對開螺母體下部[開合螺母座]加工工藝及鉆8.3孔夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】
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設(shè)計
說明書
設(shè)計題目：制定開合螺母座（對開螺母）的加工工藝，設(shè)計鉆Ф8.3孔的鉆床夾具
目錄
1、零件的分析……………………………………1
1.1零件的作用………………………………………… 1
1.2 零件的工藝分析……………………………………2
2、工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………3
2.1確定毛坯的制造形式………………………………… 3
2.2基面的選擇………………………………………… 4
2.3制定工藝路線…………………………………………4
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定……………6
2.5確定切削用量及基本工時……………………………7
3、 夾具設(shè)計…………………………………16
4、參考文獻………………………………………25
1、零件的分析
1.1 零件的作用
開合螺母的作用是用來聯(lián)接絲桿的傳動到溜板箱。因為溜板箱有兩套傳動輸入，即光桿和絲桿。一般的走刀用光桿傳動，加工螺紋時用絲桿傳動。而這兩者是不能同時咬合的，否則會因傳比動不一造成傳動系統(tǒng)破壞。開合螺母的作用相當于一個離合器，用來決定溜板箱是否使用絲桿傳動。
1.2零件的工藝分析
開合螺母座的加工表面可以分為三組：一是以燕尾凸臺為加工的加工表面，二是以半圓筒兩側(cè)面為加工的表面，三是以半同筒的內(nèi)部的加工表面。
①加工燕尾凸臺的加工表面，底面長度是75.2mm 以及倒角，還有底面的φ12H7深為了16mm的孔，側(cè)面的M10深為 30mm的螺紋孔，正面的φ8的通孔。加工兩邊的為55°斜度，還有燕尾凸臺與半筒想接處的凹槽部分。
②加工半圓筒兩側(cè)面，左面的半圓筒表面上的平面，以及上面的以中心線到燕尾凸臺頂面距為330.05mm的2xφ7xφ11的埋頭孔，右面的表面，以中心線到右邊距為49mm上表面總長為96mm,下表面總長105mm
③加工半圓筒內(nèi)表面，這個則沒有多大的要求，只要內(nèi)表面粗糙度達到1.6就可以了。
①②兩組有些要求：
半圓筒左右兩側(cè)面的垂直度公差為0.03，下表面粗糙度為3.2，上表面粗糙度1.6。
燕尾凸臺兩個側(cè)面的M10之間的平行度是0.04，垂直度是0.03，還要刮前。
正面的埋頭孔的孔間距達到60mm,右孔中心到右側(cè)上表面為17.5mm。
燕尾凸臺高度的公差是
由以上的數(shù)據(jù)可知道，對于這三組數(shù)據(jù)而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另二組，并保證它們之間的位置精度要求。
2、工藝規(guī)程設(shè)計
2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料為35鋼。由于零件不算是比較的復(fù)雜，所以這里采用煅件，而且零件是年產(chǎn)量是10000件，已達到大批量生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對于提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。
2.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使搔到生產(chǎn)無法進行。
①粗基準的選擇
經(jīng)分析這個零件圖，粗基準選擇燕尾凸臺底面和半圓筒兩個端面，因為從圖中可以看出，燕尾凸臺的高度，是以底面標出的，則是以底面為基準，圓筒左側(cè)也是標出了數(shù)值。所以，按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準：若零件有若干個不加工時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高度的不加工表面作為粗基準）選擇這三個面，因為，這個零件基本每個面都要加工，而且也不是很好裝夾，也只有這三個平面好裝夾些，這樣可以，限制、、、，再用壓釘壓住半圓筒下面的底座部分，可以限制、這六個自由度，以達到完全定位。
②精基準的選擇
精基準的選擇主要應(yīng)該考慮準基重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能機床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)該考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。
①工藝路線一：
工序1：模鍛
工序2:熱處理————正火
工序3:銑削銑燕尾凸臺并保證槽底長75.2mm，槽兩邊斜度為55°
工序 4：銑削銑兩端面，下端保證總長為105mm,上端保證總長95cn,并且中心到右邊端面為49mm, 并且上下端面距為8mm，面銑正。
工序5:銑削半圓筒外側(cè)面，并保證側(cè)面到中心距離為34mm。
工序6:鏜削半圓筒內(nèi)面并保證內(nèi)圓直徑為φ52mm。
工序7:鉆孔2xφ7xφ11的埋頭孔，孔間距為60mm，右側(cè)孔到右側(cè)上端邊為17.5mm，兩 孔 中心到燕尾凸臺頂端距為33mm，鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。
工序8:鉆削底座左側(cè)的M10螺紋孔，孔深30mm。攻螺紋孔M10mm。
工序9:鉆削燕尾凸臺底面 φ12孔深16mm。
工序10：研磨燕尾凸臺，并保證精度。
工序11:質(zhì)檢
②工藝路線二：
工序1：模鍛
工序2:熱處理————正火
工序3:銑削銑燕尾凸臺并保證槽底長75.2mm，槽兩邊斜度為55°
工序 4：銑削銑兩端面，下端保證總長為105mm,上端保證總長95cn,并且中心到右邊端面為49mm, 并且上下端面距為8mm，面銑正。
工序5:銑削半圓筒外側(cè)面，并保證側(cè)面到中心距離為34mm。
工序6:鉆孔2xφ7xφ11的埋頭孔，孔間距為60mm，右側(cè)孔到右側(cè)上端邊為17.5mm，兩孔 中心到燕尾凸臺頂端距為33mm，鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。
工序7:鏜削半圓筒內(nèi)面并保證內(nèi)圓直徑為φ52mm。
工序8:鉆削底座左側(cè)的M10螺紋孔，孔深30mm。攻螺紋孔M10mm。
工序9:鉆削燕尾凸臺底面 φ12孔深16mm。
工序10：研磨燕尾凸臺，并保證精度。
工序11:質(zhì)檢
③工藝方案的比較分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先鏜削內(nèi)孔，再鉆削埋頭孔，而方案二則與其相反，先鉆埋頭孔，而后鏜削內(nèi)孔。經(jīng)比較可見，先鏜內(nèi)孔，而后鉆孔，這樣對于定位比較的精確，對加工也比較的方便，對加工精度的提高也是很好的，因為后面幾個工序是鉆孔，這樣方案一就少了幾次的裝夾次數(shù)，從而提高了加工精度及提高了工作效率，所以，選擇方案一作為加工工藝方案。
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“開合螺母座”零件材料為35鋼，尺寸也不是很大，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用模鍛生產(chǎn)毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
①對于整個“開合螺母座”的尺寸:
其長度為105mm,高度83mm,寬度，上面半圓筒是mm,下面座體寬是57.5mm.其表面粗糙度要求是3.2和1.6,所以，有粗加工，也有表精加工，所以雙邊加粗加工余量2Z=5mm,單邊粗加工余量Z=2mm可以滿足加工要求。精加工，表面的尺寸有，105，34，18，而雙邊的只有105，所以，它的粗加工余量，是2Z=4mm,精加工余量是2z=1mm,也可以滿足加工要求，而34和18是單邊，它們的粗加工余量Z=1.8mm精加工余量z=0.2mm。而34的尺寸偏差對余量也滿足。對于，燕尾凸臺的寬度75.2mm，兩邊的斜度表面粗糙度要求也不高，就粗加工也可以，所以其加工余量2Z=5mm也是可以滿足要求的。
②半加圓筒內(nèi)孔：
其表面粗糙度要求也比較的高為1.6所以要精加工，先是粗鏜，后是精鏜。所以粗加工的余量2Z=1.8mm，精加工余量2z=0.2mm，也可以滿足加工要求。
2.5確定切削用量及基本工時
工序3：銑燕尾凸臺并保證槽底長75.2mm，高mm，槽兩邊斜度為55°。
=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=20m/min
采用高速鋼立銑刀，在=50mm,齒數(shù)z=5。則
==r/min=127.4r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =125r/min,故實際切削速度為
V===19.6m/min
當nw=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量應(yīng)為
=0.085125mm/min=50mm/min
查表知，剛好有=50mm/min
切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面窄，所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程2=4=240mm。因此，機動工時為
===4.8min
工序4：銑兩端面，下端保證總長為105mm,上端保證總長95cn,并且中心到右邊端面為49mm, 并且上下端面距為8mm。
工步1:粗銑，=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=20m/min
采用采用高速鋼圓柱形銑刀,=50mm,齒數(shù)z=4,則
==r/min=127.4r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =125r/min,故實際切削速度為
V===19.6m/min
當=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應(yīng)為
=0.084125mm/min=40mm/min
經(jīng)查表知道，剛好有=40mm/min
切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面寬所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程+82=83-26+16=73mm,由于是兩端，所以=732=146mm因此機動工時為：
==min=3.65min
工步2:精銑，=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=45m/min
采用采用高速鋼圓柱形銑刀,=50mm,齒數(shù)z=8,則
ns==r/min=286.6r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =300r/min,故實際切削速度為 v= =47.1m/min
當nw=300r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應(yīng)為
=0.088300mm/min=192mm/min
切削工時：行程和粗銑的一樣，所以切削工時為，
==min=0.76min
工序5:銑削半圓筒外側(cè)面，并保證側(cè)面到中心距離為mm。
工步1:粗銑，=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=20m/min
采用高速鋼立銑刀，在=50mm,齒數(shù)z=5。則
ns==r/min=127.4r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =125r/min,故實際切削速度為
V==mm/min=19.6mm/min
當=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應(yīng)為
=0.085125mm/min=50mm/min
查表知，剛好有=50mm/min
切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面窄，且是兩面，所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程==330mm,所以得出切削工時是
==mm/min=6.6mm/min
工步2：精銑，fz=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關(guān)手冊，確定v=35m/min
采用高速鋼立銑刀，在=50mm,齒數(shù)z=8。則
ns==r/min=223r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =210r/min,故實際切削速度為
V==mm/min=32.97mm/min
當nw=210r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應(yīng)為
==0.088210mm/min=134.4mm/min
查表知，剛好有=130mm/min
切削工時：行程和粗加工一樣，
==mm/min=2.53mm/min
工序6：鏜削半圓筒內(nèi)面并保證內(nèi)圓直徑為φ52mm。
選用機床；T740金剛鏜床。
鏜削至φ52mm.單邊余量Z=2mm,所以他四次鏜去全部余量，進給量
=0.1mm/r
根據(jù)有關(guān)手冊，確定金剛床的切削速度為v=100m/min,則
==r/min=612r/min
由于金剛鏜床的主軸轉(zhuǎn)速為無極調(diào)查速，故以上轉(zhuǎn)速即可作為加工時使用的轉(zhuǎn)速。
切削工時：=95mm
=min=1.55min
所以加工這個孔的機動時間為4t=41.55=6.2min
工序7：鉆孔2xφ7xφ11的埋頭孔，孔間距為60mm，右側(cè)孔到右側(cè)上端邊為17.5mm，兩孔中心到燕尾凸臺頂端距為33mm，鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。
工步1:鉆孔2xφ7孔，孔間距為60mm，右側(cè)孔到右側(cè)上端邊為17.5mm，兩孔中心到燕尾凸臺頂端距為33mm。
查相關(guān)的表知，=0.2mm/r,
選用Z35 搖臂鉆床，所以有：
==r/min=227r/min
按機床選取=265r/min。
所以實際切削速度為：
m/min=5.82m/min
切削工時：
由于是兩個孔，所以，切削用時為min.
工步2:擴φ11的埋頭孔，查相關(guān)的表知， ，，
機床不變，所以有:
==r/min=87r/min
按機床選取=85r/min.
所以實際的切削速度為
m/min=2.93m/min
切削工時：
=0.078min
由于是兩個孔，所以，切削用時為min
工序3:鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。查表知，,,
選用Z35 搖臂鉆床，所以有
==r/min=199r/min
按機床選取=170r/min
所以實際切削速度為：
=4.27m/min
切削工時：
=1.78min
工序8：鉆削底座左側(cè)的M10螺紋孔，孔深30mm并攻螺紋孔M10mm。
工步1:鉆削底座左側(cè)的M10螺紋孔，孔深30mm。 查相關(guān)的表知，，，選用Z35 搖臂鉆床，所以有
按機床選取=170r/min
所以實際切削速度為：
切削工時：
工步2:攻螺紋孔M10mm,查相關(guān)的表知，,,機床不變，換上M10mm的絲錐。
按機床選取
所以實際切削速度為：
切削工時：
工序8：鉆削燕尾凸臺底面 φ12孔深16mm。查相關(guān)的表知，，
選用Z35 搖臂鉆床，所以有
按機床選?。骸?
所以實際切削速度為：
切削工時：
第3章 夾具設(shè)計
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工鉆Φ8.3孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗進行了加工，利用中心孔作為定位基準 等為定位基準來設(shè)計夾具，從而保證其尺寸公差要求。
3.3切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻[5]查表可得：
切削力公式：
式中D=8.3MM
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
查參考文獻[5]1～2～26可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3.4 誤差分析與計算
該夾具以一個平面和1個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
尺寸表
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設(shè)計夾具體時，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外，夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設(shè)計時也應(yīng)加以考慮。
夾具體設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設(shè)加強筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實現(xiàn)的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
3.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
總結(jié)
盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了開合螺母座鉆床夾具的設(shè)計步驟與方法;也不僅僅對制圖有了更進一步的掌握Auto CAD ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié).
總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進.有時候,一個人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會更完美!
參考文獻
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