结合子的机械加工工艺规程及铣槽的夹具设计

设计说明书题目：结合子的机械加工工艺规程及铣槽的夹具设计学 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。结合子的机械加工工艺规程及铣槽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。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22.1 确定毛坯的制造形式 32.2 毛坯的设计32.3 基面的选择传 52.4 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93.1 问题的提出93.2 定位基准的选择193.3 定位元件的设计93.4 定位误差分析103.5 切削力及夹紧力计算103.6 定向键与对刀装置设计133.7 夹具设计及操作简要说明17总 结19致 谢20参考文献 21第 1 页 共 24 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。结合子的加工工艺规程及铣槽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 2 页 共 24 页一 零件的分析1.1 零件的作用结合子也就是离合器，汽车离合器的作用是保证汽车平稳起步 实现平顺的换档和防止传动系过载。 1.2 零件的工艺分析由于工件内表面和内外表面的同周度要求较高，所以应采取互为基准的原则。在一次安装中加工内外圆表面与端面。这种工艺方案由于消除了安装误差对加工精度的影响，因而能保证较高的相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床精度。但是此零件初主要工作表面外其余表面的加工精度要求都比较低不需要高精度机床加工，而主要表面的加工精度相对要求较高但也可以在正常第 3 页 共 24 页的生产条件下，采用较低的经济方法保质保量的生产出来。因此该零件的工艺性较好。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式结合子的材料 45 钢，以离心铸造法在钢内壁上浇注巴氏合金轴承合金材料，既可节省有色金属，又能提高轴承的寿命。45 钢的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。2.2：毛坯的设计1、公差等级有结合子的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2、锻件质量已知机械加工后套筒的重量为 8.0 千克，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 11 千克。3、锻件形状复杂系数对结合子零件图进行分析计算，可大致确定锻件外轮廓包容体的直径和高度，即 d=47 mm,h=119mm,由公式 2-3 和 2-5 可计算出该套筒锻件的形状复杂系数S=mt/mN =11/(xdxdxhx/4)=11/(3.14x47x47x119x7.8/4)=0.177由于 t/d0.2 所以形状复杂系数属于 S4 级第 4 页 共 24 页4、锻件的材质系数由于该结合子材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于 M1 级5、锻件分模线形状根据该结合子的形位特点，选宽度方向的对称面为分模面，属于平直分模线。6、零件的表面粗糙度加工表面的粗糙度均大于等于 1.6um.根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中锻件质量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数 公差等级11.0 34.1 S4 M1 普通级项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm备注5.0+3.3 -1.7表 2-10长 2942.33.0 两端面都取 2.5 表 2-133.2+2.1 -1.1表 2-10长 202.33.0 两端面都取 2.5 表 2-133.6+2.4 -1.2表 2-10内孔径 603.0 表 2-14外表面 95 4.0+2.7 -1.3表 2-10第 5 页 共 24 页2.33.0 取 3.0 表 2-134.5+3.0 -1.5表 2-10外表面 1322.33.0 取 3.0 表 2-132.3：基面的选择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。1.粗基准的选择为保证孔的加工精度保证各表面有足够的加工余量，先选择外表面作为粗基准。来加工内孔等，为后面的工序准备好精基准。2.精基准的选择套筒的内空和外圆表面要求较高的位置要求，因此应该用互为基准的原则，先以孔为基准加工外表面，在以外表面加工孔。为了提高套筒的精度，利用基准统一的原则，即利用孔和外表面一次定位，尽量加工较多的表面。2.4： 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，制定以下工艺方案：方案一：工序 1：锻造第 6 页 共 24 页工序 2：退火处理工序 3：铣右端面工序 4：粗车 47 孔工序 5：车 70 和 110 外圆工序 6:精车 47 孔，55 孔工序 7：钻 47 外圆上的 3-5 孔工序 8：铣 4-21mm 槽工序 9：铣 47 外圆上键槽工序 10：插内孔键槽工序 11：检验工序 12：入库方案二：工序 1：锻造工序 2：退火处理工序 3：铣右端面工序 4：车 47 孔和 55 孔工序 5：车 70 和 110 外圆工序 6: 钻 47 外圆上的 3-5 孔工序 7：铣 4-21mm 槽工序 8：铣 47 外圆上键槽工序 9：插内孔键槽工序 10：检验工序 11：入库方案一和方案二的区别是方案一把车中心孔分为粗车和精车，这样可以更好的达到精度要求，而方案二直接车孔，没有这样的效果，因此我们选择方案一。工艺方案：工序 1：锻造工序 2：退火处理工序 3：铣右端面第 7 页 共 24 页工序 4：粗车 47 孔工序 5：车 70 和 110 外圆工序 6:精车 47 孔，55 孔工序 7：钻 47 外圆上的 3-5 孔工序 8：铣 4-21mm 槽工序 9：铣 47 外圆上键槽工序 10：插内孔键槽工序 11：检验工序 12：入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定结合子件材料为 45 钢生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯。1、结合子的端面和外圆因结合子的端面和外圆的精度要求都不是很高，其加工余量为 2.5mm。2、结合子的 47孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，16 的粗糙度要求为 1.6，需要钻，扩，绞 3 次加工，参照参数文献。2.6：确定切削用量及基本工时工序 8：铣 4-21mm 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公序磨削的加工余量，所以分两步走，ae=23，ap=10mm，第 8 页 共 24 页1) 选择刀具铣刀参数：L=10 D=100mm d=30mm ro=15ao=12an=6Z=242) 选择铣削用量由于槽的宽度为 21mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm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/min第 9 页 共 24 页fzc=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=(67+20)X2/150=1.16（min） L1+=20mm i=2(走三、 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，决定设计第 8 道工序铣 4-21mm 槽的夹具设计3.1：问题的提出 本夹具主要用于加工铣 4-21mm 槽，因为铣 4-21mm 槽有位置精度要求，定位要较不高，因此我们在保证加工精度的同时在考虑提高生产效率的，加工铣 4-21mm 槽时我们采用内孔定位。3.2：定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高第 10 页 共 24 页的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。此为第 8道工序，我们选择已加工的内孔定位，铰链压板夹紧。3.3：定位元件的设计本工序选用的定位基准为内孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是定位套，圆柱销。3.4 定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm， ， 。96a04.12sinTDWd）（ 已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式，易知此结果符合。T513第 11 页 共 24 页3.5 切削力的计算与夹紧力分析（1）刀具： 采用锯片铣刀 80mm z=12,三面刃铣刀机床： x62 卧式铣床由3 所列公式 得FVzwqueyXpFndafC0查表 9.48 得其中： 修正系数 0.1vk3F83.FqFXz=24 65.0y.0uPa0Fw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= 4321K其中： 为基本安全系数 1.5为加工性质系数 1.12为刀具钝化系数 1.13K为断续切削系数 1.14所以 NF7.15（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKf21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取第 12 页 共 24 页25.01fF= +G G 为工件自重zPNfFN4.35121夹紧螺钉： 公称直径 d=8mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8级MPaB106MPaBs4801螺钉疲劳极限： B9263.2.1极限应力幅： Pakma7.51li 许用应力幅： MSa3.li螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss=3.54 取s=4得 Pa120满足要求8.24cHdFMPaNc153.2经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，第 13 页 共 24 页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3.6 定向键与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：o图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据 T 形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表夹具体槽形尺寸B公称尺寸允差 d 允差 4L H h D 12B2h第 14 页 共 24 页公称尺寸允差D25 -0.014 -0.045 40 14 6 15 6 24+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后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用方形对刀块。方形对刀块的结构和尺寸如图所示：第 15 页 共 24 页图 3.4 对刀块图对刀块尺寸如下塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标 记四 周 倒 圆图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸 H 允差 d C3 -0.006 0.253.7 夹具设计及操作的简要说明使用圆柱销，定位套定位，采用铰链压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。第 16 页 共 24 页夹具装配图如下：第 17 页 共 24 页夹具体附图如下：第 18 页 共 24 页总 结毕业设计即将结束了，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。毕业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，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。第 19 页 共 24 页致 谢这次毕业设计使我收益不小，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毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，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