左锁紧螺杆零件机械加工工艺规程及夹具设计

1、机械与汽车工程学院 机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：左锁紧螺杆零件的机械加工工艺规程及夹具设计专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导老师： 机 械 与 汽 车 工 程 学 院2013年 7 月12日目 录设计任务书3课程设计说明书正文3序言3一、零件的分析4二、工艺规程设计6三、专用夹具设计16四、课程设计总结 19五、致谢19六、参考文献20附件 21编 号名 称件 数页 数1任务书和零件图一份2毛坯图一张3机加工工艺规程卡一套4机加工工序卡一套5夹具装配图一张6夹具零件图(含夹具体)一套7课程设计说明书一份机械加工工艺规程与机床夹具设计 设计任务1.设

2、计课题：左锁紧螺杆机械加工工艺规程制定及钻孔5的夹具设计2.生产纲领：大批量生产3.设计要求：（1）零件毛胚图 1张（2）机械加工工艺过程卡片 1套 （3）机械加工主要工序的工序卡片 1套 （4）夹具装配图 1张 （5）夹具零件图 若干张（6）设计说明书 1份 设计说明书序言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学后，进行生产实习的基础上安排的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关已修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计。通过这次课程设计培养我们运用机械制造工艺学及有关课程的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决问题，初步具备设计零件夹具和加工工艺规程的能力。

3、提高自己计算、识图、制图、编写技术文件等基本技能，熟悉并运用技术资料、标准、手册等工具书，为以后进行毕业设计和毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。一、零件的分析1）零件的结构特点该零件为细长轴类零件，零件的形状、结构比较简单，属于较简单的零件2）主要技术要求：未注倒角145。8端部淬硬。3）加工表面及要求8轴：保证直径尺寸为8mm，长度为90mm，表面粗糙度R3.2m。两端倒角为145。M10螺纹：保证尺寸为M10mm，螺纹长度为40mm，表面粗糙度R6.3m。 两端倒角145。5孔：孔径5mm，孔中心线离轴承端面10mm。槽5：保证槽宽尺寸为5mm，表面粗糙度为R3.2，槽的深度为20mm

4、。16轴：保证直径尺寸为16mm，长度为25mm。整根轴的长度为160mm。4）零件材料零件材料为35号钢，是优质碳素结构钢，有良好的塑性和适当强度，多在正火和调质后使用。（2）毛胚选择1）确定毛胚的类型及制造方法由于零件材料回转体零件，外形比较简单，为降低成本，因此选择圆棒料。2）确定毛胚的形状、尺寸及公差毛胚的尺寸如附图1所示。附图13）确定毛胚的技术要求圆形棒料无明显的缺陷机加工前消除内应力绘毛胚图根据附图1所示，在各加工表面加上加工余量。（3）基准选择 零件图附图2所示 附图2三维图如下由于零件图中所示零件主要尺寸为径向尺寸，且其形位公差以8，10，16为设计基准，因此首先需加工轴两端

5、面以及各段轴外圆，为后续高要求的工序做好准备。工艺顺序的安排原则有四点：、1. 先加工基准面，再加工其他面。2. 一般情况下，先加工平面，再加工孔。3. 先加工主要平面，再加工次要平面。4. 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。根据上述四条工序安排原则以及粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下： 1）两端面：互为基准；2）16轴（粗，半精加工）：8端面；3）10轴（粗，半精加工）：8端面；4）8轴（粗，半精加工）：；8端面5）5孔：16端面，轴心线（精基准）；6）槽520：16端面，轴心线（精基准）二、工艺规程设计（1）拟定机械加工工艺路线1）确定各加工面的加工方法及加工路线该零件加工

6、表面为：5的孔，上下端面，轴外圆，螺纹轴，铣槽。根据各表面的精度要求和表面粗糙度要求，5的孔加工路线为钻、铰；上下断面加工路线为车削；轴外圆的加工路线为粗车，精车；螺纹轴加工路线为粗车，精车；槽的加工路线为铣。2)拟定加工工艺路线工艺路线方案一工序 车削8端面.工序 粗车16，长度162.5mm，粗车10，长度135mm，粗车外圆8，长度90mm。工序 半精车外圆8，长度90mm，半精车10，长度45 mm，半精车16，长度25mm。车削螺纹M10，长度40mm.。切断工件，保证长度162.5mm. 调头车端面16工序 钻孔4.8，中心线距16端10mm。铰孔5。工序 车螺纹M10，8端倒角，

7、螺纹M10端倒角工序 铣通槽，宽5 mm，深20 mm.工序 8局部淬火，长度90mm.工序 清洗，去毛刺。工序 检验（2）确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺设计简明手册以下简称工艺手册，分别确定加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度R 工序 1.车削8端面 2.5 mm 197.5 mm 12.5工序 1. 粗车削外圆16 0.75mm 16.5mm 12.52.粗车削外圆10 3mm 10.5mm 12.53.粗车削外圆8 1 mm 8.5mm 12.5 工序 1.半精车外圆8 0.25 mm 8mm

8、3.2 2.半精车外圆10 0.25 mm 10mm 3.2 3.半精车外圆16 0.25mm 16mm 3.2 4.切断工件16 35mm 162.5mm 12.5 5调头车16端面 2.5mm 160mm 12.5工序 1.钻孔5 2.4mm 4.8 3.22.铰孔5 0.1mm 5 3.2 工序 1.车外螺纹M10 1mm 8.0515 6.3工序 1.铣通槽5 2.5 mm 5 3.2工序 8端部淬硬(3)选择机床设备及工艺装备根据一般工厂现有的生产条件,为了满足生产需要,现选用各工序所用的设备为：工序 CA6140车床,YT15外圆车刀,0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺.工序

9、CA6140车床,YT15外圆车刀, 切断刀YT15,刀宽3mm,0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺。工序 CA6140车床,YT15外圆车刀,0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺。 工序 Z302510/1摇臂钻床, 4.8直柄麻花钻,专用夹具, 0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺. 5锥柄机用铰刀。工序 CA6140车床,YT15外圆车刀,0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺，高速钢螺纹车刀。工序 X62W 卧式铣床,YT-15错齿三面刃铣刀,D=80，d=27,Z=16,L=5专用夹具0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺。(7)确定切削用量及基本工时1) 工序 车削8端面。

10、加工条件: CA6140车床,YT15外圆车刀,专用夹具,柴油冷却. 车削8端面(a) 确定被吃刀量 端面的总加工余量为2.5 mm，一次走刀加工，a= 2.5 mm.(b) 确定进给量 根据切削用量简明手册以下简称切削手册表1.4，刀杆尺寸为2020，a3 mm，以及工件直径为20，f=0.30.4mm/r,查工艺手册表4.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39 mm/r。(c) 计算切削速度 根据切削手册表1.27，表1.28，C=242.m=0.2,x=1.y=0,修正系数刀具k=1.08,刀具寿命选T=60minv=45.6（m/min）(d) 确定机床主轴转速 n=r/min)根

11、据工艺手册表4.2-2与807.3 r/min相近的机床转速为710 r/min，760r/min及900 r/min。现选n=760 r/min，所以实际切削速度为43m/min。(e) 计算基本时间 工艺手册表6.2-1，l=18,l=2,l=l=0.2）工序 1. 车削外圆16 ，车削外圆10，车削外圆8 粗车18到16.5，长度162.5mm。(a) 确定被吃刀量 外圆的总加工余量为1.5 mm，一次走刀加工，a= 0.75mm。(b) 确定进给量 根据切削用量简明手册以下简称切削手册表1.4，刀杆尺寸为2020，a3 mm，以及工件直径为20，f=0.30.4mm/r,查工艺手册表4

12、.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39 mm/r。(c) 计算切削速度 根据切削手册表1.27，表1.28，C=242.m=0.2,x=0.15.y=0,修正系数刀具k=1.08,刀具寿命选T=60minv=40m/min（d）确定机床主轴转速 n=r/min)根据工艺手册表4.2-2与707r/min相近的机床转速为710 r/min ，760r/min现选n=760 r/min，所以实际切削速度为43m/min。(e) 计算基本时间 工艺手册表6.2-1，l=162.5,l=2,l=3t=车削外圆16.5到10.5，长度135 mm（a）确定被吃刀量 外圆的总加工余量为6 mm，一次

13、走刀加工，a= 3 mm.(b)确定进给量 根据切削用量简明手册以下简称切削手册表1.4，刀杆尺寸为2020，a3 mm，以及工件直径为20，f=0.30.4mm/r,查工艺手册表4.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39 mm/r。(c)计算切削速度 根据切削手册表1.27，表1.28，C=242.m=0.2,x=0.15.y=0,修正系数刀具k=1.08,刀具寿命选T=60minv=38.025(m/min)（d）确定机床主轴转速 n=r/min)根据工艺手册表4.2-2与734 r/min相近的机床转速为710 r/min及760r/min。现选n=760 r/min，所以实际切削速

14、度为39.4m/min。(e) 计算基本时间 工艺手册表6.2-1，l=135,l=2,l=0t=车削外圆10.58.5，长度90mm(a)确定背吃刀量 外圆的总加工余量为2mm，一次走刀加工，=1mm(b)确定进给量 根据实用机械制造工艺设计手册表8-3，刀杆尺寸为20X20, 3mm以及工件直径为618时，=0.30.4mm/r, 根据机床的进给量取=0.39mm/r。(c)计算切削速度 根据实用机械制造工艺设计手册表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min.(d)确定机床主轴转速=27*1000/10.5/3.14=819m/min根据实用机

15、械制造工艺设计手册表10-7，与819m/min相近的机床转速为760 r/min 或900 r/min，现选=760 r/min，所以实际切削速度v=25.1m/min.(e)计算基本工时 根据实用机械制造工艺设计手册表8-32，=2 mm，=0mm, =90mm t=92/760/0.39=18.6s3）工序工序半精车8的外圆达到图纸要求(a)确定背吃刀量 外圆的总加工余量为0.5mm，一次走刀加工，=0.25mm(b)确定进给量 根据实用机械制造工艺设计手册表8-5，表面粗糙度为3.2, 加工材料为钢根据机床的进给量取=0.25mm/r。(c)计算切削速度 根据实用机械制造工艺设计手册表

16、8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min. (d)确定机床主轴转速=1000*27/3.14/8.5=1011 r/min根据实用机械制造工艺设计手册表表10-7，与1011r/min相近的机床转速为1120 r/min，现选=1120 r/min，所以实际切削速度v=29.9m/min.(e)计算基本工时 根据实用机械制造工艺设计手册表8-32，=5 mm，=3mm, =27mm （min）半精车10.5的外圆到10(a)确定背吃刀量 外圆的总加工余量为0.5mm，一次走刀加工，=0.25mm(b)确定进给量 根据实用机械制造工艺设计手册表8-5

17、，表面粗糙度为3.2, 加工材料为钢根据机床的进给量取=0.25mm/r。(c)计算切削速度 根据实用机械制造工艺设计手册表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45 m/s，即=27m/min.=1000*27/3.14/10.5=819m/min根据实用机械制造工艺设计手册表10-7，与819m/min相近的机床转速为710 r/min 或900 r/min，现选=900 r/min，所以实际切削速度v=29.7m/min.(e)计算基本工时 根据实用机械制造工艺设计手册表8-32，=5 mm，=3mm, =45mm （min）半精车16.5的外圆到16(a)确定背吃刀量

18、 外圆的总加工余量为0.5mm，一次走刀加工，=0.25mm(b)确定进给量 根据实用机械制造工艺设计手册表8-5，表面粗糙度为3.2, 加工材料为钢根据机床的进给量取=0.25mm/r。(c)计算切削速度 根据实用机械制造工艺设计手册表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min(d)确定机床主轴转速=1000*27/3.14/16.5=521r/min根据实用机械制造工艺设计手册表10-7，与521r/min相近的机床转速为500 r/min 或560 r/min，现选=560 r/min，所以实际切削速度v=29m/min.(e)计算基本工时 根

19、据实用机械制造工艺设计手册表8-32，=5 mm，=3mm, =25mm =33/0.25/560=0.24（min）4）工序工序 钻孔4.8， 铰孔5加工条件：Z302510/1摇臂钻床，4.8直柄麻花钻,专用夹具，0200/0.02mm游标卡尺,钢直尺， 5锥柄机用铰刀。钻孔4.8，中心线距16端面10mm根据切削手册确定进给量 8mm，HBW200,所以按工艺手册f=0.220.28mm/r,取f=0.25 mm/r（a） 选择钻头磨钝标准及耐用度，按工艺手册。取钻头后面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=45min.（b） 计算切削速度 按工艺手册查得=6.6 ，m=0.2，=0，=0

20、.5， =0.4，=1，=1，=0.95 =11.74(m/min) =934.7（r/min）取=1000 r/min，所以实际切削速度V=15.07(m/min) (d) 计算基本时间 按工艺手册表得，=16mm, =D/2+1.5=4mm,=3mm =23/（1000*0.25）=0.092（min）铰孔5(a)确定进给量, 切削速度.由于是通孔加工，为了避免孔即将铰穿时铰刀容易折断，孔径很小，宜采用手动进给。根据切削手册表，f=0.20.4,v=812m/min,查工艺手册表，按机床实际进给量和实际转速，取f=0.35 mm/r，n=125r/min，实际切削速度=1.96 m/min

21、。(b)计算基本时间 根据工艺手册表，l=16mm,l=4mm,l=4mm5）工序 车外圆螺纹 8端倒角，螺纹M10端倒角车外圆螺纹车床CA6140刀具材料：高速钢，螺纹刀型号LN1216-03，基本尺寸40mm。进给量：f=1mm/r，分5次走刀，背吃刀量0.6mm、0.3mm、0.1mm、0.062mm、0.013，查表1.18，可知使用高速钢切螺纹时，切削速度9-12m/min，取V=10m/min，则查简明手册表1.31可取 n=320r/min所以实际切削速度，符合条件计算切削时间：,其中, ,q=1 Tj1=（40+2+4）/320*5=43.125,取T=44s 8端倒角，螺纹M

22、10端倒角加工条件：CA6140车床，专用夹具，YT15外圆车刀，柴油冷却参照车端面，现选n=1000 r/min，所以实际切削速度a）8端倒角：V=3.14*8*1000/1000=25.1m/minb）螺纹M10端倒角：V=3.14*10*1000/1000=31.4 m/min6）工序 铣通槽5 加工条件：X62W卧式铣床，三面刃直尺铣刀，YT15刀片，铣刀齿数20，宽5mm，刀盘直径160mm,专用夹具，柴油冷却,加切削液 （a）确定背吃刀量 由毛坯图已知铣削宽度at=5mm, 铣削深度=20mm (b)确定每齿进给量 按工艺手册表取f=0.06mm/z (c)确定切削速度和工作台每分

23、钟进给量 T=150mm/min=270,=0.1=0.4,=1.1,=0.21,=0.3,m=0.35,=0 =*1.1=210.35(m/min) =418.5(r/min) 取=420 r/min，则实际切削速度v=211(m/min)工作台每分钟进给量为=0.06*20*60=72mm/min,取X62W卧式铣床与72 mm/min相近的进作台进给量=75 mm/min，则实际的每齿进给量=0.625mm/z f=1.25mm/r (d)计算基本时间 按工艺手册表=20mm, =0.5d+(12)=0.55+（12）=4mm, =13mm,取=2mm=*60=20.8（s）8端部淬火

24、清洗检验三、专用夹具设计 本夹具主要用来钻5mm孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。1 ）、定位基准的选择由零件图可知，5mm尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为轴端面和轴中心线，可使工艺基准与设计基准统一，以8mm轴端面作为定位基准。定位方案如下图所示，v形块限制工件在y、z方向上的移动，限制绕y、z轴旋转，锁紧螺钉限制其x方向上的移动。绕x轴的旋转不影响其孔的位置。最后由压板和v形块夹紧。 附图3附图4为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对5mm孔进行加工。2 ）、切削力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为5mm。

25、 则轴向力：见工艺师手册表28.4 式中： ，,f=0.25，*1.43=650.24转矩式中: ,， *1.43=0.5755=0.1424在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.33; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=Kf=1.33*1.1*1.1*1.1*650.24=1151.07 3）、 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为V型槽、调整螺钉、楔形块，而V型槽的尺寸公差为，孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。另外孔为径向孔，基准位置误差不影响其尺寸标准，而其基准不重合误差可以通过调整螺栓进行调整消除误差。附图54）、 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，通过对钻孔时切削力的计算结果及零件的尺寸大小，其基准不重合误差