机械制造技术课程设计-快换钻套加工工艺规程及铣斜面夹具设计

航空制造工程学院机械制造工艺设备课程设计设计课题：专业：班级：姓名：学号：指导老师：年月日目录TOC\o"1-3"\h\u16922第1章绪论 3251131.1机械加工工艺规程的作用 372601.2研究方法及技术路线 321952第2章工艺规程设计 531342.1毛坯的制造形式 5120882.2零件分析 5265212.3基面的选择 6154792.3.1粗基准的选择原则 6240762.3.2精基准选择的原则 626122.4制定工艺路线 7160532.5确定各工序的加工余量 7294922.6确定切削用量及基本工时 810469第3章快换钻套的铣斜面夹具 17293653.1问题的提出 17264393.2定位基准的选择 1770373.3切削力及夹紧力计算 17289983.4定位误差分析 18114593.5定位键与对刀装置的设计 19323323.6夹具设计及操作简要说明 206741总结 2111965致谢 2210409参考文献 23绪论全套图纸加V信153893706或扣33463894111.1机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。制订工艺规程的原则是保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。制订工艺规程的程序：1.计算生产纲领，确定生产类型2.分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查3.确定毛坯种类、形状、尺寸及精度4.制订工艺路线5.进行工序设计（确定各工序加工余量、切削用量、工序尺寸及公差、选择工艺装备，计算时间定额等。）1.2研究方法及技术路线深入生产实践调查研究在深入生产实践调查研究中，应当掌握下面一些资料：工程图纸，工艺文件，生产纲领，制造与使用夹具情况等。制订工艺工艺规程的程序计算生产纲领，确定生产类型，分析产品装配图，对零件图样进行工艺审查，确定毛坯的种类，形状，尺寸及精度，拟定工艺路线（划分工艺规程的组成，选择的定位基准，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（确定各工序加工余量，切削余量，工序尺寸及工差，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。确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定加紧元件和传动装置的主要尺寸。确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序，画出具体结构。标注各部分主要尺寸，公差配合，和技术要求标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时。标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称，编号，序号，零件名称及材料，数量等。绘制家具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。第2章工艺规程设计2.1毛坯的制造形式快换钻套材料为T10A，分析零件可知，采用棒料，棒材一般指横截面形状为圆形、方形、六角形、八角形等简单图形、长度相对横截面尺寸来说比较大并且通常都是以直条状提供的一种材料产品。棒材一般都可进行机械加工。2.2零件分析快换钻套是一种机械加工中必需品，可以用于机械快速加工钻孔。从企业内部管理来讲，钻套的广泛使用，他降低人工的要求，换言之就可以优化企业内部的资源，提高企业运作和工作的效率。为了克服固定钻套磨损后无法更换的缺点，便有了快换钻套。标准的快换钻套凸缘上铣有台肩，钻套螺钉的台阶形头部压紧在台肩上从而防止可换钻套转动。拧去螺钉，便可取出快换钻套。采用快换钻套的钻模板，在安装快换钻套处应专门配装一个衬套，快换钻套就装在衬套中，这样便可避免更换钻套时损坏钻模板。快换钻套的实际功用和固定钻套一样，仅供单纯钻孔的工序使用。快换钻套是用在批量较大时，便于钻套磨损后，可以迅速更换。图2-1快换钻套零件图2.3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、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.3.1粗基准的选择原则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。由粗基准选择原则及快换钻套零件知，选用快换钻套外圆作为定位粗基准。2.3.2精基准选择的原则精基准选择应当满足以下要求：1.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。2.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。3.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。4.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。5.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。由精基准选择原则及快换钻套零件知，选用Φ20孔及其端面作为定位精基准。2.4制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序01：下料Ф50mm41mm工序02：调质HBS197工序03：粗车φ46端面工序04：掉头粗车另一端面工序05：钻孔至Ф18；扩Ф18孔至Ф19.8；粗铰Ф19.8孔至Ф19.94；精铰Ф19.94孔至Ф20工序06：粗车各外圆（Ф30外圆单边留余量1.5mm）；倒角、洁角工序07：半精车Ф30外圆，单边留余量0.5mm工序08：网纹滚花工序09：淬火HRC58～62工序10：铣侧面工序11：铣斜面工序12：磨Ф30外圆工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求工序15：包装、入库2.5确定各工序的加工余量齿轮轴长为37mm，最大直径Ф46mm，零件长度与基本尺寸之比为37/46≈0.8，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-34知，Ф46mm外圆毛坯Ф50mm；由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-35知，端面加工余量2.0mm，现在齿轮轴毛坯为Ф50mm41mm。2.6确定切削用量及基本工时工序03：粗车φ46端面1.切削用量①确定切削深度由于单边余量为2.0mm，可在1次走刀内切完。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工锻件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=100m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1000.80.650.811.15m/min≈48m/min≈306r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=320r/min2.确定粗车Ф46端面的基本时间，为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，式中=25mm，=4.5mm，=4mm，，=0.26mm/r，=320r/min，=48m/min，走刀次数=1则工序04：掉头粗车另一端面1.切削用量①确定切削深度由于单边余量为2.0mm，可在1次走刀内切完。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工锻件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=100m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1000.80.650.811.15m/min≈48m/min≈306r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=320r/min2.确定粗车Ф46端面的基本时间，为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，式中=25mm，=4.5mm，=4mm，，=0.26mm/r，=320r/min，=48m/min，走刀次数=1则工序05：钻孔至Ф18；扩Ф18孔至Ф19.8；粗铰Ф19.8孔至Ф19.94；精铰Ф19.94孔至Ф20工步一：钻孔至Φ18确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：扩Φ18孔至Φ19.8利用扩孔钻将Φ18孔至Φ19.8，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，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取则主轴转速为，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工步三：粗铰Ф19.8孔至Ф19.94确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工步四：精铰Ф19.94孔至Ф20H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为工序06：粗车各外圆（Ф30外圆单边留余量1.5mm）；倒角、洁角1.切削用量①确定切削深度由于单边余量为2.0mm，可在1次走刀内切完。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r③确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工锻件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=100m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1000.80.650.811.15m/min≈48m/min≈332r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=320r/min2.确定粗车各外圆的基本时间，为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，式中=（37mm+253mm）=112mm，=4.5mm，=4mm，，=0.26mm/r，=320r/min，=48m/min，走刀次数=1则工序07：半精车Ф30外圆，单边留余量0.5mm1.切削用量①确定切削深度由于单边余量为1.0mm，可在1次走刀内切完。②确定进给量根据表1.4，=0.1～0.6mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.20m/r③确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工锻件，≤3mm，≤0.26mm/r，切削速度=150m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1500.80.650.811.15m/min≈73m/min≈775r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=710r/min2.确定半精车Ф30外圆的基本时间，为试切附加长度，依据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-2知，式中=25mm，=3.5mm，=4mm，，=0.20mm/r，=710r/min，=73m/min，走刀次数=1则工序08：网纹滚花工序09：淬火HRC58～62工序10：铣侧面1.选择刀具刀具选取立铣刀，铣刀齿数z=3，2.决定铣削用量①决定铣削深度②决定每次进给量及切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，立式铣床X51标准选取=590按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X51标准选取3.计算工时=0.5+(d-)，=1～3——工作台的水平进给量（mm/min）——工作台的垂直进给量（mm/min）——铣削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）——铣削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d——铣刀直径（mm）=0.5+(d-)=0.5+(8-)≈2.3mm工序11：铣斜面1.选择刀具刀具选取立铣刀，铣刀齿数z=3，2.决定铣削用量①决定铣削深度②决定每次进给量及切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，立式铣床X51标准选取=590按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X51标准选取3.计算工时=0.5+(d-)，=1～3——工作台的水平进给量（mm/min）——工作台的垂直进给量（mm/min）——铣削宽度（垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）——铣削深度（平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸）（mm）d——铣刀直径（mm）=0.5+(d-)=0.5+(8-)≈2.3mm工序12：磨Ф30外圆机床M120外圆磨床1.选择砂轮。见《机械加工工艺手册》第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，砂轮尺寸为600633052.切削用量的选择。查《机械加工工艺手册》表33-42有主轴转速n=64r/min砂轮转度＝1110r/min工作台移动速度＝0.5m/min切削深度Z＝0.5mm进给量=0.01mm/r3.切削工时式中n工件每分钟转速（r/min)L磨轮行程长度，mmZ--单边加工余量考虑磨削加工终了时的无火花磨削以及为削除加工面形状误差而进行局部修研的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=1.1--轴（纵）向进给量（mm/r）--切入法磨削深度进给量（mm/r）第3章快换钻套的铣斜面夹具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，决定设计工序11：铣斜面的铣床夹具。3.1问题的提出本夹具主要用于铣斜面，粗糙度Ra6.3，精度要求不高，为此，主要考虑提高生产效率上，精度则不予考虑。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我们采用已经加工过的Φ30端面、Φ20孔及侧面定位，定位分析如下：①Ф30端面作为第一定位基准，与心轴端面相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动；②Ф20孔作为第二定位基准，与心轴外圆相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动；③侧面作为第三定位基准，与定位块相配合，限制一个自由度，即Z轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。3.3切削力及夹紧力计算查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由铣斜面的工时计算知，，=0.2mm，，，，由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即49020.3040.12553N558.6N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=2.153，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M8螺母锁紧，查表得夹紧力为2550N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.4定位误差分析1.基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以Φ20孔在轴上定位铣斜面，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算式中——基准位移误差，mm——孔的最大直径，mm——轴的最小直径，mm=0.027mm2.基准不重合误差加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为=式中——基准不重合误差，mm——工件的最大外圆面积直径公差，mm=3.5定位键与对刀装置的设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个，本套设计采用三个。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：3-1夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度a=14mm定向键的结构尺寸如下：表3.1定向键数据表BLHhDd夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.011-0.0272085105.714+0.0234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。塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：3-2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dC2-0.0060.253.6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螺母、圆垫圈、心轴和快换垫圈等组成的夹紧机构。本工序铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总结这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。致谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大