套筒零件钻12孔夹具设计【含CAD图纸、说明书】
产品型号 零件图号 18机械加工工序卡片产品名称 零件名称 套筒 共 1 页 第 1 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号18 钻 20 钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数锻件 4569 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数钻床 Z525 型立时钻床夹具编号 夹具名称 切削液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件366.43主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 钻 8mm 孔 麻花钻、专用夹具、内径千 分尺 545 18 0.12 15 1设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)刘悦新标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期产品型号 零件图号 18机械加工工序卡片产品名称 零件名称 套筒 共 1 页 第 1 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号18 钻 20 钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数锻件 4569 1 1设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数钻床 Z525 型立时钻床夹具编号 夹具名称 切削液工序工时 (分)工位器具编号 工位器具名称准终 单件366.43主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 钻 8mm 孔 麻花钻、专用夹具、内径千 分尺 545 18 0.12 15 1设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)刘悦新标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期产品型号 零件图号 18机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 套筒 共 页 第 页材 料 牌 号 20 钢 毛 坯 种 类 锻件 毛坯外形尺寸 45*69 每毛坯件数 每 台 件 数 备 注工 时工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备 工 艺 装 备准终 单件1 锻造2 粗车 粗车左右端面 C620-1 型卧式车床 外圆车刀,游标卡尺3 半精车 半精车外圆 38mm18mm 倒角 2x45,车沟槽 C620-1 型卧式车床 外圆车刀,游标卡尺4 钻孔 钻外侧孔 3 个钻 3-4.5 孔深 3 的孔, 3-8.5 深 3 的孔 Z525 型立时钻床 直柄麻花钻5 精车 . 精车左右端面及车外圆 C620-1 型卧式车床 外圆车刀,游标卡尺6 钻孔 钻 8 钻 12 的孔 Z525 型立时钻床 直柄麻花钻7 铰孔 粗铰 8 的孔 12 精铰 12 的孔 Z525 型立时钻床 专用夹具, 812 铰刀, 游标卡尺8 铣槽 铣长 12 宽 3.5 的沟槽 卧式升降台 铣床 圆柱平面铣刀9 清洗 清洗机10 终检 游标卡尺,塞规刘悦新标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期设计说明书题目:套筒的工艺规程及钻孔的夹具设计学 生:学 号:专 业:班 级: 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。套筒加工工艺规程及其钻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32.1 确定毛坯的制造形式 32.2 基面的选择 32.3 制定工艺路线 52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5 确定切削用量及基本工时 8三 夹具设计 123.1 问题的提出12总 结17致 谢18参考文献 19第 0 页 共 25 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。套筒的加工工艺规程及其钻孔的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 1 页 共 25 页一、 零件的分析1.1 零件的作用套筒零件的的作用,待查1.2 零件的工艺分析套筒有 2 组组加工面他们有位置度要求。这 2 个加工面的分别为1,以外圆为基准的加工面,这组加工面包括轴肩的各个端面和内孔。2:以内圆为基准的加工面,这组加工面包括外圆,钻孔,铣顶面槽。第 2 页 共 25 页二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 20 钢,根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用精密模铸造。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出。粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的第 3 页 共 25 页表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。粗基准的选择:对套筒这样的零件来说,选择好粗基准是至关重要。以零件的上端的不加工平面作为粗基准。因为套筒式回转体零件,回转体零件通常以不加工的外圆面为定位粗基准。精基准的选择应满足以下原则:(1) “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2) “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3) “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4) “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。精基准的选择:我们选择以加工内圆面精基准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。通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下两种工艺方案:方案一工序:下棒料工序:正火 HBS125-156第 4 页 共 25 页工序:车端面保证总长 63工序:车外圆保证台阶长 63工序:钻直径为 8 的 通孔工序:车外圆 20工序:车端面保证总长 62工序:扩孔 11 深 47工序:精镗孔 11.097-12。工序 X:半径车外圆 18工序 XI:倒角 1x45 度工序 XII:半精车外圆为 18.5工序 XIII:半精车外圆 18.006-18工序 XIV:切槽 2x45 度工序 XV:倒角 1x45 度工序 XVI:钻 4.5 通孔工序 XVII:质检。工序 XIII:入库方案二:工序:下棒料工序:正火 HBS125-156工序:车端面保证总长 63工序:车外圆保证台阶长 63工序:钻直径为 8 的 通孔工序:车外圆 20工序:车端面保证总长 62工序:精镗孔 11.097-12工序:扩孔 11 深 47第 5 页 共 25 页工序 X:半径车外圆 18工序 XI:倒角 1x45 度工序 XII:半精车外圆为 18.5工序 XIII:半精车外圆 18.006-18工序 XIV:切槽 2x45 度工序 XV:倒角 1x45 度工序 XVI:钻 4.5 通孔工序 XVII:质检。工序 XIII:入库方案一和方案二的区别在于方案一在在车外断面后在精镗孔,这样就很好地保证了工件的精度,同时也提高了生产效率。综合考虑我们选择方案一。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械手手指材料为 20 钢生产类型为大批量生产,采用锻造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差,由锻造可直接获得。2、套筒的内圆面还有外圆面,精度要求较高,所以要进行精铣,其加工余量为 2.5mm。套筒的端面精度要求较低,一次走到切除,余量为 2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序 III:车端面保证总长 631 粗车:37 60 圆弧和台阶面选择 37mmYG6 车刀第 6 页 共 25 页1) 车削深度,因为尺圆弧面没有精度要求,故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(12+10)/475=0.046min。车: 小端面选择 R15mmYG6 车刀1) 车削深度,因为尺圆弧面没有精度要求,故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 第 7 页 共 25 页查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(9+5)/475=0.029min。工序 V:钻,绞,直径为 8 的通孔钻孔 8.7确定进给量 :根据参考文献表 2-7,当钢的f, 时, 。MPab0md8.70rmf/47.039.由于本零件在加工 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/.第 8 页 共 25 页切削速度:根据参考文献表 2-13 及表 2-14,查得切削速度 所以min/18vmin/9.7348.10rdvws 根据机床说明书,取 ,故实际切削速度i/5rn为 min/3.2710dvw切削工时: , , ,则机ml72l9l2动工时为 in65.02.375121fnltwm2、扩孔 8利用钻头将 孔扩大至 ,根据有关手册m8.78规定,扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rff/87.05. 75.06.1212钻根据机床说明书,选取 mf5. in/46123312vv钻则主轴转速为 ,并按车床说明书in/46.5rn取 ,实际切削速度为mi/6rnw第 9 页 共 25 页min/67.41085.2ndvw切削工时: , , ,则机ml5l9l32动工时为 in8.157.0621fnltwm工序 III:铣沟槽1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀,刀片采用 YG8,, , , 。map5.1d60min/150v4z2. 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 map2)决定每次进给量及切削速度根据 X62 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/2.0mfzin1.796510rdvns按机床标准选取 750wn/min/3.140561vw第 10 页 共 25 页当 750r/min 时wnrmzfm /607542.0按机床标准选取 fm3)计算工时切削工时:l=59 , ,则机动工时为l91l32in47.0).75()(21xfnltwm工序 VI:切削用量及基本工时的确定:钻 底孔,攻螺纹m8.6M8mm。钻 底孔:8.6选用 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 3.16)m由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fr机(切削 表 2.15)16incV查016(/min)8.5cnrD查查按机床选取 4/ir机.15(/in)100cnV机机基本工时: 1230.(mi)4.8ltf机 机第 11 页 共 25 页攻螺纹 M8mm:选择 M8mm 高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距 ,即f p1.25/fmr7.5/mincV机 107.598(/in)cnrD查按机床选取 2/ir机6.8/incVm机基本工时: 1203.5(min)7.ltf机工序:钻 4.5 通孔选择 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 3.56)4.5m由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.36/fr机(切削 表 2.15)14incV查01425(/min).cnrD查查按机床选取 7/ir机4.521.0(/in)10cnV机机基本工时: 1283.6(mi)7.ltf机 机第 12 页 共 25 页第 13 页 共 25 页三、 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,决定设计钻 12 孔夹具设计。3.1 问题的提出 本道工序加工 12 孔,精度不高,因此不在采用其他的辅助定位,钻模板的压紧力即可以满足要求3.2 定位基准的选择机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求:表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系,是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。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,称为装第 14 页 共 25 页配基准。(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。需要说明的是,作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等,它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。本道工序加工 2-9 孔,精度不高,因此我们采用已加工好的端面定位,采用支承钉和挡销定位,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即可以满足要求。3.3 切削力和夹紧力的计算在机械加工中,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。确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及第 15 页 共 25 页其他外力作用于工件的情况,而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理,大小适当,方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定(1)夹紧力方向应垂直于主要定位基准面(2)夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择(1)应能够保持工件定位稳定可靠,在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。(2)应尽量避免或减少工件的夹紧变形(3)夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算(1)首先假设系统为刚性系统,切削过程处于稳定状态。(2)常规情况下,只考虑切削力(矩)在力系中的影响;切削力(矩)用切削原理公式计算。(3)对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合,必须计入惯性力。(4)分析对夹紧最不利的瞬时状态,按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力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)6.0.91T式中: 9Dm第 16 页 共 25 页maxaxmin1187491733HBBH代入公式(5-2)和(5-3)得0.2fr0.8.6F691745N.0.Tx278.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。3.4 定位误差分析本工序选用的工件在支承钉和挡销上定位,挡销为水平放置,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心轴上母线接触,故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向,且向下,见下图。 0.15.20.34.712DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙(mm) ;工件圆孔直径公差(mm) ; D定位销外圆直径公差(mm) 。Td第 17 页 共 25 页挡销水平放置时定位分析图3.5 夹具设计及操作的简要说明采用支承钉和挡销定位即可指定可靠的卡紧力。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,适合于大批量生产第 18 页 共 25 页总 结这次设计即将结束了,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,为我们踏入设计打下了好的基础。这次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。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。第 19 页 共 25 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课程设计。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 20 页 共 25 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 年产品型号 零件图号 18机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 套筒 共 页 第 页材 料 牌 号 20 钢 毛 坯 种 类 锻件 毛坯外形尺寸 45*69 每毛坯件数 每 台 件 数 备 注工 时工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备 工 艺 装 备准终 单件1 锻造2 粗车 粗车左右端面 C620-1 型卧式车床 外圆车刀,游标卡尺3 半精车 半精车外圆 38mm18mm 倒角 2x45,车沟槽 C620-1 型卧式车床 外圆车刀,游标卡尺4 钻孔 钻外侧孔 3 个钻 3-4.5 孔深 3 的孔, 3-8.5 深 3 的孔 Z525 型立时钻床 直柄麻花钻5 精车 . 精车左右端面及车外圆 C620-1 型卧式车床 外圆车刀,游标卡尺6 钻孔 钻 8 钻 12 的孔 Z525 型立时钻床 直柄麻花钻7 铰孔 粗铰 8 的孔 12 精铰 12 的孔 Z525 型立时钻床 专用夹具, 812 铰刀, 游标卡尺8 铣槽 铣长 12 宽 3.5 的沟槽 卧式升降台 铣床 圆柱平面铣刀9 清洗 清洗机10 终检 游标卡尺,塞规刘悦新标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期设计说明书题目:套筒的工艺规程及钻孔的夹具设计学 生:学 号:专 业:班 级: 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。套筒加工工艺规程及其钻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32.1 确定毛坯的制造形式 32.2 基面的选择 32.3 制定工艺路线 52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5 确定切削用量及基本工时 8三 夹具设计 123.1 问题的提出12总 结17致 谢18参考文献 19第 0 页 共 25 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。套筒的加工工艺规程及其钻孔的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 1 页 共 25 页一、 零件的分析1.1 零件的作用套筒零件的的作用,待查1.2 零件的工艺分析套筒有 2 组组加工面他们有位置度要求。这 2 个加工面的分别为1,以外圆为基准的加工面,这组加工面包括轴肩的各个端面和内孔。2:以内圆为基准的加工面,这组加工面包括外圆,钻孔,铣顶面槽。第 2 页 共 25 页二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 20 钢,根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用精密模铸造。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出。粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的第 3 页 共 25 页表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。粗基准的选择:对套筒这样的零件来说,选择好粗基准是至关重要。以零件的上端的不加工平面作为粗基准。因为套筒式回转体零件,回转体零件通常以不加工的外圆面为定位粗基准。精基准的选择应满足以下原则:(1) “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2) “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3) “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4) “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。精基准的选择:我们选择以加工内圆面精基准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。通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下两种工艺方案:方案一工序:下棒料工序:正火 HBS125-156第 4 页 共 25 页工序:车端面保证总长 63工序:车外圆保证台阶长 63工序:钻直径为 8 的 通孔工序:车外圆 20工序:车端面保证总长 62工序:扩孔 11 深 47工序:精镗孔 11.097-12。工序 X:半径车外圆 18工序 XI:倒角 1x45 度工序 XII:半精车外圆为 18.5工序 XIII:半精车外圆 18.006-18工序 XIV:切槽 2x45 度工序 XV:倒角 1x45 度工序 XVI:钻 4.5 通孔工序 XVII:质检。工序 XIII:入库方案二:工序:下棒料工序:正火 HBS125-156工序:车端面保证总长 63工序:车外圆保证台阶长 63工序:钻直径为 8 的 通孔工序:车外圆 20工序:车端面保证总长 62工序:精镗孔 11.097-12工序:扩孔 11 深 47第 5 页 共 25 页工序 X:半径车外圆 18工序 XI:倒角 1x45 度工序 XII:半精车外圆为 18.5工序 XIII:半精车外圆 18.006-18工序 XIV:切槽 2x45 度工序 XV:倒角 1x45 度工序 XVI:钻 4.5 通孔工序 XVII:质检。工序 XIII:入库方案一和方案二的区别在于方案一在在车外断面后在精镗孔,这样就很好地保证了工件的精度,同时也提高了生产效率。综合考虑我们选择方案一。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械手手指材料为 20 钢生产类型为大批量生产,采用锻造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差,由锻造可直接获得。2、套筒的内圆面还有外圆面,精度要求较高,所以要进行精铣,其加工余量为 2.5mm。套筒的端面精度要求较低,一次走到切除,余量为 2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序 III:车端面保证总长 631 粗车:37 60 圆弧和台阶面选择 37mmYG6 车刀第 6 页 共 25 页1) 车削深度,因为尺圆弧面没有精度要求,故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(12+10)/475=0.046min。车: 小端面选择 R15mmYG6 车刀1) 车削深度,因为尺圆弧面没有精度要求,故可以选择ap=1.0mm,一次走刀即可完成所需长度。2)机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3) 查后刀面最大磨损及寿命 第 7 页 共 25 页查切削手册表 3.7,后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8,寿命 T=180min4) 计算切削速度 按切削手册 ,查得 Vc98mm/s,n=439r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数,选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm,n c=475r/min,Vfc=475mm/s,V c=119.3m/min,f z=0.16mm/z。6)计算基本工时tmL/ V f=(9+5)/475=0.029min。工序 V:钻,绞,直径为 8 的通孔钻孔 8.7确定进给量 :根据参考文献表 2-7,当钢的f, 时, 。MPab0md8.70rmf/47.039.由于本零件在加工 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/.第 8 页 共 25 页切削速度:根据参考文献表 2-13 及表 2-14,查得切削速度 所以min/18vmin/9.7348.10rdvws 根据机床说明书,取 ,故实际切削速度i/5rn为 min/3.2710dvw切削工时: , , ,则机ml72l9l2动工时为 in65.02.375121fnltwm2、扩孔 8利用钻头将 孔扩大至 ,根据有关手册m8.78规定,扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rff/87.05. 75.06.1212钻根据机床说明书,选取 mf5. in/46123312vv钻则主轴转速为 ,并按车床说明书in/46.5rn取 ,实际切削速度为mi/6rnw第 9 页 共 25 页min/67.41085.2ndvw切削工时: , , ,则机ml5l9l32动工时为 in8.157.0621fnltwm工序 III:铣沟槽1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金三面刃铣刀,刀片采用 YG8,, , , 。map5.1d60min/150v4z2. 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 map2)决定每次进给量及切削速度根据 X62 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/2.0mfzin1.796510rdvns按机床标准选取 750wn/min/3.140561vw第 10 页 共 25 页当 750r/min 时wnrmzfm /607542.0按机床标准选取 fm3)计算工时切削工时:l=59 , ,则机动工时为l91l32in47.0).75()(21xfnltwm工序 VI:切削用量及基本工时的确定:钻 底孔,攻螺纹m8.6M8mm。钻 底孔:8.6选用 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 3.16)m由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fr机(切削 表 2.15)16incV查016(/min)8.5cnrD查查按机床选取 4/ir机.15(/in)100cnV机机基本工时: 1230.(mi)4.8ltf机 机第 11 页 共 25 页攻螺纹 M8mm:选择 M8mm 高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距 ,即f p1.25/fmr7.5/mincV机 107.598(/in)cnrD查按机床选取 2/ir机6.8/incVm机基本工时: 1203.5(min)7.ltf机工序:钻 4.5 通孔选择 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 3.56)4.5m由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.36/fr机(切削 表 2.15)14incV查01425(/min).cnrD查查按机床选取 7/ir机4.521.0(/in)10cnV机机基本工时: 1283.6(mi)7.ltf机 机第 12 页 共 25 页第 13 页 共 25 页三、 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,决定设计钻 12 孔夹具设计。3.1 问题的提出 本道工序加工 12 孔,精度不高,因此不在采用其他的辅助定位,钻模板的压紧力即可以满足要求3.2 定位基准的选择机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求:表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系,是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。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,称为装第 14 页 共 25 页配基准。(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。需要说明的是,作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等,它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。本道工序加工 2-9 孔,精度不高,因此我们采用已加工好的端面定位,采用支承钉和挡销定位,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即可以满足要求。3.3 切削力和夹紧力的计算在机械加工中,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。确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及第 15 页 共 25 页其他外力作用于工件的情况,而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理,大小适当,方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定(1)夹紧力方向应垂直于主要定位基准面(2)夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择(1)应能够保持工件定位稳定可靠,在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。(2)应尽量避免或减少工件的夹紧变形(3)夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算(1)首先假设系统为刚性系统,切削过程处于稳定状态。(2)常规情况下,只考虑切削力(矩)在力系中的影响;切削力(矩)用切削原理公式计算。(3)对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合,必须计入惯性力。(4)分析对夹紧最不利的瞬时状态,按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力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)6.0.91T式中: 9Dm第 16 页 共 25 页maxaxmin1187491733HBBH代入公式(5-2)和(5-3)得0.2fr0.8.6F691745N.0.Tx278.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。3.4 定位误差分析本工序选用的工件在支承钉和挡销上定位,挡销为水平放置,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心轴上母线接触,故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向,且向下,见下图。 0.15.20.34.712DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙(mm) ;工件圆孔直径公差(mm) ; D定位销外圆直径公差(mm) 。Td第 17 页 共 25 页挡销水平放置时定位分析图3.5 夹具设计及操作的简要说明采用支承钉和挡销定位即可指定可靠的卡紧力。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,适合于大批量生产第 18 页 共 25 页总 结这次设计即将结束了,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,为我们踏入设计打下了好的基础。这次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。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。第 19 页 共 25 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课程设计。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 20 页 共 25 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
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