机械制造工艺学课程设计推动架钻φ16孔工序的夹具设计（全套图纸）.doc

长沙学院CHANGSHA UNIVERSITY课程设计 设 计 题 目： 推动架钻16孔工序的夹具设计 系部： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 机械三班 学号 同 组 者： 指导教师姓名：职称 教授 职称 副教授 最终评定成绩： 长沙学院教务处 二一一年二月制机械制造工艺及夹具课程设计任务书题目：设计 推动架 零件的机械加工工艺规程及 第9 工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成（1） 毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图CAD出图，手工图为2号)（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，CAPP出图)（3） 指定工序夹具装配图一张(2或3号图，CAD出图可拼接)（4） 夹具部分零件图12张(图幅自定)（5） 设计说明书(一份，>10页，正文五号字，含插图)（6） 夹具3D装配效果图一张(3或4号图，可渲染)以上均需输出，以书面交设计资料，保留软盘待查。原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。班级 机本3班 学生 指导教师 2012年 07 月 6 日 摘 要本次课程设计是我们在毕业设计前一次重要的实践设计，对所学的基础课、技术基础课和专业课能很好的进行系统的复习，也是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是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，我希望能通过这次课程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。在些次设计中我们主要是设计推动架的加工工艺和工艺器具。在此次课程设计过程中，我小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。在设计期间查阅了大量的资料，并且得到了老师的指点和大力帮助，在此表示感谢！ 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。关键词：推动架，夹具，工艺全套完整版设计，加153893706目 录机械制造工艺及夹具I课程设计任务书II摘 要III第1章 推动架零件分析11.1推动架零件的作用11.2推动架零件的生产类型11.3推动架零件的工艺分析2第章毛坯的制造32.1确定毛坯的制造形式32.2 选择毛坯的公差等级32.3表面余量查表32.4绘制毛坯图4第章定位基准的选择53.1粗基准的选择53.2精基准的选择5第章制定工艺路线64.1确定各加工面的加工方法64.2拟定加工工艺路线64.3工艺方案的比较与分析8第章工序设计95.1机床的选择95.2 选择夹具95.3根据不同的工序选择刀具95.4 选择量具95.5主要加工工序尺寸的确定10第6章 确立工序9的切削用量及基本工时126.1 切削用量126.2 时间计算12第7章 夹具总体方案设计147.1夹具定位基准147.2夹具定位方案147.3夹具工作原理167.4夹具定位误差分析167.5切削力和夹紧力的计算16第8章 夹具结构设计188.1支撑钉设计188.2夹具体设计188.3夹紧机构198.4钻套198.5刀具的选择208.6夹具结构特点20设计心得21致 谢22参 考 文 献23附录第1章 推动架零件分析1.1推动架零件的作用我们这次课程设计所加工的零件为牛头刨床上的推动架（如下图），是牛头刨床进给机构中是零件孔装工件台进给丝杠，靠近孔左端处装一棘轮，在棘轮上方即孔处装一棘爪，孔通过销和杠杆连接，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮。杠杆使该零件绕轴心线摆动，同时，棘爪拨动棘轮，使杠杆转动，实现工作台的自动进给。图1.1推动架工件1.2推动架零件的生产类型根据设计而设定：年生产量为件结合生产实际，备品率和废品率分别取和。再根据年生产纲领公式 （1.1）可得：再根据如下各种生产类型规范表：表1-1 生产类型和生产纲领的关系生产类型同类零件的年产量（件年）零 件 重 量 （Kg）20001002000100单件生产151201100成批生产小批510020200100500中批1003002005005005000大批30010005005000500050000大量生产500050000可知零件为轻型机械而采用大批量生产方式。1.3推动架零件的工艺分析从零件图可知，该零件的加工过程，需要有较高的垂直度，某些地方需要较高的表面粗糙度，各装配基准面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。推动架有三组加工表面，一组之间有垂直度的要求。现在分述如下：（1）以为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个的孔及其倒角，一个滴油孔和一个油槽及其两个端面，其中.，孔及其端面为主要加工表面。（2）以孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个的孔及其倒角，一个M8-6H的螺纹孔。（3）以为中心的加工表面。这一组加工表面包括：一个的孔深度为24，一个的孔，一个宽度为6、深度为1的槽以及一个宽度为6、深度为9.5的槽。其中孔轴线与孔的轴线有个垂直度的要求。第章毛坯的制造2.1确定毛坯的制造形式推动架是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用灰铸铁材料HT200，其具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。2.2 选择毛坯的公差等级 根据文献4表3.5-6成批量生产的铸件机械加工余量等级，可选择砂型机器铸造，公差等级为：CT8-CT10，选定为CT10，MAH。2.3表面余量查表加工余量查文献4表2.3-5铸件机械加工余量得：表2-1 铸件余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明的两端面45G3.5双侧加工的两端面20G3.5双侧加工的孔H3双侧加工的上端面92H3单侧加工 砂型制造的铸件，顶面（相对浇注位置）的加工余量等级，比底、侧面的加工余量需降一级选用，故的两端面和的两端面选用MA-G。毛坯尺寸公差查文献4表2.3-9铸件尺寸公差得：表2-2 铸件尺寸公差加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸尺寸公差的两端面457522.8的两端面206262.4的孔6262.6的上端面923.595.53.22.4绘制毛坯图 图2.1 毛坯零件图 第章定位基准的选择在推动架零件中，首先选择定位基准为铸造而得到的外圆表面，此时这未经加工的基准为粗基准，用以上粗基准定位加工出和左右的光洁表面和的孔以后，再用加工过的孔做以后工序的定位面，此时的定位基准为精基准，否则就会使加工过程出现问题，报废率高。3.1粗基准的选择粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要影响。通过对零件的分析，应选取外圆为粗基准，对的左端面和的左端面及孔进行加工。3.2精基准的选择精基准的选择时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。选择孔及其端面为精基准进行加工，可以方便地在各工序中加工出大多数其他表面，符合基准统一的原则，可避免因基准转换而产生的误差，保证各表面之间的位置精度。第章制定工艺路线4.1确定各加工面的加工方法根据各加工面的加工精度要求与表面粗糙度的要求，选定如下加工方法：1、 的左右两端面距离采用铣方法，经过粗铣、半精铣可达到要求。2、 的左右两端面距离20采用铣方法，经过粗铣可达到要求。3、 的孔采用扩、铰方法，经扩孔和铰孔后可达到要求。4、 的孔采用钻、扩、铰方法可达到要求。5、 上表面采用铣方法，铣上表面据中心92mm，再铣宽6mm，深9mm的槽可达到要求。 6、 的螺纹孔采用钻、攻方法，钻孔后攻的螺纹可达到要求。7、 的孔采用钻、锪方法，钻通孔后锪沉头孔可达到要求4.2拟定加工工艺路线由于是大批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。根据我们选择的定位基准以及确定的表面加工方法，我们拟定了两种工艺路线，具体如下：（1）工艺加工方案一：工序1：铸造毛坯，考虑到零件形状和经济性方面，采用砂型铸造；工序2：时效处理；工序3：铣左端面，倒角45°；工序4：铣左端面；工序5：铣和右端面，倒角45°；工序6：车圆拄上端面，倒角45°；工序7：钻上端的孔；工序8：手铰孔；工序9：钻扩铰孔，倒角45°；工序10：钻扩铰下端孔，倒角45°；工序11：钻油孔，锪120°的倒角；工序12：钻孔，攻丝M8-6H；工序13：拉的沟槽；工序14：铣槽；工序15：终检； 工序16：入库。（2）工艺加工方案二：工序1：铸造毛坯，考虑到零件形状和经济性方面，采用砂型铸造；工序2：时效处理；工序3：铣和左端面；工序4：倒角45°；工序5：铣和右端面:；工序6：倒角45°；工序7：钻、扩、铰孔；工序8：倒角45°；工序:9：钻、扩、铰下端孔；工序10：倒角45°；工序:11：车圆柱上端面；工序12：倒角45°；工序:13：铣宽为6mm，深为9.5mm的槽；工序14：钻上端的孔；工序15：手铰上端孔； 工序16：钻孔，攻丝M8-6H； 工序17：钻油孔，锪120°的倒角； 工序18：拉的沟槽；工序19：终检； 工序20：入库。4.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：都是按先加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工上端的孔和手铰孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm钻扩铰孔，而方案二则与此相反，先钻扩铰孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm钻 和手铰孔，两相比较可以看出，先加工的孔，以孔作为基准加工 和的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便。并且方案二加工孔是在同一铣床上加工的。避免了不必要的搬动及装假，节约了工时，提高了生产效率。因此，选用方案二是比较合理的。、第章工序设计5.1机床的选择工序3、5、13是粗铣、半精铣。各工序的工步数不多，选用X6132万能铣床。工序18选用L6110卧式拉床。工序7、9、14、16、17选用用Z535立式钻床。工序11选用CA6140卧式车床。5.2 选择夹具本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。5.3根据不同的工序选择刀具（1）铣刀依据资料选择高速钢圆柱铣刀直径，齿数，及直径为，齿数及切槽刀直径。（2）钻的孔选用锥柄麻花钻。（3）钻锪120°的倒角和钻、半精铰的孔。倒角45°，选用直柄小麻花钻。（4）钻螺纹孔.攻丝M8-6H 用锥柄阶梯麻花钻，机用丝锥。（5）拉沟槽选用专用拉刀。5.4 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：（1）选择加工面的量具 用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围0mm125mm的外径千分尺。（2）选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT8IT9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围0mm125mm的内径千分尺即可。（3）选择加工槽所用量具槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽及槽深的尺寸公差等级为：粗铣时均为IT14;半精铣时，槽宽为IT13，槽深为IT14。故可选用读数值为0.02mm测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。5.5主要加工工序尺寸的确定（1）钻孔。此处已删除粗铰： 精铰：（4）钻螺纹孔M8毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查文献4表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔： 粗铰： 精铰：（5）钻孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查文献4表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔： 铰孔：第6章 确立工序9的切削用量及基本工时6.1 切削用量 本工序为钻、粗铰，精铰的孔。铰刀选用标准高速钢铰刀，铰孔扩削用量：(1)确定进给量f 按该表注释取较小进给量，按Z535机床说明书，取f=0.72。(2)确定切削速度v和转速n 根据表10.4-39取,切削速度的修正系数可文献4表10.4-10查出，kmv=1。 （6.1） 故 故 （6.2） = （6.3）根据Z535机床说明书选择，这时实际的铰孔速度为： （6.4）根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔：, , , 粗铰：, , , 精铰：, , , 6.2 时间计算 (1)钻孔基本工时： （6.5）式中 (2)粗铰基本工时： （6.6） , , , ， (3)精铰基本工时： (4)辅助工时 ：第7章 夹具总体方案设计此处已删除由零件要求可知，本工序为钻的孔，所以需要限制的自由度为6个。定位方案一：以左端面作为基准面，在已经加工好的通孔处使用一圆柱短销，再在处用一个V行块。定位方案二：以左端面为定位基面，在已经加工好的通孔处使用一圆柱长销，再在处加一个V行块。两种方案的定位原理图如下：图7.1 方案一定位原理图 图7.2 方案二定位原理图比较两种方案，很明显第二种方案可以很好的保证两孔平行度，可靠性高，可行性好,故选用第二种方案。工件采用垫圈和六角螺母来夹紧，加工孔下面用可调支撑钉支撑。7.3夹具工作原理1-零件 2-心轴 3-垫圈 4-六角螺母 5-钻模板 6-快换钻套 7-V型块 8-螺杆9-手柄 10-支撑板 11-支撑钉此处已删除力。 第8章 夹具结构设计8.1支撑钉设计该夹具在钻孔时处于悬空状态，故需要在加工孔的下面加一个可调的支撑钉来起辅助支撑作用，并用六角螺母实现可调性。图8.1 支撑钉结构示意图8.2夹具体设计 夹具体材料为45钢，为满足强度，长和宽为420mm×140mm，高度为25mm。 图8.2 夹具体底座结构示意图8.3夹紧机构根据生产率的要求,运用手动夹紧可以满足。加工零件采用螺旋压紧机构,心轴通过M10的螺母和垫圈来压紧,。效提高了工作的效率。压杆夹紧力主要作用是防止工件在钻销作用下产生的倾覆和震动。图8.3 夹紧装置示意图8.4钻套 由于该工序需要经过钻、扩、铰才能达到工件要求，故选用快换钻套。 图8.4 快换钻套、固定螺结构钉示意图8.5刀具的选择查查文献4表4.3-5(GB6134-85)可得选用直柄小麻花钻。图8.5 直柄小麻花钻8.6夹具结构特点根据推动架工艺规程及夹具设计要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠的达到了图纸所提出的技术要求，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。同时依据夹具设计原理和相关资料可以了解到该设计中的夹具也是合理可行的，该夹具确保了工件加工质量，不仅工艺性好结构简单而且使用性好、操作省力高效，同时定位及夹紧快速准确，提高生产率，降低制造成本。 设计心得 在张志强老师的指导下，我顺利完成了夹具课程设计。通过这次理论与实际充分结合的课程设计，自我感觉收获颇多。 通过夹具课程设计，更加形象地掌握了什么是组合夹具，定位元件的基本原理及在定位过程中的注意点，熟悉了零件加工的工艺流程，在上述的动手实践和查阅相关资料过程中，对课本上的机械制造相关方面的知识有了更深的理解。 通过该课程设计，全面系统的理解了夹具构造的一般原理和基本实现方法。把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的定位原理和机械加工的知识强化，且能够把课堂上学的知识通过自己设计的夹具表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对与机械制造相关知识的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手实践，从实践上加深了理解和运用，培养实践动手能力和设计开发能力。 在设计过程中，我深深地感受到课程之间是有密切联系的，机械原理，机械设计，机械制造，互换性测量等都是需要熟练运用的，一个综合的课程设计也不单单是学好了一门功课就能够完成，就象机械工艺学的课程设计就需要把画法几何，金属工艺学，公差配合，金属切割原理与刀具等都联系起来，少了其中任何一项都不能很好地完成工作。在设计过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经装配成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。虽然这只是一次的课程设计，可是平心而论，也耗费了我们不少的心血，这就让我不得不佩服专门搞设计开发的技术前辈，才意识到老一辈对我们社会的付出，为了人们的生活更美好，他们需要为我们社会付出更多的心血！同时，通过这两个星期的学习，发现了自身的很多不足，知识体系也有很多漏洞，认识到自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我更深地体会到学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！致 谢这次的夹具课程设计是在XXX教授的指导和帮助下圆满完成的，在此特向我的恩师张志强林教授表达学生最诚挚的感谢。在这一个学期的学习中，XXX老师无论从思想、学习、生活上，都给予了学生无微不至的关怀和帮助，并对学生以后的求学生涯和工作给予了厚望。老师在专业理论领域的博学、实践应用经验的丰富、攀登科学高峰的执着追求以及治学严谨的认真态度使我学到了扎实的专业知识和为人处事的道理，为我们树立了榜样。非常感谢XX老师、XXX老师在这次课程设计中给予了大力支持和指导。非常感谢同组人员杨雄伟同学在本次课程设计中给予的帮助和协助。非常感谢我的父母，多年来对我的养育、爱护和支持。衷心祝愿我身边所有的亲人、老师、同学以及朋友身体健康，万事顺意！参 考 文 献1 邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社， 20052 艾兴,肖诗纲主编.切削用量简明手册M.北京：机械工业出版社 ，19943 李洪主编.机械加工工艺手册M.北京：北京出版社，19904 王先逵.机械加工工艺手册 单行本钻削、扩削、铰削M.北京:机械工业出 版社，2008.65 王先逵主编.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，20066 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社 ，19997 张学政,李家枢主编.金属工艺学实习教材M.北京：高等教育出版社，20038 王小华主编.机床夹具图册M.北京：机械工业出版，19969 孙丽媛主编.机械制造工艺及专用夹具M.北京：冶金工业出版社，200510 许菊若主编.机械设计M.化学工业出版社，200511 浦林祥主编.金属切削机床夹具设计手册（第二版）M.北京：机械工业出 版社，199512 刘守勇主编.机械制造工艺与机床夹具M.北京：机械工业出版社，200013 朱冬梅,胥北澜主编.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，2000