机械制造技术课程设计-杠杆的工艺规程及铣Φ16下端面夹具设计【全套图纸】 .pdf

设设 计计 说说 明明 书书 设计题目：设计题目： 杠杆的工艺规程及铣杠杆的工艺规程及铣16 下端面夹具设计下端面夹具设计 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。 杠杆加工工艺规程及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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this 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 目目 录录 序 言 1 一.零件的分析 . 2 1.1.零件的作用 2 1.2、零件的工艺分析 . 2 二 .工艺规程的设计 . 3 2.1.确定毛坯的的制造形式 3 2.2 基准的选择 3 2.3 制订工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确定切削用量及基本工时 6 三. 夹具设计 11 3.1 问题的提出 . 11 3.2 定位基准的选择 . 11 3.3 切削力和夹紧力的计算 . 11 3.4 定位误差分析 13 3.5 夹具设计及操作的简要说明 14 总 结 15 致 谢 17 参 考 文 献 18 1 序序 言言 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。 杠杆的加工工艺规程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，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。 2 一一.零件的分析零件的分析 1.1.零件的作用零件的作用 杠杆的作用主要起连接固定作用。 1.2、零件的工艺分析、零件的工艺分析 杠杆的加工共有二组加工表面，它们相互之间有一定的要求。现 分述如下： 1、以前端面为基准的加工面，包括后端面和9 孔 2：以9 孔及其端面为基准加工其他各个孔和端面。 有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一 组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。 3 二二 .工艺规程的设计工艺规程的设计 2.1.确定毛坯的的制造形式确定毛坯的的制造形式 零件材料为 zg310- 570，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，年生产量为 60000 件，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。 2.2 基准的选择基准的选择 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。 4 粗基准的的选择 根据粗基准的选择原则， 要亦非加工表面为粗基 准，且粗基准只能使用一次，对本工件来说选择端面为粗基准是非常合 理的。 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 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的 基准不重合时，因该进行尺寸换算。以9 的孔作为精基准。 2.3 制订工艺路线制订工艺路线 （1） 、工艺路线方案一： 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣16 下端面 4 铣 铣16 上端面 5 钻 钻，扩，铰9 孔 5 6 钻 钻 2-6 孔 7 钻 钻3 孔 8 检验 检验 （2） 、工艺路线方案二： 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 钻 钻，扩，铰9 孔 4 铣 铣16 下端面 5 铣 铣16 上端面 6 钻 钻 2-6 孔 7 钻 钻3 孔 8 检验 检验 （3） 、工艺方案的分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先孔，然后加工端面。方 案一则是先加工前后端面，然后再加工这 2 个面上的圆孔，这样可以很 好的保证了精度，遵循了先面后孔的原则，经比较可知，显然方案一比 方案二能更好的保证了精度要求。 具体的工艺过程如下： 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣16 下端面 4 铣 铣16 上端面 5 钻 钻，扩，铰9 孔 6 钻 钻 2-6 孔 6 7 钻 钻3 孔 8 检验 检验 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 曲轴零件材料为 zg310- 570 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 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， 由铸造可直接获得。 2、杠杆的前后端面 由于杠杆的基准面 a 要与其他面接触， 同时又是18h8 和两个10h9 孔 的中心线的基准，粗糙度要求为 1.6，查相关资料知余量留 2.5mm 比较 合适。 3、杠杆的孔 毛坯为实心。孔的精度要求介于 it8it9 之间 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序一：铸造 工序二：时效处理 工序三：铣16 下端面 1. 选择刀具 刀具选取面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd50 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 7 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 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 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/48.663 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75050 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml30=，mml5 . 1 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min23 . 0 2 . 0750 35 . 130 21 = + = + = xfn lll t w m . 工序四：铣16 上端面与工序三相似，在此就不多做说明。 工序五：钻，扩，铰9 孔 1.钻孔至8 确定进给量 f ： 根据参考文献表 2- 7， 当钢的mpa b 800， 0 8dmm=时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工14 孔 时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 8 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度： 根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14， 查得切削速度 min/18mv =所以 10001000 18 716 / min 8 s w v nr d = 根据机床说明书，取750 / min w nr=，故实际切削速度为 8 750 18.84/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml17=，mml7=，mml3 2 =，则机动工时为 12 1773 0.144min 750 0.25 m w lll t n f + = 2：扩孔 8.85mm 利用钻头将 8mm孔扩大至 8.85mm，根据有关手册规定， 扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书取 min/68rnw=，实际切削速度为 9 9 68 1.92/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：mml17=，mml5 . 1 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min555 . 0 57 . 0 68 35 . 117 21 = + = + = fn lll t w m 3：铰 9mm孔 根 据 参 考 文 献 表2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表 4.2- 2，按机床实际进给量和实际转速，取 rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=，实际切削速度min/33. 9mv =。 切削工时：mml17=，mml5 . 0 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min296 . 0 35 . 0 198 35 . 017 21 = + = + = fn lll t w m 工序六：钻 2- 6 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 6 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 30 6 1592r/min 与 1592r/min 相近的机床转速为 1600r/min。现选取 w n =1600r/min。 10 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 6 1600 30.144/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=11mm; 1l=1.7mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.132850 37 . 111 + =0.0423min 工序七：钻3 孔计算同工序六 11 三三. 夹具设计夹具设计 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 3 道工序的铣16 下端面的铣床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于铣16 下端面，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 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序铣16 下端面， 精度不高， 因此我们采用端面和外圆定位， 采用固定 v 型块和定位块定位，下端面限制 3 个自由度，固定 v 型块限 制 2 个自由度，定位块限制 1 个自由度，这样空间的六个自由度就限制 完全了，同时采用手柄夹紧工件即可满足要求。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 （1）刀具： 采用端铣刀 16mm 机床： x51 立式铣床 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= f c 83 . 0 = f q 0 . 1= f x 12 65 . 0 = f y 83 . 0 = f u 8= p a z=24 0= f w 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= 4321 kkkk 其中： 1 k 为基本安全系数 1.5 2 k 为加工性质系数 1.1 3 k 为刀具钝化系数 1.1 4 k 为断续切削系数 1.1 所以 nkff7 .1775= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()fkffn=+ 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 = ff f= z p +g g 为工件自重 n ff f n 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=12mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 mpa b 1006= mpa b s 480 10 8= 13 螺钉疲劳极限：mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 mpa120= = 8 . 2 2 4 2 c h d f 满足要求 = mpa d n c 15 43 . 1 2 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 3.4 定位误差分析定位误差分析 工件的工序基准为孔心， 当工件孔径为最大， 定位销的孔径为最小时， 孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具 是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。 14 此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差 多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心 连线方向相同，则其定位误差为： td=dmax-dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用一活动 v 型块，一定位块定位，工件始终靠近定位块的 一面，故应当能满足定位要求。 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。 应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。使用活动 v 型块和定位块 定位，采用手柄快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。同时我们圆型对 刀块，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 15 总总 结结 这次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。 这次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理论与实际相结合是很重要 的，只有理