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遼寧工程技術大學 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：連接殼體工藝規(guī)程及鉆Φ12孔夾具設計 班 　 級：　 姓　 名： 指導教師：　 完成日期：　 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。 連接殼體的加工工藝規(guī)程及其鉆Φ12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 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 ………………………………………………5 2.3制定工藝路線 ……………………………………………8 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………11 2.5確定切削用量及基本工時………………………………14 三 夾具設計 ……………………………………………………17 3.1問題的提出………………………………………………17 3.2定位基準的選擇…………………………………………18 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………19 3.4定位誤差分析……………………………………………20 3.5夾具設計及操作簡要說明………………………………21 總 結………………………………………………………………22 致 謝………………………………………………………………24 參考文獻 …………………………………………………………25 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(jīng)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(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 連接殼體的加工工藝規(guī)程及其鉆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 1.1 零件的作用 連接殼體的作用待查 1.2 零件的工藝分析 從連接殼體的零件圖上可以看出，它有兩組加工表面，這兩組加工面之間也有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工面分述如下： 1. 以上下端面為基準的加工面 這一組加工面包括：上下端面自身，Φ12.Φ30的孔 2. 以Φ30孔為中心的加工面 這一組加工面包括：這組加工面包括剩余的各面和孔。 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，由于零件成批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 基面的選擇的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產是非常重要的。先選取φ40外圓為定位基準，利用V型塊為定位元件。 3.2.2 精基準的選擇 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以φ6和φ30孔（一面2銷）為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 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。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 方案一 工序Ⅰ：鑄造。 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：銑Φ40左端面 工序Ⅳ：銑Φ40右端面 工序Ⅴ：車Φ30，Φ31孔，Φ40外圓，Φ55端面 工序Ⅵ：鉆3-Φ7孔，擴3-Φ12孔 工序Ⅶ：鉆Φ6孔，擴Φ12孔 工序Ⅷ：鉆Φ12孔 工序Ⅸ：銑M6孔所在的端面 工序X：鉆M6螺紋底孔，攻絲 工序XI：磨Φ40外圓。Φ55端面 工序XII：終檢，入庫。 方案二 工序Ⅰ：鑄造。 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：銑Φ40左端面 工序Ⅳ：銑Φ40右端面 工序Ⅴ：車Φ30，Φ31孔，Φ40外圓，Φ55端面 工序Ⅵ：鉆3-Φ7孔，擴3-Φ12孔 工序Ⅶ：鉆Φ6孔，擴Φ12孔 工序Ⅷ：鉆Φ12孔 工序Ⅸ：銑M6孔所在的端面 工序X：鉆M6螺紋底孔，攻絲 工序XI：終檢，入庫 方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一在加工完所有的后，在最后增加了一道磨Φ40外圓和Φ70端面的工序，因為這2個端面的粗糙度要求為0.8，車很難滿足要求，因此我們增加此道磨的工序是比較合理的，綜合考慮我們選擇方案一，具體的加工路線如下 工序Ⅰ：鑄造。 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：銑Φ40左端面 工序Ⅳ：銑Φ40右端面 工序Ⅴ：車Φ30，Φ31孔，Φ40外圓，Φ55端面 工序Ⅵ：鉆3-Φ7孔，擴3-Φ12孔 工序Ⅶ：鉆Φ6孔，擴Φ12孔 工序Ⅷ：鉆Φ12孔 工序Ⅸ：銑M6孔所在的端面 工序X：鉆M6螺紋底孔，攻絲 工序XI：磨Φ40外圓。Φ55端面 工序XII：終檢，入庫。 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下： 1.Φ30mm的孔 查機械加工工藝手冊P49頁表2-33可知鑄造單邊余量為2mm 2. Φ30mm的孔端面， ，查機械加工工藝手冊P49頁表2-33可知鑄造單邊余量為2mm 2.5 確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑Φ40左端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：銑刀右端面的切削用量的計算如上，其計算工時的計算如下切削工時：，，，則機動工時為 工序III：鉆，擴，絞φ12孔 工步一鉆孔至φ11 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ14孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)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(jù)有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)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3：鉸孔 根據(jù)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20：車Φ30孔 工步一：粗車Φ30的內圓 粗車Φ30mm內圓柱面 1) 切削深度 單邊余量為Z=1.5mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 確定機床主軸轉速　 ns== 753r/min 與753r/min相近的機床轉速為750r/min?，F(xiàn)選取=750r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=47mm; =4mm; =0mm; t===0.085(min) 工步二：精車Φ30內圓 1) 切削深度 單邊余量為Z=0.5mm 分兩次切除。 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.2mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=96m/min 4) 確定機床主軸轉速　 ns== 585r/min 與585r/min相近的機床轉速為600r/min。現(xiàn)選取=600r/min。 所以實際切削速度 == 5)切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=47mm; =4mm; =0mm; t=i==0.4833(min) 工序25 鉆3-Φ7孔锪孔Φ12深7個 鉆Φ7孔的切削用量及基本工時 (1)鉆Φ7mm孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ9 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=10m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ns== 454r/min 與454r/min相近的機床轉速為475r/min?，F(xiàn)選取=475r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=12mm; =4mm; =3mm; t= ==0.3077min) (工步二：锪孔 Φ12mm孔 根據(jù)有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度之關系為 　　　 式中的、——加工實心孔進的切削用量. 現(xiàn)已知 =0.36mm/r (《切削手冊》)表2.7 =42.25m/min (《切削手冊》)表2.13 　　　　　　　　 1) 給量 取f=1.5×0.36=0.51mm/r 按機床選取0.5mm/r 2) 削速度　　v=0.4×42.25=16.9m/min. 3) 定機床主軸轉速　　 ns== 448r/min 與448r/min相近的機床轉速為475r/min。現(xiàn)選取=475r/min。 所以實際切削速度 == 5) 削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=7mm; =6mm; =0mm; t= ==0.0547(min) 工序30：鉆孔Φ6，锪孔Φ12的切削用量的計算如上，具體的工時計算如下 鉆Φ6孔切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm; t= ==0.2753min) 锪孔Φ12的切削工時 5) 削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=2mm; =6mm; =0mm; t= ==0.03367(min) 工序35：銑M6所在的端面，立式銑床X53 選擇刀具 刀具選取高速鋼三面刃銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X53型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 工序40：鉆M6螺紋孔 鉆M6螺紋底孔 確定進給量：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-7，當 鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工序Ⅻ：攻絲M6 攻螺紋M6mm　。 　　　　　　　 　　　　　　　　　 按機床選取，則 　　　　　機動時　　　，， 　　　攻M6孔　　　 工序45：磨Φ40外圓，Φ70端面 磨Φ40外圓 (1) 磨Φ40mm外圓柱面 機床　M6025K萬能磨床 1)選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料 　　　　　　A46KV6P 35040127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350x40x127 2)切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　?。?8m/min 縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　?。?.0157mm/st 　 3)切削工時　　 　式中　D---被加工直徑　 b----加工寬度 　　　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數(shù) 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進給量　 　　　　＝0.55(min) 磨Φ70端面的切削用量及基本工時的計算如上，在此不再累述 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，決定設計鉆Φ12孔的鉆床夾具。 3.1 問題的提出 本夾具主要用于鉆Φ12孔，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。 3.2 定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ30，Φ7的孔已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ30孔和Φ7作為定位基準，即采用經(jīng)典的一面兩銷定位。采用Φ40端面限制3個自由度，圓柱銷限制2個自由度，削邊銷限制一個自由度，這樣空間的6個自由度都已經(jīng)限制完，我們既可以開始加工工件。 3.3 切削力及夾緊力計算 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。 3.4 定位誤差分析 一面兩銷定位誤差 (1)移動時基準位移誤差 （式5-5） 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ————圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 代入（式5-5）得： = = (2) 轉角誤差 （式5-6） 式中： ———— 圓柱銷孔的最大偏差 ———— 圓柱銷孔的最小偏差 ———— 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 ———— 削邊銷孔的最大偏差 ———— 削邊銷孔的最小偏差 ———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙 其中： 則代入（式5-6）得： 則： 3.5 夾具設計及操作簡要說明 本夾具采用一面兩銷定位，最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。 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(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)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?？茖W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 25 頁 共 29 頁