制定十字套的加工工艺,设计钻2-Φ8H7孔的钻床夹具

1、哈尔滨理工大学机械制造技术基础课程设计课程设计说明书设计题目：制定十字套的加工工艺，设计钻 2-8H7 孔的钻床夹具班 级 ：学 号 ： 学生姓名： 指导教师： 系 主 任：设计日期：2011 年 11 月 28 日至 2012 年 12 月 16 日目录机械制造技术基础课程设计任务书2序言31. 零件的工艺41.1 零件的作用41.2 零件的工艺分析42. 工艺规程的设计52.1 确定毛坯的制造形式。52.2 基面的选择62.3 工件表面加工方法的选择62.4 确定工艺路线72.5 工艺方案的比较和分析：82.6 选择加工设备及刀、量、夹具82.7 加工工序设计93. 夹具的设计113.1

2、确定设计方案113.2 选择定位元件113.3 计算夹紧力并确定螺杆直径113.4 定位误差计算114. 设计心得13参考文献141机械制造技术基础课程设计任务书设计题目：制定十字套的加工工艺，设计钻2-8H7 孔的钻床夹具设计要求：1、中批生产；2、选用通用设备；3、采用手动加紧机构；设计内容：1、绘制加工工件图，计算机绘图；2、制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡。3、制设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸；4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写；5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说明书、工艺过程卡和工序卡，并交电子文稿。2序言机械制造技术学课程设

3、计是在学完了机械制造技术（含机床夹具设计）和大部 分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂零件（杠杆）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，由于能力有限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加以指教。完成夹具结构设计能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。31. 零件的工艺1.1 零件的作用题目给出的零件是十字套。它

4、的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合是符合要求。1.2 零件的工艺分析杠杆的 25+0.052mm 孔的轴线合两个端面有着垂直度的要求。现分述如下：本夹具用于在立式钻床上，加工 8(H7)孔。工件以 250.052mm 孔及端面和水平面底、 30 的凸台分别在台阶定位销 7、支承钉 11 上实现完全定位。钻 8（H7） mm 孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承2，当辅助支承2 与工件接触后，用螺母 1 锁紧。要加工的主要工序包括：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台、钻 10(H7)孔、钻 2× 8+0.015 的小孔 、粗精铣 30 凸台的上下表面。加

5、工要求有： 40mm 的平台的表面粗糙度各为Ra6.3um（上平台）、Ra3.2（下平台）、 10(H7)孔为Ra3.6um、 25（H9）和 8（H7）孔表面粗糙度都为Ra1.6um。2× 8（H7）孔有平行度分别为 0.1um（A）、0.15um(A)。 10(H7)孔的平行度为 0.1um（A）。杠杆有过渡圆角为R5，则其他的过渡圆角则为 R3。其中主要的加工表面是孔 8(H7), 要用 8(H7)钢球检查。42. 工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式。零件的材料HT200。考虑到零件在工作中处于润滑状态，采用润滑效果较好的铸铁。由于年产量为 5000 件，达到大批生产的水

6、平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。又由于零件的对称特性，故采取两件铸造在一起的方法，便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。查参考文献（机械加工工艺简明手册）得： 各加工表面表面总余量加工表面基本尺寸加 工 余 量等级加 工 余 量数值(mm)说明 40mm 的40G4加 工 上 下上下平台底面宽度 30mm30H3加 工 上 表的平台面Ø30mm的30H3凸 台 上 下凸台上下面面 10(H7)孔10H3加工内孔 8（H7）8H3加工内孔孔 25（H9）25G4加工内孔孔又由参考文献得出：5主要毛坯尺寸及公差主

7、要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 CT2× 8（ H7）之间的中心距1681684离 10 （ H7 ）孔102.0103尺寸 25 （ H9 ）孔253.0254尺寸 8（H7）孔尺82.083寸2.2 基面的选择（1） 粗基准的选择。对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的加工 表面就是宽度为 40mm 的肩面表面作为加工的粗基准，可用压板对肩台进行加紧， 利用一组 V 形块支承 40mm 的外轮廓作主要定位，以消除 z、z、y、y 四个自由度。再以一面定位消除 x、x 两个自由度，达到完全定位,就可加工 25（H7）的孔。（2） 精基准的选择。主要考虑到基准重合的问题

8、，和便于装夹，采用 25(H7)的孔作为精基准。2.3 工件表面加工方法的选择本零件的加工表面有：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台、钻 10(H7)孔、钻 2× 8+0.015 的小孔 、粗精铣 30 凸台的平台。材料为 HT200，加工方法选择如下：1、 40mm 圆柱的上平台：公差等级为 IT8IT10,表面粗糙度为 Ra6.3，6采用粗铣精铣的加工方法，并倒R3 圆角。2、 40mm 圆柱的下平台：公差等级为 IT8IT10,表面粗糙度为 Ra3.2， 采用采用粗铣精铣的加工方法，并倒R3 圆角。3、Ø30mm 的凸台上下表面：公差等级为 IT13，表面粗糙度为 R

9、a6.3，采用粗铣精铣的加工方法。4、钻 10(H7)内孔：公差等级为 IT7IT8，表面粗糙度为 Ra3.2，平行度为 0.1µm（A），采用钻孔粗铰精铰的加工方法。5、钻 25（H9）内孔：公差等级为 IT6IT8，表面粗糙度为 Ra1.6，采用钻孔扩孔钻钻孔精铰的加工方法，并倒1×45°内角。6、钻 8（H7）内孔：公差等级为IT6IT8,表面粗糙度为 Ra1.6，采用钻孔粗铰精铰的加工方法。2.4 确定工艺路线（1） 工艺路线方案一： 铸造时 效 涂底漆工序：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台工序：粗精铣宽度为 30mm 的凸台表

10、面工序：钻孔 25（H9）使尺寸达到 23mm。工序：扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。工序：铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。工序 ：钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。工序：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。工序：精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10（H7）mm。工序：钻、粗、精铰 2× 8（H7）小孔使尺寸达到 8（H7）。工序：检验入库。（2） 工艺路线方案二： 铸造时 效 涂底漆工序：粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。工序：粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面工序：钻孔 25（H9）使尺寸达到 2

11、3mm。工序：钻 2× 8(H7)的小孔使尺寸。工序：扩孔钻钻孔 25(H9)使尺寸达到 24.8mm。工序：铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。工序 ：钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。7工序：粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。工序：精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10（H7）mm。工序：粗铰 2× 8（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。工序：精铰 2× 8(H7)小孔使尺寸达到 8（H7）。工序：检验入库。2.5 工艺方案的比较和分析：上述两种工艺方案的特点是：方案一是根据宽度为40mm 的上下肩面作为粗基准， 25（H7

12、）孔作为精基准，所以就要加工 25 孔时期尺寸达到要求的尺寸，那样就保证了 2× 8 小孔的圆跳动误差精度等。而方案二则先粗加工孔 25，而不进一步加工就钻 8（H7），那样就很难保证 2× 8 的圆度跳动误差精度。所以决定选择方案一作为加工工艺路线比较合理。2.6 选择加工设备及刀、量、夹具由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各级床上的装卸及各机床间的传送均由人工完后。粗精铣宽度为 40mm 的上下平台和宽度为 30mm 的平台。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结

13、构设计等问题，采用立铣，选择X5012 立式铣床（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版社），刀具选D=2mm 的削平型立铣刀（参考文献：机械工艺设计手册，主编：李益民，机械工业出版社出版）、专用夹 具、专用量具和游标卡尺。粗精铣宽度为 30mm 的凸台表面。采用 X5021 立式铣床，刀具选D=2mm 的削平型铣刀，专用夹具、专用量检具和游标卡尺。钻孔 25（H9）使尺寸达到 23mm。采用 Z535 型钻床，刀具选莫氏锥柄麻花钻（莫氏锥柄 2 号刀）D=23mm，专用钻夹具，专用检具。扩孔钻钻孔 25(H9) 使尺寸达到 24.8mm。采用立式Z535 型钻床，刀具选

14、D=24.7mm 的锥柄扩孔钻（莫氏锥度 3 号刀），专用钻夹具和专用检具。铰孔 25（H9）使尺寸达到 25(H9)。采用立式Z535 型钻床，刀具选D=25mm 的锥柄机用铰刀，并倒 1×45°的倒角钻用铰夹具和专用检量具。钻 2× 8(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。采用立式 Z518 型钻床，刀具选用 D=7.8mm 的直柄麻花钻，专用钻夹具和专用检量具。钻 10（H7）的内孔使尺寸达到 9.8mm。采用立式 Z518 型钻床，刀具选用 D=9.8mm的直柄麻花钻，专用的钻夹具和量检具。粗铰 10(H7)内孔使尺寸达到 9.96mm。采用立式 Z518

15、 型钻床，刀具选用 D=10mm 的直柄机用铰刀，专用夹具和专用量检具。精铰 10（H7）内孔使尺寸达到 10（H7）mm。采用立式 Z518 型钻床，选择刀具 D=10mm 的精铰刀，使用专用夹具和量检具。8粗铰 2× 8(H7)小孔使尺寸达到 7.96mm。采用立式 Z518 型钻床，选择刀具为D=8mm 直柄机用铰刀，使用专用夹具和专用量检具。精铰 2× 8(H7)小孔使尺寸达到 8（H7）。采用立式 Z518 型钻床，选择刀具为D=8mm 的直柄机用铰刀，使用专用的夹具和专用的量检具。2.7 加工工序设计根据本次设计的要求，工序设计只设计老师所给出工序的计算。下面是

16、对 8（H7）内孔的加工设计。各工步余量和工序尺寸及公差（mm）加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸2× 8(H7)钻孔2× 8(H7)扩孔2× 8(H7)铰孔0.2150.055 7.87.96H7 8(H7)1、钻 2× 8(H7)的小孔使尺寸达到 7.8mm。2、粗铰 2× 8（H7）小孔使尺寸达到 7.96mm。3、精铰 2× 8(H7)小孔使尺寸达到 8（H7）。这三部工序全都采用Z518 机床来进行加工的，故：（1） 参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518 机床主要技术参数，取钻2 × 8(H7)孔的进给

17、量f=0.3mm/r,用插入法求得钻2 × 8(H7)孔的切削速度为v=0.435m/s=26.1m/min,由此算出转速为:n=1000v/d=1000×26.1/3.14×8r/min=1039r/min按机床实际转速取 n=1000r/min，则实际切削速度为 v=3.14×1000/1000m/min22m/min.从参考文献得知：=9.81×42.7do(N)M=9.81×0.021(N.m)9求出钻 2× 8(H7)孔的和 M 如下：=9.81×42.7×8××1=1279

18、NM=9.81×0.021×××1=5N.m根据所得出数据，它们均少于机床的最大扭转力矩和最大进给力，故满足机床刚度需求。（2） 参考文献：机械设计工艺简明手册，并参考Z518 机床主要技术参数，取扩孔 2× 8(H7)的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：扩孔的切削速度为（ ）V 钻，故取 v 扩=1/2v 钻=1/2×22m/min=11m/min,由此算出转速 n=1000v/d=1000×11/3.14×8r/min=438r/min,取机床实际转速n=450r/min。（3） 参考文献：机械设计工艺简

19、明手册，并参考Z518 机床主要技术参数，取铰孔的进给量 f=0.3mm/r,参考文献得：铰孔的切削速度为 v=0.3m/s=18m/min。由此算出转速：n=1000v/d=1000×18/3.14×8r/min=717r/min按照机床的实际转速n=720r/min。则实际切削速度为：V=dn/1000=3.14×8×720/1000m/min=18.1m/min。103. 夹具的设计本次的夹具为工序：钻、粗、精铰 2× 8（H7）小孔使尺寸达到 8（H7） 而设计的。本工序所加工的孔是位于 30 凸台平面内，孔径不大，工件重量较轻、轮廓尺

20、寸以及生产量不是很大等原因，采用翻转式钻模。3.1 确定设计方案这道工序所加工的孔在 30 凸台平面上，且与土台面垂直，平行度A=0.1。根据工件结构特点，其定位方案有：工件以 250.052mm 孔及端面和水平面底、 30 的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻 8（H7）mm 孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形， 采用了螺旋辅助支承，当辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。3.2 选择定位元件（1） 选择带台阶面的定位销，作为以 25H9 孔及其端面的定位元件。定位副配合取 。（2） 选择可调支承钉为 8（H7）孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件 ,用锁紧螺母将其锁紧，防止在加工孔

21、时出现扭转，限制工件六个自由度。为增加刚性，在 8（H7）的端面增设一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其锁紧。3.3 计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献（机械加工工艺手册），因夹具的的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 与切削力F 之间的关系为：=KF，式中的K 为安全系数。由参考文献得，当夹紧力与切削力方向相反时， 取 K=3。由前面的计算可知F=1279N。所以，=KF=1279×3N=3837N，由此可以知道，选择一个M30 的螺旋辅助支承。一是为了承受切削力的冲击，二是为了防止工件在加工时变形，因为钻 8（H7）孔时，工件为悬臂。3.4 定位误差计算（1） 加工 8H7 时孔距尺寸 84± 0.2mm 的定位误差计算，由于基准重合，故 ：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差为：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。11而基准位移误差为定位孔 ( 25H9 )与定位销的最大间隙，故：定位销取直径为 25H9，尽量减少位移误差。故：25-25=0，上偏差：0.052-0.052=0mm，下偏差：0-0=0mm。其基准也符合设计要求。由此可知此定位方案能满足尺寸 84± 0.2mm 的定位要求。（2） 加工 8H7 孔时轴线平行度 0.15m