织机凸轮摇臂工艺规程及钻M8螺纹孔系夹具设计

摘要浙江工业大学博士学位论文PAGE122ProjectReportofMEM22001APerformEngineeringActivitiesMEM22013ACoordinateEngineeringProjectsPAGEii设计说明书FinalProjectReport课题名称：织机凸轮摇臂的制造工艺与生产规划 Title：Manufacturingprocessandproductionplanningofloomcamrockerarm学生姓名xxxxxxxxxxxxxxx 学号xxxxxxxxxx 所在学院国际教育学院 专业机电一体化技术（中澳）班级机电xxxx 指导教师xxxx，xxxxxxxxxxxxxxx 起讫时间：2023年02月17日～2023年04月07日目录设计说明书AbstractThecontentofthisdesigninvolvesthemechanicalmanufacturingprocessandmachinetoolfixturedesign,metalcuttingmachinetools,toleranceandmeasurement,andotheraspectsofknowledge.TheprocessspecificationofloomcamrockerarmanditsfixturefordrillingM8threadholearethreeparts,includingtheprocessdesign,proceduredesignandspecialfixturedesign.Intheprocessdesign,wemustfirstanalyzetheparts,understandtheprocessofthepartsandthendesignthestructureoftheblank,andselectagoodpartoftheprocessingstandard,designthepartoftheprocessroute;Thenthesizeofthepartsofthevariousstepsoftheprocesscalculation,thekeyistodeterminetheprocessofeachprocessequipmentandcuttingamount;andthenthedesignofaspecialfixture,choosetodesigneachcomponentofthefixture,forexample,positioningelements,clampingelements,guidingelements,connectingpartsbetweenfixtureandmachinetool,andotherparts;Andpayattentiontoimprovementinthefuturedesign.Keywords:Loomcamrockerarm;processspecification;drilljig全套图纸加V信153893706或扣3346389411

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。织机凸轮摇臂加工工艺规程及其钻M8螺纹孔系的夹具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：织机凸轮摇臂；工艺规程；钻夹具

Contents968Abstract i26793摘要 ii30330第1章计算生产纲领、确定生产类型 431031.1生产纲领 4288211.2生产效率分析 427380第2章制造工艺 6319402.1零件分析 671602.2确定毛坯制定形式 7312682.3基准选择 9161842.3.1精基准选择 9226282.3.2粗基准选择 9322802.4制定工艺路线 1031235第3章切削工时计算 11156451.选择刀具 1854862.决定铣削用量 1853963.计算工时 19296981.选择刀具 1957652.决定铣削用量 1998003.计算工时 1912678第4章钻攻M8螺纹孔系夹具 25161014.1设计任务 25116344.2工件的定位方案分析 25291884.3定位误差分析 25140944.4夹紧方案分析 2695634.5夹具体的设计 27292致谢 287405参考文献 29附录二第1章计算生产纲领、确定生产类型1.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000年产5000套，生产批量为中批量。1.2生产效率分析生产效率是指固定投入量下，制程的实际产出与最大产出两者间的比率。可反映出达成最大产出、预定目标或是最佳营运服务的程度。亦可衡量经济个体在产出量、成本、收入，或是利润等目标下的绩效。生产效率讲的是快慢，是速度，它是实际产出与标准产出的比率;生产力讲的是效益，它讲的是产出与投入之比。效率可低于100%,效益低于100%时，你就等着关门破产吧。生产效率=(实际产量×标准工时)/(实际人力×8.00小时-挡产工时+加班工时)标准工时:指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含直接工时与间接工时。即加工每件(套)产品的所有工位有效作业时间的总和。制定方法:对现有各个工位(熟练工人)所有的有效工作时间进行测定，把所有组成产品的加工工位的工时，考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。实际产量：生产部、财务计算生产效率/生产力时以实际入库量计算；挡产工时：因外部门或受客观条件影响造成停线或返工工时；加班工时：为增加产量而延长的工作时间。

第2章制造工艺2.1零件分析图2-1织机凸轮摇臂零件图该织机凸轮摇臂结构比较复杂，左端面粗糙度Ra1.6；右端面粗糙度Ra1.6；Φ6孔粗糙度Ra1.6；Φ10孔粗糙度Ra1.6；Φ16沉孔粗糙度Ra1.6；Φ14孔粗糙度Ra12.5；M8螺纹孔粗糙度Ra12.5；Φ9孔粗糙度Ra1.6；宽3槽粗糙度Ra1.6；宽1槽粗糙度Ra12.5；M6螺纹孔粗糙度Ra12.5；Φ7孔粗糙度Ra12.5。2.2确定毛坯制定形式织机凸轮摇臂零件材料为ZL102，由文献[1]表2.2-4知，各加工表面余量如下所述：加工面加工余量等级加工余量左端面CT82.5mm右端面CT82.5mm宽14槽CT8实心Ф10孔CT8实心Ф16沉孔CT8实心Ф14孔CT8实心M8螺纹孔CT8实心Ф9孔CT8实心宽3槽CT8实心宽1槽CT8实心M6螺纹孔CT8实心Ф7孔CT8实心图2-2织机凸轮摇臂毛坯图2.3基准选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。2.3.1精基准选择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。根据该织机凸轮摇臂零件的技术要求和装配要求,对于精基准而言，主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目以左端面、Ф10孔和Ф14孔作为定位精基准，满足要求。2.3.2粗基准选择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。重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选织机凸轮摇臂零件右端面作为定位粗基准。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：铸造工序02：粗铣左端面工序03：粗铣右端面工序04：钻Ф14孔；钻孔至Ф9.8；铰Ф9.8孔至Ф10工序05：扩Ф10孔至Ф15.8；铰Ф15.8孔至Ф16工序06：钻Ф6孔工序07：钻M8螺纹底孔Ф6.8；扩Ф6.8孔至Ф8.8；铰Ф8.8孔至Ф9；攻M8螺纹工序08：锪Ф12沉孔；钻M6螺纹底孔Ф5；扩Ф7孔；攻M6螺纹工序09：铣宽1槽工序10：铣宽3槽工序11：半精铣左端面；精铣左端面工序12：半精铣右端面；精铣右端面工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求工序15：入库

第3章切削工时计算工序02：粗铣左端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，铣刀直径，2.决定铣削用量①决定铣削深度此工序毛坯余量Z=2.5，粗糙度Ra1.6，分三步铣削即粗铣——半精铣——精铣完成，粗铣单边余量Z=1.5，半精铣单边余量Z=0.5，精铣单边余量Z=0.5，此工序为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝200按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-57，数控铣床XK7132标准选取3.计算工时公式如下：=式中非封闭轮廓铣削时=1~3为铣削长度，由织机凸轮摇臂知，=210mm走刀次数故=≈1.433min工序03：粗铣右端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，铣刀直径，2.决定铣削用量①决定铣削深度此工序毛坯余量Z=2.5，粗糙度Ra1.6，分三步铣削即粗铣——半精铣——精铣完成，粗铣单边余量Z=1.5，半精铣单边余量Z=0.5，精铣单边余量Z=0.5，此工序为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝200按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-57，数控铣床XK7132标准选取3.计算工时公式如下：=式中非封闭轮廓铣削时=1~3为铣削长度，由织机凸轮摇臂知，=225mm走刀次数故=≈1.533min工序04：钻Ф14孔；钻孔至Ф9.8；铰Ф9.8孔至Ф10工步一：钻Ф14孔确定进给量：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：钻孔至Ф9.8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 工步三：铰Ф9.8孔至Ф10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05：扩Ф10孔至Ф15.8；铰Ф15.8孔至Ф16工步一：扩Ф10孔至Ф15.8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：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：铰Ф15.8孔至Ф16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：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为 工序06：钻Ф6孔定进给量：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07：钻M8螺纹底孔Ф6.8；扩Ф6.8孔至Ф8.8；铰Ф8.8孔至Ф9；攻M8螺纹工步一：钻M8螺纹底孔Φ6.8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Ф6.8孔至Ф8.8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：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为 工步三：铰Ф8.8孔至Ф9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：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为 工步四：攻M8螺纹确定进给量：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08：锪Ф12沉孔；钻M6螺纹底孔Ф5；扩Ф7孔；攻M6螺纹工步一：锪Ф12沉孔确定进给量：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：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：钻M6螺纹底孔Ф5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 工步三：扩Ф7孔确定进给量：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：，，盲孔时，走刀次数i=1则机动工时为 工步四：攻M6螺纹确定进给量：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09：铣宽1槽1.选择刀具刀具选取锯片铣刀，刀片采用YG8,铣刀，铣刀齿数，铣刀厚度H=1mm2.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根据X61型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，切削速度则按机床标准选取＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，,走刀次数则机动工时为工序10：铣宽3槽1.选择刀具刀具选取锯片铣刀，刀片采用YG8,铣刀，铣刀齿数，铣刀厚度H=3mm2.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根据X61型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，切削速度则按机床标准选取＝160当＝160r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，,走刀次数则机动工时为工序11：半精铣左端面；精铣左端面工步一：半精铣左端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，铣刀直径，2.决定铣削用量①决定铣削深度此工序毛坯余量Z=2.5，粗糙度Ra1.6，分三步铣削即粗铣——半精铣——精铣完成，粗铣单边余量Z=1.5，半精铣单边余量Z=0.5，精铣单边余量Z=0.5，此工序为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝300按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-57，数控铣床XK7132标准选取3.计算工时公式如下：=式中非封闭轮廓铣削时=1~3为铣削长度，由织机凸轮摇臂知，=210mm走刀次数故==1.07min工步二：精铣左端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，铣刀直径，2.决定铣削用量①决定铣削深度此工序毛坯余量Z=2.5，粗糙度Ra1.6，分三步铣削即粗铣——半精铣——精铣完成，粗铣单边余量Z=1.5，半精铣单边余量Z=0.5，精铣单边余量Z=0.5，此工序为精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝400按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-57，数控铣床XK7132标准选取3.计算工时公式如下：=式中非封闭轮廓铣削时=1~3为铣削长度，由织机凸轮摇臂知，=210mm走刀次数故==1.07min工序12：半精铣右端面；精铣右端面工步一：半精铣右端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，铣刀直径，2.决定铣削用量①决定铣削深度此工序毛坯余量Z=2.5，粗糙度Ra1.6，分三步铣削即粗铣——半精铣——精铣完成，粗铣单边余量Z=1.5，半精铣单边余量Z=0.5，精铣单边余量Z=0.5，此工序为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝300按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-57，数控铣床XK7132标准选取3.计算工时公式如下：=式中非封闭轮廓铣削时=1~3为铣削长度，由织机凸轮摇臂知，=225mm走刀次数故==1.145min工步二：精铣右端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8，铣刀直径，2.决定铣削用量①决定铣削深度此工序毛坯余量Z=2.5，粗糙度Ra1.6，分三步铣削即粗铣——半精铣——精铣完成，粗铣单边余量Z=1.5，半精铣单边余量Z=0.5，精铣单边余量Z=0.5，此工序为精铣，故②决定每次进给量及切削速度根据XK7132型数控铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝400按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-57，数控铣床XK7132标准选取3.计算工时公式如下：=式中非封闭轮廓铣削时=1~3为铣削长度，由织机凸轮摇臂知，=225mm走刀次数故==1.145min

第4章钻攻M8螺纹孔系夹具4.1设计任务设计任务：织机凸轮摇臂钻攻M8螺纹孔系夹具，粗糙度控制在Ra12.5。4.2工件的定位方案分析织机凸轮摇臂钻攻M8螺纹孔系夹具设计，由精基准选择中“基准统一”原则，选择织机凸轮摇臂右端面、Ф14孔和Φ10孔定位，对应的定位元件为垫板、A型固定式定位销和B型固定式定位销，定位分析如下：1.织机凸轮摇臂右端面与垫板配合定位，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2.织机凸轮摇臂Φ14孔与A型固定式定位销配合定位，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3.织机凸轮摇臂Φ10孔与B型固定式定位销配合定位，限制一个自由度，即Z轴转动。4.3定位误差分析1、移动时基准位移误差（式4-1）式中：——工件Φ14孔的最大偏差——工件Φ14孔的最小偏差——工件Φ14孔与A型固定式定位销最小配合间隙代入（式4-1）得：=0.018mm+0+0.016mm=0.034mm2、转角误差（式4-2）式中：——织机凸轮摇臂Φ14孔的最大偏差——工件Φ14孔的最小偏差——工件Φ14孔与心轴外圆最小配合间隙——工件Φ10孔的最大偏差——工件Φ10孔的最小偏差——工件Φ10孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中：则代入（式4-2）得：则：≈0.04145°4.4夹紧方案分析查文献[3]表4得切削力计算公式：查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由钻Φ6.8孔的工时计算知，，=0.36mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈425×6.8×0.442×0.75N≈958N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M8螺母锁紧，查表得夹紧力为2550N==6375N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的4.5夹具体的设计1.确定夹具体夹具体是夹具各个部分的支撑部件，所有的夹具都是在夹具体之上开始构建的。所以夹具体的尺寸和形式对于整个夹具的结构具有很重要的影响。对夹具体的要求：①夹具体要有足够的强度、刚度。故十字轴在加工时，工件不可以变形，也不能生产震动。②夹具体尺寸一般为5的倍数，材料为HT200或HT250，时效处理后再进行加工，保证夹具体尺寸规则及精度。③夹具体应该具有良好的工艺，在强度和刚度足够的情况下，夹具体结构越简化越好，便于制造。夹具体重量一般不超过10kg，这样便于夹具体的移动和安装。2.机床的连接联接体在设计完成结束后，要着