本一 学号 2007011120 指导教师姓名： 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月第2章、粗钻油阀座10.5孔工序的夹具设计本章由叶青执笔经小组讨论及分配，决定设计第5道工序在24面上钻10.5的通孔的工装夹具，对本序的主要要求考虑尺寸22，由于公差要求较低，因此本步的重点应在加紧的方便与快速性上。2.1问题提出本夹具用来加工24端面的10.5mm的孔。孔的定位精度一般，加工精度可由钻床保证。2.2定位基准和定位方案的选择由零件图可知，加工10.5mm孔必须对工件进行完全定位。使用钻床进行加工，2种方案如下：方案一用63mm端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过22mm中心孔，在心轴上做成24.5mm的短销限制2个自由度，再用24上端面限制一个自由度。定位方案二用63mm的端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过22mm中心孔，再用24的外圆面限制一个自由度。由比较可知，方案一24上端面面积较小，不足以限制零件的旋转自由度，而方案二则能较好的限制其旋转自由度。 方案1 方案2 图2.2.1出于定位简单和快速的考虑，选择方案二即以孔24.5mm和端面为基准定位，侧面加V形块与24圆柱外圆面相切辅助定位，使工件完全定位，再使用螺旋卡紧机构推动紧推块压紧零件进行卡紧。最终的定位原理图如图 图2.2.22.3切削力和卡紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩： 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1S2S3S4F=16.77N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。2.4定位误差分析本工序采用孔24.5和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。2.5对刀装置本夹具采用可换钻套作为对刀装置，其中钻套配用M8的开槽盘头螺钉压紧，其优点是可迅速方便地调换钻套。 图2.52.6夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧，为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构，为操作方便轻松，采用手轮转动推力螺栓加紧定位。加工时转动手轮使紧推块退至适当距离，将工件装在心轴上，略微对正，再转动手轮使V块接触工件24外圆使零件完全对正，最后继续转动手轮紧固工件。2.7 绘制夹具总体图绘图时，工件用双点画线表示，将夹具的各个元件连接在一起，形成夹具的整体图，螺纹，销等配合部分采用局部剖视图表示。 图2.7 2.8设计心得体会经过为期三周的努力，有关夹具的课程设计最终完成了，个中的辛苦与体会，让我感触颇深。刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，通过几次与指导老师的交流也都能迎刃而解。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们解决了很多难题。这次的课程设计，各种辅助设计的计算机软件必不可少，有我们曾经接触过的AutoCAD，也有我们以前一无所知的pro/E，C4D等等软件，通过这段时间的使用及实践，让我对这些软件也或能够熟练的使用，或能进行一些初步的操作了。对于已经大三并且即将大四的我们来说，这次的课程设计在我们以后的社会工作中的作用是十分重要的，相信通过这次的课程设计，能够让我认清了自己的不足，并将在以后的工作生活中加以完善，在未来的工作中更好的发挥自己。（2007级）本科生设计说明书油阀座钻10.5孔专用夹具设计系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 周 蓉 班 级：07机本一 学号 2007011117 指导教师姓名： 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月第3章、油阀座钻35孔专用夹具设计本章由周蓉执笔3.1 确定设计方案本夹具是工序钻35孔的专用夹具.本夹具将用于立式钻床.1.定位方案 工件以右端面及24.5孔为定位基准,采用平面与定位销组合定位方案,在右端面及24.5孔面上定位,其限制了5个自由度. 16孔用菱形销限制1个自由度,所以工件被完全定位.2.夹紧方案 用于钻小孔的夹具,常常不另设夹紧装置,这种处理方法既能缩短夹具的制造周期,降低夹具制造成本,又能节省安装工件的时间,提高生产率,但必须保证安全.采用手动螺旋拧紧是可靠的,可免去夹紧力的计算.3.导向装置 采用固定钻套,保证钻孔的位置.3.2 计算切削用量,决定切削速度v和工作台每分钟进给量F钻3孔，钻5孔，保证深度6mm；一、钻3孔、选用钻床为Z550f=0.02mm/r（查切削用量简明手册P59表2.18）V=25m/min（查切削用量简明手册P59表2.18）=2653.93r/min按机床说明，取=1500r/min故实际切削速度：V=14.13m/min切削工时：t=0.633min二、钻5孔f=0.015mm/r（查切削用量简明手册P59表2.18）V=28m/min（查切削用量简明手册P59表2.18）=1783.4r/min按机床说明，取=1500r/min故实际切削速度：V=23.55m/min3.3 选择钻头磨钝标准耐用度查<<机械制造技术基础课程设计指南>>表5-130知,钻头的磨钝限度为0.5-0.83.4 基本时间切削工时：T1=0.633minT2= =0.533min总时间大约为1.066分3.5 定位误差的分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为垂直放置，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。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。3.6 操作说明由零件图可知，两定位孔一个与5孔同轴,一个与5孔垂直，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求。为了保证所钻的孔与侧面垂直,根据基准重合、基准统一原则,在选择两定位孔的加工定位基准时，应尽量选择同一定位基准,即粗车、半精车的右端面。因此加工定位孔的定位基准应选择63外圆端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以24.5轴限制工件的两个自由度，用一个菱形销定位限制工件的另一个自由度。3.7 设计心得体会 设计是对我们在学校所学知识的总结。通过课程设计可以将所学知识串通起来,从而对我们所学专业知识进行巩固和复习。刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。于是我在图书馆借了很多相关的书籍,并上网查阅了一些资料,详细了解了机械设计应注意的问题及设计步骤.我开始知道要先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图,然后定出工艺规程路线,最后设计出需要的专用夹具.在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，指导老师及同学们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不仅学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他在设计期间为我们解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会对我们以后的学习有更好的帮助。（2007级）本科生设计说明书油阀座钻3mm孔工序的夹具设计系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 扶翰章 班 级：07机本一 学号 2007011122 指导教师姓名： 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月第4章、油阀座圆周上2mm孔工序的夹具设计本章由扶翰章执笔4.1 问题提出本夹具用来加工圆周上2mm孔。孔的定位精度一般，加工精度可由钻床保证。4.2 基准的选择比较 由零件图可知，加工2mm孔必须对工件进行完全定位。使用钻床加工，定位方案一用63mm端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过22mm中心孔，在心轴上做成24.5mm的短销限制2个自由度，再用16mm的孔限制1个自由度。定位方案二用63mm的端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过22mm中心孔，在心轴上做成24.5mm的菱形短销与平面一起限制4个自由度，再配合2mm的短销限制2个自由度来实现定位。比较两个方案可知，方案二较好，因为端面上2mm的孔和圆周上2mm的孔要求垂直相通，方案二用前一步工序加工的端面2mm的孔来进行定位，可以很好的保证加工精度。故选择方案二。 图3.2 工件定位方案一 工件定位方案二4.3 切削力及夹紧力的计算选用钻床为Z515f=0.05mm/r（查1P545表2.4-38）V=0.75m/s （查1P547表2.4-41） =7165.6r/min按机床说明，取=2900r/min故实际切削速度：V= =18.212m/min切削工时：t= =0.193min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查6P77表2.32 轴向力：= (3.1)其中=600，=1.0, =0.7, =0.95=6000.95=140.02N 扭矩: = (3.2)=0.3050.95=0.1055N*m 功率: = (3.3)=0.032Kw4.4 定位误差的分析夹具的主要定位元件是立板及与立板配合使用的心轴。所以立板和心轴的制造误差为本工序的主要误差。立板与心轴的配合处要磨精度等级为6级，公差为0.013mm，平面度公差为0.05mm，心轴的表面与立板面的垂直度公差为0.03mm，所以加工孔的垂直度误差为0.013+0.03+0.05mm=0.093mm。4.5 夹紧元件强度校核受力分析：当压紧工件时，螺栓除受夹紧力作用产生拉应力外，还受转矩T的扭转而产生扭转剪应力的作用。拉伸应力：扭转剪应力：由第四强度理论，可知螺栓预紧状态下的计算应力：元件材料为45钢，屈服强度为=450 ，取安全系数n=1.9则许用挤压应力4.6 夹具操作设计及操作说明夹具的装配是先把2mm短销装入夹具座中，再装心轴，其一端过盈配合，并用双螺母反向锁死，再装钻模板，夹具安装完毕。加工时把工件装在心轴上，保证定位要求，加开口垫片，用螺母拧紧。加工孔完成后，拧松螺母至能拿出开口垫片即可，拿出开口垫片，取出工件。4.7 夹具的优化设计及经济性分析这种优化设计的特点：可以正确确定适用对象种数。根据优化设计的结果，对可调、可换元件和通用基体的结构设计从成本比例的角度进行调整，从而使之满足优化设计，达到整体经济性的目的。从成组夹具适用对象种数所分摊的夹具成本看，可以认为：适用对象在成组夹具满负荷的范围内，对象种数愈多则夹具分摊到适用对象种数上的单位成本就愈低。从夹具上的可调、可换元件看，随着夹具适用对象种数的增加，则夹具上的可调、可换元件也随着增加，这时，可调、可换元件的设计、制造费用以及夹具的调整次数和调整、保管费用也随之相应增加。当所设计的成组夹具，其适用对象零件种数等于或接近NK值时，可以认为这套成组夹具符合经济性的原则；反之，从经济的角度可以认为是不合理的。这时，应该从各方面采取调整措施，如修改通用基体或可调、可换元件的结构设计，使之Ct值与P值的比例关系得到调整，最终符合经济性的原则。 在成组夹具设计中，根据夹具的复杂程度，从已积累的统计资料中取得Ct值与P值的当量值，以预定成组夹具适用对象零件种数，然后对实际的Ct值与P值进行评价，这样可以达到减少过程损失的目的。 大幅度提高单机设备的通过能力，提高产品质量。现场同类设备由于工装的差异影响了设备本身较宽的工艺通过能力，通用工装使现场整体的设备通过能力得到提高，有利于均衡生产，提高了工艺质量和产品质量。提高现场应变能力和单一品种的加工能力，有利于物流顺畅和均衡生产。4.8 设计心得体会 为期两周多的夹具课程设计终于结束了。我们在整个过程中，一组成员相互配合、互相监督。努力地将设计尽早赶完。在过程中，我懂得了，怎样去锻炼我们的实践面和对理论面的理解和消化，要明白怎样去讲我们的专业知识与课程设计联系起来。我想做累世的大作业就为我们提供了良好的实践平台。为了让自己的设计搞好。我查了大量的关于机械方面的资料。一次次翻阅手册让自己的设计更加标准化。在 有时高设计的时候我们就像一个个空想家，仅凭自己的印象在做啊，算啊。没有吧设计手册放在手上，抛开 了实际。搞出来的却是不切合实际的，所以我们做设计一切要从实际出发，从手册出发，这样才会有所收获。对于夹具设计，主要是解决零件定位问题和夹紧问题，而零件定位夹紧是比较灵活的，方案比较多，需要我们对加工零件进行认真的分析，选择出比较成熟的方案。在整个夹具课程设计的过程中，我们遇到了很多的问题，才发现自己学习的不到位。也了解到书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，在设计中才发现，有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。实践才是检验真理的唯一标准！这次设计中要求用到制图软件，使我们对AutoCAD,Proe又重新熟悉了一遍。记得CAD还是大一时候学的，刚开始画的时候基本上都不记得了，于是我又把书拿出来重新看了一遍，在一边画图一边熟悉软件中