機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計---套筒類零件孔加工說明書

1、<p>　　機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書</p><p>　　設(shè)計題目： 鉆床夾具 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械制造及其自動化 </p><p>　　班 級： 20091052班

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　2012年 1 月 2 日至 2012 年1月 12 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　夾具發(fā)展概況........................

3、........................................................................1</p><p>　　工件分析.........................................................................................................3</p>&l

4、t;p><b>　　定位方案的確定</b></p><p>　　方案一.............................................................................................................3</p><p>　　方案二.......................

5、......................................................................................4</p><p>　　方案三...........................................................................................................

6、..4</p><p>　　夾具裝置設(shè)計...............................................................................................4</p><p>　　定位誤差的分析..............................................................

7、.............................5</p><p>　　工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計....................................................................................6</p><p>　　加工過程卡和工序卡.......................................

8、..........................................10</p><p>　　致謝..........................................................................................................................14</p><p>　　參考文獻(xiàn)

9、.................................................................................................................15</p><p><b>　　一、夾具發(fā)展概況</b></p><p>　　夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種

10、輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。1．機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~

11、20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率；6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。2．現(xiàn)代

12、機(jī)床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)</p><p>　　精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。（3）高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度。常見的高效化

13、夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。（4）柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床

14、的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代</p><p><b>　　二、工件分析</b></p><p>　　需加工的工件及要求如下圖所示：</p>&

15、lt;p>　　根據(jù)工件圖可知本設(shè)計為鉆側(cè)面為的孔，孔為簡單孔，要求不高，只須滿足其大小及定位要求即可，所設(shè)計的一套鉆床專用夾具。主要技術(shù)指標(biāo)能保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)效率、工藝性好和使用性好。</p><p>　　它一共有四組加工表面，而這幾組表面之間又有一定的位置要求和精度要求，現(xiàn)將這四組加工表面分述如下：</p><p>　　1、零件的毛坯為直徑為85mm,總長度為100mm

16、的圓柱。</p><p>　　2、零件的圓柱外壁和端面長度。要求圓柱直徑為85mm，長度為98mm。</p><p>　　3、直徑為10mm的定位孔。要求孔的定位中心距零件右端面28mm，極限偏差為,孔內(nèi)壁粗糙度Ra25um。</p><p>　　4、零件的圓柱內(nèi)孔。要求孔的直徑為75mm，表面粗糙度Ra1.6um。</p><p>　　由以

17、上分析知，對于這四組加工面，先加工外圓柱面，再加工前后兩個端面，借助夾具進(jìn)行兩個孔的加工，以保證他們間位置精度。</p><p>　　生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型的確定</p><p>　　此零件為鑄件，材料為45鋼，成批大量生產(chǎn)，工藝的安排基本傾向于工序分散原則，設(shè)備的選用是通用設(shè)備和專用工裝，工藝手段以常規(guī)工藝為主，新工藝為輔的原則。</p><p><b>　

18、　三、定位方案的確定</b></p><p>　　方案一：工件以圓孔為定位基準(zhǔn)</p><p>　　圓柱心軸 圓柱心軸的間隙配合心軸結(jié)構(gòu)，孔軸配合采用H7/g6。結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便。但因有裝卸間隙，定心精度低，只適用于同軸度要求不高的場合。定位形式如下圖所示：</p><p>　　方案二：工件以平面作為定位基準(zhǔn)，即使用工件的右端面作為定位基準(zhǔn)</p

19、><p>　　定位形式如下圖所示：</p><p>　　方案三：工件以外圓柱面為定位基準(zhǔn)</p><p>　　一般情況下采用V形塊 V形塊是有兩塊互成一定角度的平面組成的定位件。用V形塊定位，無論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面或圓弧面，均可采用。并且能使工件的定位基準(zhǔn)軸線對中在V形塊的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，即對中性好。V形塊可作為主要定位件，限

20、制工件的四個自由度；也可作為次要定位件，限制工件的二個移動自由度；或作為輔助定位件，起角向定位作用，限制工件一個轉(zhuǎn)動自由度并兼做夾緊件。定位形式如下圖所示：</p><p><b>　　總方案</b></p><p>　　根據(jù)上面的工件分析，該工件的定位基準(zhǔn)為右端面，為保證鉆床鉆的孔能滿足設(shè)計要求，故選用第一種方案，該方案也能將工件的右端面作為定位基準(zhǔn)，比較簡單實用，

21、而且工件所要求的同軸度并不高，故方案一基本上能滿足工件的定位要求。</p><p><b>　　四、夾具裝置設(shè)計</b></p><p><b>　　1.問題的提出</b></p><p>　　本夾具主要用來鉆直徑為10mm孔，這孔需要通孔，在加工本工序時，其他的工序大部分都已經(jīng)加工完了。因此，只需要保證孔的尺寸和定位尺寸

22、即可。</p><p><b>　　2 .確定夾具類型</b></p><p>　　本工序所加工側(cè)孔位于圓柱面上，但由于其位于中心位置，故可利用一面，兩孔定位，孔徑不大，工件重量輕、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量為中批量生產(chǎn)等原因，采用固定式鉆模。</p><p><b>　　3.夾緊方案</b></p><p&g

23、t;　　參考夾具資料，采用 M42螺母、圓柱銷、開口墊圈和定位心軸在孔兩端面夾緊工件。下端旋轉(zhuǎn)長螺釘使其頂住心軸右端定位端面，從而將工件卡住，以防止其轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　4.確定引導(dǎo)元件 </b></p><p>　　由于生產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)，故選用固定鉆套。主要尺寸由《機(jī)床夾具零、部件》國家標(biāo)準(zhǔn) JB/T 8045.1-1999選取內(nèi)徑20，外徑30，

24、高度H20的鉆套。</p><p><b>　　5.夾具精度分析</b></p><p>　　所設(shè)計夾具需保證的加工要求有：尺寸20，中心與側(cè)壁距為40兩要求。故根據(jù)上述分析可知均能滿足。如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于機(jī)動加緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產(chǎn)率的重要途徑。本道工序的鉆床沒有采用這樣的機(jī)動加緊裝置。選Ø

25、68mm作為定位基準(zhǔn)，心軸及其端面限制五個自由度，再用擋銷限制第六個自由度。在加工孔下方用兩個銷作輔助支撐。這樣此方案結(jié)構(gòu)緊湊，工件裝夾方便。由于兩個螺紋孔是通孔，可直接鉆出，又因批量較大，故宜選用可換鉆套。在工件裝卸方便的情況下，盡可能選用固定式鉆模板。加緊方式采用螺釘及開口墊圈加緊機(jī)構(gòu)。夾具體采用鑄造的方式。</p><p><b>　　五、定位誤差的分析</b></p>

26、<p>　　用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。與夾具有關(guān)的因素有定位誤差，對刀誤差，夾具在機(jī)床上的安裝誤差和夾具誤差。在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其他因素綜合稱為加工方法誤差。上述各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。</p><p><b>　　1定位誤差</b></p><p>　　加工

27、尺寸Ø10mm的孔時，工件定位孔為圓形通孔，在尺寸鉆孔上的基準(zhǔn)位移誤差為</p><p>　　ΔY=XMAX=0.025㎜</p><p>　　工件的定位基準(zhǔn)與面線不一致，因此</p><p>　　ΔY=0.1㎜（這個是根據(jù)經(jīng)驗得出的）</p><p><b>　　2對刀誤差Δt</b></p>

28、<p>　　因加工孔處工件相對較薄，可不考慮鉆頭的傾斜。鉆套導(dǎo)向孔尺寸為 ，鉆頭尺寸為。對刀誤差為</p><p>　　ΔT=（0.028+0.036）=0.064㎜</p><p><b>　　3安裝誤差</b></p><p><b>　　ΔA=0㎜</b></p><p><b

29、>　　4夾具誤差</b></p><p>　　尺寸95的公差等于+0.03㎜，他在孔方向上產(chǎn)生的誤差為0.05㎜</p><p>　　這樣，加工總的誤差為這幾個誤差之和</p><p>　　Δ總=0.025+0.1+0.064+0.05=0.239㎜</p><p>　　六、工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計</p>&l

30、t;p>　　毛坯的材料——零件毛坯的材料是45鋼。</p><p><b>　　制定工藝路線</b></p><p>　　制定工藝路線的出發(fā)點，適應(yīng)當(dāng)時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到妥善的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定的成批成生產(chǎn)條件下，可以考慮萬能性機(jī)床并配以專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產(chǎn)率。除此以外，還要考慮經(jīng)濟(jì)因素，以便使生產(chǎn)成本降低。&l

31、t;/p><p><b>　　工藝路線方案：</b></p><p>　　工序 Ⅰ 車削外圓柱面</p><p>　　工序 Ⅱ 車削前后端面</p><p>　　工序 Ⅲ 鉆直徑為75mm的孔。</p><p>　　工序 Ⅳ 鉆直徑為10mm的內(nèi)孔。</p><p><b

32、>　　工序 Ⅴ 檢查</b></p><p>　　機(jī)械加工余量、工序寸及毛坯尺寸的確定尺</p><p>　　根據(jù)上述原始材料及加工工藝，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》，分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：</p><p>　　工序 工序內(nèi)容 單邊余量 工序尺寸 表面粗糙度 </p><p

33、>　　工序Ⅰ 1車削外圓柱面 0.5㎜ Ø80㎜ 3.2um</p><p>　　2 車削前后端面 1.0 95 3.2um</p><p>　　工序Ⅱ 1鉆內(nèi)孔(1) 1.3㎜ Ø30mm 12.5um</p><p>　　2鉆內(nèi)孔(2)

34、 1.3㎜ Ø60mm 12.5um</p><p>　　3擴(kuò)孔鉆 0.9㎜ Ø67.4㎜ 12.5um</p><p>　　4粗鉸 0.07㎜ Ø67.94㎜ 6.3um </p><p>　　5精鉸 0.03㎜

35、 Ø68㎜ 1.6um</p><p>　　工序Ⅲ 1鉆Ø10mm的孔 0.5㎜ Ø9mm 12.5um</p><p>　　2擴(kuò)孔鉆 0.4㎜ Ø9.8㎜ 12．5um</p><p>　　3粗鉸 0.07㎜ Ø

36、;9.94㎜ 6.3um</p><p>　　4精鉸 0.03㎜ Ø10㎜ 2.5um</p><p>　　選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備</p><p>　　工序Ⅰ C6140普通車床 硬質(zhì)合金車刀 Ø80Z10 0-200/0.02㎜油標(biāo)尺（下同）</p><p>　　

37、工序Ⅱ Z525立式鉆床，專用鉆模，加長麻花擴(kuò)孔鉆，直柄麻花鉆 Ø60GB1436-78</p><p>　　工序Ⅲ Z525立式鉆床，專用鉆模，加長麻花擴(kuò)孔鉆，直柄麻花鉆 Ø9GB1436-78</p><p>　　確定切削用量及基本工時</p><p>　　工序Ⅰ 車削外圓柱面 ，本工序采用查表法。</p><p>

38、;<b>　　1加工條件 </b></p><p>　　工件材料：45鋼，，鑄造。</p><p>　　加工要求：車削直徑為Ø80外圓柱面，表面粗糙度R=3.2。</p><p>　　機(jī)床：C6140普通車床。</p><p>　　刀具：YG6硬質(zhì)合金端車刀。</p><p><b

39、>　　2計算切削用量</b></p><p>　　1）車削外圓柱面和前后端面 。</p><p>　　前端面的加工余量為0.5mm，故可一次加工完成。</p><p>　　1. 吃刀深度a=h=0.5mm 每次進(jìn)給量f=0.14-0.24m/z f《切削用量 簡明手冊》表3.5 YG6 </p><p>　　v

40、=108m/min=1.80m/s （《簡明手冊》表3.16）</p><p>　　v=490m/min n=322</p><p>　　采用YG6 d=80mm, Z=10 </p><p>　　n== =7.2r/s=427.5r/min </p><p><b>　　按機(jī)床選取</b></p>

41、<p><b>　　工序II</b></p><p>　　1 鉆孔Ø30mm（孔徑大于30mm以上,通常采用兩次鉆削 ）</p><p>　　f=0.36mm/r</p><p><b>　　v=14m/min</b></p><p>　　n==150r/min=2.5r/s&l

42、t;/p><p>　　按機(jī)床選取n=180r/min=3r/s</p><p>　　實際切削速度V===0.28m/s</p><p>　　切削工時 切入l=ctg k+(1～2)=3 切出l=3mm l=80mm t===91s</p><p>　　重復(fù)上述步驟，鉆孔至Ø65mm,</p><p>　　

43、f=0.36mm/r</p><p><b>　　v=14m/min</b></p><p>　　n==67.4r/min</p><p>　　按機(jī)床選取n=90r/min=1.5r/s</p><p>　　實際切削速度V===0.60m/s</p><p>　　切削工時 切入l=ctg k+(1

44、～2)=3 切出l=3mm l=80mm t===182s</p><p>　　3擴(kuò)孔 Ø=67.8mm (表5-60)</p><p>　　f=0.4mm/r=1.5 f</p><p>　　v=6.5m/min=0.11m/s</p><p>　　n==0.62r/min</p><p>　

45、　實際切削速度V===0.50m/s</p><p>　　切削工時t===105s</p><p>　　3粗鉸 Ø=67.94mm </p><p>　　f=0.15mm/r a=0.06-0.15</p><p>　　v=10m/min=0.17m/s</p><p>　　n==0.83r/s =4

46、9.8r/min</p><p>　　n=50r/min=0.83r/s</p><p>　　實際切削速度V===0.15m/s</p><p>　　切削工時t===871s</p><p><b>　　4精鉸Ø=68mm</b></p><p>　　f=0.05mm/r</p&g

47、t;<p>　　v=50m/min=0.83m/s</p><p>　　n==3.9r/s =233r/min</p><p>　　按機(jī)床選取n=500r/min=8.3r/s</p><p>　　實際切削速度V===1.8m/s </p><p><b>　　工序 Ⅲ 鉆孔</b></p>

48、<p><b>　　1鉆孔Ø9mm</b></p><p>　　f=0.36mm/r</p><p><b>　　v=14m/min</b></p><p>　　n==8.2r/min=493r/s</p><p>　　按機(jī)床選取n=500r/min=8.3r/s</p&

49、gt;<p>　　實際切削速度V===0.23m/s</p><p>　　切削工時 切入l=ctg k+(1～2)=3 切出l=3mm l=80mm t===1.8s</p><p>　　2擴(kuò)孔 Ø=9.8mm (表5-60)</p><p>　　f=0.4mm/r=1.5 f</p><p>　　v=6

50、.5m/min=0.11m/s</p><p>　　n==3.6r/min=216r/s</p><p>　　按機(jī)床選取n=220-233r/min</p><p>　　實際切削速度V===0.16m/s</p><p>　　切削工時t===5.4s</p><p>　　3粗鉸 Ø=9.94mm <

51、;/p><p>　　f=0.15mm/r a=0.06-0.15</p><p>　　v=10m/min=0.17m/s</p><p>　　n==5.50r/s =330r/min</p><p>　　n=330r/min=5.5r/s</p><p>　　實際切削速度V===0.17m/s</p>&l

52、t;p>　　切削工時t===6.0s</p><p><b>　　4精鉸Ø=10mm</b></p><p>　　f=0.05mm/r</p><p>　　v=50m/min=0.83m/s</p><p>　　n==26.4r/s =1584r/min</p><p>　　按機(jī)床

53、選取n=1600r/min=26.7r/s</p><p>　　實際切削速度V===0.82m/s </p><p>　　切削工時t===3.7s</p><p>　　七、 加工過程卡和工序卡</p><p><b>　　加工工序卡</b></p><p><b>　　加工工序卡<

54、;/b></p><p><b>　　加工工序卡</b></p><p><b>　　加工工序卡</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　為期一周的課程設(shè)計結(jié)束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。課程設(shè)計作為《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重要

55、教學(xué)環(huán)節(jié)，使理論與實際更加接近，加深了理論知識的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認(rèn)識。</p><p>　　在設(shè)計的過程中，我得到了很大提升。在設(shè)計能力上有了很大提高：從整體上了解了一套機(jī)構(gòu)由最初構(gòu)思到最后設(shè)計加工過程的一整套設(shè)計方案。通過這次設(shè)計，我基本掌握了一個中等復(fù)雜零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具的設(shè)計的方法和步驟等。學(xué)會查閱手冊，選擇使用工藝設(shè)備等。</p><p>　　

56、在設(shè)計過程中也反映出很多問題，首先是設(shè)計經(jīng)驗十分不足，對于實際加工中經(jīng)常采用的方式手法不甚了解，對于設(shè)計人員遵循的設(shè)計流程也不熟悉。由于本次設(shè)計的圖紙繪制主要基于AutoCAD，在此過程中也多次遇到技術(shù)難題，說明在使用相關(guān)制圖軟件上不夠熟練，日后需要加強(qiáng)。</p><p>　　總的來說，這次設(shè)計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我獨力思考問題、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，

57、為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。由于自己能力有限，設(shè)計中還有很多不足之處，懇請老師批評指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 作者：吳宗澤，羅圣國，書名《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，出版者：高等教育出版社，出版年：1999</p><p>　　[2] 熊良山，書名《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，出版者：華中科技大學(xué)