夹具座钻孔夹具设计毕业论文.pdf
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、公差配合与测量等多方面的知识。夹具座的工艺规程及钻、攻 2-M8 螺纹的工装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部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，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行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，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，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目目录录序言序言1一一.零件分析零件分析2二二.工艺规程设计工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式 32.2 基面的选择传 42.3 制定工艺路线 52.4 确定切削用量及基本工时 7三三夹具设计夹具设计 263.1 问题的提出263.2 定位基准的选择263.3 切削力及夹紧力计算263.4 定位误差分析263.5 钻套的设计283.6 夹具设计及操作简要说明29总 结31致 谢32参考文献参考文献 33序序言言机械制造业是制造具有一定形状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提供装备，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发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低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。夹具座的工艺规程及钻、攻 2-M8 螺纹的工装夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行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。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、一、零件的分析零件的分析夹具座共有八组加工表面，现分述如下：1.320155面2.105两侧面及32025面3.6-9孔、6-134.32038面5.32067面6.6-M8螺纹深207.26锥孔8.2-M8螺纹二二.工艺规程设计工艺规程设计2.12.1确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式零件材料为 HT150，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用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，采用机械翻砂造型，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该的。夹具体零件材料为 HT150，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下：1.320155面320155面，表面粗糙度为Ra0.8，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=5.0mm.粗铣单边余量Z=3.0mm半精铣单边余量Z=1.5mm精铣单边余量Z=0.4mm磨削单边余量Z=0.1mm2.105两侧面及32025面105两侧面及32025面，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm.3.6-9孔、6-13孔6-9孔、6-13孔的尺寸不大，采用实心铸造。4.32038面32019面，表面粗糙度Ra0.8，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm.粗铣单边余量Z=2.0mm半精铣单边余量Z=0.5mm精铣单边余量Z=0.4mm磨削单边余量Z=0.1mm5.32067面32067面，表面粗糙度Ra1.6，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm.粗铣单边余量Z=2.0mm半精铣单边余量Z=0.8mm精铣单边余量Z=0.2mm6.6-M8螺纹深206-M8螺纹深20，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。7.26锥孔26锥孔，尺寸不大，采用实心铸造。8.2-M8螺纹2-M8螺纹，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。9.其它表面均为不加工表面，砂型机器铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。2.22.2基面的选择的选择基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择重要表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面。因此，夹具座以 32067的槽作为定位粗基准。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.32.3制定工艺路线制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、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，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，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，以便使生产成本尽量降下来。方案一工序 01：铸造工序 02：人工时效工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面工序 05：钻 6-9 孔、扩9 孔到13工序 06：粗铣、半精铣、精铣 32019 面工序 07：粗铣、半精铣、精铣 32067 面工序 08：钻、攻 6-M8 螺纹深 20工序 09：与件 3 配作 26 锥孔工序 10：钻、攻 2-M8 螺纹工序 11：磨 320155 面工序 12：磨 32038 面工序 13：去毛刺工序 14：检验至图纸要求工序 15：入库方案二工序 01：铸造工序 02：人工时效工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面工序 05：粗铣、半精铣、精铣 32019 面工序 06：粗铣、半精铣、精铣 32067 面工序 07：钻 6-9 孔、扩9 孔到13工序 08：钻、攻 6-M8 螺纹深 20工序 09：与件 3 配作 26 锥孔工序 10：钻、攻 2-M8 螺纹工序 11：磨 320155 面工序 12：磨 32038 面工序 13：去毛刺工序 14：检验至图纸要求工序 15：入库方案一与方案二的区别在于钻6-9孔、扩9孔到13加工的先后，孔加工之后为后面工序的加工提供了定位基准，简化了夹具设计，减少了成本，提高了效率，故采用方案一，具体的加工路线如下工序 01：铸造工序 02：人工时效工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面工序 05：钻 6-9 孔、扩9 孔到13工序 06：粗铣、半精铣、精铣 32019 面工序 07：粗铣、半精铣、精铣 32067 面工序 08：钻、攻 6-M8 螺纹深 20工序 09：与件 3 配作 26 锥孔工序 10：钻、攻 2-M8 螺纹工序 11：磨 320155 面工序 12：磨 32038 面工序 13：去毛刺工序 14：检验至图纸要求工序 15：入库2.42.4确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时工序 01：铸造工序 02：人工时效工序 03：粗铣、半精铣、精铣 320155 面工步一：粗铣 320155 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,ap 3.0mm，d0 60mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap 3.0mm2）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz 0.2mm/齿，则ns1000v1000125 663r/mind60按机床标准选取nw675r/minv dnw1000606751000m/min 127.2m/min当nw675r/min 时fm fzznw 0.24675 540mm/r按机床标准选取fm 500mm/r3）计算工时切削工时：l 320mm，l1 3.0mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 33 2.415minnwf6750.2工步二：半精铣 320155 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,ap1.5mm，d0 60mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap1.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz 0.2mm/齿，则ns1000v1000125 663r/mind60按机床标准选取nw675r/minv dnw1000606751000m/min 127.2m/min当nw675r/min 时fm fzznw 0.24675 540mm/r按机床标准选取fm 500mm/r3）计算工时切削工时：l 320mm，l11.5mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 1.53 2.404minnwf6750.2工步三：精铣 320155 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,ap 0.4mm，d0 60mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap 0.4mm2）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz 0.2mm/齿，则ns1000v1000125 663r/mind60按机床标准选取nw675r/minv dnw1000606751000m/min 127.2m/min当nw675r/min 时fm fzznw 0.24675 540mm/r按机床标准选取fm 500mm/r3）计算工时切削工时：l 320mm，l1 0.4mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 0.43 2.396minnwf6750.2工序 04：铣 105 两侧面及 32025 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合双面刃铣刀，刀片采用 YG8,ap 3.0mm，d0 80mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度切削工时：l 320mm，l11.5mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 1.531.014minnwf16000.2工步三：精铣 32019 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 YG8,ap 0.4mm，d0 60mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap 0.4mm2）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz 0.2mm/齿，则ns1000v10001251592.3r/mind25按机床标准选取nw1600r/minv dnw10002516001000m/min 125.6m/min当nw1600r/min 时fm fzznw 0.241600 1280mm/r按机床标准选取fm1200mm/r3）计算工时切削工时：l 320mm，l1 0.4mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 0.431.011minnwf16000.2工序 07：粗铣、半精铣、精铣 32067 面工步一：粗铣 32067 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用 YG8,ap 2.0mm，d0100mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap 2.0mm2）决定每次进给量及切削速度根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz 0.2mm/齿，则ns1000v1000125 398.1r/mind100按机床标准选取nw375r/minv dnw10001003751000m/min 117.8m/min当nw375r/min 时fm fzznw 0.24375 300mm/r按机床标准选取fm 300mm/r3）计算工时切削工时：l 320mm，l1 2.0mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 2.03 4.333minnwf3750.2工步二：半精铣 32067 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用 YG8,ap 0.8mm，d0100mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1）决定铣削深度ap 0.8mm2）决定每次进给量及切削速度根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz 0.2mm/齿，则ns1000v1000125 398.1r/mind100按机床标准选取nw375r/minv dnw10001003751000m/min 117.8m/min当nw375r/min 时fm fzznw 0.24375 300mm/r按机床标准选取fm 300mm/r3）计算工时切削工时：l 320mm，l1 0.8mm，l2 3mm，则机动工时为tml l1l2320 0.83 4.317minnwf3750.2工步三：精铣 32067 面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用 YG8,ap 0.2mm，d0100mm，v 125m/min，z 4。2.决定铣削用量1为tml l1l2320 0.23 4.309minnwf3750.2工序 08：钻、攻 6-M8 螺纹深 20工步一：钻 6-M8 螺纹底孔6.8选用6.8mm 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/rVc查16m/min（切削表 2.15）n 1000Vc10007.5r/min 351.2r/minD6.8按机床选取 n=375r/minVcDn10006.83751000 8.（0 m/min)基本工时：t l l1l2203.43min 0.2514minnf3750.28总的工时：T=6t=1.509min工步二：攻丝 6-M8 深 20选择 M8mm 高速钢机用丝锥f等于工件螺纹的螺距p，即f 1.25mm/rVc机 7.5m/minn 1000Vc10007.5r/min 341.2r/minD8按机床选取 n=375r/min基本工时：t l l1l220 0.63min 0.0503minnf3751.25总的工时：T=6t=0.302min工序 09：与件 3 配作 26 锥孔1、加工条件加工材料:HT150，硬度 200220HBS，铸件。工艺要求：孔径 d=6mm。通孔，精度 H12H13,用乳化液冷却。机床：选用 Z3025 钻床和专用夹具。2、基本工时：t l l1l219 0.63min 0.0482minnf3751.25总的工时：T=2t=0.096min工序 11：磨 320155 面工件材料：灰铸铁 HT150加工要求：磨 320155 面机床：平面磨床 M215A刀具：砂轮量具：千分尺（1）选择砂轮见工艺手册表 4.82 到表 4.88，则结果为WA46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 35040127（DBd）（2）切削用量的选择砂轮转速为 N砂=1500r/min,V砂=27.5m/s轴向进给量 fa=0.5B=20mm(双行程)工件速度 Vw=10m/min径向进给量 fr=0.015mm/双行程（3）切削工时tm 2L b Zbk1000 vfa f工艺手册式中 L加工长度，L=320mmZb单面加工余量，Zb=0.1mmK系数，1.10V工作台移动速度（m/min）fa工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）fr工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）23201101.10.05tm 1.291min100010200.015工序 12：磨 32038 面工件材料：灰铸铁 HT150加工要求：磨 32038 面机床：平面磨床 M215A刀具：砂轮量具：千分尺（4）选择砂轮见工艺手册表 4.82 到表 4.88，则结果为WA46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 35040127（DBd）（5）切削用量的选择砂轮转速为 N砂=1500r/min,V砂=27.5m/s轴向进给量 fa=0.5B=20mm(双行程)工件速度 Vw=10m/min径向进给量 fr=0.015mm/双行程（6）切削工时tm 2L b Zbk1000 vfa f工艺手册式中 L加工长度，L=320mmZb单面加工余量，Zb=0.1mmK系数，1.10V工作台移动速度（m/min）fa工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）fr工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）23201101.10.05tm 1.291min100010200.015工序 13：去毛刺工序 14：检验至图纸要求工序 15：入库三、三、夹具设计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。有老师分配的任务，我被要求设计工序 10：钻、攻 2-M8螺纹的夹具设计，选用机床：Z525 立式钻床3.13.1、问题提出、问题提出本夹具主要用来钻、攻2-M8 螺纹，生产批量：中大比量，钻、攻2-M8 螺纹与其他面没有任何位置度要求，设计时主要考虑效率上。3.23.2 定位基准的选择定位基准的选择以加工后的9 孔和 320155 的端面作为定位基准进行定位。3.33.3 定位元件的设计定位元件的设计本工序选用的定位基准为二孔、一平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对一面两销进行设计。3.4切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算1、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 26Df0.8HB0.6式（5-2）钻削力矩T 10D1.9f0.8HB0.6式（5-3）式中：D 10.5mmT 1010.51.90.200.81740.6 46379N mm2、夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由Nf1 f2 KF其中f为夹紧面上的摩擦系数，取f1 f2 0.25F=Pz+G G 为工件自重N 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54取s=4得120MPaF 3551.4Nf1 f2ss4 FH2dc2 2.8 满足要求1.34 N15MPa 2dc经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，3.5:定位误差分析定位误差分析(1)移动时基准位移误差jyjy d1 D1 X1min（式 5-5）式中：d1 圆柱销孔的最大偏差D1圆柱销孔的最小偏差1min圆柱销孔与工件9 孔最小配合间隙代入（式 5-5）得：jy d1 D1 X1min=0.019+0-0.015 =0.004（mm）(2)转角误差d D1 X1min d2 D2 X2mintg12L（式 5-6）式中：d1 圆柱销孔的最大偏差D1圆柱销孔的最小偏差1min圆柱销孔与定位销最小配合间隙d2 削边销孔的最大偏差D2 削边销孔的最小偏差X2min 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中：X2min 2(LxLgX1min)2则代入（式 5-6）得：tg 则：0.019 00.015 0.015 00.01 0.00006222470.000062193.6 夹具设计及简要操作说明本工件采用圆柱销定位，通过圆柱销和工件的过盈配合来固定工件，通过一削边销防止工件转动，这们工件被完全定位。这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求装配图附图如下：总总结结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入毕业设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致致谢谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。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，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参参 考考 文文 献献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
