座零件加工工艺设计钻6×M8底孔钻床夹具

1、机械制造技术课程设计说明书设计题目：制定夹具座零件的加工工艺，设计钻6*M8底孔的钻床夹具专业：机电一体化技术班级：机电11-2班学 号：1130320228姓名：杨锋指导教师：张学伟机械工程系2013年11月15日目录第1章绪论 41.1课题背景 41.2目的 41.3夹具设计中的特点 41.4夹具设计需保证的条件 51.5夹具的发展趋势 51.6设计要求 51.7设计内容 6第2章零件的分析 72.1零件的作用 72.2零件的工艺分析 7第3章工艺规程设计 83.1确定毛坯的制造形式 83.2基面的选择 8粗基准的选择 8精基准的选择 83.3制订工艺路线 8工艺路线方案 83.4机械加工

2、余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 93.5确立钻孔用量及基本工时 10粗加工切削用量的选择原则 11精加工时切削用量的选择原则 123.6选择切削用量 63.7选择钻头标准及耐用度 63.8钻，扩，铰© 8孔 7选择钻头 7选择切削用量、确定进给量 7确定切削速度 8加工工时 8第4章夹具设计 144.1定位基准的选择 144.2切削力及夹紧力的计算 144.3定位误差分析 15第5章 夹具设计及操作的简要说明 16设计体会 错误！未定义书签。参考文献 错误！未定义书签。第1章绪论1.1课题背景制定夹具座的加工工艺，设计钻孔的钻床夹具，运用机械制造工艺学 课程中的基本理论以及在生产实习

3、中学到的实践知识，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，保证 零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被 加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的 夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料 的名称，出处，能够做到熟练的运用。1.2目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联 系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做 完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得 到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的

4、工 作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的 能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计 尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！ 1.3夹具设计中的特点1. 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2. 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3. “确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任 务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来 保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的 夹具可以减少废品率。1.4夹具设计需保证的条件1. 夹具的结构应与其用途及生产

5、规模相适应。2. 保证工件的精度。3. 保证使用方便与安全。4. 正确处理作用力的平衡问题。5. 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、 刀具、量具之间的联系。1.5夹具的发展趋势1. 发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此 需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间， 提高生产效率。2. 发展调整式夹具。3. 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4. 加强专用夹具的标准化和规范化。5. 大力推广和使用机械化及自动化夹具。6. 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。1.6设计要求1. 制订零件机械加工工艺，填写机械加工工艺过程卡一张

6、，设计夹具 工序的工序卡一张；2. 设计指定工序的专用夹具一套，绘制夹具装配图及零件图；3. 编写机械制造工艺课程设计说明书一份；4. 中批生产；5. 尽量选用通用设备。1.7设计内容1. 绘制零件图；2. 编制零件的加工工艺过程，并填写加工工艺卡及工序卡各一张；3. 设计指定的工序夹具，绘制卡具装配总图，要求用计算机绘图;4. 设计卡具的非标零件图，要求计算机绘图；5. 编写设计说明书一份，按毕业论文的格式打印文稿。第2章零件的分析2.1零件的作用题目所给的零件是夹具座，它位于钻床内。主要作用是用于支撑定位2.2零件的工艺分析1此工件共有六处加工孔，其间有一定位置要求：（1）以端面为基准定位

7、。（2）以底面为基准的加工孔。2.由上面分析可知，加工时应先以端面、底面为基准定位，再进行钻 孔。第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件的材料为HT15Q考虑到零件的几何形状，所以用钢件的形式进行 毛坯的制造。3.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理 可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问 题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。321粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加 工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作 粗基准。根据这个基准选择原则，

8、现选取底面作为粗基准，利用凸轮压紧 作主要定位面，限制6个自由度，达到完全定位，然后进行钻孔。322精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应 该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。3.3制订工艺路线工艺路线方案工序1钢件2 粗铣底面3 粗铣端面4 精铣底面5 钻、扩、铰6X© 8孔6 检查3.4机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定合理确定加工余量，对确保加工质量，提高生产率和降低成本都有重 要的意义。余量确定过小，不能完全切除上道工序留在表面的缺陷和各种 误差，也不能补偿本工序加工时工件的装夹误差；余量确定过大，不仅增 加了机械加工量降

9、低了生产率，而且浪费原材料和能源，增加刀具等工具 消耗，使加工成本升高。确定加工余量的方法 ：1经验估计法；2查表法; 3分析计算法。机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零 件的表面如务须机械加工，则该表面上即无加工余量）。加工余量的大小， 取决于加工过程中各个工步应切除的金属层厚度的总和，以及毛坯尺寸与 规定的公称尺寸之间的偏差数值。查文献【1】表12-1，毛坯的表面层厚度为14mm这里采用查表法，为了防止余量不够而产生废品，在查表所得的数的 基础上加大一些。零件材料为45,毛坯重量1.12kg，生产类型中批量。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量

10、、工序 尺寸及毛坯尺寸如下：钻孔的加工余量及公差。查工艺手册表。工序尺寸加工余量：钻孔4mm扩孔 0.125mm铰孔 0.035mm精铰0mm3其他尺寸直接铸造得到由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计 算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。3.5确立钻孔用量及基本工时正确的选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。粗加工切削用量的选择原则粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切 除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度 V进给

11、量F和切削深度a p） 中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的 是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量 的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度a p,其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度 V。精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度a p和进 给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V, 以保证加工质量和表面质量。3.6选择切

12、削用量1.确定钻孔深度ap：由于加工余量不大，可在二次走刀内完成;2为了保证加工精度，先钻孔再铰孔。3.7选择钻头标准及耐用度由表7钻头最大磨损量为0.8mm ;由于钻头直径8mm故耐用度3T =10.8 10 s1.确定加工速度V和每秒钟进给量Vf切削速度由表 13 : d=40mm ap 兰5mm，af <0.24mm/z时,vt = 205m/s， nt = 6.51rps ， vft = 6.84mm/ s。各修正系数为：kmvkmnkmvksnksv= 0.8v =vt kv =2.05 1.0 0.8 =1.64m/s n=nt kn =6.51 1.0 0.8 =5.21r

13、psvf = vft kvf = 6.84 1.0 0.8 =5.47mm/s。根据X52k型立铣床说明书（表24）选择比=6.25rps， vf = 6.25mm/s因此实际切削速度和每齿进给量二d0n3.14 80 6.25vc 一1.57m/ s1000 1000Vfc 6.25 cc zafc0.2mm/zncz 6.25 5Vf2.计算基本工时，tm二丄，式中L =1 y , 40mm，由表20 不对称安装钻头切削量及超切削量y：E=：12mm , L =52mm ,故t=48s。3.8钻，扩，铰© 9孔选择钻头选择高速钢麻花钻头，直径d=4mm钻头几何形状为（表1及表2）

14、: 双锥修磨横刃，一：=30°，2,120°，21=70°，be = 4.5mm，a。= 50°，= 50°， b = 2.5mm， l = 5mm。选择切削用量、确定进给量由表5当加工要求为7级精度，材料45时，f = 0.78 0.96mm/r ，由 kf =0.99 时，f = （0.78 0.96） 0.99 = 0.77 0.95mm/r，按钻头强度确定进给量，由表7按机床进给机构强度确定进给量，由表8, 45钢HRc乞50时，d=8mm时：机床机构允许的轴向力为9800N Z535允许最大为15690M进给量f =0.41mm/r，

15、由此可以看出受限制的进给量是工艺要求，从中取f二0.78mm/ r ，由表16可以查出钻孔时的轴 向力在f二0.78mm/ r d°岂23.5mm时为：Ft =1 2 3 6N），轴向力修正系数为1.0，故 Fc =12360N 15690N，故 f =0.78mm/r，可用。3.9确定钻头磨钝标准及耐用度由表9， d° =23.5mm时，钻头后刀面最大磨损量取为 0.8mm，耐用度T 二 4500s。确定切削速度由表10加工性为第三类f = 0.78mm/r，双横刃磨的钻头，d=4mmvt = 0.40m/s，切削修正系数 ktv =1.0，=1.0，k” =0.85，心

16、=1.0,故v = vtkv =0.40 1.0 1.0 0.85 1.0 =0.34m/s， n=4.6r/min。加工工时tm二其中 L =丨 y 二，I 二 80mm，由表 22 二 y = 10mm，所以 nft=65s。.c d扩孔：8，f =1.1mm/r，T = 2400s ,vv1 -m60 TZv0m xvapyv= 0.125m/s1000v1000 0.125 =1.61r/s，按机床取 nw =1.67r/s，所以实际切削3.14 24.7dn速度 v 二 24.7 1.61 = 0.124m/ s。1000工时：切入L=I y 二，I = 80mm，二 y = 10m

17、m，所以 t=L/nf=69s 。铰孔：© 8，f = 1.3mm/r， T = 4800s.zvCrd°0 215.6 25 .v 荷 m xv60 Tap兀 kv =6054800 0.3800.11.30.5 ".075m/s，= 100 = 1000 0.075 = 0.955r/s，取机床标准1.13r/s，所以实际切削 dw3.14 25兀汇25疋1 13 速度：v 二 一=0.088m/s，所以工时：t=61s。1000第4章夹具设计4.1定位基准的选择由零件图可知，钻6X© 8孑L,用底面，偏心轮限制6个自由度来定位。 实际就变为定位的夹

18、具。4.2切削力及夹紧力的计算钻© 8mm孑时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻© 8mm 孔时的切削力和加紧力。切削刀具：高速钢钻头，则主切削力Fz =9.81x60nFzCFzapXFz f汗它耳叭式中：ap = 2mm vc = 55.6m/min，f = 0.5mm/r，查表 22-1 nF = 0，xF =1， Yf 0.75， Cfz =92，计算结果Fz = 1752.74N，径向切削力 F9.8V<60nFyC apxFy f yFyvnFyk，式中：ap = 2mm vc = 55.6m/min， f = 0.5mm/r，查表 22-1，

19、nFy = 0，xFy = 0.9，yFy =0.75，CFy=54，计算 结果 Fy = 598.03N，走刀力 Fx =9.81 汉 60nFxCFxapxFx f yFxVcnFxkFx ,式中： ap = 2mm vc = 55.6m/min， f = 0.5mm/r，查表 22-1 nFx=0， xFx =1，Yfx =0.4 , Cfx =46，计算结果Fx= 1073.55N。实际加紧力N应为N F型01460N，式中，J1和）2是夹具定位面及加紧面上已+40.5+0.5的摩擦系数，亠二2二0.5。压板用螺母拧紧，由机床夹具设计手册 表1-2-23得螺母拧紧力N拧=4200N，根据杠杆原理压板实际加紧力为 N压=4200 0.5= 2100N，此时N压已大于所需的夹紧力，故本夹具可安全 工作。4.3定位误差分析定位元件尺寸及公差确定，夹具的主要定位为平面和偏心轮，工件的 工序基准为平面，本夹具是用来在立式钻床上加工，工件的定位基准为平 面。工序加工孔的方向与基准平面方向相同垂直，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin本工序采用偏心轮定位，工件始终靠在夹具主体上，偏心轮在夹紧时 使工件自重带来一定的平行于夹具体基准底面的偏离，因此，工件使加工 位置有