机械制造技术课程设计-操纵手柄机械加工工艺规程及铣B向φ13端面夹具设计

序言全套图纸加V信153893706或扣3346389411设计是在我们学完了大学全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课之后进行的。这是对我们各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。详细讨论操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对操纵手柄零件的主要技术要求，设计先端面用的铣床夹具。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。第2章零件分析2.1零件的生产纲型领及生产类生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，操纵手柄的生产纲领为5000件/年。生。产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。操纵手柄轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于中批生产。2.2零件的作用课程设计题目给定的零件是车床操纵手柄，属于板块类零件，是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。2.3零件的加工工艺分析该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。⑴以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻Φ10的孔，钻Φ12H8的孔，铣16mm×8mm的槽。⑵以Φ18mm外圆为中心加工Φ24表面和孔，钻Φ9H7，钻Φ16H7的孔。有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。第3章毛坯成形工艺方案设计3.1确定毛坯的成形方法操纵手柄是一种常用的传动件，要求具有一定的强度。零件材料采用45钢。由于零件成批生产，轮廓尺寸不大，形状也不复杂，考虑到其运用场合，选择毛坯为锻造成型。并且该零件年产量为5000件/年，采用模锻比较合适，故可采用模锻成形。此外应尽可能选择各种已标准化、系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。3.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参考《金属加工工艺及工装设计》，钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及加工余量，应先确定如下各项因素。此处参考书《金属加工工艺及工装设计》1.操纵手柄Ф24外圆的毛坯余量由表2-10得双边余量4±1mm，取单边2.0mm，毛坯尺寸Ф28mm2.操纵手柄Ф24端面的毛坯余量由表2-10得单边2±1mm，取2.5mm，毛坯尺寸190mm3.操纵手柄Ф10孔两端面及螺纹孔端面的毛坯余量由表2-20得双边余量mm，取单边2.5mm，毛坯尺寸分别为23mm和17.5mm。4.所有孔的毛坯尺寸均为实心。3.3确定毛坯的热处理方式钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重结晶得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。第4章机械加工工艺规程设计4.1基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。4.1.1粗基准的选择Φ18的外表面不需要加工，选择为粗基准加工Φ24外圆，选择Φ20外圆面作为粗基准，加工尺寸为18的端面。4.1.2精基准的选择主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。选择Φ24外圆中心线和端面以及D面作为精基准。4.2确定机械加工方法和余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下：1.Φ12mm的孔：毛坯为实心，而Φ12mm的孔的精度为，Ra6.3um（参考《机械制造技术基础课程设计指南计》表（5-30，5-15），确定工序尺寸及余量：钻孔：Φ12mm2.Φ10mm的孔：毛坯为实心，Ra6.3um参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-15），确定工序尺寸及余量：钻孔：Φ10mm3.Φ9mm的孔：毛坯为实心，而Φ9mm的孔的精度为H12，Ra12.5um（参考《机械制造技术基础课程设计指南计》5-15），确定工序尺寸及余量：钻孔：Φ9mm4.Φ16mm的孔毛坯为Φ9mm孔，而Φ16mm的孔的精度为H11，Ra6.3um（参考《机械制造技术基础课程设计指南计》表5-15,5-30），确定工序尺寸及余量：扩孔：Φ16mm，2Z=7mm；5.车端面：根据端面的精度要求Ra12.5um，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-38），确定工序尺寸及余量：粗车：保证mm尺寸，Z=2.5mm6.车Φ24mm外圆根据外圆面的精度h9，Ra12.5um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-32,5-33），确定工序尺寸及余量：粗车：Φ24mm，2Z=4mm7.铣16×8mm键槽根据槽的精度Ra6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-40），确定工序尺寸及余量：铣16×8mm槽8.铣Ф10孔两端面厚度18mm：根据铣面的精度Ra=6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-49），确定工序尺寸及余量：铣：保证厚度18mm，2Z=5mm9.铣螺纹的端面：根据铣面的精度Ra6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-49，），确定工序尺寸及余量：铣：螺纹的端面厚度到15mm10.在Φ18mm圆上铣扁槽11.5mm：根据槽的精度Ra6.3um要求，参照《机械制造技术基础课程设计指南计》（5-40,5-16），确定工序尺寸及余量：铣：保证扁槽厚度11.5mm4.3制订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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序01：车右端面；钻Ф9孔；扩Ф16孔工序02：车Ф24外圆；倒角工序03：车Ф16外圆；倒角工序04：铣Ф10孔两端面工序05：铣B向Ф13端面工序06：铣键槽两端面工序07：铣键槽工序08：铣Ф12孔两端面工序09：钻Ф10孔；钻Ф12孔；倒角工序10：钻攻M6×1螺纹4.4确定切削用量及基本工时工序01：车右端面；钻Ф9孔；扩Ф16孔工步一：车右端面1.确定切削深度由于单边余量为2.5mm，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.选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4.确定切削速度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=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈273r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=300r/min5.确定车右端面的基本时间，式中=28mm，=0mm，2.5mm，=4mm，=5mm，=0.26mm/r，=300r/min,=1则工步二：钻Ф9孔1.确定切削深度由于单边余量为4.5mm，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.选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4.确定切削速度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=200.80.650.811.15m/min≈10m/min≈354r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=360r/min5.确定钻Ф9孔的基本时间，式中=128mm，4.5mm，=0mm，=5mm，=0.26mm/r，=360r/min,=1则工步三：扩Ф16孔1.确定切削深度由于单边余量为3.5mm，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.选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4.确定切削速度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=300.80.650.811.15m/min≈14.5m/min≈289r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=300r/min5.确定扩Ф16孔的基本时间，式中=40mm，3.5mm，=0mm，=5mm，=0.26mm/r，=300r/min,=1则工序02：车Ф24外圆；倒角工步一：车Ф24外圆1.确定切削深度由于单边余量为2.5mm，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.选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4.确定切削速度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=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈318r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=300r/min5.确定Ф24外圆的基本时间，式中=80mm，2.5mm，=4mm，=5mm，=0.26mm/r，=300r/min,=1则工步二：倒角工序03：车Ф16外圆；倒角工步一：车Ф16外圆1.确定切削深度由于单边余量为4.0mm，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.选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4.确定切削速度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=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈478r/min按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=500r/min5.确定Ф16外圆的基本时间，式中=48mm，4.0mm，=0mm，=5mm，=0.26mm/r，=500r/min,=1则工步二：倒角工序04：铣Ф10孔两端面1.切削深度已知铣削宽度=2.5mm，铣削深度=18mm，机床选用X61型卧式铣床。2.确定每齿进给根据表3.3，X61型卧式铣床的功率为4.0KW（表4.2-38），工艺系统刚性为中等，高速钢三面刃铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.06～0.1mm/z，现取=0.07mm/z。3.选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表3.7，用高速钢三面刃铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm；铣刀直径d=160mm，耐用度T=120min(表3.8）。4.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据表3.27中公式计算：m/min≈28m/min根据X61型卧式铣床主轴转速表（表4.2-39），选择实际切削速度工作台每分钟进给理为根据X61型铣床工作台进给量表（表4.2-40），选择则实际每齿进给量为5.基本工时三面刃铣刀铣Ф10孔两端面的基本时间为：式中三面刃铣刀铣Ф10孔两端面，取=17mm取，，走刀次数=工序05：铣B向Ф13端面1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,立铣刀直径，齿数，2.决定铣削用量①决定铣削深度B向Ф13端面粗糙度Ra12.5，一步铣削即可满足其精度要求。粗铣单边余量2.0mm，故②决定每次进给量及切削速度根据X61型卧式铣床说明书，其功率为为4.0kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝300当＝300r/min时按机床标准选取3.计算工时此为铣B向Ф13端面，公式如下：=式中≈5.3mm+(1~3)mm=(6.3～8.3)mm取=7mm，为铣削长度，由操纵手柄知，=13mm=，对其取中=4mm，走刀次数故=≈0.102min工序06：铣键槽两端面1.切削深度已知铣削宽度=3.25mm，铣削深度=13.85mm，机床选用X61型卧式铣床。2.确定每齿进给根据表3.3，X61型卧式铣床的功率为4.0KW（表4.2-38），工艺系统刚性为中等，高速钢三面刃铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.06～0.1mm/z，现取=0.07mm/z。3.选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表3.7，用高速钢三面刃铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm；铣刀直径d=160mm，耐用度T=120min(表3.8）。4.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据表3.27中公式计算：m/min≈28m/min根据X61型卧式铣床主轴转速表（表4.2-39），选择实际切削速度工作台每分钟进给理为根据X61型铣床工作台进给量表（表4.2-40），选择则实际每齿进给量为5.基本工时三面刃铣刀铣键槽两端面的基本时间为：式中三面刃铣刀铣键槽两端面，取=28mm取，，走刀次数=工序07：铣16×8键槽1.选择刀具刀具选取硬质合金键槽铣刀，刀片采用YG8,，，铣刀齿数2.决定铣削用量①决定铣削深度铣削深度8.0，故②决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铣床说明书，其功率为为4.0kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝375由立式铣床X51参数知，=0.25mm/r由立式铣床X51取3.铣16×8mm槽的工时计算工序08：铣Ф12孔两端面1.切削深度已知铣削宽度=2.0mm，铣削深度=20mm，机床选用X61型卧式铣床。2.确定每齿进给根据表3.3，X61型卧式铣床的功率为4.0KW（表4.2-38），工艺系统刚性为中等，高速钢三面刃铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.06～0.1mm/z，现取=0.07mm/z。3.选择铣刀磨钝标准及耐用度根据表3.7，用高速钢三面刃铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm；铣刀直径d=160mm，耐用度T=120min(表3.8）。4.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据表3.27中公式计算：m/min≈28m/min根据X61型卧式铣床主轴转速表（表4.2-39），选择实际切削速度工作台每分钟进给理为根据X61型铣床工作台进给量表（表4.2-40），选择则实际每齿进给量为5.基本工时三面刃铣刀铣Ф12孔两端面的基本时间为：式中三面刃铣刀铣Ф12孔两端面，取=20mm取，，走刀次数=工序09：钻Ф10孔；钻Ф12孔；倒角工步一：钻Ф10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Ф12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 工步三：倒角工序10：钻攻M6×1螺纹工步一：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 工步二：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 第5章铣床夹具设计本次设计的夹具为铣操纵手柄B向Ф13端面的铣夹具。5.1问题的提出本夹具主要用于铣操纵手柄B向Ф13端面，表面粗糙度Ra12.5，精度要求一般，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，精度则不予考虑。5.2定位基准的选择选择操纵手柄Φ24端面、Φ24外圆和B向对面定位，夹具上对应的定位零件为固定V型块、A型支承钉和可调支承钉，定位分析如下：1.操纵手柄Φ24外圆与固定V型块相配合，限制四个自由度，即Y轴移动、Y轴转动、Z轴移动和Z轴转动。2.操纵手柄Φ24端面与A型支承钉相配合，限制一个自由度，即X轴移动。3.操纵手柄B向对面与可调支承钉相配合，限制一个自由度，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。5.3定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示图5-1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"高"得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地"低"得加工尺寸。且该工序定位误差图5-2定位误差=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2=Td1/(2sina/2)+Td2/2=0.043/2sin45+0.03/20.3925.4切削力的计算与夹紧力分析计算切削力如下：查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由铣操纵手柄B向Ф13端面的工时计算知，，=0.25mm/z，，，由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈490×2×0.358×0.063×13×3N≈862N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M6螺母锁紧，查表得夹紧力为2360N==5900N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.5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5-3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5.1定向键数据表BLHhDd1夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.013-0.0332085105.714+0.0774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。对刀块选用圆形对刀块，其