三頭鉆底座（圖5-29）的加工工藝,設計鉆鉸Ф20H7孔的鉆床夾具課程設計

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哈爾濱理工大學課程設計 機械制造技術設計說明書 設計題目：制定三頭鉆底座（圖5-29）的加工工藝, 設計鉆鉸Ф20H7孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機電一體化技術 班 級： 機電11-2班 學 號： 1130320226 姓 名： 王志剛 指導教師： 張學偉 機械工程系 2013年11月22日 目 錄 序言…………………………………………………………………3 一. 零件分析 ……………………………………………………4 1.1 零件作用 ………………………………………………4 1.2零件的工藝分析 …………………………………………4 二. 工藝規(guī)程設計…………………………………………………5 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………5 2.2基面的選擇 ………………………………………………5 2.3制定工藝路線 ……………………………………………6 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………8 2.5確定切削用量及基本工時 ………………………………9 三 夾具設計 ……………………………………………………15 3.1問題的提出………………………………………………15 3.2定位基準的選擇…………………………………………15 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………16 3.4定位誤差分析……………………………………………16 3.5夾具設計及簡要操作說明………………………………17 總 結………………………………………………………………19 致 謝………………………………………………………………21 參考文獻 …………………………………………………………22 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 三頭鉆底座的加工工藝規(guī)程及其鉆的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。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，并設計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 三頭鉆底座的作用，待查 1.2 零件的工藝分析 三頭鉆底座有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。 1：以Φ105外圓為基準的加工面，這組加工面主要是車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽，銑斜面，保證與水平方向45°，車2x1退刀槽和Φ20H7孔。 2：以Φ20孔為基準的加工面，這組加工面主要是鉆Φ8H7孔，鉆Φ6H7孔。 二. 工藝規(guī)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到拖拉機運行時經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。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，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 基面的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取外圓作為定位基準，。 精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，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”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以已經(jīng)加工好的Φ20孔和一端面為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 制定以下兩種工藝方案： 方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 車 車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 4 銑 銑斜面，保證與水平方向45° 5 車 車2x1退刀槽和Φ20H7孔 6 車 精車Φ105端面和Φ20g5外圓 7 車 精車Φ20H7孔 8 鉆 鉆Φ8H7孔 9 鉆 鉆Φ6H7孔 10 磨 磨Φ105端面和Φ20g5外圓 11 磨 磨Φ20H7孔 12 檢驗 檢驗 方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 車 車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 4 銑 銑斜面，保證與水平方向45° 5 車 車2x1退刀槽和Φ20H7孔 6 鉆 鉆Φ8H7孔 7 鉆 鉆Φ6H7孔 8 檢驗 檢驗 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案二沒有精車Φ105端面和Φ20g5外圓，精車Φ20H7孔，磨Φ105端面和Φ20g5外圓和磨Φ20H7孔，因為這些粗糙度0.8，精度要求比較高，只有一步粗車很難達到精度要求，而方案二對于這幾個工序采用粗車，精車，磨加工才能達到精度要求， 綜合考慮我們選擇方案一。 具體的加工路線如下 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 車 車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 4 銑 銑斜面，保證與水平方向45° 5 車 車2x1退刀槽和Φ20H7孔 6 車 精車Φ105端面和Φ20g5外圓 7 車 精車Φ20H7孔 8 鉆 鉆Φ8H7孔 9 鉆 鉆Φ6H7孔 10 磨 磨Φ105端面和Φ20g5外圓 11 磨 磨Φ20H7孔 12 檢驗 檢驗 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 三頭鉆底座零件材料為HT200 生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2、 Φ105端面 由于殼體底面要與其他接觸面接觸，粗糙度要求為0.8，查相關資料知余量留2mm比較合適。 3、孔 毛坯為空心，鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為2mm 2.5 確定切削用量及基本工時 工序：車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r 3) 計算切削速度 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns== 292r/min 與292r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為300r/min?，F(xiàn)選取=300r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時， t=i ;其中l(wèi)=8mm; =4mm; =0mm; t===0.05(min) 工序：銑斜面，保證與水平方向45° 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝1450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：l=75 ，，則機動工時為 工序：車2x1退刀槽和Φ20H7孔 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r 3) 計算切削速度 其中：=104, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=30m/min 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns== 382r/min 與382r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min。現(xiàn)選取=400r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時， t=i ;其中l(wèi)=19mm; =4mm; =0mm; t=i==0.059(min) 工序：鉆Φ8H7孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ8 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns== 1194r/min 與1194r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1200r/min。現(xiàn)選取=1200r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm; t= ==0.355min 工序：磨Φ105端面和Φ20g5外圓 機床萬能磨床 1) 選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料 A46KV6P 350×40×127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127 2) 切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度＝18m/min 縱向進給量＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度＝0.0157mm/st 3) 切削工時 式中D---被加工直徑 b----加工寬度 Z--單邊加工余量 K---系數(shù) V---工作臺移動速度 --工作臺往返一次砂輪軸向進給量 --工作臺往返一次砂輪徑向進給量　 ＝2.5(min) 三、 夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配第8道工序的鉆Φ20H7孔的鉆床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于鉆Φ20 H7孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 3.2定位基準的選擇 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 1. 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 2. 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 本道工序加工Φ20H7孔，精度不高，因此我們采用已加工 好的Φ8孔定位，采用圓柱銷和擋銷定位，因為孔徑自身較小，切削力較小，因此不在采用其他的輔助定位即可以滿足要求。 3.3切削力和夾緊力的計算 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》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 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 3.4定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在圓柱銷上定位，圓柱銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 圓柱銷銷水平放置時定位分析圖 3.5夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在夾具設計中，應注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應首先著眼夾緊方式。因為這是零件裝夾速度提高的重要途徑.在設計專用夾具時，應盡量采用通用部件和標準件，減少非標準件的選用，以提高夾具標準化程度，縮短夾具設計和制造周期。夾具的零件和部件既要重量輕又要具有足夠的剛度和強度，尤其夾具體上各更應該有足夠的剛度，以保證裝在夾具體上的各元件的位置不變，并在加工過程中不產(chǎn)生振動從而保證工件的加工精度，由于夾具體的結構形狀比較復雜，從工藝性和剛度觀點考慮夾具體應采用鑄鐵材料。 另外，在夾具的結構設計中應考慮零件在加工過程中是否受力均衡，如果在加工過程中易產(chǎn)生振動等一系列影響零件加工質(zhì)量的因素時，應考慮采用輔助支撐機構。 夾具的零件和部件既要重量輕又要具有足夠的剛度和強度，尤其夾具體上各更應該有足夠的剛度，以保證裝在夾具體上的各元件的位置不變，并在加工過程中不產(chǎn)生振動從而保證工件的加工精度，由于夾具體的結構形狀比較復雜，從工藝性和剛度觀點考慮夾具體應采用鑄鐵材料。 另外，在夾具的結構設計中應考慮零件在加工過程中是否受力均衡，如果在加工過程中易產(chǎn)生振動等一系列影響零件加工質(zhì)量的因素時，應考慮采用輔助支撐機構。 總 結 這次設計是大學學習中最重要的一門科目，它要求我們把大學里學到的所有知識系統(tǒng)的組織起來，進行理論聯(lián)系實際的總體考慮，需把金屬切削原理及刀具、機床概論、公差與配合、機械加工質(zhì)量、機床夾具設計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結合起來。同時也培養(yǎng)了自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，來完成本次設計。 這次設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),更是在學完大學所學的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實習的一次理論與實踐相結合的綜合訓練。這次畢業(yè)設計使我以前所掌握的關于零件加工方面有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等； 也培養(yǎng)了自己綜合運用設計與工藝等方面的知識； 以及自己獨立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進一步的鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結合時，理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到完成定稿，從理論到實踐，在整整一學期的日子里，可以說學到了很多很多的的東西，同時鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的實用，在生產(chǎn)過程中得到應用。在設計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次畢業(yè)設計，讓自己把以前所學過的知識重新復習了一遍。 這次設計雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，老師的辛勤指導下，都迎刃而解。同時，在老師的身上我也學得到很多額外的知識，在此我表示深深的感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位教研室指導老師再次表示忠心的感謝！ 致 謝 這次設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上海科學技術出版社出版，1983年 4.機床夾具設計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 - 22 -