机械制造技术课程设计-KCSJ01手柄加工工艺及铣下端面夹具设计

PAGE设计说明书题目：手柄的工艺规程及铣面的工装夹具设计学生：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。手柄加工工艺规程及其铣面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。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessing￠140holejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror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…………………32.1确定毛坯的制造形式……32.2基面的选择传……………42.3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…………62.5确定切削用量及基本工时……………….7三夹具设计…………………….123.1问题的提出………………123.2定位基准的选择…………133.3切削力及夹紧力计算……133.4定位误差分析……………163.5定向键和对刀装置设计…………………163.6夹具设计及操作简要说明………………20总结………………22致谢………………23参考文献…………24第24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。手柄的加工工艺规程及其铣上表面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。零件的分析零件的作用、手柄的作用待查1.2零件的工艺分析从手柄的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下：1.以Ø38H8mm孔为中心的加工面这一组加工面包括：一个钻Ø38H8mm孔以及对其倒角，钻Φ22H9孔,铣工件上下表面.2.10H9槽加工面这一组加工面包括：铣10H9槽,钻Φ4孔二.工艺规程设计确定毛坯的制造形式零件材料为45，在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。毛坯的设计手柄零件材料为45，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下：1.Ø38H8mm的孔因为孔只有38mm大，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。2.10H9的槽面该槽两侧面粗糙度都是6.3，进行一次铣削即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，毛坯的槽定为10mm，符合要求。因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图.2“手柄”零件毛坯简图。2.2基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，手柄较规则，所以粗基准比较容易选择。依照粗基准的选择原则,（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。所以手柄的粗基准为Φ54和Φ30两外圆面.工件被放在平面上,再用两V型块定位,固定V型和夹具体上表面配合共限制五个自由度,活动V型块限制一个自由度,进而实现工件的完全定位.对于精基准而言，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。2.3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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。方案一工序Ⅰ：锻造。工序Ⅱ：退火工序Ⅲ：粗铣下表面工序Ⅳ：粗铣上表面工序Ⅴ：精铣下表面工序Ⅵ：精铣上表面工序Ⅶ：钻,铰Φ38H8孔和Φ22H9孔工序Ⅷ：钻Φ4孔工序Ⅸ：铣10H9槽工序X：终检，入库。方案二工序Ⅰ：锻造。工序Ⅱ：退火工序Ⅲ：粗铣,精铣下表面工序Ⅳ：粗铣,精铣上表面工序Ⅴ：钻,铰Φ38H8孔和Φ22H9孔工序Ⅵ：钻Φ4孔工序Ⅶ：铣10H9槽工序Ⅷ：终检，入库。方案一与方案相比较,方案一工序分的比较分散,而方案二则相对比较集中,由零件图可知,零件的精度要求不高,生产类型为大量生产,从节约成本,生产效率来考虑选择方案二,精度方面也能满足要求.具体的加工路线如下工序Ⅰ：锻造。工序Ⅱ：退火工序Ⅲ：粗铣,精铣下表面工序Ⅳ：粗铣,精铣上表面工序Ⅴ：钻,铰Φ38H8孔和Φ22H9孔工序Ⅵ：钻Φ4孔工序Ⅶ：铣10H9槽工序Ⅷ：终检，入库。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下：1.上下表面上表面Z=2mm下表面Z=2mm2.Ø38H8mm的孔，Φ22H9的孔和Φ4的孔钻孔Φ36铰孔：Ø38H8mm钻孔Φ20铰孔：Φ22H9钻孔Φ43.10H9槽铣：2Z=10mm2.5确定切削用量及基本工时工序Ⅰ：锻造工序Ⅱ：退火工序Ⅲ：粗铣,精铣下表面工步一：粗铣下表面1.选择刀具刀具选取面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝1450当＝1450r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为工步二：精铣下表面1.选择刀具刀具选取面铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝1450当＝1450r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序Ⅳ：粗铣,精铣上表面与工序III相似，在此就不多做说明。工序Ⅴ：钻,铰Φ38H8孔和Φ22H9孔工步一：钻,铰Φ38H8孔1．钻孔至Φ36确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工Φ14孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则 根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 2：铰孔根据参考文献Ⅳ表2-25，，，得 查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为 工步二：钻,铰Φ22H9孔与工步一相似，在此就不多做说明。工序Ⅵ：钻Φ4孔(1)钻Φ4mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ51)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns==2388r/min与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=;其中l=8mm;=2mm;=3mm;tt===0.012(min)工序Ⅶ：铣10H9槽选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝1450当＝1450r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，则机动工时为工序Ⅷ：终检，入库。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，决定设计第三道工序铣面的铣床夹具。3.1问题的提出本夹具主要用于铣下表面，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。因为下表面和Φ38H8孔中心线孔有垂直度要求，因此我们要以已加工的Φ54孔为定位基准。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。铣下表面为第三道工序，也就是工件加工的第一道工序，其基准的选择也就是粗基准的选择，我们选取Φ54，Φ30两外圆面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。3.3切削力及夹紧力计算（1）刀具：采用锯片铣刀φ70mm机床：x51铣床由[3]所列公式得查表9.4—8得其中：修正系数z=24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=其中：为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1所以（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=15mm，材料45钢性能级数为6.8级螺钉疲劳极限：极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为[s]=3.5~4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，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3.4定位误差分析定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面，一固定V型，一活动V型块定位。（2）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，，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。3.5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GB2207—80定向键结构如图所示：图3.3夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=18mm定向键的结构尺寸如下：表3.1定向键数据表BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.014-0.045251256．66．817+0.0236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。选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示：图3.4对刀块图圆形对刀块的尺寸如下图：塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：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dC3-0.0060.253.6夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。夹具装配图附图如下夹具体附图如下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