弹簧夹头说明书.doc

机械制造工程学课程设计设计说明书设计题目：弹簧夹头零件机械加工工艺规程及夹具设计院 系：学 号： 设 计 者： 日 期：1目录1 零件工艺分析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析32 工艺规程设计及计算52.1 毛坯制造52.2 基准选择52.3 工艺路线拟定52.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定62.5 切削用量确实定72.6 工艺文件填写103 夹具设计113.1 设计要求113.2 夹具的设计113.3 该夹具的简要说明114 总结12参考文献1321 零件工艺分析1.1 零件的作用本次课程设计所承受的零件为弹簧夹头其作用如下：(1) 能准确的定位与夹紧工件或刀具，具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能。(2) 具有增大驱动力拉力和转换驱动力为工件或刀具夹紧力的功能。(3)具有快速松开工件或刀具的功能。(4) 具有在不降低加工精度和使工件不受损害前提下的高重复精度。(5) 具有能在较宽的主轴转速范围内工作与只有微小的夹紧力损失的力量。(6)在高速切削中的转动惯量最小。弹簧夹头通常在装有机床主轴的孔内使用，在工作中弹簧夹头必需保持与工件(或刀具)的定位基准一样如主轴。弹簧夹头和工件或刀具之间的相对运动将导致不正确的零件加工。弹簧夹头与工件或刀具的相对转动或相对轴向移动都会使加工工件尺寸的全都性和几何精度受到影响。弹簧夹头承受弹性较好的优质合金钢制成，并经热处理使头部外锥与夹爪内壁有较高硬度以保证坚硬耐磨。每种规格的弹簧夹头所能夹紧工件的尺寸范围很小，所以它的应用范围很广，消耗量较大，适用于自动车床、万能铣床、螺纹磨床等各类设备。1.2 零件的工艺分析假设生产类型为中批生产，由生产类型可知该零件的工艺特点为：毛坯的制造方法局部铸件用金属模，局部锻件用模锻，毛坯精度中等，加工余量中等；机床通常承受通用机床，局部承受专用机床；夹具广泛使用专用夹具和可调夹具； 刀具和量具按零件产量和精度，局部承受通用刀具和量具，局部承受专用刀具和量具；工件的装夹方法局部承受划线找正，广泛承受通用或专用夹具装夹。弹簧夹头为了保证其精度,它的 52 的孔与 38 的外圆外表与图中 30°外圆锥外表及回转轴线有肯定的要求。现分述如下:a. 应保证 52 的孔与图中外圆锥外表及回转轴线的圆跳动为 0.02。A 面的外表粗糙度为 3.2。3b. 38 的外圆外表与图中外圆锥外表及回转轴线的圆跳动为 0.05， 38外圆外表粗糙度为 0.8。由以上分析可知,应先加工 A 面的外圆锥外表，,再以该圆和回转轴 B 为基准,加工 52 的孔与 38 的外圆外表。42 工艺规程设计及计算2.1 毛坯制造选取弹簧夹头的制造材料为 65Mn，其具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲乏性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。假设生产类型为中批生产，所以毛坯承受模锻件。2.2 基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出， 更有甚者，可能还会造成零件大批报废，使生产无法正常进展。a. 粗基准的选择：由于弹簧夹头的毛坯属于轴类零件 ,所以应选择外圆为粗基准。b. 精基准的选择： 精基准的选择主要应当考虑基准重合的问题.当设计基准与工序基准不重合时,应当进展尺寸换算。2.3 工艺路线拟定制定工艺路线的动身点是应当使零件的几何外形、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥当保证，在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑承受万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外还应当尽量考虑经济效果，以便使生产本钱尽量下降。工艺路线方案：工序 1: 备料经过模锻的毛坯料。工序 2: 夹外圆分别车外圆各部及锥面须精加工的留磨量 0.5mm，孔除须协作的孔留 0.5mm 磨量外，其余干到图纸尺寸。工序 3：铣四等份槽到达图纸要求。工序 4: 粗镗细镗内孔,到达图纸要求. 工序 5: 粗车、精车 M33 的外螺纹。工序 6: 铣三等份槽但不铣通，端面留 45mm 量。工序 7: 去毛刺。5工序 8:对 27 淬火 HRC50，发蓝。其余 HRC 为 43。工序 9: 两端倒角。工序 10: 顶两端倒角处磨外圆及锥面至尺寸。工序 11: 夹外圆磨内孔至尺寸。工序 12: 上磨床割开三条均布槽,去销子。工序 13: 去毛刺。工序 14: 刻标记。工序 15: 终检、入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定弹簧夹头所使用的材料为 65Mn，硬度为HV500,生产类型为中批生产，承受模锻毛坯 3 级精度组成批生产。依据上述原材料及加工工艺分别对各加工外表的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：1. 外圆外表 35， 38 及锥面 35 的外圆长度为 45mm，结合 38 的外圆为了简化模锻毛坯的外形，现直接取外圆毛坯直径为 50。 35 外表为自由尺寸公差，其外表粗糙度要求为3.2，只要求粗加工，此时留模量0.5mm 可以满足要求。 38 外圆外表是需要保证的尺寸，需要进展精加工，精度等级为 4，此时留模量为 0.4mm 可以满足要求。结合锥面的最大直径及加工方法，考虑模锻毛坯外形的简化，可以去毛坯直径为 70，长度取为 35mm。考虑到节约材料及零件尺寸要求，由以上分析可确定毛坯图见附图“弹簧夹头毛坯图”。2. 外圆外表沿轴线长度方向的加工余量 38 的端面结合零件图查表，长度余量及公差分别取 0 为上偏差，-0.011 下偏差3. 内孔毛坯是带有 20 孔的棒料，其中 30 的内孔精度要求不高，其中 20 和 52 的内孔及 M33 的螺纹孔精度要求较高，精度等级介于 IT9IT11 之间，参照机械制造工艺手册表 1-29 及表 1-34 确定工序尺寸及余量。对于 52 的孔：6扩钻 51.5精镗 51.8细镗 52 上偏差+0.074 下偏差 0 对于 26 的孔：2Z=12Z=0.12Z=0.1扩钻 25.62Z=1精镗 25.92Z=0.1细镗 26 上偏差+0.13 下偏差 02Z=0.1对于 30 的孔：钻孔 282Z=7扩钻 302Z=2对于 M33 的螺纹：直接用攻丝刀攻螺纹即可。2.5 切削用量确实定工序 2：车外圆及端面本工序承受计算法 加工条件：工件材料 65Mn，模锻。加工要求：车 70 及 33 端面，粗车外圆 38、 35 及圆锥面。机床：CA6140 一般车床刀具：断面车刀：刀片材料YT15，刀杆尺寸16X25 平方毫米,Kr=90 度, 0=15， 0=12，r =0.05mm 计算切削用量：7粗车端面：依据零件图及加工要求直接加工到尺寸：走刀量 f=0.4mm/r(表 3-13):计算切削速度表 3-18耐用度 t=45min V=163m/min：确定机床主轴转速Ns=13.3r/s按机床选取机床主轴转速 760r/min表 14-3 所以实际切削速度 v=2.57m/s(154.4m/min)粗车外圆：依据机械制造工艺手册表 1-34 确定工序尺寸及余量。对于 38 的外圆面：粗车 392Z=8精车 38 上偏差+0.016 下偏差 02Z=0.1细镗 52 上偏差+0.074 下偏差 02Z=0.1：走刀量 f=0.4mm/r(表 3-13):计算切削速度表 3-18耐用度 t=45min V=163m/min：确定机床主轴转速Ns=13.3r/s按机床选取机床主轴转速 760r/min表 14-3 所以实际切削速度 v=2.57m/s(154.4m/min)工序 3：铣四槽此四槽由于也不与别的零件协作,故可用 1mm 的成型铣刀直接加工出来。工序 4：内孔加工( 52mm， 30mm， 26mm)<1> 钻内孔为 26 mm,钻通.f=0.42mm/r,Klf=0.42*0.9=0.38mm/r(表 3-38)v=0.25m/s(15m/min)(表 3-42)8Ns=1000v/ Dw=250/31.4=7.96r/s按机床选取 Nw=7.65r/s所以实际切削速度 V= ×10×7.65÷1000=0.24m/s 切削加工时：切入 L1=20mm,切出 L2=5mm L=110mm Tm=(L+L1+L2)÷Nw×f=46.44s<2> 由于 26mm 的孔要与别的零件(也就是刀具)相协作,故其精度要求比较高， 所以得留下 0.05mm 的精磨余量.也就是在本工序把此孔加工到 25.55mmf=0.1mm/r Nw=1000r/min(16.6r/s) v=122.2m/min(2.03m/s)切削工时一个孔：表 7-1 L=52mm,L1=2mm,L2=1mm Tm=(L+L1+L2)÷Nw×f=3.31s精镗孔至 26 上偏差+0.13 下偏差 0选用一个刀杆，利用 M120W 外圆磨床同时对工件进展精磨孔，故切削用量及工时都与前面一样即：f=0.1mm/r Nw=1000r/min(16.6r/s) Tm=3.31s<3> 加工孔 30mm,此孔由于不与别的零件协作,故粗糙度要求不高,直接车出来要求尺寸 30mm 就行了。加工方法粗车。<4>由于 67mm 的孔精度要求最高,所以得留下 0.05mm 的精磨余量.也就是在本工序把此孔加工到 51.95mmf=0.1mm/r Nw=1000r/min(16.6r/s) v=122.2m/min(2.03m/s)切削工时一个孔：表 7-19Tm=(L+L1+L2)÷Nw×f=1.24s。工序 5：攻 M33 的螺纹v=0.123m/s(表 3-42)所以 Ns=4.89r/s(293r/min)按机床选取 Nw=272r/min 则实际切削速度 v=0.113m/s。注：以上所消灭的表都见参考文献 4。2.6 工艺文件填写依据以上分析与计算，完整填写工艺卡片，具体内容参见工艺规程共11 张附后。103 夹具设计为了提高生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。在编制完工艺规程后，经过反复的思考和大量的资料搜集整理后，拟设计第 6 道工序铣三等份槽但不铣通，端面留 45mm 余量。本夹具将用于卧式铣床。刀具为一把厚为 2mm，直径为 100mm 的成型铣刀。3.1 设计要求本夹具用来车出 3 个宽为 3mm，相差 120°的槽，这就要求夹具不但得起加紧作用，而且还应有准确的转过 120°角的作用。3.2 夹具的设计1. 定位基准选择由零件图可知，30°的锥面要求与 A 面同心度为 0.02，故其设计基准应为A外表的轴心线。为了使定位误差为零，应选择以 A 面孔自动定心的夹具。2. 夹具的尺寸分析经分析，要满足以上的要求，可选用带有等分槽口的转与与一配套的夹持装置来实现，具体尺寸分析如下：(1) 弹簧夹头的总长有 135mm，用夹持装置固定的是弹簧夹头的四等份槽的位置。由于被加工零件的尺寸不是很大，应选用的夹持装置的长度尺寸也不是很大。用中心高为 mm 的夹持装置，装置的厚度为 mm，直径为 mm，爪长 mm，整个装置固定在一块长 495mm，宽 200mm 的夹具底座上。夹具底座由于具有两块固定肋板的作用，保证了稳定性。(2 该夹持装置的心轴上有一个带螺纹的对定销，用来把握卡盘的旋转，并且还有锁紧固定的功能。当卡心轴转过规定的角度这里就是指 120°时，此锁紧机构能把加工零件锁紧，以待加工。(3)夹持装置上也有一个锁紧装置，用来锁紧固定在其上的弹簧夹头，使其在加工时不会由于震惊而松脱。3.3 该夹具的简要说明本夹具利用了顶尖的上摇杆，可实现快速加紧或松开加工零件弹簧夹头，因此，提高了加工效率。114 总结为期 1 周的工艺、夹具课程设计根本完毕，回忆整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计使理论与实践更加接近，加深了理论学问的理解，强化了金工实习中的感性生疏。本次课程设计主要经过了两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，其次阶段是专用夹具设计。第一阶段中本人认真复习了有关书本学问学会了如何分析零件的工艺性，学会如何查有关手册，选择加工余量、确定毛坯的类型、外形、大小等，绘制出了毛坯图。又依据毛坯图和零件图设想出两种工艺方案，比较确定其中较合理的方案来编制工艺。其中运用了基准选择、切削用量选择计算等方面的学问。还结合了我们生产实习中所看到的实际状况选定设备，填写了工艺文件。夹具设计阶段，运用工件定位、夹紧及零件构造设计等方面的学问。通过这次设计，我根本把握了一个中等简单零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会查阅手册，选择使用工艺装备等。总的来说，这次设计，使我在根本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我独立思考问题、解决问题创设计的力量， 为以后的设计工作打下了较好的根底。12参考文献1 王绍俊。机械制造工艺设计手册，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19812 刘文剑，曹天河。夹具工程师手册。哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，19873 艾兴，肖诗纲。切削用量简明手册第三版。北京：机械工业出版社，20224 吴宗泽，罗圣国，机械设计课程设计手册其次版北京：高等教育出版社，20225 李益民。机械制造工艺设计简明手册。北京：机械工业出版社，20226 赵家齐。机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社，202213