机械制造工艺学课程设计填料箱盖钻φ13.5孔工序的夹具设计（全套图纸）.doc

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1、全套设计等，加153893706课程设计设 计 题 目：填料箱盖钻13.5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 二一一年二月制长沙学院课程设计鉴定表姓名郭兴发学号2009031208专业机械设计制造班级三班设计题目填料箱盖钻13。5孔工序的夹具设计指导教师张志强 唐勇指导教师意见：该同学在设计过程中，工作态度 （好，良好，中，差）设计工作量 （饱满，基本符合要求，未达到设计要求）工艺设计 （很好，合理，基本合理，不符合要求）夹具设计

2、（很好，合理，基本合理，不符合要求）工作图纸和共有卡质量 （很好，基本符合要求，差）其效果图和动画 （很好，基本符合要求，差）自评分 互评分 老师评分 评定等级： 教师签名： 日期： 答辩小组意见：评定等级：答辩小组长签名：日期：教研室意见：教研室主任签名： 日期： 系（部）意见：系主任签名：日期：说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类；机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计 填料箱盖 零件的机械加工工艺规程及 钻13.5孔 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)（

3、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 机械三班 学生 指导教师 2012年 07 月 06 日摘 要本次课程设计通过分析填料箱盖零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。本次夹

4、具设计主要做了以下几方面的工作：1.首先分析工件的结构和尺寸，根据工件的材料和尺寸查表来确定毛坯各部分的加工余量。2.对加工工序的确定以及对于基准的选择。3.从集中工序路线中分析，选出相对较好的一组来作为最后的加工工艺路线。以上是夹具设计之前的准备工作，及零件的工艺分析。接下来就是夹具的设计，对于夹具设计来说，最重要的就是定位、夹紧方案的确定。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。同时，还要对各种定位误差和扭矩，夹紧力进行计算，必须保证各数据都在规定的误差范围内。这样才能保证工件的加工精度，尽最大可能避免系统误差，以及加工过程中造成的误差。关

5、键词：工艺分析,夹具设计,定位,夹紧,误差第一部分填料箱盖加工工艺规程第二部分钻13.5孔夹具设计第1章 件的分析1.1零件的作用填料箱盖为型空气压缩机的密封箱盖，它通过与与缸座孔配合用螺栓固定。长径为的活塞杆穿过该零件的内孔，的孔内装入填料，防止活塞杆运动时漏油，右端通过螺栓与压盖连接，宽度为7.5mm槽装O型密封圈。由于零件用于密封，固在连接处和配合出的精度要求较高。1.2零件的工艺性分析填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求,如下图1:（1）以（）孔中心线为基准的加工面：尺寸为的与（）相接的垂直度为0.015的肩面, 尺寸为()与(）同轴度为0.025的面. 尺寸为()与()同轴度为0.

6、025的孔。 （2）以()孔中心线为基准的加工面：尺寸为78与()中心线垂直度为0.012,表面粗糙度为0.4凸台面。(3)以()孔中心均匀分布的12孔,6- ,。 (4)以()的外圆面和左端面为定位基准加工表面粗糙度为3.2的密封环槽。图1.1 填料箱盖零件图第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯2.1.1确定毛坯类型与铸造方法根据零件材料确定毛坯为铸件，据零件结构特征和保证零件加工质量及便于加工原则，采用整体半实体铸造毛坯，分型面通过孔中心线并垂直与端面，铸造后对铸件进行人工时效处理，以免工件加工后因内应力产生较大变形。零件年产产纲领为为件/年，达到大批生产的水平，且零件的轮廓尺寸不大，故选

7、用砂型机器铸造。从提高生产率、保证加工精度及经济性等角度考虑,铸造方案也可行。2.1.2毛坯分型面和浇冒口位置由于零件的形状和结构为对称结构，故铸造的分型面为通过孔中心线并垂直与左端面，浇注口位于右端面中心，采取顶部浇注法制造毛坯。2.1.3毛坯技术要求 （1）铸件不应有裂痕、砂眼和局部缩松、气孔和夹渣等铸造缺陷。铸件表面应清除毛刺、结瘤和粘砂等。（2）正火处理硬度，消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能。（3）起模斜度为。2.1.4毛坯铸件机械加工余量对于批量生产的毛坯余量由查得各表面的总余量见下表1，主要尺寸见表2.表2.1 序号基本尺寸加工余量等级加工余量值说明1137G4.0端面单侧加

8、工2155H5.0双侧 降一级加工3100H4.5双侧 降一级加工480H4.5双侧 降一级加工560H4.5双侧 降一级加工665H4.0双侧 降一级加工表2.2主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT100外圆右端面与左端面尺寸304.034.0155左右端面尺寸153.518.560孔深尺寸784.074.065左端面与毛坯右端面尺寸174.021.0毛坯图如下：图2.1零件毛坯合图如下：图2.22.2基准的选择基准面的选择是工艺规程设计中的关键，正确与合理的选择基准面，能够保证加工质量得到，提高生产率，降低生产成本等。基准面的选择不合理，在加工工艺过程中出现各种问题，不能保证加工质量，增

9、加零件不合格机率，甚至造成生产无法正常进行等。2.2.1粗基准的选择 粗基准的选择原则：一：保证相互位置要求原则。二：余量均匀分配原则。根据粗基准的选择原则基准面要尽可能平整光洁，没有飞边毛刺的缺陷。故选取外圆面为粗基准加工外圆面和右端面。2.2.2精基准的选择此处已删除根据上述数据，即可计算出各工序的基本尺寸，并将工序公差以入体原则标注在基本工序尺寸上，所有计算结果及其工序尺寸的标注见下表:表2.4工序名称工序余量初定工序基本工序尺寸入体单向公差标注调整后工序尺寸精度粗糙度工序尺寸粗糙度精镗0.7H81.61.6半精镗1.5H113.259.33.2粗镗2.3H126.357.86.3铸造5

10、5.565H8孔各工序尺寸、公差及表面粗糙度确定(1)确定总余量 根据查表根据65孔为的材料和孔的径直长度这一特点，确定孔的直径总余量为4.0。(2)确定工序余量， 金刚石车工序余量：根据试验定为0.1；精镗：查表确定0.3；半精车余量为1.5；粗车余量为4.0-1.5-0.3-0.1=2.1。(3)确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度 由于精车的下道工序味金刚石车，其目的仅仅是降低表面粗糙度，因此精车工序的尺寸精度应达到图纸要求，取工序公差为；由精车余量可知，半精车必须达到 (公差)表面粗糙度；粗车经查表得其表面经济精度为，表面粗糙度；根据上述数据，即可计算出各工序的基本尺寸，并将工序公差以

11、入体原则标注在基本工序尺寸上，所有计算结果及其工序尺寸的标注见下表。 表2.5工序名称工序余量初定工序基本工序尺寸入体单向公差标注调整后工序尺寸精度 粗糙度工序尺寸粗糙度金刚石车0.11.61.6精车033.264.93.2半精车1.56.464.66.4粗车2.112.563.112.5铸造612.3.2加工阶段的划分由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工阶段，一个加工阶段可以完成；且由于工件的精度要求不太高，所以可以把焊工艺放置到最后，影响不太大。2.3.3工艺路线的方案确定方案一：工序:1. 铸造2. 时效处理3. 车削左右两端面。4. 粗车，外圆及倒角，车7.5槽。5. 钻孔、扩孔

12、，锪孔。6. 精车外圆及与相接的端面.7. 粗、精、细镗（孔。8. 铣孔底面9. 磨孔底面。10.镗孔底面沟槽加工36凸台面。此处已删除工件材料：HT200，铸造计算切削用量工序5. 钻孔、扩至孔、锪孔及倒角（1）钻孔确定进给量f:根据参考文献6查得：按机床选取：=136r/min所以实际切削速度切削工时计算：， =10mm， =4mm=（2）扩孔mm根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为f=（1.21.3）v=（）公式中、为加工实心孔时的切削用量得 =0.56mm/r=19.25m/min并令： f=1.35 =0.76mm/r

13、按机床取f=0.76mm/rv=0.4=7.7m/min按照机床选取所以实际切削速度：切削工时计算：， ， =（3）锪圆柱式沉头孔根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3，故f=按机床取f=0.21mm/rr=按机床选取：所以实际切削速度为：切削工时计算：， ， =工序12. 钻深孔深24（1） 钻底孔f=0.35mm/rv=13m/min所以n=487r/min按机床选取实际切削速度切削工时， ， 则：=（3）深20，孔深24，底孔f=0.35mm/rv=13m/min所以 n=487r/min按机床选取实际切削速度切削工时， ， 则：=（4）攻螺纹孔r=0.2m

14、/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度计算工时， ， 则：=（5）攻螺纹r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度计算工时， ， 则：=第3章 钻孔13.5的夹具设计3.1零件本工序的加工要求分析本夹具主要用来钻6孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2确定夹具的类型为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过各方面的比较,决定设计第6道工序钻6孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床，刀具为麻花钻。3.3确定切削用量，切削速度钻孔，保证深度15mm；根据参考查得切削速度的

15、计算公式为： = (m/min) （3.1） 其中=11.1 =0.25 M=0.125 =0 =0.4由此可以得出 =17m/minf=0.35mm/r（查）所以 (r/min)按机床选取：所以实际切削速度为：切削工时， ， 则：=钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式根据表2.32查得：轴向力：= （3.2）其中，,=扭矩:= =N*m功率:=KW3.4确定钻头磨钝标准耐用度据表1.12知钻头的磨钝限度为。3.5拟定定位方案和选择定位元件3.5.1定位方案定位方案1此道工序为加工孔，只要固定相对位置，钻孔时位置不偏差，不旋转就可以达到要求。将零件固定到底板上，零件的处与底板的内孔配合，零件的与

16、轴肩处用夹具体的内环面顶住。再将底板和零件一起固定在夹具体上，并用圆柱销和菱形销固定，再用螺栓通过中心孔在另一头用定位板和螺母固定。定位方案2将零件固定到底板上，将与连接处的轴肩用夹具体底板的内环面顶住，再将底板和零件一起固定在夹具体上，再用螺栓通过中心孔在另一头用定位板和螺母固定。方案1图：图3.1方案2图：图3.23.5.2方案分析与确定可以看出两种定位方案原理都差不多，但从安装拆除角度看，方案1更加容易安装和拆除，并且节省工作空间。加工方便。且方案1有两个定位销固定 ，工作时更加稳定可靠。 故，最终决定选择方案1.3.5.3选择定位元件（1）定位底板：此元件既是定位元件，也充当钻模版的角

17、色。该夹具钻孔较多，所以采用固定钻套中的A型。定位底板用一面两销定位在夹具体上端面上。定位元件如图所示:图3.2（2） 夹具体：3.5.4定位误差的计算定位误差分析（1） 根据圆柱销直径确定公差：圆柱销与孔的配合采用基孔制配合，配合选用。根据查表3-3得IT7=15, IT6=9对于基孔制H7的EI=O其ES为：ES=EI+IT7=15对销IT6,由表的es=-5 ei为 由此得：孔：销： （2） 确定销的直径,宽度及公差根据直径查表得宽度得：=15mm, =4mm,B=14mm此处已删除3.6导向装置的类型及结构的确定因为是大批量，且加工孔直径不变化，故选用A型固定钻套。固定选套是直接压入钻

18、模板或夹具体的孔中，过盈配合，位置精度高，结构简单。钻套高度H是指钻套与钻头接触部分的长度。太短不能起到导向作用，降低了位置精度，太长则增加了摩擦和钻套的磨损。一般H=（1-2）d，此处钻孔直径为13.5，故选H=20。图3.43.7夹紧及定位机构图图3.5 说明：通过双头螺柱将工件与定位板夹紧，并用平压板将定位底板压紧在夹具体上端面,定位底板限制4个自由度，夹具体在轴肩处限制一个自由度，共5个自由度即可达到加工要求。3.8最终方案用双头螺栓将零件和定位底板预紧，并用平压块将底板固定在夹具上平面，达到要求即可，如下图：图3.33.9 操作说明 首先将工件放入夹具体内，然后将定位底板盖在夹具体上

19、，用一面两孔定位销定位。然后再将双头螺柱装入，两头用螺母拧紧，将工件与定位底板夹紧。最后用平压块将定位底板压紧在夹具体上端面。在卸载工件时，因为夹具体上开了一个矩形槽，且夹具体是一种壳体，有两面是互通，所以，可以方便的卸下工件。设计心得课程设计作为机械制造技术基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。在设计过程中，经常遇到这样或那样的问题，而且查找到的资料有时也并不能满足实际所需，使我们了解到理论与实际的差别。将理论知识应用于实

20、际时，同时应充分考虑实际所需，比如经济性，实用性。当理论与实际很难统一时，要借助日常经验，参考以前的类似资料，进行必要的修正。对于夹具设计，其加工是比较简单的，主要是解决零件定位中的问题，既要借助资料，也要考虑实际，以求方案能适应所需。参考文献1 张世昌,李旦,高航.机械制造技术基础M.北京：高等教育出版社.2 任青剑，贺敬宏.机械零件课程设计M.西安：陕西科学技术出版社,2003：66-93.3 胡凤,兰主.互换性与技术测量基础M.北京:高等教育出版社，2005.4 杨黎明.机床夹具设计手册M.北京：国防工业出版社，1996:323-456.5 艾兴,肖诗纲.切削用量手册M.北京：机械工业出

21、版社，1995：74-86.6 吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2006.5：39-56.7 侯珍秀. 机械系统设计M.哈尔滨工业大学出版社，2003.8 李益民机械制造工艺设计简明手册S第版机械工业出版社1994.目 录摘 要第1章 零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工艺性分析1第2章 工艺规程设计22.1 确定毛坯22.1.1确定毛坯类型与铸造方法22.1.2毛坯分型面和浇冒口位置22.1.3毛坯技术要求22.1.4毛坯铸件机械加工余量22.2基准的选择42.2.1粗基准的选择42.2.2精基准的选择42.3制定工艺路线52.3.1表面加工方法的确定52.3.2加工阶段的划分72.3.3工艺路线的方案确定72.3.4方案比较分析82.4机械加工余量、工序尺寸的确定92.5确定切削用量和基本工时9第3章 钻孔13.5的夹具设计143.1零件本工序的加工要求分析143.2确定夹具的类型143.3确定切削用量，切削速度143.4确定钻头磨钝标准耐用度153.5拟定定位方案和选择定位元件153.5.1定位方案153.5.2方案分析与确定163.5.3选择定位元件173.5.4定位误差的计算183.6导向装置的类型及结构的确定193.7夹紧及定位机构图193.8最终方案203.9 操作说明20设计心得22参考文献23附 录：工艺过程卡工序卡