星輪 加工工藝和鉆φ28孔夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

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機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目：星輪零件的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)鉆直徑28孔的立式鉆床夾具 班 級(jí)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 目 錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、 零件的分析（生產(chǎn)類型）……………………(3) 二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………………………………(3) （一）、確定毛坯的制造形式及尺寸的確定………(3) （二）、基面的選擇………………………………(3) （三）、制訂工藝路線……………………………(3) （四）、機(jī)械加工余量、工序尺寸…………………(4) （五）、確定切削用量及基本工時(shí)………………(5) 三、 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………(11) （一）、定位基準(zhǔn)分析 ……………………(3) （二）、切削力與夾緊力計(jì)算…………………(3) （三）、定位誤差分析……………………………(3) 四、 參考文獻(xiàn)…………………………………………(13) 浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院機(jī)能分院 機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：星輪零件的工藝規(guī)程及工裝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)鉆直徑28孔的立式鉆床夾具 設(shè)計(jì)要求：1.大批生產(chǎn)； 2.盡量選用通用設(shè)備。 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.工藝規(guī)程 1套（工藝過程工序卡片） 4.夾具裝配圖 1張 5.夾具零件圖 2-3張 6.設(shè)計(jì)說明書 1份 班 級(jí)：05機(jī)制（1）班 學(xué) 生：樂 燕 峰 指導(dǎo)教師：樓 應(yīng) 候 2008年12月21日 一、 零件的分析 （一） 零件的工藝分析 我所設(shè)計(jì)的零件是星輪，它位于各種機(jī)床的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)中，像車床的可轉(zhuǎn)位刀架。主要起轉(zhuǎn)位時(shí)，使刀架轉(zhuǎn)到所需刀位后既可卡住鎖緊，不再轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。零件上的φ28孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，中間的三個(gè)φ4、φ2孔則是用于定位卡緊的。 ，它大致一共可分為4個(gè)加工表面，而這四組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這四組加工表面分述如下： 1. 以φ45mm外圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ45K6mm、φ45f7的外圓，以及φ40K6mm的外圓面，三個(gè)外圓面粗糙度均為1.6。 2. 以φ28mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ28H7的孔，以及φ28H7的兩個(gè)端面。主要是的φ28H7孔，粗糙度為0.8。 3. 銑8×16的鍵槽 這一組加工表面包括：此鍵槽的底面，粗糙度3.2的鍵槽內(nèi)壁。 4. 以φ4、φ2孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：六個(gè)平面，其中三個(gè)大平面粗糙度為0.8，以及三個(gè)φ4和φ2的孔，φ4孔長(zhǎng)11mm。 這四組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： （1） Φ4和Φ2孔與粗糙度為0.8的平臺(tái)夾角為15°。 （2） Φ45K6與Φ40K6的同心度要求為0.06。 由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。 （二） 確定生產(chǎn)類型 已知此零件年產(chǎn)量為5000件，每臺(tái)（輛）產(chǎn)品中 該零件的數(shù)量為1，備品率a%=3%,廢品率b%=0.5%。所以零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=Qm（1＋a％）（1＋b％）＝5176件/年,通過查表，得出該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 二、 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) （一） 確定毛坯的制造形式及尺寸 1 確定毛坯種類 零件材料為40cr，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用錘上鋼質(zhì)自由鍛鑄造。 2確定鍛件尺寸 星輪鍛造毛坯尺寸公差及及加工余量 單位(mm) 項(xiàng)目 及加工余量(單邊) 尺寸公差 備注 厚度61 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 寬度45 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度40 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度64 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 孔徑28 表2-10 2.0 表2-14 厚度14 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 注:備注中所選表格皆來自機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 3繪制鍛件零件圖：（附零件圖）。 （二） 基面的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。 對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，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作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ70的棒料外圓輪廓表面作為粗基準(zhǔn)。采用φ70外圓面定位加工內(nèi)孔、外表面和端面可保證孔的壁厚均勻并與外表面同軸度較高，并能保證端面的垂直度。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。 根據(jù)星輪的技術(shù)要求和裝配要求，選擇星輪右端面和右側(cè)φ45f7外圓作為精基準(zhǔn)，零件上的許多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 （三） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工 序 號(hào) 工 名 序 稱 機(jī)床 設(shè)備 刀具 量具 1 粗車，半精車兩端面 臥式車床C618k 車刀 游標(biāo)卡尺 2 鉆、擴(kuò)，鉸中心孔 立式鉆床字Z535 立式鉆床字Z535 游標(biāo)卡尺 3 粗車,半精車，精車外圓和凸臺(tái) 臥式車床C618k 車刀 游標(biāo)卡尺 4 開槽 臥式車床C618k 切槽刀 游標(biāo)卡尺 5 銑φ64三個(gè)端面 X60臥式銑床 專用銑刀 游標(biāo)卡尺 6 磨φ64三個(gè)端面 M315磨床 專用磨刀 游標(biāo)卡尺 7 鉆孔，擴(kuò)孔 立式鉆床字Z535 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 8 銑鍵槽 X60臥式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 9 中檢 10 熱處理 11 校正 12 清洗 13 終檢 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸 零件材料為40Cr，硬度190～210HB，毛坯重量1.3kg，生產(chǎn)類型為大批量，棒料毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下 1．左右端面：由表1-6，通過粗車，半精車達(dá)到要求，加工余量由鍛件得為1.5mm所以粗車余量為1.26mm，半精車為0.24mm,粗糙度為Ra3.2. 2．內(nèi)孔（φ28）：由表2-28，孔φ28H7的鉆孔工序尺寸為26mm，鉆、擴(kuò)φ28h7孔至φ27，粗鉸，精鉸到φ28～φ28.021,Ra0.8um。 （五）確立切削用量及基本工時(shí) 工序一 車左右端面。 1. 加工條件 工件材料：40Cr,σb =980MPa， HB235，棒料 加工要求：粗車，半精車星輪左右端面 機(jī)床：臥式車床C618k。 刀具：硬質(zhì)合金鋼車刀,牌號(hào)YT5。選擇刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°。 2.選擇切削用量 機(jī)床功率為10kw。查表4-2得f=0.15~2.65mm/r。由于切削量不大，選較小量f=0.8mm/r。 2. 計(jì)算工時(shí) 總工時(shí)t＝12*2＝24S 工序二 鉆、擴(kuò)，鉸φ28H7孔。 1. 加工條件 工件材料：40Cr,σb =980MPa， HB235，棒料。 加工要求：鉆、擴(kuò)，鉸φ28H7孔。 機(jī)床：立式鉆床字Z535。 刀具：高速鋼莫氏麻花鉆，擴(kuò)孔鉆。由表3-4，鉆頭直徑為26mm，切削速度16m/min。 2. 切削用量 1） 切削速度 因?yàn)榍邢髁枯^小，故可以選擇ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需長(zhǎng)度。 2） 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 機(jī)床功率為4.5kw。查《切削手冊(cè)》表5 f=0.25~0.36mm/r。選較小量f=0.25 mm/r。 3） 計(jì)算切削速度 按表5-21，查得 Vf＝16m/min， 4） 計(jì)算基本工時(shí) tm＝(2L1+L)/(fn)=(23+61)/187≈22s。 由表5-16，，ap=0.1mm,v=30m/min 三、專用夾具設(shè)計(jì) －－直徑28孔的立式鉆床夾具 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 確定夾緊力要確定夾緊力的作用點(diǎn)，方向及大小三個(gè)要素。 （一），定位基準(zhǔn)的選擇 由于夾具對(duì)零件的夾緊和定位有重大影響，否則加工工藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。由于星輪該零件外形比較均勻，所以加工直徑28的中心孔可以以下端（底）面為精基準(zhǔn)，然后用V型塊這樣可以限制5個(gè)自由度，這樣加工可以保障加工孔的尺寸和精度要求。 （二），切削力及夾緊力計(jì)算 （1）刀具： 高速鋼麻花鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀 機(jī)床： 立式鉆床Z535 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=26 代入上式，可得 F=927N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計(jì)算 選用螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 調(diào)節(jié)夾緊螺釘： 公稱直徑d=24mm，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]=3.5~4 取[s]=3.5 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，加工效率高。 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 （三），定位誤差分析 （1） 定位元件尺寸及公差確定。 夾具的主要定位元件為孔的定位銷，孔與銷間隙配合。 （2） 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 基準(zhǔn)位移誤差△y 由于孔和銷都有制造誤差，為工件裝卸方便還有最小間隙（次間隙可以在調(diào)刀尺寸和對(duì)刀時(shí)消除） 由制造誤差引起的△y＝(Dmax－dmin)/2－(Dmin-dmax)/2=(0.023+0,020)/2=0.0215<0.08 在垂直度要求范圍內(nèi) 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 （四），鉆床夾具的裝配圖見附圖 四、參考文獻(xiàn) [1] 趙家齊主編 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 金屬切削手冊(cè) 上海：上海科學(xué)文化技術(shù)出版社 [4] 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 出版：哈爾濱理工大學(xué) [5] 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版） 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 - 10 -