方套工藝及鉆孔夾具設計

方套工藝及鉆孔夾具設計,工藝,鉆孔,夾具,設計 設計題目 設計“方套”零件的機械加工工藝及鉆孔夾具設計者 學號 指導教師 機械加工工序卡片工 序 名 稱鉆孔14mm工序 號13零件數(shù)量5000零件號零件名稱方套材 料毛 坯牌號硬度形 式重 量45鑄 件1.00kg設 備夾 具工序工時(min)名稱型號專用夾 具準終單件立式鉆床Z5250.50.84工步工 步 內 容刀 具 量 具走刀次數(shù)背吃刀量mm進給量mm/r主軸轉速r/min切削速度m/min工步工時min1鉆孔 14锪鉆、游標卡尺170.1327213.330.842鉆孔 14锪鉆、游標卡尺170.1327213.330.843鉆孔 14锪鉆、游標卡尺170.1327213.330.844鉆孔 14锪鉆、游標卡尺170.1327213.330.845鉆孔 14锪鉆、游標卡尺170.1327213.330.84設計者：指導老師：魏永樂共1頁第1頁機械加工工藝過程卡片產品型號零件圖號產品名稱方套零件名稱方套共1頁第1頁材料牌號45毛坯種類鑄件毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)1每臺件數(shù)備注工序號工序名稱工序內容車間工段設備工藝裝備工序時間準終單件1鍛造模鍛熱處理模鍛機2熱處理熱處理（正火）熱處理描圖3銑銑A面機加x51端面刀,卡尺0.424銑銑B面機加x51端面刀,卡尺0.445銑銑凸臺R53圓弧面機加x51端面刀,卡尺0.596銑銑左右兩側面機加x51端面刀,卡尺0.40.78描校7銑銑下端面機加x51端面刀,卡尺0.20.398銑銑上側面及與圓弧R67相交的臺階面機加x51端面刀,卡尺0.20.789銑銑30的方槽機加x51端面刀,卡尺0.52.8610銑倒角機加x51倒角銑刀,卡尺0.20.38底圖號11鉆鉆90度鎖緊螺釘孔機加Z52590度锪鉆,卡尺0.20.4012鉆用麻花鉆鉆5x8.5孔鉆通機加Z525麻花鉆，卡尺0.2113鉆用锪孔鉆锪5X14的孔機加Z525锪孔鉆,卡尺0.2414鉆用深孔鉆鉆、鉸8的孔機加Z525麻花鉆,鉸刀，卡尺0.21.115鉗去毛刺機加16清洗清洗檢驗機加清洗機清洗機裝訂號設計（日期）審核（日期）標準化（日期）會簽（日期）標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期方套工藝及鉆14孔夾具設計目 錄緒 論2一、零件的分析2二.工藝規(guī)程設計3(一)確定毛坯的制造形式4（二）基面的選擇就4（三）制定工藝路線4（四） 確定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，設計毛坯零件綜合圖6（五） 確定機械加工余量6(六)確定切削用量及基本工時9三、專用夾具設計15（一）設計主旨15（二）夾具設計15四、參考文獻18緒 論機械加工工藝與工裝課程設計是學生學完了機械制造工藝與裝備課程后，對機械加工工藝過程、機械加工工藝和機床夾具結構進一步了解的練習性的教學環(huán)節(jié)，是學習深化與升華的重要過程，是對學生綜合素質與工程實踐的能力培養(yǎng)應在指導教師指導下獨立完成一項給定的設計任務，編寫符合要求的設計說明書，并正確繪制有關圖表。在課程設計工作中，應綜合運用多學科的理論、知識與技能，分析與解決工程問題。應學會依據(jù)技術課題任務，進行資料的調研、收集、加工與整理和正確使用工具書；培養(yǎng)學生掌握有關工程設計的程序、方法與技術規(guī)范，提高工程設計計算、圖紙繪制、編寫技術文件的能力；培養(yǎng)學生掌握實驗、測試等科學研究的基本方法；鍛煉學生分析與解決工程實際問題的能力。通過課程設計，應能樹立正確的設計思想；培養(yǎng)學生嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風；在工作設計中，應能樹立正確的工程意識與經(jīng)濟意識，樹立正確的生產觀點、經(jīng)濟觀點與全局觀點 該課程設計是學完本課程之后的一項重要的實踐，是我們步入社會的一次深刻的鏈接，考察了我們獨立設計，計算，繪圖和分析的能力，同時提高了我們查閱各種設計手冊的能力，通過該課程設計我們了解了夾具設計的一般步驟，需要用到的一些結構都需要我們認真查閱后繪制到圖紙上，通過課程設計我們學會了很多課本上沒有的知識。 一、零件的分析（如圖1所示方套零件圖，下面就該零件的工藝分析過程進行分析） 圖 1 (一) 零件作用題目所給的零件方套用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及適當剛度與強度，材料為45鋼方槽位聯(lián)接結面用于呈受傳遞力之用。（二）零件的工藝分析方套零件主要有以方孔和以深孔為中心的倆組加工表面。1，是以方孔為中心的加工表面。這組加工表面有方孔面上頂面，凸臺面及其周圍的5個直徑為8.5的（直徑為14的）孔面。2. 以深孔為中心的加工表面，兩側面及底面，與底面成26度的斜面。二.工藝規(guī)程設計 (一)確定毛坯的制造形式 零件的材料為45鋼，要求有一定的強度要求，輪廓尺寸不大，且形狀亦不太復雜，又屬大批大料生產，做毛坯可采用模鍛成型。毛坯尺寸通過查表與計算加工余量后決定。 （二）基面的選擇就 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇正確、合理，可以保證加工質量，提高生產率。否則會使加工過程出現(xiàn)許多問題，產生廢品，使生產無法進行。1. 粗基準的選擇 按照促基準的選擇原則，為保證不加工面和加工面的位置要求，應選擇不加工面為粗基準，故此處應選擇B面為粗基準銑A面，在以銑好的A面作為基準銑B面，這樣符合互為基準的原則。2. 精基準的選擇 精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當工序基準與設計基準不重合時，應進行尺寸換算。主要以加工好的A面作為基準。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。生產綱領以確定為大批大量生產的條件下，可采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。還應考慮經(jīng)濟，以降低生產成本。 1、工藝路線方案一工序1：模鍛工序2：熱處理（正火）工序3：銑A面工序4：銑B面工序5：銑凸臺R53圓弧面工序6：銑左右兩側面工序7：銑下側面工序8：銑上側面及與圓弧R67相交的臺階面工序9：銑30的方槽工序10：倒角工序11：鉆90度鎖緊螺釘孔工序12：用麻花鉆鉆5x8.5孔鉆通工序13：用锪孔鉆锪5X14的孔工序14：用深孔鉆鉆8的孔工序15：絞8的孔工序16：去毛刺工序17：檢驗工序18：入庫2、工藝路線方案二工序1：模鍛工序2：熱處理（正火）工序3：銑A面工序4：銑B面工序5：銑凸臺R53圓弧面工序6：銑左右兩側面及下側面工序7：銑上側面及與圓弧R67相交的臺階面工序8：銑30的方槽工序9：倒角工序10：鉆90度鎖緊螺釘孔工序11：用麻花鉆鉆5x8.5孔鉆通工序12：用锪孔鉆锪5X14的孔工序13：用深孔鉆鉆、絞8的孔工序14：去毛刺工序15：檢驗工序16：入庫3、工藝方案的比較與分析 上述兩種方案均無原則性錯誤，但方案一工序太分散不利于提高加工精度及生產率，方案二比方案一工序集中減少了裝夾次數(shù)有利于提高加工精度及生產率，考慮到便與裝夾和提高加工精度及生產率所以確定方案為。 工序1：模鍛工序2：熱處理（正火）工序3：銑A面工序4：銑B面工序5：銑凸臺R53圓弧面工序6：銑左右兩側面工序7：銑下端面工序8：銑上側面及與圓弧R67相交的臺階面工序9：銑30的方槽工序10：倒角工序11：鉆90度鎖緊螺釘孔工序12：用麻花鉆鉆5x8.5孔鉆通工序13：用锪孔鉆锪5X14的孔工序14：用深孔鉆鉆、絞8的孔工序15：去毛刺工序16：檢驗工序17：入庫（4） 確定毛坯的加工余量及毛胚尺寸，設計毛坯零件綜合圖 （5） 確定機械加工余量：鋼質模鍛件的機械加工余量按有關標準確定。確定時根據(jù)估算的鍛件質量、加工精度及鍛件形狀復雜系數(shù)，由附表1可查的除孔外表面加工余量。鍛件質量：零件質量m=v7.88x(8x8x3.3-3x3.5x3.3-3.14x0.4x0.4x8-3.14x0.7x0.7x3-0.3x3.4x8-0.5x2.8x8)=1.17kg 由零件質量估算毛坯質量為2.0kg。加工精度：零件的各表面均為一般加工精度。鍛件形狀復雜系數(shù)S為 S=M鍛件/M外輪廓包容體 M外輪廓包容體=lxlxhx=8.4x8.4x3.7x7.852050g=2.05kg故S=2/2.050.976按下表1查得形狀復雜系數(shù)為S，屬一般級別F1。 表1鍛件形狀復雜系數(shù)S級別S值范圍級別S值范圍簡單一級S10.631S20.320.63較復雜復雜S30.160.32S4=0.16 機械加工余量：根據(jù)鍛件質量，F(xiàn)1,S1，查【1】中附表1得該零件的單邊余量：厚度方向為1.7-2.0mm，水平方向為1.7-2.2mm。（2）確定毛坯尺寸：因該零件機械加工表面粗糙度要求均為Ra=12.8mm。故單邊加工余量均取2mm，則毛坯尺寸見下表2 表2方套毛坯（鍛件）尺寸/mm零件尺寸單面加工余量鍛件尺寸80 0-0.133300.1+0.2222823726（3）設計毛坯的零件綜合圖。 確定毛坯尺寸公差：毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質量、形狀復雜系數(shù)分模線形狀種類及鍛件精度等級從手冊中查得。本零件鍛件質量2.0kg，形狀復雜系數(shù)為S1，45號鋼含碳量為0.42%0.50%，其中最高含碳量為0.5%，按表3查得鍛件材料系數(shù)為M1，采取平直線分模，鍛件為普通精度等級，則毛坯公差可從【1】中附表2、附表3查得，列表4 表3級別鋼的最高含碳量合金鋼的最高含碳量M1M2=0.65%=3.0% 表4方套毛坯（鍛件）尺寸允許偏差/mm鍛件尺寸偏差根據(jù)33+1.00.4附表3 84 +1.4 0.6 附表2 26 +1.1 0.6 附表2 確定圓角半徑：本鍛件H/B皆小于2；故可用下式計算圓角半徑 r=0.05H+0.5為簡化起見，以最大H計算 r=(0.05x37+0.5)mm=2.35mm (取r=2.5mm) 確定拔模角度： L/B=84/84=1 H=37/84=0.44 查【1】中附表4得a=5度 確定分模位置；由毛坯圖所示圖2 毛坯圖 確定毛坯熱處理形式。鋼質毛坯經(jīng)鍛造后應安排正火，以消除殘余的鍛造應力，并細化，均勻組織，從而改善其加工性能。（五）工序尺寸的確定因該零件圖的精度要求不高，每個加工面經(jīng)過一道工序加工均能達到圖紙所示的要求的尺寸，形狀，位置，精度。工序號工序尺寸 3 354 335530-0.076 800-0.1830+0.2+0.1115x8.512 5x1413 80+0.04 (六)確定切削用量及基本工時加工條件：45鋼正火 ，模鍛，b=650MP 工序3：銑A面選用機床x51，銑刀為鑲齒套式端面銑刀（高速鋼）,外經(jīng)為100mm，齒數(shù)z為 20 見2中表3.137 ,每齒進給量0.04mm=fz=0.06mm ，取fz=0.05mm/z 見【3】中表2-21切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=30m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x30/x100 r/min=95.6r/min ,按機床選取nw=100r/min見【3】中表3-9 故實際切削速度 v=dnw/1000=x100x100/1000 m/min=31.5 m/min 工作臺的每分鐘進給量fm= fzznw=0.05x20x100 mm/min=100mm/min查機床說明書及【2】中表4.237，剛好有fm=100 mm/min 故直接選用。切削工時：tm=L/fm=(l+l1+l2+l3+d)/fm =(80+10+10+100)/100 min=2min工序4：銑B面選用機床x51，銑刀為鑲齒套式端面銑刀（高速鋼）,外經(jīng)為100mm，齒數(shù)z為 20 見2中表3.1-37每齒進給量0.04mm=fz=0.06mm ，取fz=0.05mm/z 見【3】中表2-21切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=30m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x30/x100 r/min=95.6r/min ,按機床選取nw=100r/min見【3】中表3-9 故實際切削速度 v=dnw/1000=x100x100/1000 m/min=31.5 m/min 工作臺的每分鐘進給量fm= fzznw=0.05x10x100 mm/min=50 mm/min查機床說明書及【2】中表4.237，剛好有fm=50 mm/min 故直接選用。切削工時：tm=L/fm=(l+l1+l2+l3+d)/fm =(80+10+10+100)/50 min=4 min工序5：銑凸臺R53圓弧面 選用機床xK5032立式升降臺數(shù)控銑床，銑刀為立銑刀26 L=100mm 見【2】中表3.1-29取F=100 mm/min N=800 r/min v=dN/1000=x26x800/1000 m/min=65.31 m/min 銑刀的行程：作圖計算L=l+l1+l2+l3=900 切削工時： tm=L/F=900/100 min=9 min工序6：銑左右兩側面 選用機床x51 銑刀為立銑刀（高速鋼）10 齒數(shù)z為4 每齒進給量0.1mm=fz=0.15mm ，取fz=0.12mm/z 見【3】中表2-21每轉進給量f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=20m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按機床選取nw=590 r/min故實際切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工時：tm=2(l+l1+l2)/fnw =2(80+1515)/0.48x590 min =0.78 min工序7：銑下端面 選用機床x51 銑刀為立銑刀（高速鋼）10 齒數(shù)z為4 每齒進給量0.1mm=fz=0.15mm ，取fz=0.12mm/z 見【3】中表2-21每轉進給量f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=20m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按機床選取nw=590 r/min故實際切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工時：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min工序8：銑上側面及與圓弧R67相交的臺階面 選用機床x51 銑刀為立銑刀（高速鋼）10 齒數(shù)z為4 (1) 工步1：銑上側面每齒進給量0.1mm=fz=0.15mm ，取fz=0.12mm/z 見【3】中表2-21每轉進給量f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=20m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按機床選取nw=590 r/min故實際切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工時：t1=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min(2) 工步2：銑與圓弧R67相交的臺階面每齒進給量0.1mm=fz=0.15mm ，取fz=0.12mm/z 見【3】中表2-21每轉進給量f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=20m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按機床選取nw=590 r/min故實際切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min切削工時：t2=(l+l1+l2)/fnw =(80+1515)/0.48x590 min =0.39 min則總切削工時：tm=t1+t2=0.39+0.39 min=0.78 min工序9：銑30+0.2+0.1的方槽 選用機床x63 高速鋼鑲齒三面刃銑刀160mm L=30mm 齒數(shù)z為26 每齒進給量0.04mm=fz=0.06mm ，取fz=0.05mm/z 見【3】中表2-21每轉進給量f= fzZ=0.05x26 mm/r=1.3mm/r切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=30m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x30/x160 r/min=59.7 r/min ,按機床選取nw=60r/min故實際切削速度 v=dnw/1000=x160x60/1000 m/min=30.14 m/min切削工時：tm=(l+l1+l2+d)/fnw =(33+20+10+160)/1.3x60 min =2.86 min其中: 切入 l1=20mm切出l2=10mm ,l=33mm , d=160mm工序10：倒角選用機床x51 銑刀為立銑刀（高速鋼）10 齒數(shù)z為4 每齒進給量0.1mm=fz=0.15mm ，取fz=0.12mm/z 見【3】中表2-21每轉進給量f= fzZ=0.12x4 mm/r=0.48mm/r切削速度20m/min= vc =45m/min ，取vc=20m/min 見【3】中表2-22ns=1000 vc/d=1000x20/x10 r/min=636 r/min ,按機床選取nw=590 r/min故實際切削速度 v=dnw/1000=x10x590/1000 m/min=18.5 m/min作圖計算銑刀的路徑L=2（l1+l2+l3+l4+l5+l6）=2（5.7+10+10+12+10+10）=105.4 mm則切削工時：tm=L/fnw =105.4/0.48x590 min=0.38min工序11：鉆90度鎖緊螺釘孔 選用機床Z525 8的沉頭孔鉆 進給量f =0.20mm/r 見【3】中表2-23切削速度取 vc=30m/min 見【3】中表2-20ns=1000 vc/d=1000x30/x8 r/min=1194 r/min ,按機床選取nw=960r/min 見【3】中表3-9故實際切削速度 v=dnw/1000=x8x960/1000 m/min=24.12m/min切削工時：tm=(l+l1)/fnw =(5+3)/0.20x960min =0.042 min工序12：用麻花鉆鉆5x8.5孔鉆通 選用機床Z525 8.5的麻花鉆 進給量f =0.20mm/r 見【3】中表2-23切削速度取 vc=30m/min 見【3】中表2-20ns=1000 vc/d=1000x30/x8.5 r/min=1124 r/min ,按機床選取nw=960r/min 見【3】中表3-9故實際切削速度 v=dnw/1000=x8.5x960/1000 m/min=25.6m/min切削工時：tm=(l+l1+l2)/fnw =(30+6+3)/0.20x960 min =0.2 min其中: 切入 l1=6mm切出l2=3mm ,l=30mm 工序13：用锪孔鉆锪5X14的孔 選用機床Z525 14的锪孔鉆 根據(jù)有關資料，锪孔時進給量及切削速度均為鉆孔式的1/21/3 故進給量f =0.4xf鉆=0.4x0.32=0.128mm/r 取f =0.13mm/r 切削速度取 vc=40x1/3 m/min=13.33 m/min ns=1000 vc/d=1000x13.3/x14r/min=302.5 r/min ,按機床選取nw=272r/min 見【3】中表3-9故實際切削速度 v=dnw/1000=x14x272/1000 m/min=11.96m/min切削工時：tm=(l+l1)/fnw =(25+5)/272x0.13 min =0.84 min其中: 切入 l1=5mm , l=25mm 工序14：用深孔鉆鉆、絞8的孔 選用機床Z525 8的麻花鉆 及8的鉸刀 (1) 工步1：用深孔鉆鉆8的孔進給量f =0.20mm/r 見【3】中表2-23切削速度取 vc=30m/min 見【3】中表2-20ns=1000 vc/d=1000x30/x8 r/min=1194r/min ,按機床選取nw=960r/min 見【3】中表3-9故實際切削速度 v=dnw/1000=x8x960/1000 m/min=24.12m/min切削工時：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+10+4)/0.20x960 min =0.49 min其中: 切入 l1=10mm切出l2=4mm ,l=80mm (2) 工步2：絞8的孔進給量f =2f鉆=2x0.20=0.40 mm/r 切削速度取 vc=(1/21/3)v鉆 取 vc=0.4v鉆=0.4x30 m/min=12 m/min 見【3】中表2-20ns=1000 vc/d=1000x12/x8 r/min=477r/min ,按機床選取nw=392r/min 見【3】中表3-9故實際切削速度 v=dnw/1000=x8x392/1000 m/min=9.85m/min切削工時：tm=(l+l1+l2)/fnw =(80+10+4)/0.40x392min =0.599min其中: 切入 l1=10mm切出l2=4mm ,l=80mm 三、專用夾具設計為了提高勞動效率，保證加工質量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。經(jīng)過和指導老師協(xié)商，決定設計第13道工序鉆14mm的孔夾具。本夾具用于Z525鉆床。（一）設計主旨 本夾具主要用來鉆5個14孔，為自由公差，因此加工精度不是很高,所以，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產效率，降低勞動強度。 （二）夾具設計1、定位基準的選擇 經(jīng)分析可知，在加工本道工序前，其它平面已基本加工完成，因此，選擇一平面及凸臺圓柱面作為主要定位基準，再以一擋銷作為次要定位基準，限制工件六個自由度。2切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鉆頭，直徑d=14mm，f=0.13mm/r 鉆頭轉速 n=5.63r/s工件材料：灰鑄鐵 HB=210則： 切屑扭矩 M=10 （表336） =225.63140.711.05910 =20.5（Nm）軸向力 F=588.60120.131.059 =1462（N） 其中 K=K=()=()=1.059切削功率 P=2Mn10 =23.1414.315.6310 =0.5 KW由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時產生的軸向力能引起零件的松動。由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式： P=KF式中，安全系數(shù)為基本安全系數(shù)1.5；為加工性質系數(shù)1.1；為刀具鈍化系數(shù)1.2；為斷續(xù)切削系數(shù)1.2。所以 （N）所需的實際夾緊力為2919N是不算很大，為了使得整個夾具結構緊湊，決定選用螺紋夾緊機構。3.位誤差分析定夾具的主要定位元件為一平面，一圓柱面，一限制周向的活動擋銷：定柱面是與孔相配合的，通過孔與零件柱面的配合來確定加工孔的中心，用一擋銷限制周轉旋轉的自由度，最后達到完全定位。因此，定位銷與其相配合的孔的公差相同。由于是自由公差，因此滿足公差要求。1 夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。為此，應首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設計時，盡量使夾具體簡單，緊湊。四、參考文獻1.機械制造工藝學課程設計指導書 機械工業(yè)出版社 趙家齊 編2.機械制造工藝設計手冊 機械工業(yè)出版社 王紹俊 編3. 機床夾具設計手冊18