左鎖緊螺桿零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計

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1、機械與汽車工程學院機械制造工藝學課程設計說明書設計題目：左鎖緊螺桿零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具 設計專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化_班 級：_學 號：_學生姓名：_指導老師：_機械與汽車工程學院2013 年 7 月 12 日2設計任務書. 3課程設計說明書正文. 3序言. 3一、.零件的分析4二、.工藝規(guī)程設計6三、.專用夾具設計16四、.課程設計總結19五、. 致 謝19六、.參考文獻20附件. 213編號名稱件數(shù)頁數(shù)1任務書和零件圖一份2毛坯圖一張3機加工工藝規(guī)程卡一套4機加工工序卡一套5夾具裝配圖一張6夾具零件圖( (含夾具體) )一套7課程設計說明書一份機械加工工藝規(guī)程與機床夾具設計

2、設計任務1.設計課題：左鎖緊螺桿機械加工工藝規(guī)程制定及鉆孔 5 T8的夾具設計2. 生產綱領：大批量生產3. 設計要求：(1)零件毛胚圖1 張(2) 機械加工工藝過程卡片1 套(3) 機械加工主要工序的工序卡片1 套(4) 夾具裝配圖1 張(5) 夾具零件圖若干張(6) 設計說明書1 份設計說明書序言 機械制造工藝學課程設計是在學完了 機械制造工藝學后，進行生產實習 的基礎上安排的一個教學環(huán)節(jié)，它要求學生全面地綜合運用本課程及其有關已修 課程的理論和實踐知識進行工藝及結構的設計。4通過這次課程設計培養(yǎng)我們運用機械制造工藝學及有關課程的知識，結合生產實踐中學到的知識，獨立地分析和解決問題，初步具

3、備設計零件夾具和加工工 藝規(guī)程的能力。提高自己計算、識圖、制圖、編寫技術文件等基本技能，熟悉并 運用技術資料、標準、手冊等工具書，為以后進行畢業(yè)設計和畢業(yè)后從事技術工 作打下一個良好的基礎。一、零件的分析1） 零件的結構特點該零件為細長軸類零件，零件的形狀、結構比較簡單，屬于較簡單的零件2） 主要技術要求：1未注倒角 1X45。2 8 端部淬硬。3） 加工表面及要求1 8 軸：保證直徑尺寸為 8mm，長度為 90mm，表面粗糙度 Ra3.2 卩 m。兩端倒角為 1X450。2M10 螺紋：保證尺寸為 M10mm，螺紋長度為 40mm,表面粗糙度 Ra6.3 卩 m。兩端倒角 1X450。3 5

4、 孔：孔徑 5_018mm，孔中心線離軸承端面 10mm。4槽 5:保證槽寬尺寸為 5mm,表面粗糙度為 Ra3.2,槽的深度為 20mm。5 16 軸：保證直徑尺寸為 16mm，長度為 25mm。6整根軸的長度為 160mm。4） 零件材料零件材料為 35 號鋼，是優(yōu)質碳素結構鋼，有良好的塑性和適當強度，多在 正火和調質后使用。（2）毛胚選擇1）確定毛胚的類型及制造方法5由于零件材料回轉體零件，外形比較簡單，為降低成本，因此選擇圓棒料2）確定毛胚的形狀、尺寸及公差毛胚的尺寸如附圖 1 所示。附圖 13）確定毛胚的技術要求1圓形棒料無明顯的缺陷2機加工前消除內應力3繪毛胚圖根據(jù)附圖 1 所示，

5、在各加工表面加上加工余量（3）基準選擇零件圖附圖 2 所示6附圖 2三維圖如下由于零件圖中所示零件主要尺寸為徑向尺寸，且其形位公差以 8, 10,7 16 為設計基準，因此首先需加工軸兩端面以及各段軸外圓，為后續(xù)高要求的工序做好準備工藝順序的安排原則有四點：、1. 先加工基準面，再加工其他面2. 一般情況下，先加工平面，再加工孔。3. 先加工主要平面，再加工次要平面。4. 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。根據(jù)上述四條工序安排原則以及粗、精基準選擇的原則，確定各加工表面 的基準如下：1）兩端面：互為基準；2）16 軸（粗，半精加工）：8 端面；3）10 軸（粗，半精加工）：8 端面；4） 8

6、 軸（粗，半精加工）:；* 8 端面5） 5_）018孔：16 端面，軸心線（精基準）；6）槽 5X20：16 端面，軸心線（精基準）二、工藝規(guī)程設計（1）擬定機械加工工藝路線1） 確定各加工面的加工方法及加工路線該零件加工表面為：叮5 的孔，上下端面，軸外圓，螺紋軸，銑槽。根據(jù)各表面的精度要求和表面粗糙度要求，5 的孔加工路線為鉆、鉸；上下斷面加工路線為車削；軸外圓的加工路線為粗車，精車；螺紋軸加工路線為粗車，精車； 槽的加工路線為銑。2） 擬定加工工藝路線1工藝路線方案一工序I車削 8 端面.工序U粗車 16,長度 162.5mm，粗車 10,長度 135mm,粗車外圓 8, 長度 90m

7、m。工序川 半精車外圓 8，長度 90mm，半精車 10，長度 45 mm，半精車 16, 長度25mm。車削螺紋 M10，長度 40mm.。切斷工件，保證長度 162.5mm.調頭8車端面 16工序W鉆孔4.8,中心線距 16 端 10mm。鉸孔 5J.018工序V車螺紋 M10, 8 端倒角，螺紋 M10 端倒角工序切銑通槽，寬 5 mm,深 20 mm.工序 8 局部淬火，長度 90mm.工序毗清洗，去毛刺。工序區(qū)檢驗(2)確定機械加工余量、工序尺寸及公差根據(jù)上述原始資料及加工工藝，查機械制造工藝設計簡明手冊以下簡稱工藝手冊，分別確定加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序工序內容單

8、邊余量工序尺寸表面粗糙度 Ra工序I1.車削 8 端面2.5 mm197.5 mm12.55工序U1.粗車削外圓 160.75mm 16.5mm12.5Jm2.粗車削外圓 103mm 10.5mm12.553.粗車削外圓 81 mm 8.5mm12.5Jm工序川1.半精車外圓 80.25 mm 8mm3.2m2.半精車外圓 100.25 mm 10mm3.2m3.半精車外圓 160.25mm 16mm3.2m4.切斷工件 1635mm162.5mm12.5Jm5 調頭車 16 端面2.5mm160mm12.5m工序W1.鉆孔 5：0182.4mm 4.83.2m2.鉸孔 5r180.1mm0.

9、018 5_03.2m工序V1.車外螺紋 M101mm8.05156.3Jm9工序 8 端部淬硬(3) 選擇機床設備及工藝裝備根據(jù)一般工廠現(xiàn)有的生產條件，為了滿足生產需要，現(xiàn)選用各工序所用的設 備為：工序ICA6140 車床，丫T15 外圓車刀，0200/0.02mm 游標卡尺,鋼直尺.工序UCA6140 車床，丫T15 外圓車刀，切斷刀 YT15,刀寬3mm,0200/0.02mm 游標卡尺，鋼直尺。工序川 CA6140 車床,YT15 外圓車刀,0200/0.02mm 游標卡尺，鋼直尺。工序WZ3025X10/1 搖臂鉆床， 4.8 直柄麻花鉆,專用夾具, 0200/0.02mm 游標卡尺

10、,鋼直尺. 5 芽18錐柄機用鉸刀。工序VCA6140 車床,YT15 外圓車刀,0200/0.02mm 游標卡尺，鋼直尺， 高速鋼螺紋車刀。工序切 X62W 臥式銑床，丫T-15 錯齒三面刃銑刀，D=80, d=27,Z=16,L=5 專 用夾具 0200/0.02mm 游標卡尺，鋼直尺。(7)確定切削用量及基本工時1)工序I車削 8 端面。加工條件：CA6140 車床,YT15 外圓車刀，專用夾具,柴油冷卻.1車削8 端面(a)確定被吃刀量 端面的總加工余量為 2.5 mm，一次走刀加工，ap=2.5 mm.(b)確定進給量 根據(jù)切削用量簡明手冊以下簡稱切削手冊表 1.4,刀桿尺寸為 20

11、X20, ap乞 3 mm,以及工件直徑為20, f=0.30.4mm/r,查工藝手冊表 4.2-3,根據(jù)機床的橫向進給量取 f=0.39 mm/r。(c)計算切削速度 根據(jù)切削手冊表 1.27,表 1.28,Cv=242.m=0.2,Xv=1.yv=0,修正系數(shù)刀具 kkv=1.08,刀具壽命選 T=60min工序切1.銑通槽 52.5 mm3.2 510根據(jù)工藝手冊表 4.2-2 與 707r/min 相近的機床轉速為 710 r/min , 760r/min 現(xiàn)選nw=760 r/min，所以實際切削速度為 43m/min。(e)計算基本時間工藝手冊表 6.2-1,1=162.5,11=

12、2,12=3_CVVc= Tmapxv242yvkv=60- 2.50.391.08=45.6(m/min)(d)確定機床主軸轉速nw=1000土 二1000 45.6: 807.3( r/min)匹泊 18二 dw根據(jù)工藝手冊表 4.2-2 與 807.3 r/min 相近的機床轉速為 710 r/min , 760r/min及 900 r/min。現(xiàn)選nw=760 r/mi n,所以實際切削速度為 43m/min。(e)計算基本時間工藝手冊表 6.2-1，1=18,4=2,12=13=0.l+I3tbnw18 20.0675(mi n)760 0.392)工序U1.車削外圓 16，車削外圓

13、 10,車削外圓 8粗車 18 至U16.5，長度 162.5mm。(a) 確定被吃刀量外圓的總加工余量為1.5 mm，一次走刀加工，ap=0.75mm。(b) 確定進給量 根據(jù)切削用量簡明手冊以下簡稱切削手冊表 1.4,刀桿尺寸為 20X20, ap乞 3 mm,以及工件直徑為20, f=0.30.4mm/r,查工藝手冊表 4.2-3，根據(jù)機床的橫向進給量取 f=0.39 mm/r。(c)計算切削速度 根據(jù)切削手冊表 1.27 ,表 1.28 ,Cv=242.m=0.2,xv=0.15.yv=0 修正系數(shù)刀具 kkv=1.08，刀具壽命選 T=60minVc=Cvm xv yvT aPfkv

14、 =242_600.20.750.150.390 x31.08=40m/min(d)確定機床主軸轉速nw=二dw1000 40兀x 18:707(r/min)11t= l I1I2tb=一nw=162.5+2+3=760 0.39二0.565 min122車削外圓 16.5 到 10.5,長度 135 mm(a)確定被吃刀量 外圓的總加工余量為 6 mm, 一次走刀加工，ap= 3 mm.(b)確定進給量 根據(jù)切削用量簡明手冊以下簡稱切削手冊表 1.4,刀桿尺寸為 20X20, ap 3 mm,以及工件直徑為20, f=0.30.4mm/r 査工藝手冊表 4.2-3,根據(jù)機床的橫向進給量取 f

15、=0.39 mm/r。(c)計算切削速度 根據(jù)切削手冊表 1.27 ,表 1.28 ,Cv=242.m=0.2,xv=0.15.yv=0 修正系數(shù)刀具 kkv=1.08,刀具壽命選 T=60min(d)確定機床主軸轉速 nw=1000Vc= _38.02:734(r/min)ndw兀x16.5根據(jù)工藝手冊表 4.2-2 與 734 r/min 相近的機床轉速為 710 r/min 及760r/min。現(xiàn)選 nw=760 r/min,所以實際切削速度為 39.4m/min。(e)計算基本時間工藝手冊表 6.2-1,1=135,11=2,12=0nwf=1352=0.462min710 0.393

16、車削外圓 10.5 8.5，長度 90mm(a) 確定背吃刀量外圓的總加工余量為 2mm次走刀加工，aP=1mm(b) 確定進給量 根據(jù)實用機械制造工藝設計手冊表 8-3，刀桿尺寸為 20X20, %=1000*27/3.14/10.5=819m/minKd根據(jù)實用機械制造工藝設計手冊表10-7，與 819m/min 相近的機床轉速為 710 r/min 或 900 r/min，現(xiàn)選.=900 r/min，所以實際切削速度 v=29.7m/min.(e)計算基本工時 根據(jù)實用機械制造工藝設計手冊表 8-32，l1=5 mm12=3mm,l=45mm3半精車?16.5 的外圓到？16(a) 確定

17、背吃刀量外圓的總加工余量為 0.5mm 次走刀加工，aP=0.25mm(b)確定進給量 根據(jù)實用機械制造工藝設計手冊表 8-5，表面粗糙度為 3.2, 加工材料為鋼根據(jù)機床的進給量取f=0.25mm/r(c)計算切削速度 根據(jù)實用機械制造工藝設計手冊表 8-6，由于刀具為高速鋼刀具，故可查得外圓切削速度 vc=0.45m/s，即 vc=27m/min(d) 確定機床主軸轉速100(h葉=nd=1000*27/3.14/16.5=521r/mi n根據(jù)實用機械制造工藝設計手冊表 10-7，與 521r/min 相近的機床轉速 為 5005 45 30.25 9001 = 0.24（min）16r

18、/min 或 560 r/min，現(xiàn)選nw=560 r/min，所以實際切削速度 v=29m/min.17(e) 計算基本工時 根據(jù) 實用機械制造工藝設計手冊 表 8-32 ,ll=5 mm12=3mm,1=25mmJ加=33/0.25/560=0.24( min)4)工序工序W鉆孔4.8,鉸孔 5J018加工條件：Z3025X10/1 搖臂鉆床， 4.8 直柄麻花鉆，專用夾具，0200/0.02mm 游標卡尺，鋼直尺， 5 朋18錐柄機用鉸刀。鉆孔4.8,中心線距 16 端面 10mm根據(jù)切削手冊確定進給量do三 8mm HBW 200,所以按工藝手冊f=0.220.28mm/r,取f=0.

19、25 mm/r(a) 選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度，按工藝手冊。取鉆頭后面的最大磨損 量為 0.8mm 耐用度 T=45min.(b)計算切削速度 按 工藝手冊 查得Cv=6.6 ,m=0.2,Xv=0,yv=0.5,所以實際切削速度 v=15.07(m/min)(d)計算基本時間 按工藝手冊表得，l=16mm,l1zv=4，kv=1，km=1，ks=.95Cvm 0.46 6* CdZv=0.2.05才 11.74(m/min)45*2*0.25ns=100Vc=1000*11.74dw=*4=934.7 (r/min)取nw=1000 r/min，18=D/2+1.5=4mm,l2=3mml

20、+I+I.=1-=23/ (1000*0.25) =0.092 (min)nw*f鉸孔 5 芽1819(a)確定進給量,切削速度.由于是通孔加工，為了避免孔即將鉸穿時鉸刀容易折斷，孔徑很小，宜采用手動進給。根據(jù)切削手冊表，f=0.20.4,v=812m/mi n, 查工藝手冊表,按機床實際進給量和實際轉速，取 f=0.35 mm/r，nw=125r/min，實際切削速度=1.96 m/min= 0.55msnwf125 0.355) 工序V車外圓螺紋M10 1 -6h 8 端倒角，螺紋 M10 端倒角車外圓螺紋M 10 1 -6h車床 CA6140 刀具材料：高速鋼，螺紋刀型號 LN1216-

21、03,hr=12mm，h = 15mm，b=16mm，基本尺寸 40mm。進給量：f=1mm/r，分 5 次走刀，背吃刀量 0.6mm 0.3mm 0.1mm 0.062mm 0.013，查表 1.18，可知使用高速鋼切螺紋時，切削速度 9-12m/min，取 V=10m/min,則1000vc1000 10n265.39r/min兀D3.14匯12查簡明手冊表1.31 可取 n=320r/min所以實際切削速度320 ： ：1030=10.048m/min，符合條件計算切削時間：T廠 fnXfq,其中ir3)p,才25曰Tj1= (40+2+4) /320*5=43.125,取 T=44s

22、8 端倒角，螺紋 M10 端倒角加工條件：CA6140 車床，專用夾具，YT15 外圓車刀，柴油冷卻參照車端面，現(xiàn)選 nw=1000 r/min,所以實際切削速度(b)計算基本時間根據(jù)工藝手冊表,l=16mm,l1=4mm,l 2 =4mm20a） 8 端倒角：V=3.14*8*1000/1000=25.1m/minb）螺紋 M10 端倒角：V=3.14*10*1000/1000=31.4 m/min6）工序切銑通槽5加工條件：X62W 臥式銑床，三面刃直尺銑刀，YT15 刀片，銑刀齒數(shù) 20,寬 5mm 刀盤直徑 160mm 專用夾具，柴油冷卻，加切削液（a） 確定背吃刀量由毛坯圖已知銑削寬

23、度at=5mm,銑削深度ap=20mm（b）確定每齒進給量按工藝手冊表取 f=0.06mm/z（c）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量T=150mm/minCv=270Xv=0.1yv=4,kv=1.1,qv=0.21,uv=0.3,m=0.35,Pv=0CZ270*1600.21Vcmykv0.350.10.4 0.30Tmaff aUvzp150*20*0.06*5*201.1= 210.35(m/mi n)取ns=420r/min，則實際切削速度 v=211（m/min）工作臺每分鐘進給量為f=0.06*20*60=72mm/min,取 X62W 臥式銑床與mz72 mm/min 相近的進

24、作臺進給量f=75 mm/min，則實際的每齒進給量mz75f=0.625mm/z f=1.25mm/rz20* 60（d）計算基本時間按工藝手冊表|=20mm,l1=0.5d+（12）=0.5X5+(1 2) =4mm,2=1 3mm 取2=2mmns=1000Vc兀D1000* 210.35二* 160=418.5(r/mi n)21 8 端部淬火清洗 檢驗、專用夾具設計本夾具主要用來鉆：.：5mnfL,由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時, 主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。1 ）、定位基準的選擇由零件圖可知，：5mm 尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設計基準為軸端面和軸中心

25、線，可使工藝基準與設計基準統(tǒng)一，以 8mm 軸端面作為定位基準。定位方案如下圖所示，v 形塊限制工件在 y、z 方向上的移動，限制繞 y、z 軸旋轉，鎖緊螺釘限制其 x 方向上的移動。繞 x 軸的旋轉不影響其孔的位置。最 后由壓板和 v形塊夾緊。附圖 3附圖 4tj=h I22042fmz75*60=20.8 (s)22為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對巾 5mm 孔進行加工。232 ）、切削力的計算刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為：.：5mm則軸向力：見工藝師手冊表 28.4FCdof *KCF=600，ZF=j，yF= 0.7,f=0.25，KF= 1.43F = 60

26、0 * 21.0* 0.250.7*1.43=650.24轉矩T=CTdoZTf*KTCT= 0.305,zT= 2.0,y= 0.8，KT= 1.43T =0.305* 220* 0.250.8*1.43=0.5755在計算切削力時，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)，1.33;K2加工性質系數(shù)，1.1;K3刀具鈍化系數(shù),1.1;K4斷續(xù)切削系數(shù),1.1則 F=Kf=1.33*1.1*1.1*1.1*650.24=1151.073）、定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為V 型槽、調整螺釘、0楔形塊，而 V 型槽的尺寸公差為03，孔徑

27、尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加 工要求。式中:式中:p=10535=0.142430d030* 224另外孔為徑向孔，基準位置誤差不影響其尺寸標準， 而其基準不重合誤 差可以通過調整螺栓進行調整消除誤差。附圖 54）、夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，通過對鉆孔時切削力的計算結果及零件的尺寸大 小，其基準不重合誤差可以通過調整螺栓進行調整消除誤差。本夾具結構比較緊湊。5）、方案綜合評價與結論本夾具加工過程穩(wěn)定，經濟方面也減少了開支，生產效率也提高了很多，因此 本方案適合大批量生產。四、課程設計總結機械加工工藝過程與機床夾具設計，以前有一定的認識，感覺起來還是挺簡 單的，但是真正

28、的做起來才發(fā)現(xiàn)有很多的內容等知識是自己以前所忽視的，這是一個把整體的知識歸納總結以及合理運用的過程。比如如何選定機床，材料，要考慮到多種多樣的條件，哪個機床在加工哪道工序時更加有效率， 材料在怎樣的 環(huán)境中可以更好的處理啊，價格啊，性能啊等等等等，確實讓人費了不少的力。 又比對夾具設計的過程中怎樣去整合夾具各個部位的的聯(lián)系怎樣定位等等，確實還是很復雜的。25查資料也是一件繁瑣的事情，雖說網上有，但能找到一些真正有用的資料也 不是一件容易的事情，還需要考慮我們的耐心。這次的設計對我來說可謂是困難重重，但還是磕磕碰碰的完成下來了，不可 謂沒有一種成就感。但更重要的是這次過程讓我體會到了機械設備在加

29、工以及設 計過程中的的種種規(guī)律已經如何理解機械加工過程中的效率問題。這次得課程設計使得我把機械加工的的理論知識用在了實踐當中，實現(xiàn)了理 論和實踐的結合，從中更加懂得了理論是實踐的基礎，實踐又能檢驗理論的正確 性，真是讓我受益匪淺。五、致謝這次課程設計中得到了本組同學和老師的大力幫助。在此表示衷心的感謝參考文獻1.機床夾具設計劉友才肖繼德2機械制造工藝及專用夾具設計指導3.機械制造工藝學周昌治、楊忠鑒等4.機械制造工藝設計簡明手冊李益民6.機床夾具設計 第2 版 肖繼德7.機床專用夾具設計圖冊南京市機械研究所主編機械工業(yè)出版社9.金屬切削手冊第三版上海市金屬切削技術協(xié)會 上?？茖W技術出版社10 機械制造工藝學課程設計指導書機械工業(yè)出版社主編機械工業(yè)出版社孫麗媛主編冶金工業(yè)出版社重慶大學出版社主編機械工業(yè)出版社陳寧平主編機械工業(yè)出版社8.機械原理課程設計手冊鄒慧君主編機械工業(yè)出版社