制定夾具底座零件（圖5-37）的加工工藝設(shè)計鉆3×M8底孔的鉆床夾具,制定,制訂,夾具,底座,零件,37,加工,工藝,設(shè)計,m8,底孔,鉆床 哈理工榮成學(xué)院 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 共 1頁 產(chǎn)品名稱 零（部）件名稱 夾具底座 第 1 頁 車 間 工序號 工序名稱 材料牌號 金工 6 鉆削 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 1 夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液 定位銷 乳化液 定位軸 工序工時 準(zhǔn)終 單件 夾具體 序號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉(zhuǎn)速 (r/min) 切削 速度 (m/min) 進給 量 (mm/r) 切削 深度 (mm) 走刀次數(shù) 時間定額 機動 輔助 1 鉆2×Φ8孔 Z525; 麻花鉆 Φ7 452 10 0.32 13 1 0.2 2 粗鉸2×Φ8孔 Z525; 300 7 0.41 0.8 1 0.3 3 精鉸2×Φ8孔 Z525; 136 5 0.56 0.1 2 0.7 編制（日期） 審核（日期） 會簽（日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 更改文件號 簽字 日期 楊仁山 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn)品型號 零（部）件圖號 8301 第 1 頁 產(chǎn)品名稱 夾具底座 零（部）件名稱 支架 共 1 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄造件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準(zhǔn)終 單件 1 鑄造 金屬型鑄造 鑄造 100KN摩擦壓力機 DM01-2 2 熱處理 正火 熱處理 3 銑削 銑2×Φ8mm孔端面 金工 X63 XZ01-2 0.628 4 銑削 銑3×Φ8mm孔端面 金工 X63 XZ01-1 0.58 5 銑削 銑左、前、后、下端面 金工 X63 XZ01-2 0.32 6 鉆削 鉆、粗鉸、精鉸2×Φ8mm孔并按圖樣尺寸倒角 金工 Z525 ZZ01-1 1.21 7 鉆削 鉆并擴2×Φ8mm孔并倒角 金工 Z525 ZZ01-2 1.209 8 鉆削 鉆、粗鉸、精鉸2×Φ8mm孔并按圖樣尺寸倒角 金工 Z530 ZZ01-2 2.85 9 鉆削 鉆并擴3×Φ8mm孔并倒角 金工 Z525 ZZ01-1 0.61 10 去毛刺 去除工件表面的毛刺 金工 11 檢驗 終檢 質(zhì)檢室 編制 （日期） 審核 （日期） 會簽 （日期） 楊仁山 、 處 數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 1 1 機械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：制定夾具底座零件（圖 5-37）的加工工 藝，設(shè)計鉆 3×M8底孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機電一體化技術(shù) 班 級： 機電 11-3 學(xué) 號： 1130320230 姓 名： 楊仁山 指導(dǎo)教師： 張學(xué)偉 機械工程系 2013年 11月 20日 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 2 2 目 錄 序言 .................................................... 1 第 1 章 零件分析 ....................................... . 2 1.1零件的作用 ...................................... 2 1.2零件的工藝分析 .................................. 2 第 2 章 工藝規(guī)程設(shè)計 ..................................... 2 2.1確定毛坯的制造形式 ............................. 2 2.2基面的選擇 ..................................... 3 2.3制定工藝路線 .................................... 3 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ......... 5 2.5確定切削用量及基本工時 ........................ 6 第 3 章 專用夾具設(shè)計 .................................... 9 3.1確定設(shè)計方案 .................................. 9 3.2機械加工工序卡片 .............................. 11 課程設(shè)計心得體會 ...................................... 12 參考文獻 ............................................... 12 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 3 3 序言 機械制造工藝課程設(shè)計是在我們完成了全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課、 大部分專業(yè)課以及參加了生產(chǎn)實習(xí)之后進行的。這是我們在進行畢業(yè) 設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián) 系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 通過本次課程設(shè)計，應(yīng)該得到下述各方面的鍛煉： 1.能熟練運用機械制造工藝設(shè)計中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué) 到的實踐知識，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，保證零件的加工質(zhì)量。 2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加 工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而且能保證加工質(zhì) 量的夾具的能力。 3.會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、 出處、能夠做到熟練運用。 就我個人而言，通過這次設(shè)計，基本上掌握了零件機械加工工藝 規(guī)程的設(shè)計，機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計等。并學(xué)會了使用和查 閱各種設(shè)計資料、手冊、和國家標(biāo)準(zhǔn)等。最重要的是綜合運用所學(xué)理 論知識，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題，鞏固和加深了所學(xué)到的東西。 并在設(shè)計過程中，學(xué)到了很多課堂上沒有學(xué)到的東西。 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 4 4 第 1 章 零件分析 1.1 零件的作用 夾具底座主要起支撐的作用。 本設(shè)計任務(wù)給定的零件對加工平面、加工孔等有一定的要求，由 于零件相對比較復(fù)雜，故加工過程中需要用到較復(fù)雜的夾具。 1.2 零件的工藝分析 1.以銑下端面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是銑頂端面，鉆， 擴，鉸 Φ8 孔。 2. 以 Φ8 孔為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是銑底面。 3. 以銑左端面為基準(zhǔn)的加工面，這組加工面主要是銑右端面， 鉆，擴，鉸 Φ8 孔。 由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工其中一 組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并保證它們之間的位 置精度要求。 第 2 章工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 確定毛坯的制造形式 該零件材料為HT200，從結(jié)構(gòu)上看，零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯 形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加 工余量后再決定。由于零件成批生產(chǎn)，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。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 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 5 5 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)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，使生產(chǎn)無法進行。 本零件先以左端面為粗基準(zhǔn)，粗銑右端面，再以右端面為粗基準(zhǔn)， 粗銑左端面，再以左端面為精基準(zhǔn)，精銑右端面，然后以左端面為基 準(zhǔn)鉆出兩個 Φ8 的孔，并對兩個 Φ8 的孔粗鉸和精鉸。以右端面為基 準(zhǔn)，銑前表面，然后再以前表面為基準(zhǔn)，銑后表面。以上端面為粗基 準(zhǔn)，粗銑下端面，再以下端面為粗基準(zhǔn)，粗銑上端面，然后以上端面 為精基準(zhǔn)，精銑下端面，再以下端面為精基準(zhǔn)，精銑上端面，然后鉆 出三個 Φ8 的孔，并對三個 Φ8 的孔粗鉸和精鉸。 2.3 制定工藝路線 制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位 置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng) 確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并 盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以便 降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案一 工序號 工序內(nèi)容 1 鑄造 2 熱處理 3 粗銑右端面 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 6 6 4 粗銑左端面 5 精銑右端面 6 精銑左端面 7 鉆，倒角，擴孔 2×Φ8 8 鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔 2×Φ8 9 鉆，倒角，擴孔 3×Φ8 10 鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔 3×Φ8 11 去毛刺 12 清洗 13 終檢 方案二： 工序號 工序內(nèi)容 1 鑄造 2 鉆，倒角，擴孔 2×Φ8 3 鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔 2×Φ8 4 鉆，倒角，擴孔 3×Φ8 5 鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔 3×Φ8 6 粗銑右端面 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 7 7 7 粗銑左端面 8 精銑右端面 9 精銑左端面 10 去毛刺 11 熱處理 12 清洗 13 終檢 機械加工工序應(yīng)遵循“先粗后精” 、 “先主后次” 、 “基準(zhǔn)先行” 、 “先面后孔”的原則。鑄造成型后切邊，進行調(diào)制，調(diào)制硬度為 190~220HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加 耐磨性，消除毛胚表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響；綜合考 慮，應(yīng)該選擇第一種方案。 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的確定 “夾具底座”零件材料為 HT200，硬度 190HBS，毛坯重量約為 2.8KG，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。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，工序及毛坯尺寸如下： 1.底座的各個面的加工余量 通過查找相關(guān)資料可知加工余量留 2mm比較合適。 2.通孔 Φ8mm 的加工余量 毛坯為實心，不沖孔。通孔精度要求介于 IT7～IT8 之間，參照 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 8 8 《工藝手冊》表 2.3-9及表 2.3-12確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ2mm 鉆孔：Φ6mm 2Z=4mm 擴孔：Φ7mm 2Z=1mm 粗鉸：Φ7.6mm 2Z=0.6mm 精鉸：Φ8mm 2Z=0.4mm 2.5 確定切削用量及基本工時 在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背 吃刀量 asp(即切削深度 ap)、進給量 f及切削速度 Vc 。(2)確定方法是： 確定切削深度——>確定進給量——>確定切削速度．(3)具體要求是： ①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走 刀中去除；在中等功率機床上一次走刀 ap可達 8～10mm。②按本工序 或工步加工表面粗糙度確定進給量：對粗加工工序或工步按加工表面 粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構(gòu)強度：③可用查表法或計 算法得出切削速度 Vc 查 ，用公式 換算出查表或計算法所得的轉(zhuǎn)速 nc查 ， 根據(jù) Vc 查 在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速 n 機 作為 實際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實際的切削速度 Vc 機 填入工藝文件中。對粗 加工，選取實際切削速度 Vc 機 、實際進給量 f 機 和背吃刀量 asp之后， 還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文 件中。 1．工序粗、精銑左右端面 （1） 粗銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊》表 3.1-27，選擇用一把 YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 9 9 數(shù)為：銑刀外徑 d0=100mm，銑刀齒數(shù) Z=10。 2）、確定銑削深度 a p： 單邊加工余量 Z=1.5±0.27，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：a p=1.5mm 3）、確定每齒進給量 fz: 根據(jù)《切削手冊》表 3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為 4.5kw的 X51銑床 加工時，選擇每齒進給量 fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的 值?，F(xiàn)?。篺z=0.18mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊》表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.0～1.5mm，現(xiàn)取 1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表 3.8銑刀直徑 d0=100mm 的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度 T=180min。 5）、確定切削速度 Vc： 根據(jù)《切削手冊》表 3.16可以查 Vc： 由 ap=1.5mm fz=0.18mm/z，查得 Vc=77mm/z n=245mm/z V?=385mm/z 根據(jù) X51型立銑床說明書（表 4.2-35） nc=255 r/min V?c=400 mm/min 6）、計算基本工時： l=50mm l2=2 T=0.28min （2）精銑 1）、選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊》表 3.1-27，選擇用一把 YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀 外徑 d0=100mm，銑刀齒數(shù) Z=10 2）、確定銑削深度 ap： 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 10 10 由于單邊加工余量 Z=0.5，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p= 0.5 mm 3）、確定每齒進給量 fz: 由《切削手冊》表 3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為 4.5kw的 X51銑床加 工時，選擇每齒進給量 fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)取： fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊》表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.0～1.5mm，現(xiàn)取 1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表 3.8銑刀直徑 d0=100mm 的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度 T=180min。 5）、確定切削速度 Vc： 根據(jù)《切削手冊》表 3.16可以查 Vc：由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查 得：Vc=110mm/z n=352mm/z V ?=394mm/z 根據(jù) X62W型立銑床說明書（表 4.2-35） nc=380 r/min V?c=400 mm/min 6）、計算基本工時： l=40 mm , l2 =2 所以本工序的基本時間為： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min 2. 工序鉆 2個 φ8mm 孔 (1)、加工條件 工件材料：HT200 正火，бb=220MPa，190～220HBS 加工要求：鉆鉸孔 φ8mm. 機床選擇：選用立式鉆床 Z5140A（見《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》 P115頁表 5-6） (2)、確定切削用量及基本工時 選擇 φ8mm 高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 11 11 P32頁表 2-19） d=40 L=25mm f 機 =0.48mm/r (見《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-37 Vc 查 =13m/min （見《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-38） 按機床選取 n 機 =195r/min（按《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14- 36） 所以實際切削速度： m/min.14.3v? 基本工時： l=80mm ) l2=(1～4)mm(取 4mm) 按《金屬機械加工工藝人員手冊》表 14-44公式計算 1.24（min） 第 3 章 夾具設(shè)計 鉆 Φ8 孔的鉆床夾具 本夾具主要用于鉆 Φ8 孔，由于該孔精度要求不高，所以，在本 道工序加工時，主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度。 3.1 確定設(shè)計方案 ⑴、定位基準(zhǔn)的選擇： 由零件圖可知，Φ8 孔對上表面有垂直度要求。為了使定位誤差為零， 應(yīng)該選擇以 φ8 孔定位的定心夾具。 ⑵、切削力及夾緊力計算： 刀具：YG6 硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位鉆頭 (見《切削手冊》表 3.28) 其中： CF=54.5，a p=4.5，X F=0.9，f Z=0.18，Y F=0.74，a e=75，U F=1.0，d 0=100 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 12 12 ，q F=1.0，n=255，W F=0，Z=10 ∴F=54.5×4.5 0.9×0.180.74×75×10/(100×2550)≈444.64(N) 水平分力：F H=1.1F 實 ≈489.1(N) 垂直分力：F V=0.3F 實 ≈133.39(N) 在計算切削力時，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù): K=K 1K2K3K4。 其中：K 1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 ∴F ／ =KFH=（1.5×1.1×1.1×1.1）×489.1=976.48 (N) 實際加緊力為 F 加 = KFH/（U1*U2）=976.48/0.5=1952.96 (N) 其中 U1和 U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025 螺母選用 M16X1.5細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D 2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2 029， D=23mm d=16mm 解得： W=1O405 (N) 此時螺母的加緊力 W已大于所需的 1952.96的加緊力 F加，故本夾具 可安全工作。 心軸取材料為 Q235 查表得 Q235的許用彎曲應(yīng)力為： 158Mpa 彎曲應(yīng)力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2] =2.67<< 許用彎曲應(yīng)力 158Mpa (3)定位誤差分析 由于基準(zhǔn)重合,故軸徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故 徑向尺寸無基準(zhǔn)不重合度誤差。即不必考慮定位誤差，只需保證夾具 的心軸的制造精度和安裝精度。且工件是以內(nèi)孔在心軸上定位，下端 面靠在定位塊上，該定位心軸的尺寸及公差現(xiàn)規(guī)定為與零件內(nèi)孔有公 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 13 13 差相同。因為夾緊與原定位達到了重合，能較好地保證了鉆 φ8mm 孔 所得到的尺寸和下端面形位公差要求。 (4)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作簡要說明： 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動率。為此，在螺母 夾緊時采用活動手柄，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位槽可使整 個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于鉆削加工。結(jié)果， 本夾具總體的感覺還比較緊湊。夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在 一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體 底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位 置，以有利于銑削加工. 3.2.機械加工工序卡片 見附圖 課程設(shè)計心得體會 通過本次持續(xù)兩周的夾具設(shè)計，首先通過零件圖來確定加工余量， 會毛坯圖，而后通過小組的合作分工計算切削余量，繪制工藝卡。通 過繪制工藝卡片，確定每道工序的定位與夾緊方式，有老師分配任務(wù) 進行夾具設(shè)計。整個過程中對以往所學(xué)的知識進行了回顧和復(fù)習(xí)，同 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 14 14 時也是一種查缺補漏的鞏固過程。通過老師的指導(dǎo)，對很多設(shè)計過 程遇到的問題進行了解決，也學(xué)到了很多知識，受益匪淺。 參考文獻 [1]華楚生.機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 重慶：重慶大學(xué)出版社，第二版 [2]柯建宏.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計.上海：華中科技大學(xué)出版社， 2008年 [3]趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院課程設(shè)計 15 15 第三版 [4]李益民.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1999 年 [5]馬智賢.實用機械加工手冊. 遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002 年 [6]丁殿忠，姜鴻維.金屬工藝學(xué)課程設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社, 1997.6～14. 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