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設計說明書 題目：套筒零件的工藝規(guī)程及鉆3-Φ10孔的工裝夾具設計 學 生： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： 摘 要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 套筒零件的加工工藝規(guī)程及其鉆3-Φ10孔的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠ 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目 錄 序言…………………………………………………………………1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………3 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………3 2.3制定工藝路線 ……………………………………………3 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………5 2.5確定切削用量及基本工時………………………………5 三 夾具設計……………………………………………………14 3.1問題的提出………………………………………………14 3.2切削力及夾緊力計算……………………………………14 3.3定位誤差分析……………………………………………15 3.4夾緊誤差…………………………………………………15 3.5夾具設計及操作簡要說明………………………………16 總 結………………………………………………………………18 致 謝………………………………………………………………19 參考文獻 …………………………………………………………20 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 套筒零件的加工工藝規(guī)程及其鉆3-Φ10孔的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 二、 1.1 零件的作用 套筒的作用，待查 1.2 零件的工藝分析 套筒有2組加工面他們有位置度要求。 這2組加工面的分別為 1，以外圓為基準的加工面，這組加工面包括，外圓自身和上下端面 2：一個事以Φ20H7為基準的加工面，這組加工面包括，Φ20H7孔，3-Φ10H7孔，鍵槽 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為HT15，根據生產綱領以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用砂型機鑄造。 2.2 基面的選擇的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 粗基準的選擇：對套筒這樣的回轉體零件來說，選擇好粗基準是至關重要。對回轉體零件我們通常以外圓作為粗基準。 精基準的選擇：精基準 的選擇要考慮基準重合的原則，設計基準要和工藝基準重合。因此我們采用Φ20H7孔及鍵槽做為精基準 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下兩種工藝方案： 方案一 工序Ⅰ：準備鑄件毛坯 工序Ⅱ：洗去上面的砂粒及塵土 工序Ⅲ：在套筒表面涮上油漆 工序Ⅳ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的上表面 工序Ⅴ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的下表面 工序Ⅵ：鉆Φ18孔，擴Φ18至Φ19.4孔，鉸Φ19.4孔至Φ20H7 工序Ⅶ：拉鍵槽 工序Ⅷ：粗車，精車Φ75的外圓面 工序Ⅸ：鉆3-Φ8孔，擴Φ8至Φ9.4，鉸Φ9.4至Φ10H7 工序X：檢驗合格后，交付裝配 方案二 工序Ⅰ：準備鑄件毛坯 工序Ⅱ：洗去上面的砂粒及塵土 工序Ⅲ：在套筒表面涮上油漆 工序Ⅳ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的上表面 工序Ⅴ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的下表面 工序Ⅵ：粗車，精車Φ75的外圓面 工序Ⅶ：鉆Φ18孔，擴Φ18至Φ19.4孔，鉸Φ19.4孔至Φ20H7 工序Ⅷ：鉆3-Φ8孔，擴Φ8至Φ9.4，鉸Φ9.4至Φ10H7 工序Ⅸ：拉鍵槽 工序X：檢驗合格后，交付裝配 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一把鍵槽的加工放到3-Φ10H7的前面，還有就是將鉆Φ20H7孔放到了車Φ75的外圓面的前面，把鍵槽的工序放到前面做，為后面鉆3-Φ10H7孔的加工提供了定位基準，節(jié)約了訂做夾具的成本，節(jié)省了工件裝夾的時間，另車Φ75的外圓面放到了鉆孔的前面，這樣Φ75的外圓面的加工將無法定位，所以我們選擇方案一 具體的工藝路線如下 工序Ⅰ：準備鑄件毛坯 工序Ⅱ：洗去上面的砂粒及塵土 工序Ⅲ：在套筒表面涮上油漆 工序Ⅳ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的上表面 工序Ⅴ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的下表面 工序Ⅵ：鉆Φ18孔，擴Φ18至Φ19.4孔，鉸Φ19.4孔至Φ20H7 工序Ⅶ：拉鍵槽 工序Ⅷ：粗車，精車Φ75的外圓面 工序Ⅸ：鉆3-Φ8孔，擴Φ8至Φ9.4，鉸Φ9.4至Φ10H7 工序X：檢驗合格后，交付裝配 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 套筒零件材料為HT15， 生產類型為大批量生產，采用砂型機鑄造毛坯。 1、 套筒的外圓和上下端面 套筒的外圓和上下端面的精度要求為3.2，相對較高，查《機械制造工藝學與夾具設計參考資料》，表2-12得，Z=1.0mm 2、套筒的Φ20H7孔，3-Φ10H7孔 因為孔的直徑最大才有20mm,很難直接鑄造出，所以采用實心鑄造 2.5 確定切削用量及基本工時 工序I：準備鑄件毛坯 工序II：洗去上面的砂粒及塵土 工序III：在套筒表面涮上油漆 工序IV：粗銑，半精銑，精銑Φ75的上表面 工步一：粗銑Φ75的上表面 1) 選擇刀具 根據《機械加工工藝師手冊》銑削寬度ae≤5mm時。直徑為do=50mm　故齒數(shù)Ｚ＝８，由于采用標準鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數(shù) rn=10°ao=16° 2) 切削用量 本道工步切削寬度ac＝3±0.8ｍｍ，根據《機械加工工藝師手冊》表30—13，銑床功率5—10KW，工藝系統(tǒng)剛度為 中，鑲齒銑刀，加工材料為灰鑄鐵，可選擇粗銑時每齒進給量af=0.2—0.3mm/z 3) 選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。根據《切削用量簡明手冊》表3.7、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm，刀具壽命 T=120min 4) 確定切削速度 VcZ=8, aP=40-70mm, ac=3±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.07501mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12 Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據X62W型銑床說明書選n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選Vf=80mm/min 實際fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機床功率： 當Vc=71m/min ae=3mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系數(shù)： 故Pct＜0.8, 根據X51型銑床說明書，機床主軸允許的功率為 Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=3mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z 6) 基本工時 Tm=(L+L1+△)/Vf=(75+3)/80=0.525（min） L1+△=3mm 工步二： 半精銑Φ75的上端面 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 留半精銑的加工余量為0.4，所以本道工步切削寬度ae＝1mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據《機械加工工藝師手冊》表30—13得每轉進給量ｆ＝0.5～1.2mm/r就能滿足要求，但考慮到X51功率為7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和X62W銑床說明書 所以每轉進給量ｆ＝0.6mm/r 3）決定切削速度Vc、可根據《切削用量簡明手冊》表3.9確定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據X62W型銑床說明書選n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(75+2)/125=0.336（min） L1+△=2mm 工步三：精銑Φ75的上端面 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 留精銑的加工余量為0.1，所以本道工步切削寬度ae＝1mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根據《機械加工工藝師手冊》表30—13得每轉進給量ｆ＝0.5～1.2mm/r就能滿足要求，但考慮到X51功率為7.5kw，機床為中等系統(tǒng)剛度和X62W銑床說明書 所以每轉進給量ｆ＝0.6mm/r 3）決定切削速度Vc、可根據《切削用量簡明手冊》表3.9確定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根據X62W型銑床說明書選n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時基本工時根據 《切削用量簡明手冊》表3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(75+1)/125=0.335（min） L1+△=1mm 工序Ⅴ：粗銑，半精銑，精銑Φ75的下表面與工序IV相同，在此就不多做說明 工序Ⅵ：鉆Φ18孔，擴Φ18至Φ19.4孔，鉸Φ19.4孔至Φ20H7 工步一鉆孔至φ18 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ18孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序Ⅶ：拉鍵槽 單面齒升：根據有關手冊，確定拉鍵孔時拉刀的單面齒 為0.06mm 拉削速度： 根據《機械加工工藝師手冊》表32—1 灰鑄鐵硬度大于180HBS，拉刀速度分組：二，花鍵孔表面粗糙度為1.6，拉削速度范圍：4.5—3.5 v=0.06m/s(3.6m/min) 拉削進給量： 根據《機械加工工藝師手冊》表32—3，拉刀型式矩形齒拉刀，灰鑄鐵 f=0.04—0.1 切削工時 未知拉刀長度公式： t=Zblηk/1000vfzZ 式中： Zb 單面余量1.5mm(由Φ21mm拉削到Φ25mm)； L 拉削表面長度，80mm； η 考慮校準部分的長度系數(shù)，取1.2； k 考慮機床返回行程系數(shù)，取1.4 ； v 拉削速度（m/min）； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm ∴拉刀同時工作齒數(shù)z=l/p=80/12≈7 ∴其本工時 Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 工序Ⅷ：粗車，精車Φ75的外圓面 工步一：粗車Φ75的外圓面 選擇硬質合金車刀 1） 車削深度，選擇ap=0.7mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(235+0.7)/475=0.511min。 工步二，精車Φ75的外圓面 選擇硬質合金車刀 1） 車削深度，選擇ap=0.3mm，一次走刀即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s,則實際切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(235+0.3)/475=0.510min。 工序Ⅸ：鉆3-Φ8孔，擴Φ8至Φ9.4，鉸Φ9.4至Φ10H7與工序VI相似，在此就不多做說明 工序X：檢驗合格后，交付裝配 三、 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配工序Ⅸ：鉆3-Φ8孔，擴Φ8至Φ9.4，鉸Φ9.4至Φ10H7的鉆床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于鉆3-Φ8孔，擴Φ8至Φ9.4，鉸Φ9.4至Φ10H7，精度要求較高，和其他面沒有任何位置度要求，因此我們選用已經加工好的Φ20H7孔及鍵槽來定位 3.2切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 3.3定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在套筒凸出的外圓面上定位，相當于與孔與定位銷配合定位，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 3.4鉆套設計 3-Φ10孔的加工需鉆，擴鉸，因為鉆后還要擴、鉸，為了我們鉆后能及時的的擴、鉸，故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：。即先用Φ8的麻花鉆鉆孔，根據GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為Φ8 圖 5.3 快換鉆套圖 擴工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表： 表 5.1 擴工藝孔鉆套數(shù)據表 d H D 公稱尺寸 允差 8 12 12 -0.006 -0.018 22 18 10 4 7 7 50° 3.5夾具設計及操作的簡要說明 使用套筒定位，采用螺母快速夾緊，即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用快換鉆套，當導向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地換下鉆套。保證導向的精度，這樣就大大的提高了生產效率，適合于大批量生產 裝配圖附圖如下： 夾具體附圖如下 總 結 設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據存在大量的重復和重疊，由于經驗不足，在選取數(shù)據上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上海科學技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 第 20 頁 共 24 頁