曲柄機械加工工藝及鉆擴鉸Φ10孔夾具設計

曲柄機械加工工藝及鉆擴鉸Φ10孔夾具設計,曲柄,機械,加工,工藝,鉆擴鉸,10,夾具,設計 北京理工大學珠海學院 機械制造技術基礎課程設計 機械制造技術基礎課程設計說明書 題目：曲柄工藝規(guī)程及夾具設計 學 院： 工業(yè)自動化學院 專 業(yè)： 姓 名： 指導老師： 機械工程 學 號： 職 稱： 郭繼東 工程師 中國·珠海 二○一九 年 九月 摘要 本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 曲柄加工工藝規(guī)程及鉆孔的夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。 關鍵詞 ：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 目 錄 第1篇 課程設計任務書 4 1.1 課程設計的目的 4 1.2 課程設計的要求 4 第2篇 工藝過程設計 6 2.1 零件的分析 6 2.2 工藝設計 6 2.2.1 確定生產類型 6 2.2.2 確定毛坯 6 2.2.3 工藝規(guī)程設計 7 2.2.4制定工藝路線 8 2.2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 2.2.6確定切削用量及基本工時 11 第3篇 專用夾具設計 14 3.1 明確設計任務 14 3.2 定位方案及定位元件的設計 14 3.3 夾緊方案及夾緊裝置的設計 15 3.4 繪制夾具總圖 16 3.5 定位誤差分析 16 3.6 夾具使用說明 17 第4篇 總結與展望 18 參考文獻 19 第1篇 課程設計任務書 1.1 課程設計的目的 機械制造技術基礎課程設計是機械制造技術基礎課程教學的一個不可或缺的輔助環(huán)節(jié)。它是學生綜合運用本課程及其先修課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具結構設計的一次重要實踐。它對于培養(yǎng)學生編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，為以后搞好畢業(yè)設計和到工廠從事工藝與夾具設計具有十分重要的意義。本課程的目的在于： 1） 培養(yǎng)學生綜合運用機械制造技術及相關專業(yè)課程（工程材料、機械設計、互換性與測量技術、機械制造基礎）的理論知識，結合金工實習、生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 2） 能根據被加工零件的技術要求，應用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計保證加工質量的高效、省力、經濟合理的專用夾具的能力。 3） 使學生熟悉和能夠應用有關手冊、標準、圖表等技術資料，指導學生分析零件加工的技術要求和企業(yè)已具備的加工條件，掌握從事工藝設計的方法和步驟。 4） 進一步培養(yǎng)學生機械制圖、設計計算、結構設計和編寫技術文件等基本技能。 5） 培養(yǎng)學生耐心細致、科學分析、周密思考、吃苦耐勞的良好習慣。 6） 培養(yǎng)學生解決工藝問題的能力，為學生今后進行畢業(yè)設計和去工廠從事工藝與夾具設計打下良好的基礎。 1.2 課程設計的要求 本課程設計要求就一個中等復雜程度的零件編制一套機械加工工藝規(guī)程，按教師指定 的某道工序設計一副專用夾具，并撰寫設計說明書。學生應在指導教師的指導下，認真地、 有計劃地、獨立按時完成設計任務。學生對待自己的設計任務必須如圖工廠接受任務一樣， 對于自己所做的技術方案、數據選擇和計算結果必須高度負責，注意理論與實踐相結合，以 期待整個設計在技術上是先進的、在經濟上是合理的、在生產中是可行的。 設計題目：曲柄零件機械加工工藝規(guī)程及工藝裝置設計 生產綱領：3000～10000件 生產類型：批量生產 具體要求：1、產品零件圖 1張/人 2、零件毛坯圖 1張 3、機械加工工藝過程卡片 1份 4、機械加工工序卡片 1套 5、夾具設計裝配圖（A0～A2圖紙） 1份 6、夾具設計零件圖 （A3～A4圖紙） 3～5張 7、課程設計說明書 （6000～8000字） 1份 附：產品零件圖 第2篇 工藝過程設計 2.1 零件的分析 曲柄有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。 1：以Φ30 的頂端面和外圓為基準的加工面，這組加工面主要是Φ30的底端面，鉆擴鉸Φ18的孔。 2：以Φ18的孔和一端面為基準的加工面，這組加工面主要是其他端面和孔的加工 2.2 工藝設計 2.2.1 確定生產類型 企業(yè)根據市場需求和自身的生產能力決定生產計劃。在計劃期內，應當生產的產品產量和進度計劃稱為生產綱領。 零件的年生產綱領公式如下： N=Qn(1+α%)(1+β%) 式中 N—零件的年生產綱領（件/年） Q—產品的年產量（臺/年） n—每臺產品中，該零件的數量（件/臺） α%—備品率 β%—廢品率 該零件為中批或大批量生產。 2.2.2 確定毛坯 HT200的可鑄性好，因此可用鑄造的方法　因為是成批生產，采用砂型鑄造的方法生產鑄件毛坯，既可以提高生產率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。 2.2.3 工藝規(guī)程設計 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，他對零件的生產是非常重要的。先選取頂端面和外圓作為定位基準。 工序1,2,3：屬于粗基準定位，以頂端面和外圓，銑Φ30的底端面，銑Φ30的頂端面，鉆擴鉸Φ18的孔。 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。 以已經加工好的Φ18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。 2.2.4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。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，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率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 制定以下兩種工藝方案： 方案一 1 銑 銑Φ30的底端面 2 銑 精銑Φ30的底端面 3 銑 銑Φ30的頂端面 4 鉆 鉆擴鉸Φ18的孔 5 銑 粗銑距中心100mm的Φ20孔上端面 6 銑 精銑距中心100mm的Φ20孔上端面 7 銑 粗銑距中心100mm的Φ20孔下端面 8 銑 精銑距中心100mm的Φ20孔上端面 9 銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔上端面 10 銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔下端面 11 鉆 鉆擴鉸距中心100mm的Φ10孔 12 鉆 鉆擴鉸距中心70.01mm的Φ10孔 13 銑 銑Φ30外圓上的Φ9的端面 14 銑 銑距中心100mm的Φ9的端面 15 銑 銑距中心70.01mm的Φ9的端面 16 鉆 鉆Φ30外圓上的Φ4的孔 17 鉆 鉆距中心100mm的Φ4孔 18 鉆 鉆距中心70.01mm的Φ4孔 方案二 1 鉆 鉆擴鉸Φ18的孔 2 銑 銑Φ30的底端面 3 銑 銑Φ30的頂端面 4 銑 銑距中心100mm的Φ20孔上端面 5 銑 銑距中心100mm的Φ20孔下端面 6 銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔上端面 7 銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔下端面 8 鉆 鉆擴鉸距中心100mm的Φ10孔 9 鉆 鉆擴鉸距中心70.01mm的Φ10孔 10 銑 銑Φ30外圓上的Φ9的端面 11 銑 銑距中心100mm的Φ9的端面 12 銑 銑距中心70.01mm的Φ9的端面 13 鉆 鉆Φ30外圓上的Φ4的孔 14 鉆 鉆距中心100mm的Φ4孔 15 鉆 鉆距中心70.01mm的Φ4孔 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先銑端面，再鉆擴鉸孔，工序安排緊湊合理，可以更好的保證加工精度要求和位置度要求，綜合考慮我們選擇方案一。 具體的加工路線如下 1 銑 銑Φ30的底端面 2 銑 精銑Φ30的底端面 3 銑 銑Φ30的頂端面 4 鉆 鉆擴鉸Φ18的孔 5 銑 粗銑距中心100mm的Φ20孔上端面 6 銑 精銑距中心100mm的Φ20孔上端面 7 銑 粗銑距中心100mm的Φ20孔下端面 8 銑 精銑距中心100mm的Φ20孔上端面 9 銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔上端面 10 銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔下端面 11 鉆 鉆擴鉸距中心100mm的Φ10孔 12 鉆 鉆擴鉸距中心70.01mm的Φ10孔 13 銑 銑Φ30外圓上的Φ9的端面 14 銑 銑距中心100mm的Φ9的端面 15 銑 銑距中心70.01mm的Φ9的端面 16 鉆 鉆Φ30外圓上的Φ4的孔 17 鉆 鉆距中心100mm的Φ4孔 18 鉆 鉆距中心70.01mm的Φ4孔 2.2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。 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、 曲柄的端面 由于曲柄端面要與其他接觸面接觸，查相關資料知余量留2mm比較合適。 3、曲柄的孔 毛坯為空心，鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數文獻，確定工藝尺寸余量為2mm 加工面 毛坯尺寸 尺寸精度 粗糙度 加工方案 銑Φ30的底端面 Φ30×19 IT13 Ra12.5 粗銑 銑Φ30的頂端面 Φ30×21 IT13 Ra12.5 粗銑 鉆擴鉸Φ18的孔 Φ14 IT8 Ra1.6 鉆-擴-鉸 銑距中心100mm的Φ20孔上端面 Φ20×19 IT8 Ra1.6 粗銑-精銑 銑距中心100mm的Φ20孔下端面 Φ20×21 IT8 Ra1.6 粗銑-精銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔上端面 Φ20×19 IT8 Ra1.6 粗銑-精銑 銑距中心70.01mm的Φ20孔下端面 Φ20×21 IT8 Ra1.6 粗銑-精銑 鉆擴鉸距中心100mm的Φ10孔 實心 IT8 Ra1.6 鉆-擴-鉸 鉆擴鉸距中心70.01mm的Φ10孔 實心 IT8 Ra1.6 鉆-擴-鉸 銑Φ30外圓上的Φ9的端面 Φ9×16 IT13 Ra12.5 粗銑 銑距中心100mm的Φ9的端面 Φ9×11 IT13 Ra12.5 粗銑 銑距中心70.01mm的Φ9的端面 Φ9×11 IT13 Ra12.5 粗銑 鉆Φ30外圓上的Φ4的孔 實心 IT11 Ra6.3 鉆 鉆距中心100mm的Φ4孔 實心 IT10 Ra3.2 鉆 鉆距中心70.01mm的Φ4孔 實心 IT11 Ra6.3 鉆 2.2.6確定切削用量及基本工時 工序：銑Φ30的上下端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，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，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：粗銑Φ20的上下端面 1.選擇刀具 刀具選取高速鋼端銑刀，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，故可在一次走刀內銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 工序：精銑Φ20的上下端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 5） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝750 當＝750r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序：鉆，擴，絞Φ10孔 工步一鉆孔至φ9 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ9孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步3：鉸孔 根據參考文獻Ⅳ表2-25，，，得 查參考文獻Ⅴ表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 第3篇 專用夾具設計 3.1 明確設計任務 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配工序的鉆擴鉸Φ10孔的鉆床夾具。 3.2 定位方案及定位元件的設計 基準是用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。根據基準的不同功能，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Φ10孔，精度不高，因此我們采用已加工好的Φ18孔定位，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，開口墊圈的壓緊力即可以滿足要求。 加工Φ10孔，定位元件是心軸和B型定位銷，心軸限制5個自由度，心軸端面限制X方向，Y方向，Z方向，心軸外圓限制2個自由度分別為X旋轉，Y旋轉；B型定位銷限制一個自由度為Z旋轉。 3.3 夾緊方案及夾緊裝置的設計 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。 本道工序使用，心軸和B型定位銷定位，一般使用開口墊圈和螺母夾緊工件。 3.4 繪制夾具總圖 3.5 定位誤差分析 用調整法加工一批工件時，工件在定位過程中，由于工件的定位基準與工序基準不重合，以及工件的定位基準面與夾具定位元件的定位表面存在制造誤差，都會引起工件的工序基準偏離理想位置，而使工序尺寸產生加工誤差，稱為定位誤差，常用表示。其數值大小為工件的工序基準沿工序尺寸方向上發(fā)生的最大偏移量。它由定位基準與工序基準不重合誤差和定位副制造不準確引起工序基準的位移誤差兩部分組成，其大小是兩項誤差在工序尺寸方向上的代數之和，即 當工序基準位置與多個定位基準有關時，以上兩個誤差方向和工序尺寸方向便可能不一致，定位誤差的計算則比較復雜，需要具體情況具體分析。一般按最不利的情況找出定位時一批工件中工序基準的兩個極端位置，然后把工序基準的最大變動量折算到工序尺寸方向上，即可得到定位誤差。 使用夾具安裝工件時，應盡量減少定位誤差，在保證該工序加工要求的前提下，留給其他工藝系統(tǒng)誤差的比例大一些，以便能較好地控制加工誤差。根據加工誤差計算不等式，定位誤差應不超過零件公差的1/5-1/3。 定位心軸垂直放置：=0.019+0.007+0.002=0.028 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 3.6 夾具使用說明 使用心軸定位，開口墊圈的壓緊力即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用快換鉆套，當導向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地換下鉆套。保證導向的精度，這樣就大大的提高了生產效率，適合于大批量生產。 第4篇 總結與展望 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，又注意了生產實踐的需要，將各種理論與生產實踐相結合，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,提出,分析和解決實際問題,鑄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鑄煉與提高；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！ 參考文獻 1. 崇凱主編.機械制造技術基礎課程設計指南.北京.化學工業(yè)出版社，2006 2. 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