机械制造技术课程设计-开合螺母的加工工艺及铣燕尾槽夹具设计【全套图纸】 .doc

提供各专业全套设计设计说明书题目：对合螺母的加工工艺规程及铣燕尾槽夹具设计 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。对合螺母加工工艺规程及其铣燕尾槽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、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。 全套图纸，加153893706abstrctthis 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 140 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第一章 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的主要技术条件分析2第二章 零件工艺规程设计32.1确定零件的生产类型32.2确定零件毛坯的制造形式32.3制定工艺路线42.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸52.5确定各序工艺装备及切削用量8第三章 夹具设计173.1 问题的提出173.2 切削力和夹紧力的计算173.3 定位误差分析193.4 定向键和对刀装置设计203.5 夹具设计及简要操作说明22总 结23致 谢24参 考 文 献255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。对合螺母的加工工艺规程及其铣燕尾槽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这次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。第一章 零件的分析1.1零件的作用待查1.2零件的主要技术条件分析1、 为了适合铸件技术要求，因而采用精度等级为ct12。2、 为了保证铸件整个零件的中心高度，首先以r40外圆为粗基准，直径铣底平面，钻2-12孔，在以底平面和2-12为精基准，车55的孔。3、 内孔承受着较高工作力，因而它的内孔配合度较高，要求有较高的粗糙度，只有这样的粗糙度才能满足零件工作时的需要。4、 有关2-12的技术要求：对合螺母在工作时，将受到一定的载荷，这一载荷又将传到2-12上，因此，对于安装这两个12孔有一定的粗糙度，该粗糙度为1.6，属于铸造件中较高的粗糙度要求。5、 有关结合面的技术要求：对合螺母在工作中受到冲击性质动载荷以及静载荷，结合面的歪斜将使中心部分不能正常工作，最终导致机体整体不能正常工作，因此，对结合面的平面度要求较高。第二章 零件工艺规程设计2.1确定零件的生产类型生产纲领的确定：n零=q* n（1+） 式中：n零：零件的生产纲领；q：产品的生产纲领，q=5000台/年；n:每一产品中包含该零件的数量 n=1；：零件的备品率，一般情况下为=3%5%取4%：零件的平均废品率，取=1；n零=5000*1（1+4%+1%） =5，025件/年根据任务书可知零件为大量生产。2.2确定零件毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括：1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2、零件的结构形状和外形尺寸。3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。4、零件生产纲领的大小。5、现有生产能力和发展前途。由于对合螺母要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选择ht15-30。因为对合螺母在工作中承受静载荷以及小量的动载荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好，。由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型。2.3制定工艺路线1、 工艺过程的安排：在对合螺母加工中，影响加工精度的主要因素有：1） 对合螺母本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。2） 对合螺母是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夹紧力必然大，加工后容易变形。粗精加工分开后，粗加工产生的变形，可以在半精加工修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。2、 各主要表面的工序安排如下：1）底平面：铣。2）车孔、钻孔。车55孔，沉孔钻2-6.53）燕尾槽：铣4一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。3.对合螺母工艺路线的方案之一：工序i：铸造工序ii：时效处理；工序iii：铣底平面工序iv：钻2-12孔工序v：铣左右两端面工序vi：铣前后两端面工序vii：车55孔工序viii：钻两个沉头孔工序ix：铣燕尾槽工序x：切断工序xi：检验，入库4、此方案具有如下特点：加工阶段划分得较合理：a.对合螺母本身的刚度比较底，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。b. 对合螺母是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程时，就需要把各表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这样避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夹紧力必然大，加工后易产生变形。如：内应力引起的变形；夹紧力较大引起的变形；切削温度过高引起的变形；工艺系统的热变形等的影响。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精及精加工中得到修正，就能最后达到零件的技术要求。同时，还能合理地使用设备，保证加工质量。在粗加工各表面后及早地发现毛坯缺陷，避免损失更多的工时和费用。定位基准的选择对合螺母加工作为精基准的表面是底平面，以及两个12孔，而作为精基准的表面应该提前加工完。在选择粗基准时考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求。因此按照粗基准选择原则，以r40外圆为粗基准来加工底平面精基准。在对合螺母的加工过程中定位基准满足基准重合原则，简化了工艺过程的制定，使夹具的设计、制造简单，降低成本。按照工序分散的原则来拟定工艺路线：对合螺母的加工过程中，各加工工序的组合基本上是按照工序分散的原则进行的。由于对合螺母的形状复杂，要加工表面不便于集中加工，为了适应大批量生产的快节奏，必须在各工序采用高效率的专用机床和夹具，以提高生产率，保证加工质量，使各工序的时间趋于平衡，按一定的节拍组织流水生产。虽然现代生产的发展多趋向于工序集中，但工序分散在大批量生产中仍应用很广泛。2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸阀体材料为ht15-30。机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量。余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且增加了成本。所以，必须合理地安排加工余量。本设计采用查表法确定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等级。（1） 单边、双边的加工余量及工序尺寸的确定由（）表2.24 =6.5 =4.5铸件机械加工余量基本尺寸加工余量数值大于至-10023.05.57.58.59.01011121.52.53.55.56.05.56.56.57.51001605.57.08.09.010111213144.04.55.56.07.07.08.08.09.01602507.58.59.51113131515175.06.07.08.59.08.5109.5112504008.59.5111315151718205.56.58.01011101212144006301011131618172020236.57.59.512131214131663010001213151820202323267.5911141514171518基本尺寸加工余量数值大于至100016001315172023232627308.51013161716191821表2.2-4注：1、表中每拦有两个加工余量数值，上面的数值是以一侧为基准，进行单侧加工的加工余量，进行单侧加工的加工余量值。下面为双侧加工时，每侧的加工余量值。2、表中略去基本尺寸大于160010000mm的加工余量数值。（2） 铸件公差等级的确定表（）2.25可知成批和大量生产的铸件机械加工余量等级工艺方法尺寸公差加工余量加工余量等级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型手工造型ct11131113111310121012-911-majhhhh-h-砂型机器造型及壳型ct810810810810810-79-mahgggg-g-金属型ct-797979797968-ma-ffffff-低压铸造ct-797979797968-ma-ffffff-压力铸造ct-684657-ma-eee-熔模铸造ct575757-46-465757maeee-e-eee表2.2-5注：1、 砂型铸造的铸件，顶面（相对浇注位置）的加工余量等级，比底、侧面的加工余量等级需降低一级选用。例：尺寸公差为ct12级，加工余量底、侧面为mah级。2、 砂型铸造铸件的底、侧面所采用加工余量等级为选定的尺寸公差等级所对应的全部加工与量等级中最粗级时。例：底、侧面加工与量为ct12级，mah级。3、 砂型铸造孔的加工余量等级可与底面、侧面相同的等级。1） 铸造孔的最小尺寸 在铸造工艺上为制造方面，一般当铸造孔径小于规定尺寸时可不铸出，零件上的孔如难以机械加工，最小孔径也可放宽到特殊情况数值。2） 铸造壁的最小厚度各种铸造方法铸件的最小壁厚可见表。3） 铸造斜度对于砂型及硬型铸件常选用3，压铸件常选用1302。待加工表面的斜度数值可以大一些，非加工表面斜度数值可适当减小。一般参照表选取。为便于模具制造及造型，各面斜度数值应尽量一致。4） 底面加工余量及工序尺寸的确定查表2.2-4可得总余量a=2mm由表可得精铣=0.5 粗铣=a-0.5=1.5mm 4.孔加工余量及工序尺寸的确定加工余量=2.52.5确定各序工艺装备及切削用量工序i：铸造工序ii：时效处理工序iii：铣120x82.88底平面查参考文献14表2.4-73刀具：高速钢端铣刀因其单边余量：z=2mm所以铣削深度：=2mm每齿进给量：根据参考文献7表2.4-75，取，铣削速度：参照参考文献7表3034，取v=1.33m/s机床主轴转速： 式（2.1）式中 v铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量：6.7mm/s60=402mm/min ：根据参考文献7表2.4-81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知铣刀切入时取： ，铣刀切出时取：根据机械制造工艺学表可得：=0.36min由表3.3-7得：操作机床时间为：0.36 min由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14 min则t总=t1+t2 =0.50min工序iv：钻2-12孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工12孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序v：铣左右两端面工步一：铣50左端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损高速钢端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 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 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：铣右端面与之相同，工序vi：铣前后两端面工步一：铣50前端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损高速钢端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 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 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工步二：铣后端面与之相同，工序vii：车55孔工步一：粗车55的内圆粗车55mm内圆柱面1) 切削深度 单边余量为z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=95mm; =4mm; =1mm; t=i=0.17(min)工步二：精车55内圆1) 切削深度 单边余量为z=0.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 585r/min与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=95mm; =4mm; =1mm; t=i=1.67(min)工序viii：钻两个沉头孔1、 钻头选择：沉孔钻头，d=6.5mm根据机械加工工艺师手册表281确定f=0.40.8mm2、按机床进给强度决定进给量： ,当b210mpa 06.5mm 可确定f=0.75。 按z252钻床说明书取 f=0.62mm/n.3、 决定钻头磨钝标准及寿命，当do=6.5mm、钻头最大磨损量取0.3 寿命t=45min.4、切削速度根据机械加工工艺师手册表282切削速度公式v=(cvd0zv/tmapxvfyv)kv cv=22.2 zv=0.45 xv=0 yv=0.3 m=0.2确定修正系数：ktv=1.0 kmv=1.0 kwv=0.8 ktv=1.0 kov=1.2 klv=1.0 kapv=1.0=21m/minn=1000v/d=334.4n/min 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/min和400n/min 取280n/min取n=280m/min. 实际=17 m/min 5、 基本工时： 入切量及超切量查出+=6mm 所以tm=l/nf=(6.5+6)/280x0.62=0.072(min)工序ix：铣燕尾槽 由于此工步的设计尺寸精度要求很高，用铣削加工很难达到尺寸精度的要求，所以为了留给下一道工序刮的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，1) 选择刀具燕尾槽铣刀2) 选择铣削用量由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：t=100min其中4）确定切削速度vc和每齿进给量：决定切削速度vc和每齿进给量vf、由切削用量简明手册3.27的公式vc=(cvxdoxqv)/(tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv)kv cv=25,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,km=1.12,ksv=0.8,ktv=0.82,kv=kmxksvxktv=1.12x0.8x0.82=0.79 vc=(cvxdoxqv)/(tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv)kv =98.6m/minn=1000vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据x62w型铣床说明书选nc=300r/min实际速度vc=donc/1000=94.2m/min 选vfc=ncf=300x0.5=150mm/min 根据x62w型铣床说明书选选vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5tm=(l+l1+)i/vf=(120+20)x2/150=1.87（min） l1+=20mm i=2(走两次)工序x：切断1） 选择刀具锯片铣刀2） 选择铣削用量由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命：根据切削用量简明手册表3.7,得最大磨损量为0.5 由表3.8确定刀具寿命：t=100min其中4）确定切削速度vc和每齿进给量：决定切削速度vc和每齿进给量vf、由切削用量简明手册3.27的公式vc=(cvxdoxqv)/(tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv)kv cv=25,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,km=1.12,ksv=0.8,ktv=0.82,kv=kmxksvxktv=1.12x0.8x0.82=0.79 vc=(cvxdoxqv)/(tmxapxxvxfzxyvxaexuvxzpv)kv =98.6m/minn=1000vc/do=100098.6/3.14100=314r/min根据x62w型铣床说明书选nc=300r/min实际速度vc=donc/1000=94.2m/min 选vfc=ncf=300x0.5=150mm/min 根据x62w型铣床说明书选选vf=150mm/minfzc=150/30024=0.020mm/z5）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5tm=(l+l1+) /vf=(105+10)/150=0.77（min） l1+=10mm 工序xi：检验，入库第三章 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，决定设计第9道工序铣燕尾槽的铣床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣燕尾槽，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 切削力和夹紧力的计算（1）刀具： 采用燕尾槽专用铣刀 40mm z=24机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 f=889.4n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 k=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 f=+g g为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=10mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.3:定位误差分析 一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 3.4:定向键和对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台t形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据gb220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据t形槽的宽度 a=20mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 blhhd夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差d20-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成燕尾槽铣床夹具，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平