底座零件的工艺规程及钻4M4螺纹孔夹具设计说明书.docx

设计说明书题目：底座零件的工艺规程及钻孔夹具设计4-M4 螺纹摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差协作与测量等多方面的学问。底座加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三局部。在工艺设计中要首先对零件进展分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的构造，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进展尺寸计算，关键是打算出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进展专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具构造的合理性与缺乏之处，并在以后设计中留意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processinghole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthe technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecutting specifications, clamp, the localization, the error目录序言1一. 零件分析21.1 零件作用21.2 零件的工艺分析2二. 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 基面的选择42.3 制定工艺路线62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定82.5 确定切削用量及根本工时9三 夹具设计123.1 问题的提出123.2 定位基准的选择123.3 切削力及夹紧力计算133.4 定位误差分析143.5 钻套设计153.6 夹具设计及简要操作说明15总 结17致 谢18参考文献19序言机械制造业是制造具有肯定外形位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产供给装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济进展的重要行业，是一个国家或地区进展的重要根底及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的凹凸是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。底座的加工工艺规程及其钻的夹具设计是在学完了机械制 图、机械制造技术根底、机械设计、机械工程材料等进展课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位， 夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培育自己的自学与创力量。因此本次设计综合性和实践性强、涉及学问面广。所以在设计中既要留意根本概念、根本理论，又要留意生产实践的需要， 只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完本钱次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请教师们批判指正。第 10 页 共 23 页一、 零件的分析1.1 零件的作用底座的作用，待查1.2 零件的工艺分析底座有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以铣下端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣顶端面和36 端面，钻，扩，铰 22 孔。2：以 22 孔为基准的加工面，这组加工面主要是钻 4-M4 螺纹孔，钻 2-M4 螺纹孔，钻 2-M12 螺纹孔。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到拖拉机运行时常常需要挂倒档以倒行或关心转向，因此零件在工作过程中常常受到冲击性载荷， 承受这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，承受机械翻砂造型，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应当的。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准的选择应以加工外表为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。假设工件上外表上有好几个不需加工的外表，则应选择其中与加工外表的相互位置精度要求较高的外表作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要外表作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要外表。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保存而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的外表作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平坦、光滑、面积足够大的外表作为粗基准，以保证定位准确夹紧牢靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的外表不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避开重复使用，由于粗基准的外表大多数是粗糙不规章的。屡次使用难以保证外表间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是格外重要的。先选取下端面作为定位基准，。精基准的选择应满足以下原则：（1） “基准重合”原则 应尽量选择加工外表的设计基准为定位基准，避开基准不重合引起的误差。（2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中承受同一组精基准定位，以保证各外表的位置精度，避开因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工外表本身为精基准，该外表与其他外表之间的位置精度由先行工序保证。（4） “互为基准”原则 当两个外表相互位置精度及自身尺寸、外形精度都要求较高时，可承受“互为基准”方法，反复加工。（5） 所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧牢靠、夹具简洁、操作便利。以已经加工好的22 孔和一端面为定位精基准，加工其它外表及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应当进展尺寸换算，这在以后还要进展特地的计算，在此不再重复。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的动身点，应当是使零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑承受万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产本钱尽量降下来。12铸造时效处理铣铸造时效处理3铣下端面制定以下两种工艺方案： 方案一4铣铣顶端面和 36 端面5钻钻，扩，铰 22 孔6钻钻 4-M4 螺纹孔7钻钻 2-M4 螺纹孔8钻钻 2-M12 螺纹孔9检验检验10入库入库1铸造时效铸造2时效处理方案二处理3铣钻，扩，铰 22 孔4铣钻 2-M12 螺纹孔5钻铣下端面6钻铣顶端面和 36 端面7钻钻 4-M4 螺纹孔8钻钻 2-M4 螺纹孔9检验检验10入库入库工艺方案一和方案二的区分在于方案一先铣下端面，再以下端面为基准加工其他端面和大孔，然后再以大孔为基准加工其他各个螺纹孔，工序安排紧凑合理，先面后孔，先大孔后小孔。而方案二是先加工孔然后加工面，不符合先面后孔的根本原则，不予实行此方案。综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下1铸造铸造23时效处理铣时效处理铣下端面4铣铣顶端面和 36 端面5钻钻，扩，铰 22 孔6钻钻 4-M4 螺纹孔7钻钻 2-M4 螺纹孔8 钻9 检验10 入库钻 2-M12 螺纹孔检验入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定底座零件材料为 HT200 重量为 1生产类型为大批量生产，承受砂型机铸造毛坯。1、不加工外表毛坯尺寸不加工外表毛坯依据零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、底座的下端面由于底座的下端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm 比较适宜。3、底座的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为 2mm2.5 确定切削用量及根本工时工序：铣下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片承受 YG8,ap = 1.5mm ， d0 = 60mm ， v = 125m / min ， z = 4 。2. 打算铣削用量1） 打算铣削深度由于加工余量不大，一次加工完成a= 1.5mmp2） 打算每次进给量及切削速度依据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。依据表查出fz= 0.2mm / 齿，则n= 1000v = 1000 ´125 = 663.48r / minspdp ´ 60按机床标准选取nw750 r / minpdnv =w= p ´ 60 ´ 750= 141.3m / min10001000当n750r/min 时wf= f znmzw= 0.2 ´ 4 ´ 750 = 600mm / r按机床标准选取 fm3） 计算工时= 600mm / r切削工时： l = 50mm ， l1= 9mm ， l2= 3mm ，则机开工时为l + l+ lt=12= 54 + 9 + 3 = 0.44 minmnf750x0.2w工序：铣顶端面和36 端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片承受 YG8,a p = 1.5mm ， d0 = 35mm ， v = 150m / min ， z = 4 。2. 打算铣削用量4） 打算铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则a= 1mmp5） 打算每次进给量及切削速度依据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。依据表查出fz= 0.2mm / 齿，则n= 1000v = 1000 ´150 = 1364r / minspdp ´ 35按机床标准选取nw1450 r / minpdnv =w= p ´ 35 ´1450= 159.3m / min10001000当n1450r/min 时wf= f znmzw= 0.2 ´ 4 ´1450 = 1160mm / r按机床标准选取 fm6） 计算工时= 1200mm / r切削工时：l=75 l1= 9mm ， l2= 3mm ，则机开工时为l + l+ lt=12= 9 + 75 + 3 = 0.3 minmnf1450x0.2w工序：钻，扩，绞22 孔工步一钻孔至20确定进给量 f ： 依据参考文献 表 2-7 ， 当钢的s b < 800MPa ， d0 = j20mm 时， f = 0.39 0.47m / r 。由于本零件在加工20 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则f = (0.39 0.47)´ 0.75 = 0.29 0.35mm / r依据 Z525 机床说明书，现取 f = 0.25mm / r切削速度：依据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度v = 18m / min 所以1000v1000 ´18sn= p d=p ´ 20= 152r / minw依据机床说明书，取n= 175r / min ，故实际切削速度为wp d np ´ 20 ´175w wv = 1000=1000= 71.98m / min切削工时： l =100mm， l1= 9mm ， l2= 3mm ，则机开工时为tl + l+ l=12= 100 + 9 + 3 = 1.19 minmnf375 ´ 0.25w工步二：扩孔j 21.85mm利用钻头将j 20mm 孔扩大至j 21.85mm ，依据有关手册规定，扩钻的切削用量可依据钻孔的切削用量选取f = (1.2 1.8)f钻= (1.2 1.8)´ 0.65 ´ 0.75= 0.585 0.87mm / r依据机床说明书，选取 f = 0.57mm / rçv=÷÷çv = æ 1 1 öæ 11 ö ´12 = 6 4m / minè 23 ø 钻è 23 ø则主轴转速为 n = 51.6 34r / min ，并按车床说明书取n= 68r / min ，实际切削速度为wp d np ´ 21.85´ 68w wv = 1000=1000= 6.8m / min切削工时： l = 100mm ， l1= 6mm ， l2= 3mm ，则机开工时为l + l+ lt=12= 100 + 6 + 3 = 2.81minm工步 3：铰j 22mm 孔nf68 ´ 0.57w根 据 参 考 文 献 表 2-25 ， f = 0.2 0.4mm / r ，v = 8 12m / min ，得n= 169.8 254.65r / mins查参考文献表 4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取 f = 0.35mm / r ， nwv = 9.33m / min 。= 198r / min， 实 际 切 削 速 度切削工时：l = 100mm ，l1= 9mm ，l2= 3mm ，则机动工时为l + l+ lt=12= 100 + 9 + 3 = 1.616 minmnf198 ´ 0.35w工序：钻 4-M4 螺纹孔选用j 3mm 高速钢锥柄麻花钻工艺表 3.16由切削表2.7 和工艺表4.216 查得f机= 0.28mm/rV= 8m / min 切削表 2.15c1000vn=c机机 D= 1000x8 x3= 636r / min按机床选取n机= 545r / min Dn x3x545V=机 = 6.8542m / minc机10001000l + l + l20 + 3 + 3根本工时： t =12 = 0.17 min攻螺纹 M4mm：nf545x0.28机 机选择 M4mm 高速钢机用丝锥f 等于工件螺纹的螺距 p ，即 f = 1.25mm / rV= 7.5m / minc机=1000Vnc= 1000 ´ 7.5 = 298(r / min)查p Dp ´ 4按机床选取n机= 272r / minV= 6.8m / minc机l + l + l10 + 3 + 3根本工时： t =12 = 0.05(min)nf272 ´1.25机三、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导教师的安排第 6 道工序的钻 4-M4 孔的钻床夹具。3.1 问题的提出本夹具主要用于钻 M4 孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择本道工序加工 M4 孔，精度不高，因此我们承受已加工 好的22 孔定位，由于孔径自身较小，切削力较小，因此不在承受其他的关心定位，压板的压紧力即可以满足要求3.3 切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力F = 26Df 0.8 HB0.6式5-2钻削力矩T = 10 D1.9 f 0.8 HB式5-30.6式中：D = 1mHB = HB- 1 (HB- HB)= 187 - 1 (187 -149)= 174max3maxmin3f = 0.20mm × r-1 代入公式5-2和5-3得F = 26x15x0.200.8 x1740.6 = 2378NT = 10x1519 x0.200.8 x1740.6 = 53789N.m本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向一样。因此进展夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下，见以下图。DD= e + TYz2+ Td= 0.012 + 0.023 + 0.032 = 0.067式中 e 定位副间的最小协作间隙mm；T工件圆孔直径公差mm；DTd 心 轴 外 圆 直 径 公 差 mm 。定位销水平放置时定位分析图3.5 钻套设计M4 的加工需钻，然后攻丝，由于钻后还要攻丝，为了我们钻后能准时的的攻丝，我们切削才能满足加工要求。应选用快换钻套其构造如以下图所示以削减更换钻套的关心时间。依据工艺要求：。即先用 3 的麻花钻钻孔，依据 GB114184 的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为 3。再用标准 M4 丝锥攻丝。3.6 夹具设计及操作的简要说明使用定位销定位，承受移动压板快速夹紧，即可指定牢靠的卡紧力。同时我们承受快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的全部学问系统的组织起来，进展理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与协作、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业学问有机的结合起来。同时也培育了自己的自学与创力量。因此本次设计综合性和实践性强、涉及学问面广。所以在设计中既了解了根本概念、根本理论，又留意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完本钱次设计。这次设计是培育学生综合运用所学学问,觉察,提出,分析和解决实际问题,熬炼实践力量的重要环节,更是在学完大学所学的全部专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所把握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的把握。比方参数确实定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培育了自己综合运用设计与工艺等方面的学问；以及自己独立思考力量和创力量得到更进一步的熬炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回忆起此次设计，至今我仍感慨颇多，确实，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时稳固了以前所学过的学问，而且学到了很多在书本上所没有学到过的学问。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的有用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了很多问题，固然也觉察了自己的缺乏之处，对以前所学过的学问理解得不够深刻，把握得不够结实，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的学问重复习了一遍。这次设计虽然顺当完成了，也解决了很多问题，也遇到了很多问题，教师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在教师的身上我也学得到很多额外的学问，在此我表示深深的感谢！同时，对给过我帮助的全部同学和各位教研室指导教师再次表示忠心的感谢！致谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的根底。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时， 数据存在大量的重复和重叠，由于阅历缺乏，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导教师每次都很有急躁地帮我提出贵重的意见，在我遇到难题时给我指明白方向，最终我很顺当的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导教师的细心指导是分不开的。在此，我诚意感谢我的指导教师，特别是每次都放下她的休息时间，急躁地帮助我解决技术上的一些难题，她严峻的科学态度， 严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和鼓励着我。从课题的选择到工程的最终完成，她都始终赐予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以细心指导， 同时还在思想、生活上给我以无微不至的关心，除了鄙视指导教师的专业水平外，她的治学严谨和科学争论的精神也是我永久学习的典范，并将乐观影响我今后的学习和工作。在此谨向指导教师致以真诚的谢意和崇高的敬意。参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2. 机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3. 机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4. 机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5. 金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年 10月6. 机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年