制定开合螺母座零件的加工工艺,设 计钻2-Φ7孔的钻床夹具

1、哈尔滨理工大学课程设计说明书机械制造技术课程设计说明书设计题目： 制定开合螺母座零件的加工工艺，设 计钻2-7孔的钻床夹具 专 业： 机械电子工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2015年 11 月 20 日- 2 -目录序 言1第1章 零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2第2章 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 基面的选择32.3 制定工艺路线42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5 切削用量及基本工时的确立7第3章 夹具设计153.1 夹具结构和方案的设计153.2 切削力及夹紧力的计算153.3 定位误差分析16第

2、4章 总装图174.1 零件图174.2 装配图174.3 夹具体184.4 钻模板184.5 手柄19总结20参考文献21- 2 -序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能够通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师指教。第1章

3、零件的分析1.1 零件的作用图1.1 零件图题目所给定的零件是CA6140车床上的开合螺母。开合螺母是用于接通和断开从丝杠传来的运动。车削螺纹时，将开合螺母合上，丝杠通过开合螺母传动溜板箱和刀架；否则就将开合螺母脱开。车削螺母时，顺时针方向转动手柄，通过带动曲线槽盘转动，曲线槽盘上的曲线槽盘形状，通过圆柱销带动上半螺母在溜板箱后面的燕尾形导轨内上下移动，使其相互靠拢，将开合螺母和丝杠啮合。若逆时针方向转动手柄，则两半螺母相互分离，开合螺母和丝杠脱开。槽盘的曲线槽是一段圆弧，此圆弧在接近槽盘中心部分的倾斜角比较小，目的是使开合螺母闭合能自锁，不会因为螺母上的径向力而自动脱开。1.2 零件的工艺分

4、析开合螺母座共有四处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1） 燕尾及退刀槽的加工；2） 以52为中心的加工表面；3） 燕尾底面的加工；4） 端面的加工。由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到灰铸铁的抗缺口敏感性和优良的减震性等特点，因此选用铸件，以便使开合螺母在使用中耐磨性良好，保证零件工作可靠。由于是成批生产，故采用离心铸造，这样免除了模砂和制模的设备，降低了生产成本，又可以提高生产率，保证精度。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理

5、，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。选择定位粗基准是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面的要求是主要的。粗基准的选择应以下面的几点为原则：a为了保证不加工表面与加工表面之间的位置关系，应首先选择不加工表面作粗基准，若零件上有多个不加工表面，则应选择其中与加工表面相对位置关系要求较高的不加工表面为粗基准。b为了使定位稳定、可靠，夹具结构简单，操作方便，作为粗基准的表面应不是分型面，应尽可能平整光洁，且有足够大的尺寸，无浇口、冒口或飞边、毛刺等缺陷，必要时，应对毛坯加工提出修光打磨的要求。c对于有较多加工表面

6、的工件，粗基准选择时，应考虑合理地分配各表面的加工余量。d同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，它对零件的生产是非常重要的。先选取R40外端面为粗基准加工燕尾。精基准的选择应以以下面的几点为原则：a基准重合原则。即尽可能选择加工表面的设计基准作为定位基准。这样可以避免基准不重合而引起的误差。b基准统一原则，应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，避免新基准变换产生的误差。c互为基准的原则。当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度要求较高时，可采用互为基准原则。d自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选

7、择加工表面本身为基准。e此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。选择精基准的原则时，重点考虑的是有利于保证工件的加工精度并使装夹更为方便。选择已加工的燕尾为精基准。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。表2.1 工艺路线方案一工序号工序内容工序一铸造工序二铣燕尾及退刀槽。工序三磨燕尾及退刀槽。工序四粗车、半精车

8、、精车R40两端面。工序五粗镗、精镗、粗铰、精铰52H7孔倒角1.5×45°。工序六钻、扩钻、粗铰、精铰2×12孔。工序七粗车、半精车、精车一端面。工序八粗车、半精车、精车另一端面。工序九切断。工序十去毛刺。工序十一检验。工序十二入库。表2.2 工艺路线方案二工序号工序内容工序一铸造。工序二粗车、半精车、精车一端面。工序三粗镗、精镗、粗铰、精铰52H7孔倒角1.5×45°。工序四粗车、半精车、精车另一端面。工序五铣燕尾及退刀槽。工序六磨燕尾及退刀槽。工序七钻、扩钻、粗铰、精铰2×12孔。工序八粗车、半精车、精车R40两端面。工序九切断

9、。工序十去毛刺。工序九检验。工序十入库。上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工燕尾及空刀槽，然后以此为基准加工孔52H7；而方案二是先加工端面，再加工52H7孔。两者比较，可以看出，先加工燕尾和空刀槽，然后一次为基准加工孔52H7，这是的位置精度较易保证，并且定位及装夹等比较方便。因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序号工序内容工序一铸造工序二铣燕尾及退刀槽。工序三磨燕尾及退刀槽。工序四粗车、半精车、精车R40两端面。工序五粗镗、精镗、粗铰、精铰52H7孔倒角1.5×45°。工序六钻、扩钻、粗铰、精铰2×12孔。工序七粗车、半精车、精车一端面。工序八粗车、半精

10、车、精车另一端面。工序九切断。工序十去毛刺。工序十一检验。工序十二入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“开合螺母座”零件材料为HT15-33灰铸铁。毛坯重量约为4kg，生产类型为中批生产，采用离心铸造毛坯，2级精度。根据上述原始材料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定如下：1、52H7孔粗镗至50mm 加工余量为2z=5mm粗镗第二次至50mm 加工余量为2z=3mm精镗至51.5mm 加工余量为2z=1.5mm粗铰至51.92mm加工余量为2z=0.42mm精铰至52H7，表面粗糙度为Ra1.6m，加工余量为2z=0.08mm；2、2×

11、;12孔钻至11mm加工余量为2z=1mm扩钻至11.85mm加工余量为2z=0.85mm铰至12mm加工余量为2z=0.15mm3、一端面粗车至99mm加工余量为2z=2mm半精车至97.8mm 加工余量为2z=1.2mm精车至97mm加工余量为2z=0.8mm4、另一端面粗车至96mm加工余量为2z=1mm半精车至95.5mm 加工余量为2z=0.5mm精车至95mm加工余量为2z=0.5mm2.5 切削用量及基本工时的确立工序1:铣燕尾及空刀槽1） 粗铣燕尾v=6m/min(0.1m/s)ns=1000v/dw=0.8r/s(47.8r/min)按机床选取nw=0.79r/s（47.5r

12、/min）实际切削速度 ：v=dwnw/1000=0.43m/s切削工时l1=8.7t0=（l+l1）/smz=158.3s(2.64min)2) 精铣燕尾v=6m/min(0.1m/s)ns=1000v/dw=0.8r/s(47.8r/min)按机床选取nw=0.79r/s（47.5r/min）实际切削速度v=dwnw/1000=3.14×40×0.79/1000=0.43m/s切削工时l1=6.3t0=（l+l1）/smz=153s(2.6min)3) 铣退刀槽s=0.020.03选s=0.02mmv=47m/min (0.78m/s)ns=1000v/dw=4.14r

13、/s(248r/min)按机床选nw=4r/s（240r/min）实际切削速度v=dwnw/1000=3.14×60×4/1000=0.75m/s（45m/min）切削工时l1=5.9 l2=4sm=sz ×z× n=0.02×4×36=2.88t0= =3.785s(0.06min)4) 粗铣端面选择高速钢套式面铣刀每齿进给量 sz=0.10.2选sz=0.1mmv=56m/min（0.92m/s）ns=1000v/dw=3.7r/s(222r/min)按机床选nw=4.2r/s（252r/min）实际切削速度v=dwnw/1000

14、=1.01m/s（61m/min）切削工时l1=37.5 l2=2sm=sz ×z ×n=0.1×18×37=0.37t0=185s（3min)5） 精铣端面铣刀每转进给量0.100.12选s0=0.12mmv=56m/min(0.9m/s)ns=1000v/dw=3.7r/s(222r/min)按机床选ns=4.2r/s（252r/min）实际切削速度v=dwnw/1000=1.01m/s（61m/min）切削工时l1=37.5 l2=2sm=sz ×z ×n=0.1×18×37=0.37t0= =185s（3m

15、in)工序2：磨燕尾及空刀槽，保证粗糙度为1.6，精度为7级1） 选择卧轴矩台平面磨床M7130-12） 磨轮的选择磨料：黑色碳化硅粒度：36-46硬度：ZR1-Z1结合剂：陶瓷结构：5-63） 用磨轮端面磨平面的切削用量工件运动速度v=815m/min选v=10m/min工作台磨削深度进给量st=0.065毫米每行程st与工件材料相关的次数为k=1.054） 用磨轮端面磨平面的切削动力切削动力N=10.3千瓦切削动力修正系数与工件材料有关K2=0.95） 用磨轮圆周粗磨平面的切削用量工作台单行程的进给量Sb=16.224毫米每行程工作台单行程的磨削深度进给量St=0.025毫米每行程St的修

16、正系数K1=0.866） 切削工时T0=（1）磨削计算长度矩台用磨轮圆周磨l=l1+20矩台用磨轮端面磨l=l1+DM+10（2）工件磨削面长度DM：磨轮直径h：加工余量k：平面磨系数v：工作台往复运动的速度St:磨削深度进给量z:同时加工的工件数量T=0.36minT=0.35minT=0.15minT= T+T+T=0.36+0.35+0.15=0.86min工序3：钻52H7孔并倒角1.5×45°1) 粗镗第一次至47mm选择硬质合金可调节浮动镗刀 B=25，H=12进给量S=1.62.0，选S=1.6mm/rv=62.6m/min，n=398r/min(6.63r/

17、s)切削工时l1=1.7 l2=3.0 l=105t=(D-d1)/2=3.5mmt0=10.34s(0.17min)2)粗镗第二次至50mmS=1.62.0，选S=2.0mm/r v=56.6m/min,n=360r/min(6r/s)切削工时l1=0.87 l2=3.0× l=105t=(D-d1)/2=1.5mmt0=9.07s(0.15min)3) 精镗至52mmS=1.62.0，选S=1.6mm/r v=62.2m/min,n=398r/min(6.63r/s)切削工时l1=0.58 l2=3.0×l=105t=(D-d1)/2=0.75mmt0=10.24s(0

18、.17min)4）倒角1.5×45°S=0.150.25，选S=0.2mm/r v=1215，选v=20m/min=0.33m/s ns=1000v/dw=2.02r/s(121r/min)按机床选取nw=120r/min切削工时l1=0.4 l=0.75t0=2.87min(172.5s)工序4：钻2×12孔选择直柄麻花钻（GB1436-78）1） 钻到11mmS=0.220.28，选S=0.25mm/r v=28m/min（0.47m/s），n=894r/min(7.95r/s)切削工时l1=0.5 l2=39 l=105t=(D-d1)/2=0.04mmns

19、=1000v/dw=13.6r/s(816r/min)按机床选取nw=800r/s实际切削速度v=dwnw/1000=0.46m/s切削工时l1=3.4 l2=1.5 l=20t0=7.49s(0.13min)2） 扩孔钻至11.85mmS=0.70.9，选S=0.7mm/r v=22.2m/min，n=472r/min按机床选取nw=460r/s=7.67r/min实际切削速度v=dwnw/1000=0.29m/s切削工时l1=0.58 l2=1.5 l=20t0=4.11s(0.07min)3） 铰至mm选用锥柄机用铰刀D=12 S=1.7mm/r（10-81）v=10m/min，n=31

20、8r/min(5.3r/s) 切削工时l1=0.05 l2=18 l=20t0=5.14s(0.09min)工序5：车端面1） 粗车至99mmS=0.30.5，选S=0.4mm/r v=118m/min（1.97m/s）ns=1000v/dw=9.65r/s(597r/min)按机床选取nw=516r/s=8.6r/min实际切削速度v=dwnw/1000=1.76m/s（105m/min）切削工时l=3mml1=3 l2=2 l3=5 L=d/2+l1+l2+l3=32.5+3+2+5=42.5mmt0=(L/s·n)·i=24.72s(0.4min)2） 半精车至97.

21、8mmS=0.30.5，选S=0.3mm/r v=35m/min（0.58m/s）ns=1000v/dw=2.84r/s(171r/min)按机床选取nw=150r/s=2.5r/min实际切削速度v=dwnw/1000=0.51m/s（30.615m/min）切削工时l=0.6mml1=1 l2=1 l3=5 L=d/2+l1+l2+l3=32.5+1+1+5=39.5mmt0=(L/s·n)·i=52.7s(0.88min)3） 精车至97mmS=0.30.5，选S=0.3mm/r v=35m/min（0.58m/s）ns=1000v/dw=2.84r/s(171r/m

22、in)按机床选取nw=150r/s=2.5r/min实际切削速度v=dwnw/1000=0.51m/s（30.615m/min）切削工时l=0.4mml1=1 l2=1 l3=5 （表11-4）L=d/2+l1+l2+l3=32.5+1+1+5=39.5mmt0=(L/s·n)×i=52.7s(0.88min)工序6：切断选用锯片铣刀，D=175mm，齿数838S=0.030.04，选S=0.03mm/r v=34m/min（0.57m/s）ns=1000v/dw=2.412r/s(144r/min)实际切削速度v=dwnw/1000=0.59m/s（35m/min）切削工

23、时l1=6mm l2=4mmSm=Sz×Z×n=0.03×40×2.5=3mmt0= =31s(0.52min)第3章 夹具设计3.1 夹具结构和方案的设计本次是CA6140车床开开合螺母座钻2-7，采用摇臂钻床，夹具是安装在工件台上的。对于摇臂钻床上使用的夹具采用定位板夹紧。利用此夹具主要是钻两孔。在本道工序时考虑如何提高劳动的生产率降低生产强度，同时考虑精度问题。3.2 切削力及夹紧力的计算刀具：直柄麻花钻M=CM=22.563×7×0.25=6.83N·mF=C由表（1-3-36）=588.60，=0.8，=1，F=5

24、88.60×7×0.25×1.0=1618.65N当HB=15-33时，查表（1-1-36）中的修正系数=0.9实际切削扭矩及轴向力F为M=6.83×0.9=6.147（Nm）F=1618.65×0.9=1456.785(N)切削功率为P=2nMn10=2×3.14×6.147×13.6×10=0.525(kW)偏心夹紧时，夹紧力公式为W0=KOL(N)W0：偏心时的夹紧力（N）Q：作用在手柄上的作用力（N）L：力臂长（mm） u：摩擦因数（）R：偏心轮半径（mm）e：偏心量（mm）r：转轴半径s=s1+

25、s2+s3+s4；s1=0.33mm，s2=0.1mm，s3=0.1mm，s4=0.2mm。s=0.3+0.1+0.1+0.2=0.7mm转轴直径：d0.25，D=0.25×25=6.25mmW0=KOL(N)=100×70×0.43=3010N3.3 定位误差分析定位误差产生的原因有两种：一是基准不重合误差，二是基准位移误差。本工序是加工2-7孔，工序基准与定位基准不重合，基准不重合误差=，基准位移误差=0,则由定位误差常用的合成法计算=0.05mm见下图图3.3第4章 总装图4.1 零件图 图4.14.2 装配图图4.24.3 夹具体图4.34.4 钻模板图4.44.5 手柄图4.5总结课程设计是我们机械专业学生在校学习的一个总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过这次课程设计，使我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识，并为我今后从事机械相关工作树立了坚定的信心。 我这次课程设计的题目是CA6140开合螺母的工艺工装设计，其中涉及到了很多曾经学过的计算，验算等以及相关专业方面