設計手柄套零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計說明書.doc

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鄭 州 科 技 學 院 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：設計手柄套零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 內(nèi)容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡 1份 4.機械加工工序卡 1份 5.夾具設計裝配圖 1張 6.夾具體零件圖 1張 7.課程設計說明書 1份 班 級： 12級13班 姓 名： 宋揚 學 號： 201233407 指 導 教 師： 韓彥勇 教研室主任： 鄭喜貴 2015年 9 月 7日 目 錄 1 序言 1 2 分析和審查零件圖樣 2 2.1 零件的工藝分析 2 2.2工藝規(guī)程設計 2 3 基面的選擇 4 3.1 基準的選擇 4 3.2 粗基準的選擇 4 4 制定工藝路線 5 4.1工藝路線方案一 5 4.2 工藝路線方案二 6 4.3 工藝方案的比較和分析 6 5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 5.1機械加工余量 10 5.2 工序尺寸和毛坯尺寸的確定 10 6 確定切削用量及基本時間 13 6.1 工序3粗車外圓的切削用量及基本時間 13 6.2工序3切削用量的確定 13 6.2.1確定切削深度 13 6.2.2確定進給量f 13 6.3檢驗機床功率 14 6.4基本時間的確定 15 6.5 工序7加工H7mm孔的切削用量及基本時間 15 7 專用夾具的設計 17 7.1 設計主旨 17 7.2夾具設計 17 7.3零件的位置誤差 18 8 結論 20 參考文獻 21 1 序言 機械制造工藝學基礎課程設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。所以對機械制造技術及夾具設計具有十分重要的意義。 通過這次課程設計，可對以前學過的課程進行一次綜合的深入的總復習，把學習到的理論知識和實際結合起來，從而提高自己分析問題，解決問題的能力。 2 分析和審查零件圖樣 2.1 零件的工藝分析 由手柄套零件圖知可將其分為兩組加工要求?，F(xiàn)分析如下： （1）以mm孔為中心的加工表面 它包括：mm孔mm孔，左右兩端面mm外圓面以及定位用的mm孔，它們在加工時互為基準，彼此相互聯(lián)系來保證形狀位置精度。 （2）以mm為主的加工表面 它包括：mm孔和兩個mm孔，即徑向的三個圓面孔。 這兩組表面以及表面之間，有一定的位置要求，主要是： 1) mm孔軸線與mm右端面的垂直度公差為0.05mm； 2) 兩個mm孔與mm孔軸線的位置度公差為0.12mm。 由上可知，對于這兩組表面，可以先加工第一組表面，然后借助專用夾具以及定位孔加工第二組表面。 2.2工藝規(guī)程設計 手柄套零件材料為45號鋼，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 考慮到該手柄套零件在工作過程中要承受較小載荷，而且零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)量已達到大批生產(chǎn)的水平（N=5000），故毛坯選用圓棒料，零件材料為45號鋼。 手柄套零件的技術要求 表2.1 手柄套零件的技術要求 加工表面 尺寸及技術要求/ 公差及精度等級 表面粗糙度Ra/ Φ45f7mm外圓表面 D= L=35mm IT7 3.2 端面B IT7 3.2 端面C IT9 6.3 Φ12H7mm中心孔 D=12H7mm L=23mm IT7 1.6 Φ16mm中心孔孔 D=16mm L=12mm IT10 Φ5H7mm端面孔 D=5H7mm L=12mm IT7 3.2 Φ6H8mm外圓孔 D=6H8mm IT8 3.2 Φ8mm外圓孔 D=8mm IT10 Φ6H8mm外圓孔 D=6H8mm IT8 3.2 圖2.1 手柄套零件圖 3 基面的選擇 3.1 基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高加工效率。否則，就會使加工工藝問題百出，嚴重影響零件加工質(zhì)量和效率。 3.2 粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對于本零件來說，所有表面都需要加工，按照有關粗基準的選擇原則，選取最大外圓面Φ45mm作為粗基準。 精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。設計基準，工序基準，定位基準相重合，可以減少定位誤差和基準不重合引起的誤差，因此選擇兩中心孔的公共中心線作為精基準。 4 制定工藝路線 制定工藝路線就是把上一步確定的各表面孤立的加工方法連接起來形成工藝順序鏈，合理安排工序內(nèi)容和進行工序的排序，使零件在完成工藝路線后尺寸精度、幾何精度、表面粗糙度和其他技術要求全部得到合理的保證。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便生成制定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為中、大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用配以專用萬能性機床使工產(chǎn)成本盡量下降。 進行工序的順序時，要遵循基準先行、先粗后精、先面后孔等原則。 4.1工藝路線方案一 工序 1：粗車左端面和部分mm外圓面； 工序 2：粗車右端面和mm外圓面剩余部分，鉆mm孔； 工序 3：半精車mm外圓； 工序 4：半精車左端面，車mm孔； 工序 5：擴、鉸mm孔并半精車mm右端面，鉆mm孔； 工序 6：鉆mm孔； 工序 7：鉆2x H8mm孔； 工序 8：精鉸mm孔； 工序 9：倒左端面1x45角； 工序10：倒右端面1x45角； 工序11：去毛刺； 工序12：清洗； 工序13：終檢。 4.2 工藝路線方案二 工序 1：粗車mm右端面和部分mm外圓面； 工序 2：粗、半精車mm左端面，粗車剩余的mm外圓面，鉆mm孔，車mm孔； 工序 3：半精車mm外圓面； 工序 4：擴孔、鉆、鉸、精鉸mm孔，半精車mm右端面； 工序 5：鉆mm孔； 工序 6：鉆mm孔； 工序 7：鉆、精鉸兩個mm孔； 工序 8：倒左端面1x45角； 工序9：右端面1x45角； 工序10：去毛刺； 工序11：清洗； 工序12：終檢。 4.3 工藝方案的比較和分析 上述兩個方案最大的區(qū)別在于兩個面組的加工順序的不同。方案一是將第二表面組插入到第一表面組中加工。而方案二則是先完全加工完第一表面組后再加工第二表面組，雖然方案一能減少去毛刺的工作量，但違背了基準統(tǒng)一的原則。而方案二中，工序2過于集中，粗精未分離，這將導致左端面偏斜，mm孔偏小，工序5則恰好相反，為了保證mm軸心和右端面的垂直度，應該將它和工序4放在一起加工。故決定采用方案二加工的順序并分離和合并部分工序。具體工藝過程如下： 工序 1：粗車mm右端面和部分mm外圓面； 工序 2：粗車mm左端面和剩余的外圓面部分； 工序 3：鉆mm孔； 工序 4：半精車mm外圓面； 工序 5：半精車左端面，車面； 工序 6：擴、鉸、精鉸mm孔，半精車mm右端面； 工序 7：鉆mm孔； 工序 8：鉆mm孔； 工序 9：鉆兩個mm孔； 工序10：倒左端面1x45角； 工序11：倒右端面1x45角； 工序12：去毛刺； 工序13：清洗； 工序14：終檢。 以上工藝過程理論上說是合理的，從經(jīng)濟角度出發(fā)，它還是不理想。綜合考慮，最終確定工藝路線如下： 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 1 車 以左端面為粗基準,車右端面至工序尺寸36mm, 車外圓+余量mm,外圓倒角1x45 以右端面為基準,車左端面,保證工序尺寸350.3mm, 1x45 2 車 以右端面為基準,車左端面,保證工序尺寸350.3mm, 1x45 3 鉆 以外圓為精基準,鉆孔+余量mm,鉆孔，孔深12mm，去毛刺 4 車 以孔為精基準，車外圓+余量mm 5 鉆 以mm外圓為精基準，鉆孔mm，孔深和Ra達到圖紙技術要求，去毛刺 6 車 以孔為精基準，車外圓達到工序尺寸f7并保證0.05的平行度誤差。對孔和孔倒角。 7 鉆 以孔和右端面為精基準，對孔劃線找正，保證孔距右端面22mm，鉆孔，達到圖紙技術要求 8 鉆 以孔和右端面為精基準，對孔劃線找正，鉆鉸孔，孔深和Ra達到圖紙技術要求 9 鉆 以孔和右端面為精基準，對孔劃線找正，保證孔心距右端面13mm，鉆孔2，保證同軸度0.12mm 去毛刺 10 終檢 11 清洗 12 終檢入庫 5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “手柄套”零件材料為45鋼，毛坯重量約為0.46kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鍛件毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，結合《實用機械制造工藝設計手冊》，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： 5.1機械加工余量 確定外圓表面沿軸線及徑向方向的加工余量（mm及35mm），查《實用機械制造工藝設計手冊》（以下簡稱《手冊》）表2-7及2-9，其中鍛件重量為0.4kg，鍛件復雜數(shù)為S1，鍛件輪廓尺寸≤315mm，采用一般加工精度F1,軸向余量取2mm，徑向余量取1.9mm。 5.2 工序尺寸和毛坯尺寸的確定 外圓表面分步加工余量 查《手冊》表7-2/7-5，結合1所得結果，擬定加工余量，如下： 粗 車：mm 2Z=2mm 半精車：mm 2Z=1.5mm 精 車：mm 2Z=0.3mm 左右端面分步加工余量 由上述已確定了毛坯的長度為39mm。查《手冊》表7-2/7-4，結合1所得結果，擬定加工余量如下： 表5.1左右端面加工余量 右端面 左端面 粗車：37.8mmZ=1.2mm 粗 車： 36.4mmZ=1.4mm 半精車： 35.8mmZ=0.6mm 半精車：35.3mmZ=0.5mm 精 車：35mmZ=0.3mm （左右端面交替加工，尺寸彼此聯(lián)系） 內(nèi)孔mm 孔精度為IT7，參照《手冊》表7-11，可確定工序尺寸及余量為: 鉆孔: .mm 擴孔：mm 2Z=0.85mm 粗鉸：mm 2Z=0.1mm 精鉸：mm 2Z=0.05mm 定位孔mm 孔具有較高的位置精度，參照《手冊》表7-11，可確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：mm 精鉸：mm 2Z=0.2mm 兩個徑向孔mm mm孔具有較高的位置度，參照《手冊》表7—11，可確定其工序尺寸及余量為： 鉆孔：mm 精鉸：mm 2Z=0.2mm 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。 綜合以上分析，可確定毛坯長度為39mm，直徑為50mm，如圖5.1： 圖5.1 零件毛坯圖 6 確定切削用量及基本時間 切削用量包括切削深度、進給量及切削速度。先確定切削深度、進給量，再確定切削速度。選擇兩個典型的工序，工序3粗車外圓和工序7加工mm孔，進行鉆-粗鉸-精鉸進行計算。 6.1 工序3粗車外圓的切削用量及基本時間 本工序為粗車外圓面。已知工件材料：45鋼，，鍛件；機床為CA6140臥式車床；刀具：硬質(zhì)合金，YT5。下面的相關數(shù)據(jù)根據(jù)《切削用量簡明手冊》確定。 CA6140機床中心高為200mm，查表1.1，選擇刀桿，刀片厚度4.5mm，由表1.3，選擇車刀幾何形狀為平面帶倒棱型，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。 6.2工序3切削用量的確定 6.2.1確定切削深度 此工序直徑加工余量為1.3mm，單邊余量僅為0.65mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故。 6.2.2確定進給量f 根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為，，工件直徑為40～60mm，，查表1.31，選擇f=0.56mm/r。 選擇車刀磨鈍標準及耐用度 由表1.9，車刀后面最大磨損限度選擇1.0mm，普通車刀壽命T=60min。 確定切削速度v 根據(jù)表1.10查得切削速度查表1.28切削速度修正系數(shù)為： 修正后的切削速度為： 按CA6140機床轉(zhuǎn)速，選擇n=11.8 ，則實際切削速度 6.3檢驗機床功率 由表1.24，查得=2.4k W。切削功率的修正系數(shù)： 故實際切削時功率為,而機床主軸允許功率為，，故選用的切削用量可在CA6140機床上進行。 最后確定切削用量為：。 6.4基本時間的確定 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表6.2-1，車外圓的基本時間為 ，式中 取， 查表6.2—2取， 則基本時間 6.5 工序7加工H7mm孔的切削用量及基本時間 本工序為加工孔加工，要求：加工12H7mm孔，進行鉆-粗鉸-精鉸。先鉆孔再粗鉸、精鉸孔，尺寸保證到。機床：Z5125立式鉆床，刀具：高速鋼的標準鉆頭和標準鉸刀。查表2.12，直柄麻花鉆直徑，刀具壽命T=45min；標準鉸刀,刀具壽命T=40min。 確定進給量f 根據(jù)表2.7，查得f=0.25~0.31mm/r，由Z5125鉆床參數(shù)確定f=0.28mm/r。 確定切削速度v 根據(jù)表2.14，表2.13查得，由表2.31得切削速度修正系數(shù) ，故 按機床轉(zhuǎn)速參數(shù)，選擇n=392r/min，則實際切削速度 檢驗扭矩功率 根據(jù)表2.32，表2.33，鉆孔時扭矩及功率 ，式，則。而轉(zhuǎn)速為n=392r/min的Z5125型立式鉆床能傳遞的扭矩為。。經(jīng)計算 ，檢驗成立。 7 專用夾具的設計 專用夾具能大大提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，在批量和大量生產(chǎn)重意義重大。 經(jīng)過設計任務要求，我需要設計的是第9道工序，即mm孔加工用夾具。本夾具將用于Z5125立式鉆床。刀具為一個高速鋼麻花鉆。 7.1 設計主旨 本夾具主要用來鉆mm通孔，技術要求不高，沒有形位精度限制，且孔徑不大，可一次鉆銷完成。因此，本道工工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 7.2夾具設計 由零件圖可知，零件對于mm孔的加工并沒有位置及公差要求。但考慮到零件右端面與mm中心孔的垂直度，右端面的精度較高以及右端面采用一面兩銷定位方式的方便性，此處的定位基準選擇mm中心孔的右端面。 鉆銷力以及夾緊力的計算 （1） 鉆銷力的計算： 材料為高速鋼，則據(jù)《機械制造工藝與機床夾具課程設計指導》表3-4，查得鉆銷時軸向力、轉(zhuǎn)矩計算公式為： 式中, =600,d=8mm,=1.0, f=195r/min,=0.7,=1, =0.305,=2.0,f=195r/min,=0.8,=1 代入數(shù)據(jù)，得：Ff = 600X0.008X(195/60)0.7X1 = 11N = 0.305X0.0082.0X(195/60)0.8X1 = 5X10-6Nm 由于轉(zhuǎn)矩的值太小，對工件的定位加工影響不大，故可以忽略不計。 （2）夾緊力的計算： 左端面及右端面與夾具上的開口墊圈及夾具體的摩擦系數(shù)分別為0.3及0.1，所以理論上，夾緊力： F= Ff/u=11/(0.3+0.1)=27.5N 在計算鉆銷力時必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4。 式中：K1—基本安全系數(shù)，K1=1.5； K2—加工性質(zhì)系數(shù)，K2=1.1； K3—刀具鈍化系數(shù)，K3=1.1； K4—斷續(xù)切銷系數(shù)，K4=1.1； 于是:F′=K X Ff=1.5X1.1X1.1X1.1X27.5=55N。此時，F(xiàn)′已大于所需的27.5N夾緊力，故本夾具可以安全地工作。 7.3零件的位置誤差 零件圖上并沒有對mm孔的公差及配合等進行規(guī)定，故孔的定位精度并不高。即在實際工作過程中，夾具體對工件的一般誤差，并不影響鉆床對工件的加工。 1> 由于孔的軸向定位是以右端面為基準的，而此處夾具的設計同樣是以右端面為基準，即符合基準重合原則，誤差為0。 2> 從零件圖上可知，mm孔與右端面的垂直度最大偏差為0.05mm。所以，mm孔與右端面的垂直度最大偏差也為0.05mm。 3> 圓柱位銷的定位誤差 ：由于是孔的誤差引起，故此誤差為0.08mm。 4> 磨損造成的誤差一般不超過0.005mm。 5> 鉆模對刀誤差：因加工孔的孔徑D’等于鉆頭孔徑d，由于鉆套孔徑D的約束，一般情況下，D’大于D,即加工孔中心實際上與轉(zhuǎn)套中心重合，因此，鉆模對刀誤差趨于0。 6> 夾具相對于刀具的誤差取0.01mm。 本夾具用于在鉆床上加工孔,采用了一面兩銷定位，六個自由度完全限制。外加右端面的夾緊，夾具對工件在加工過程中的固定完全能達到要求。因本工件的加工量為大批量生產(chǎn)，故夾具要盡量簡單，且為了方便拆卸，采用固定手柄壓緊機構對工件右端面的壓緊方式。 8 結論 這是我在大學期間的又一次實踐性學習，在老師的指導下，我終于完成了任務。 在課程設計中，我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理，要實事求是，回顧這兩周的設計，總體上說我還是學到了很多的東西。通過這次課程設計，使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了在大學中所學基礎知識的認識和理解。課程設計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設計過程中，必須考慮到方方面面的問題，在理論上正確無誤的設計，在實際中往往存在各種問題。這樣，在設計時就必須考慮所設計的機構是否合理，在實際運用中能否正常工作，而不僅僅考慮理論上的可行性，課程設計使我學會了從實際出發(fā)，加工零件和設計夾具。這次課程設計還使我懂得了理論與實際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，要把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力，這樣才能成為一名優(yōu)秀的設計人員。 在此，感謝學校和各位老師給了我這個難得的學習機會，我將會努力地完成我的學業(yè)。 參考文獻 [1]柯建宏，饒錫新，王慶霞，等。機械制造技術基礎課程設計[M].武漢：華中科技大學出版社，2008. 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