机械制造技术课程设计-导轨滑座加工工艺及钻2-M6螺纹孔夹具设计

PAGE机械制造技术课程设计说明书课程名称：导轨滑座的加工工艺及夹具设计题目名称：班级：20级专业班姓名：学号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名：20年月日摘要计算生产纲领，确定生产类型；分析产品装配图，对零件图样进行审查；确定毛坯的种类、形状、尺寸及精度；拟定工艺路线（划分工艺过程的级成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序、选择机床设备等）；进行工序设计（确定各工序余量、切削用量、工序尺寸及公差，选择工艺装备，计算时间定额等）；确定工序的技术要求及检验方法，填写工艺文件。根据生产、技术条件和对产品的使用要求，从工艺的角度出发，对零件图样进行如下内容的审查：零件图样的视图、尺寸、公差和技术要求的完整性与正确性；加工要求的合理性；零件结构的工艺性等。关键词：工序，工艺，工序余量，公差AbstractCalculationsoftheproductionprogram,determinethetypeofproduction;analysisofproductassemblydrawing,thedrawingsarereviewed;roughdeterminethetype,shape,sizeandprecision;theproposedprocessroute(dividingtheprocessintothelocatingdatum,choose,selectpartsofthesurfaceprocessingmethods,processingorderofarrangement,selectionofmachinetoolsandotherequipment);workingproceduredesign(theprocessofdeterminingresidual,cuttingdosage,processdimensionandtolerance,selectionofprocessequipment,computingtimequota);determineprocesstechnicalrequirementandtestmethodofprocessdocuments,fillin.Accordingtotheproduction,technicalconditionsandtheuseoftheproductrequirements,fromthetechnologypointofview,thepartdrawingsforthefollowingreview:drawingsview,size,toleranceandtechnologyrequestofcompletenessandcorrectness;processingrequirementsofthereasonablepartsaswellasthetechnologyofstructure.Keyword:Process,process,procedureallowance,tolerance目录第1章前言 1第2章零件工艺的分析 22.1零件的工艺分析 22.2确定毛坯的制造形式 3第3章拟定导轨滑座加工的工艺路线 43.1定位基准的选择 43.1.1粗基准的选择 43.1.2精基准的选择 43.2加工路线的拟定 4第4章机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6第5章确定切削用量及基本工时 85.1工序03铣底面 85.2工序04铣基准面A 85.3工序05钻、扩、铰2-Φ12H7孔 95.4工序06铣工件四周面 115.5工序07粗铣、半精铣、精铣4016端面 125.6工序08铣1010倒角 135.7工序09钻、扩、铰2-Φ20H7孔 135.8工序10铣12080面 155.9工序11钻、攻2-M6螺纹 16第6章钻孔夹具设计 186.1问题的提出 186.2定位基准的选择 186.3定位元件的设计 186.4切削力及夹紧力计算 186.5定位误差分析 196.6夹具设计及操作简要说明 20结论 21致谢 22参考文献 23PAGE23第1章前言导轨滑座是以一种滚动导引，借用钢球在滑座与导轨之间作无限滚动循环，负载平台能沿着轻易地以高精度作运动。与传统的滑动导引相较，滚动的摩擦系数可降低至原来的1/50，由于启动的摩擦力大大减少，相对的较少无效运动发生，故能轻易达到级进给及定位。再加上滑座与导轨间的束制单元设计，使得导轨可同时承受上下、左右等各方向的负荷，上述陈例特点并非传统滑动导引所能比拟，机台若能配合滚珠螺杆，使用导轨作导引，必能在幅提高设备精度及机械效能。第2章零件工艺的分析2.1零件的工艺分析零件共有九组加工表面，现分述如下：底面基准面A2-Φ12H7孔工件四周面4016端面1010倒角2-Φ207孔12080面2-M6螺纹2.2确定毛坯的制造形式相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。第3章拟定导轨滑座加工的工艺路线3.1定位基准的选择定位基准分为粗基准、精基准和辅助基准。3.1.1粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由上及对导轨滑座的分析可知，选用基准面A及工件另外两个侧面作为定位粗基准是合理的。3.1.2精基准的选择精基准选择应当满足以下要求：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由上及零件图知，选用基准面A及2-Φ12H7孔作为定位精基准。3.2加工路线的拟定工序号工序名称工序内容工艺装备01备料锻件02热处理调质处理03铣铣底面X5104铣粗铣、半精铣、精铣基准面AX5105钻钻、扩、铰2-Φ12H7孔Z52506铣铣工件四周面X5107铣粗铣、半精铣、精铣4016端面X5108铣铣1010倒角X5109钻钻、扩、铰2-Φ207孔Z52510铣铣12080面X5111钻钻、攻2-M6螺纹Z52512热处理发蓝处理13去毛刺去毛刺14检检验至图纸要求15入库入库第4章机械加工余量，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机械加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸如下：零件材料属于钢，毛坯为锻件，根据《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）查表2.2-25及表2.2-24，知工件机械加工余量Z=1.1.底面，表面粗糙度为Ra6.3um，根据《工艺手册》，表2.2-25知，加工余量Z=1.0mm，一步铣削即可满足精度要求。2.基准面A，表面粗糙度为Ra1.25um，根据《工艺手册》，表2.2-25知，加工余量Z=1.0mm，需经过粗铣——半精铣——精铣三步方可满足精度要求。粗铣单边余量Z=0.7mm半精铣单边余量Z=0.2mm精铣单边余量Z=0.1mm3.2-Φ12H7孔，表面粗糙度Ra1.25um，根据《工艺手册》，表2.2-24知，孔的直径较小，很难直接锻造成型，故采用实心锻造，需经钻——扩——铰三步加工，方能满足其精度要求。钻单边余量2Z=10mm扩单边余量2Z=1.8mm铰单边余量2Z=0.2mm4.工件四周面，表面粗糙度为Ra6.3um，根据《工艺手册》，表2.2-25知，加工余量Z=1.0mm，一步铣削即可满足精度要求。5.4016端面，表面粗糙度为Ra1.25um，根据《工艺手册》，表2.2-25知，加工余量Z=1.0mm，需经过粗铣——半精铣——精铣三步方可满足精度要求。粗铣单边余量Z=0.7mm半精铣单边余量Z=0.2mm精铣单边余量Z=0.1mm6.1010倒角，表面粗糙度为Ra6.3um，根据《工艺手册》，表2.2-25知，加工余量Z=1.0mm，一步铣削即可满足精度要求。7.2-Φ20H7孔，表面粗糙度Ra1.25um，根据《工艺手册》，表2.2-24知，孔的直径较小，很难直接锻造成型，故采用实心锻造，需经钻——扩——铰三步加工，方能满足其精度要求。钻单边余量2Z=18mm扩单边余量2Z=1.8mm铰单边余量2Z=0.2mm8.12080面,表面粗糙度为Ra6.3um，根据《工艺手册》，表2.2-25知，加工余量Z=1.0mm，一步铣削即可满足精度要求.9.2-M6螺纹,表面粗糙度Ra1.25um，根据《工艺手册》，表2.2-24知，孔的直径较小，很难直接锻造成型，故采用实心锻造，需经钻——攻丝，方能完成。钻单边余量2Z=5.1mm攻丝单边余量2Z=0.9mm第5章确定切削用量及基本工时5.1工序03铣底面（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：铣底面机床：立式铣床x51刀具：采用端铣刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量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＝1300当＝1300r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.646=0.097min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.646+0.097)=0.045min故工序03加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.646+0.097+0.045=0.788min5.2工序04铣基准面A（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：铣基准面A机床：立式铣床X51刀具：采用端铣刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量1）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＝700当＝700r/min时按机床标准选取2）工时切削工时：，，，则机动工时为辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×1.171=0.176min其他时间计算：tb+tx=6%×(1.171+0.176)=0.081min故工序04加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=1.171+0.176+0.081=1.428min5.3工序05钻、扩、铰2-Φ12H7孔（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：钻、扩、铰2-Φ12H7孔机床：立式钻床Z525刀具：采用麻花钻、扩孔钻、铰刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量工步一：钻孔至Φ10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Φ10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 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.507=0.076min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.507+0.076)=0.035min故工步一的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.507+0.076+0.035=0.618min工步二：扩Φ10孔至Φ19.8利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×1.749=0.262min其他时间计算：tb+tx=6%×(1.749+0.262)=0.121min故工步二的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=1.749+0.262+0.121=2.132min工步三：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 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.955=0.143min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.955+0.143)=0.066min故工步三的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.955+0.143+0.066=1.164min5.4工序06铣工件四周面（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：铣工件四周面机床：立式铣床X51刀具：采用立铣刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量1）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＝1300当＝1300r/min时按机床标准选取2）工时切削工时：，，，则机动工时为辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×1.862=0.279min其他时间计算：tb+tx=6%×(1.862+0.279)=0.128min故工序06加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=1.862+0.279+0.128=2.269min5.5工序07粗铣、半精铣、精铣4016端面（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：粗铣、半精铣、精铣4016端面机床：立式铣床X51刀具：采用端铣刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量1）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＝1300当＝1300r/min时按机床标准选取2）工时切削工时：，，，则机动工时为辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.169=0.025min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.169+0.025)=0.012min故工序07加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.169+0.025+0.012=0.206min5.6工序08铣1010倒角（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：铣1010倒角机床：卧式铣床X62刀具：采用双角度铣刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量1）每次进给量及切削速度根据X62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＝1000当＝1000r/min时按机床标准选取2）工时切削工时：，，，则机动工时为辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×1.163=0.174min其他时间计算：tb+tx=6%×(1.163+0.174)=0.080min故工序08加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=1.163+0.174+0.080=1.417min5.7工序09钻、扩、铰2-Φ20H7孔（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：钻、扩、铰2-Φ20H7孔机床：立式钻床Z525刀具：采用麻花钻、扩孔钻、铰刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量工步一：钻孔至Φ18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Φ18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 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.566=0.085min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.566+0.085)=0.039min故工步一的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.566+0.085+0.039=0.690min工步二：扩Φ18孔至Φ19.8利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 根据机床说明书，选取 则主轴转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为 切削工时：，，，则机动工时为 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×4.329=0.649min其他时间计算：tb+tx=6%×(4.329+0.649)=0.299min故工步二的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=4.329+0.649+0.299=5.277min工步三：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 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×2.398=0.360min其他时间计算：tb+tx=6%×(2.398+0.360)=0.165min故工步三的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=2.398+0.360+0.165=2.923min5.8工序10铣12080面（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：铣12080面机床：立式铣床X51刀具：球面铣刀量具：游标卡尺（2）计算铣削用量1）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＝1000当＝1000r/min时按机床标准选取2）工时切削工时：，，，则机动工时为辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×2.100=0.315min其他时间计算：tb+tx=6%×(2.100+0.315)=0.145min故工序10加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=2.100+0.315+0.145=2.560min5.9工序11钻、攻2-M6螺纹（1）加工条件：工件材料：钢加工要求：钻、攻2-M6螺纹机床：立式钻床Z525刀具：麻花钻、丝锥量具：游标卡尺、量规（2）计算钻削用量工步一：钻2-M6螺纹底孔Φ5.1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Φ5.1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 辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.113=0.017min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.113+0.017)=0.008min故工步一的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.113+0.017+0.008=0.138min工步二：攻M6螺纹选择M6mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取n=375r/min基本工时：辅助时间为：tf=0.15tm=0.15×0.057=0.009min其他时间计算：tb+tx=6%×(0.057+0.009)=0.004min故工步二的加工工时：tdj=tm+tf+tb+tx=0.057+0.009+0.004=0.070min第6章钻孔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，决定设计钻、攻2-M6螺纹的钻床夹具。6.1问题的提出本夹具主要用于钻、攻2-M6螺纹，粗糙度分别为Ra12.5，因此本道工序加工精度要求较高，为此，主要考虑如何提高生产效率，降低劳动强度，2-M6螺纹质量不予考虑。6.2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。此道工序后面还有精加工，因此本次铣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。我们采用已加工过的导轨滑座基准A和两个Φ12H7孔定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用六角螺母、圆垫圈、可调支承钉、移动压板和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构来完成。6.3定位元件的设计钻、攻2-M6螺纹夹具，选择导轨滑座基准A和两个Φ12H7孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是支承板、A型固定式定位销和B型固定式定位销，定位分析如下：1、导轨滑座基准A与支承板相配合，限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、导轨滑座Φ12H7孔与A型固定式定位销相配合，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3、导轨滑座另一Φ12H7孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即X轴转动。工作限制六个自由度即可，故设计合理。6.4切削力及夹紧力计算查《简明机床夹具设计手册》表3-4得切削力计算公式：由钻、攻2-M6螺纹的工时计算知，，=0.28mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M10螺母锁紧，查参考文献2，P92，表3-16螺母的夹紧力为3550N==8875N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。6.5定位误差分析1、移动时基准位移误差（式5-1）式中：————A型固定式定位销孔的最大偏差————A型固定式定位销孔的最小偏差————A型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙代入（式5-1）得：=0.018+0+0.016=0.034（mm)2、转角误差（式5-2）式中：————A型固定式定位销孔的最大偏差————A型固定式定位销孔的最小偏差————A型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙————B型固定式定位销孔的最大偏差————B型固定式定位销孔的最小偏差————B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中：则代入（式5-2）得：则：≈0.02783°6.6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。本道工序为钻床夹具选择用六角螺母、圆垫圈、可调支承钉、移动压板和六角法兰面螺母