机械制造技术课程设计-刀架的工艺规程及钻4-Φ11孔夹具设计【全套图纸】.pdf

1 设计说明书 题目：刀架的工艺规程及钻题目：刀架的工艺规程及钻 4-11 孔夹具设计孔夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 2 目录目录 摘 要 1 abstrct 2 序 言 3 一.零件的分析 . 4 1.1 零件的作用 4 1.2 零件的工艺分析. 4 二. 工艺规程设计 . 6 2.1 确定毛坯的制造形式 . 6 2.2 基面的选择 6 2.3 制定工艺路线. 8 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 10 2.5 确立切削用量及基本工时 . 11 三 夹具设计 20 3.1 问题的提出 20 3.2 定位基准的选择. 20 3.3 定位误差分析. 21 3.4 切削力和夹紧力的计算 . 22 3.5 夹具的简要操作说明 . 22 总 结 23 致 谢 24 参 考 文 献 25 1 摘摘 要要 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。 刀架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。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 2 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 3 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。 刀架的加工工艺规程及钻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。 4 一一.零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 刀架的作用，装轴承，保证轴承的旋转精度。 刀架零件图附图： 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 刀架有 2 组加工面他们有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 1，以下端面为基准的加工面，这组加工面包括台阶面和11 和 16 的阶梯孔。 5 2，以11 孔和下端面为基准的加工面，主要是车内孔，钻销孔 和钻螺纹孔。 6 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料是ht150。零件年产量为批量，而且零件加 工的轮廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后 可采用铸造成型中的砂型机铸造。零件形状复杂，因此毛 坯形状可以与零件的形状尽量接近，毛坯尺寸通过确定 加工余量后再决定。 2.2 基面的选择基面的选择 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 7 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。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取下端面为定位基准，利用挡销为定位 元件。 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。 以孔和下端面（一面 2 销）为定位精基准，加工其它表面及 孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合 的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在 此不再重复。 8 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 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 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 粗铣下端面 4 铣 铣距下端面 20 的台阶面 5 钻 钻 4-11 孔，锪孔16 6 铣 铣刀架孔两端面 7 车 粗精车32 内孔 8 铣 精铣下端面 9 钻 钻，扩，铰 2-8 孔 10 钻 钻 m8 螺纹孔 11 检验 检验 12 入库 入库 9 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 粗铣下端面 4 车 粗精车32 内孔 5 铣 铣距下端面 20 的台阶面 6 钻 钻 4-11 孔，锪孔16 7 铣 铣刀架孔两端面 8 铣 精铣下端面 9 钻 钻，扩，铰 2-8 孔 10 钻 钻 m8 螺纹孔 11 检验 检验 12 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一车完端面在车孔，保 证了加工精度，而方案二是直接车孔，精度难易保证，证了工件 综合考虑我们选择方案一 10 具体的工艺路线如下 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 粗铣下端面 4 铣 铣距下端面 20 的台阶面 5 钻 钻 4-11 孔，锪孔16 6 铣 铣刀架孔两端面 7 车 粗精车32 内孔 8 铣 精铣下端面 9 钻 钻，扩，铰 2-8 孔 10 钻 钻 m8 螺纹孔 11 检验 检验 12 入库 入库 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 刀架零件材料为 ht150 生产类型为批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、刀架的下端面 因为刀架的下端面和轴承孔端面没有精度要求，粗糙度要求也不 高，其加工余量为 2.5mm。 2、刀架的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 2.5 11 2.5 确立切削用量及基本工时确立切削用量及基本工时 工序：粗铣下端面工序：粗铣下端面 选用机床：x51 立式铣床 选择铣刀半径为 60mm，齿数 z=6（见工艺手册表 3.127） 0.15/fmm z= z 40 0 =d，180mint =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20vc=（ 切削表 3.9） 1000 159.2 x60 c v n = 按机床选取min/ r278= 机 n 实际切削速度： 918.34 1000 40x278x 1000 dn n = 机 机c v 工作台每分钟进给量： 2 . 250znvf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250vf= 横向 基本工时： 233 . 1 150 1805 = + =t 工序：铣距下端面工序：铣距下端面 20 的台阶面的台阶面 选择铣刀半径为 15mm，齿数 z=6（见工艺手册表 3.127） 0.15/fmm z= z 15 0 =d，180mint =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20vc=（ 切削表 3.9） 6 . 424 51x 1000 = c v n 12 按机床选取min/ r425= 机 n 实际切削速度： 38.53 1000 4025x4x 1000 dn n = 机 机c v 工作台每分钟进给量： 2 . 250znvf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250vf= 横向 基本工时： 3 . 0 150 405 = + =t 工序：钻工序：钻 4-11 孔，锪孔孔，锪孔16 工步一：钻 11mm 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 11 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 = 11 301000 868r/min 与 868r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 900r/min 。 现 选 取 w n =900r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/086.31 1000 90011 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=15mm; 1l =4mm; 2l =3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.13900 3415 + =0.188（min) 13 工步二：铰孔 16mm 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削 速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 钻 ff)8 . 12 . 1 (= 钻 vv) 3 1 2 1 (= 式中的 钻 f、 钻 v 加工实心孔进的切削用量. 现已知 钻 f=0.36mm/r (切削手册)表 2.7 钻 v =42.25m/min (切削手册)表 2.13 1) 给量 取 f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取 0.5mm/r 2) 削速度 v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 16 9.161000 384.48r/min 与 384.4r/min 相近的机床转速为 375r/min。现选取 w n =375r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/485.16 1000 37516 m= 5) 削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=4mm; 1l =6mm; 2l =0mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.5375 10 =0.053(min) 14 工序：铣轴承孔两端面工序：铣轴承孔两端面 选用机床：x51 立式铣床 选择铣刀半径为 30mm，齿数 z=6（见工艺手册表 3.127） 0.15/fmm z= z 60 0 =d，180mint =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20vc=（ 切削表 3.9） 15.106 06x 1000 = c v n 按机床选取min/ r145= 机 n 实际切削速度： 765.22 1000 5045x1x 1000 dn n = 机 机c v 工作台每分钟进给量： 2 . 250znvf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250vf= 横向 基本工时： 133 . 0 ) 150 55 (2= + =xt 工序：车工序：车32 孔孔 选用机床：ca6140 卧式车床 选择32mm 内孔车刀（见工艺手册表 3.16） 0.43/fmm r= 机 （ 切削表 2.7 和工艺表 4.216） 45/ min c vm= 查 （ 切削表 2.15）硬度 200217 10001000x45 447r / min dx32 c v n = 15 按机床选取500r/minn= 机 （ 工艺表 4.25） 实际切削速度： dn x32x500 50.24m/ min 10001000 c v = 机 基本工时： 12 6083 0.33 f500x0.43 lll t n + + = 机 机 （ 工艺表 6.25） 工序工序: 铣铣 60 右侧面右侧面 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, mmap5 . 1=，mmd60 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 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 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/663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 675min/r min/125 1000 67560 1000 m dn v w = = 当 w n 675r/min 时 rmmznff wzm /54067542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/540= 3）计算工时 16 切削工时：mml60=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min2519 . 0 ) 540 3560 (2)(2 21 = + = + =x fn lll xt w m 工序：钻，扩，铰工序：钻，扩，铰 2-8 孔孔 工步一钻孔至7 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 mpa b 800， 0 7=dmm 时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工7 孔时属于低刚度零件， 故进给量应乘 以系数 0.75，则 ()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 18 152 / min 7 = s w v nr d 根据机床说明书，取min/175rnw=，故实际切削速度为 7 175 71.98/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min19 . 1 25 . 0 375 39100 21 = + = + = fn lll t w m 17 工步二：扩孔 7.85mm 利用钻头将 7 mm孔扩大至 7.85mm，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 7.85 68 6.8/ min 10001000 = ww d n vm 切削工时：mml100=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min81 . 2 57 . 0 68 36100 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰 8 mm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 =。 18 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min616 . 1 35 . 0 198 39100 21 = + = + = fn lll t w m 工序：工序：钻 m8 螺纹孔 选用mm6高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 min/m8vc=（ 切削表 2.15） min/r636 6x 16x1000 d v1000 机c 机 =n 按机床选取545 /minnr= 机 min/m8542.6 1000 545x6x 1000 dn 机 机 = c v 基本工时： 17 . 0 28 . 0 545 3320 f 21 = + = + = xn lll t 机机 min 攻螺纹 m8mm： 选择 m8mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c vm= 机 10001000 7.5 298( / min) 8 查 = c v nr d 19 按机床选取272 /minnr= 机 6.8/min c vm= 机 基本工时： 12 1033 0.05(min) 272 1.25 lll t n f + + = 机 20 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， 决定设计的工序是钻 4- 11 孔夹具设计 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于加工钻 4- 11 孔， 我们在保证加工精度的前 提下还要考虑提高生产效率的。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本次设计的加工工序是钻 4- 11 孔， 采用已经好的下端面和 侧面定位，下端面采用支撑板定位，限制 3 个自由度，支撑钉限 制 2 个自由度，定位挡销限制 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。 定位方案如下： 21 3.3 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。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 本工序采用支撑板支撑钉和定位销定位，工件始终靠近定位 销的一面。由于本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。 22 3.4 切削力和夹紧力的计算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 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：11=dmm ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x11x0.20x1741254n= 190.80.6 t10x11 x0.20 x17448569n.m= 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。 3.5 夹具的简要操作说明夹具的简要操作说明 本夹具采用支撑板， 支撑钉和定位销定位， 支撑板限制 3 个自