手柄座的工藝及鉆Φ10孔夾具設(shè)計(jì)【沈陽(yáng)理工】[含cad高清圖紙文檔資料所見所得]

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In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved.Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.目 錄1、手柄座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定11.1、手柄座的用途11.2、手柄座的技術(shù)要求：21.3、審查手柄座的工藝性22、確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖32.1選擇毛胚32.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量32.2.1公差等級(jí)32.2.2手柄座鑄造毛坯尺寸工差及加工余量32.2.3繪制手柄座毛坯簡(jiǎn)圖43、擬定手柄座工藝路線53.1、定位基準(zhǔn)的選擇53.1.1精基準(zhǔn)的選擇53.1.2粗基準(zhǔn)的選擇53.2 、表面加工方法的確定63.3、加工階段的劃分63.4、工序的集中與分散63.5、工序順序的安排63.5.1機(jī)械加工工序63.5.2熱處理工序63.5.3輔助工序63.6、確定工藝路線74、加工余量、工序尺寸和工差的確定85、切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算95.1、切削用量的計(jì)算95.2、時(shí)間定額的計(jì)算105.2.1基本時(shí)間tj的計(jì)算105.2.2輔助時(shí)間ta的計(jì)算105.2.3. 其他時(shí)間的計(jì)算105.2.4單件時(shí)間tdj的計(jì)算116.夾具設(shè)計(jì)126.1提出問題126.2設(shè)計(jì)思想136.3夾具設(shè)計(jì)136.3.1定位分析136.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算136.3.3夾具操作說明157. 體會(huì)與展望16參考文獻(xiàn)171、手柄座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1、手柄座的用途1零件的作用按照國(guó)家機(jī)械操作件手柄座執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用45號(hào)鋼或碳鋼為原材料，表面拋光鍍鉻。手柄座常與手柄桿、直手柄、手柄球、手柄套等機(jī)床附件配套使用。廣泛應(yīng)用于機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、組成機(jī)床、銑床、磨床及包裝印刷設(shè)備、鍋爐、印刷等機(jī)械設(shè)備。2零件的工藝分析該零件為手柄座，安裝手柄，形狀一般，精度要求并相對(duì)較高，零件的主要技術(shù)要求分析如下：由零件圖可知，零件的所有外圓面及48端面，表面粗糙度Ra0.4，15H7孔，表面粗糙度為Ra1.6，其余的表面精度為Ra3.2、Ra12.5。80端面與基準(zhǔn)A的垂直度公差為0.05.1.2、套的技術(shù)要求：該套的各項(xiàng)技術(shù)要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等級(jí)表面粗糙度(um)形位公差(mm)所有外圓面IT70.480端面80IT73.248端面48IT70.415孔1IT71.6 44IT712.5 1010IT73.244IT71.6 7272IT73.21.3、審查手柄座藝性該手柄座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般的回轉(zhuǎn)類零件。主要加工表面有所有的外圓面，48端面，15H7孔，粗糙度分別為Ra0.4、Ra0.4和Ra1.6，其余粗糙度Ra3.2，Ra12.5，80端面與基準(zhǔn)A的垂直度公差為0.05.再設(shè)計(jì)工藝的時(shí)要考慮在內(nèi)。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過車削、鉆削的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。2、確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖2.1選擇毛胚零件材料為HT150，生產(chǎn)批量屬于中批生產(chǎn)，且要求零件有較好的剛度和減振性等。結(jié)合該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，通常選擇毛坯為鑄件。鑄造的適應(yīng)性廣，可以制出形狀復(fù)雜的毛坯，節(jié)約材料，減小切削加工的工作量。在鑄造時(shí)，適當(dāng)選擇分型面，注意澆鑄位置的安排，就可大大避免內(nèi)部的縮孔、縮松、氣孔、砂眼等腰三角形缺陷。毛坯選用砂型機(jī)器造型（級(jí)精度）。2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機(jī)械加工余量。2.2.1公差等級(jí)由手柄座的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為CT=7。2.2.2套鍛造毛坯尺寸工差及加工余量加工表面基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量/mm說明所有外圓面H1.0雙側(cè)加工80端面80mmH1.0單邊余量72端面72mmH 1.0雙側(cè)加工48端面48mmH1.0單邊余量15孔15mmH7.5雙側(cè)加工4孔4mm H2.0雙側(cè)加工10孔10mmH5.0雙側(cè)加工12孔12mmH6.0雙側(cè)加工加工表面零件毛坯尺寸公差80外圓面82mm雙側(cè)加工7270mm雙側(cè)加工所有外圓面在原來尺寸的基準(zhǔn)上加2.0mm雙側(cè)加工48端面47mm單側(cè)加工15孔0mm雙側(cè)加工4孔0mm雙側(cè)加工10孔0mm雙側(cè)加工12孔0mm雙側(cè)加工2.2.3繪制套毛坯簡(jiǎn)圖3、擬定手柄座工藝路線3.1、定位基準(zhǔn)的選擇3.1.1精基準(zhǔn)的選擇考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的15孔及其端面為主要的定位精基準(zhǔn)，即以手柄座的15孔及其端面作為精基準(zhǔn)。3.1.2粗基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，底座零件比較不規(guī)則，依照粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)）來選取。因此我們選擇70的端面作為粗基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)滿足以下原則：（1）“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。（2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)與制造。（3）“自為基準(zhǔn)”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。（4）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。（5）所選的精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡(jiǎn)單、操作方便。3.2 、表面加工方法的確定 根據(jù)手柄座零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗糙度Ra/um加工方案80端面IT73.2粗車、半精車、精車72端面IT73.2粗車、半精車、精車所有外圓面IT70.4粗車、半精車、精車、磨 15孔IT71.6鉆、擴(kuò)、鉸4孔IT71.6鉆、鉸 10孔IT73.2擴(kuò) 48端面IT70.4粗車、半精車、精車、磨3.3、加工階段的劃分該手柄座加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、精加工、磨削三個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后車削80端面、4孔、10孔、12孔。在精加工階段，完成手柄座的48端面和所有外圓面。3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排手柄座的加工工序。該手柄座的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用普通機(jī)床配以能用夾具、專用夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對(duì)位置精度要求。3.5、工序順序的安排3.5.1機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)15孔及其端面。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原則，先加工15孔及其端面3.5.2熱處理工序鑄造熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型方法 鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了制作時(shí)間鑄造是現(xiàn)代裝置制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。3.5.3輔助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該手柄座工序的安排順序?yàn)椋涸凇崽幚砘鶞?zhǔn)加工粗加工精加工磨削。3.6、確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了手柄座的工藝路線工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備10鑄造毛坯鑄造20 熱處理人工時(shí)效處理30車粗車、半精車、精車80、72端面CA6140臥式車床車刀、游標(biāo)卡尺40車粗車、半精車、精車48端面CA6140臥式車床車刀、游標(biāo)卡尺50鉆鉆、擴(kuò)、鉸15H7孔 CA6140臥式車床麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺60車粗車、半精車、精車所有外圓面CA6140臥式車床車刀、游標(biāo)卡尺70鉆鉆4孔，擴(kuò)4孔至10Z525立式鉆床麻花鉆、游標(biāo)卡尺80鉆鉆、鉸4孔Z525立式鉆床麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺90鉆鉆10孔，擴(kuò)10孔至12Z525立式鉆床麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、游標(biāo)卡尺100鉆鉆、鉸4孔Z525立式鉆床麻花鉆、鉸刀、游標(biāo)卡尺110磨磨所有外圓面及48端面X6140萬能銑床砂輪、千分尺120去毛刺去毛刺130質(zhì)檢檢驗(yàn)至圖紙要求140入庫(kù)入庫(kù)4、加工余量、工序尺寸和工差的確定加工表面基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量/mm說明80外圓面80mmH1.0雙側(cè)加工72孔72mmH1.0單側(cè)加工48端面48mmH1.0單側(cè)加工15孔15mmH1.0雙側(cè)加工4孔4mmH2.0雙側(cè)加工10孔10mmH5.0雙側(cè)加工加工表面零件毛坯尺寸公差80外圓面82mm雙側(cè)加工72孔70mm雙側(cè)加工48端面47mm單側(cè)加工15孔0mm雙側(cè)加工4孔0mm雙側(cè)加工10孔0mm雙側(cè)加工12孔0mm雙側(cè)加工5、切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算在這只計(jì)算鉆10孔工序的切削用量和時(shí)間定額。5.1、切削用量的計(jì)算鉆10孔工序1、加工條件加工材料:HT150，鑄件。工藝要求：孔徑d=10mm深20，精度H12H13,用乳化液冷卻。機(jī)床：選用Z525鉆床和專用夾具。2、選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆頭（如圖3所示），其直徑d=10mm 鉆頭幾何形狀為（根據(jù)切削用量手冊(cè)表2.1及表2.2）：標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，后角，橫刃長(zhǎng)度，弧面長(zhǎng)度。3選擇切削用量（1）選擇進(jìn)給量按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)切削用量手冊(cè)表2.7，當(dāng)鋼硬度200H有。（2）計(jì)算切削速度根據(jù)切削用量手冊(cè)表2.15，當(dāng)鑄鐵硬度=200220HBS時(shí)， , 時(shí)，。 切削速度的修正系數(shù)為：，故 =429.9r/mm 根據(jù)Z525型鉆床技術(shù)資料（見簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-12）可選擇n=400r/mm，v=12.5mm/min。5.2、時(shí)間定額的計(jì)算5.2.1基本時(shí)間tj的計(jì)算 鉆孔工步根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj =L/fn=(20+3.0+2)/fn 求得。式中切削工時(shí) l=20mm; l=2mm; l=ap/2cotkr+(12)=4/2cot54+1.1mm=3.0mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間4.4s。tj =L/fn=(20+3.0+2)/fn=(20+3.0+2)/(0.35400)=0.179min=10.71s5.2.2輔助時(shí)間ta的計(jì)算根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.150.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為：鉆孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.1510.71s=1.61s;5.2.3. 其他時(shí)間的計(jì)算除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于軸承座的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為：鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6% (10.71s+1.61s)=0.74s;5.2.4單件時(shí)間tdj的計(jì)算這里的各工序的單件時(shí)間分別為：鉆孔工步tdj鉆=10.71s+1.61s+0.74s =13.06s;因此，此工序的單件時(shí)間tdj=tdj鉆=13.06s;將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。6.夾具設(shè)計(jì)夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。6.1提出問題（1）怎樣限制零件的自由度；一個(gè)面限制3個(gè)自由度，心軸限制2個(gè)自由度。（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。6.2設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。本夾具主要用來對(duì)10孔進(jìn)行加工，精度要求不高，所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。6.3夾具設(shè)計(jì)6.3.1定位分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)夾具手冊(cè)知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工10孔時(shí)，采用15孔及其端面作為定位基準(zhǔn)。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個(gè)面與一個(gè)心軸定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。j=（TD+T d+S）/2=0.0375TD =0.018mmT d =0mmS=0.034mmj=0.023mm6.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算1、由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由切削手冊(cè)得：鉆削力 式（5-2）鉆削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 2、夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=6mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí) 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54 取s=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，6.3.3夾具操作說明本工件采用心軸定位，通過心軸和工件的孔過盈配合來固定工件。這樣操作更加簡(jiǎn)單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯(cuò)的。能滿足批量生產(chǎn)要求7. 體會(huì)與展望 這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)成績(jī)的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。參考文獻(xiàn)1. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩(shī)綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽(yáng)工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國(guó)建材工業(yè)出版社出版，1997年