三頭鉆底座（圖5-29）的加工工藝,設(shè)計鉆鉸Ф20H7孔的鉆床夾具課程設(shè)計

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哈爾濱理工大學課程設(shè)計說明書 機械制造技術(shù)設(shè)計說明書 設(shè)計題目：制定三頭鉆底座（圖5-29）的加工工藝 設(shè)計鉆鉸Ф20H7孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機電一體化技術(shù) 班 級： 機電11-2班 學 號： 1130320226 姓 名： 王志剛 指導(dǎo)教師： 張學偉 機械工程系 2013年11月22日 目 錄 序言…………………………………………………………………2 一. 零件分析 ……………………………………………………3 1.1 零件作用 ………………………………………………3 1.2零件的工藝分析 …………………………………………3 二. 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………4 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4 2.2基面的選擇 ………………………………………………4 2.3制定工藝路線 ……………………………………………5 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………7 2.5確定切削用量及基本工時 ………………………………8 三 夾具設(shè)計 ……………………………………………………13 3.1問題的提出………………………………………………13 3.2定位基準的選擇…………………………………………13 3.3切削力及夾緊力計算……………………………………14 3.4定位誤差分析……………………………………………14 3.5夾具設(shè)計及簡要操作說明………………………………15 總 結(jié)………………………………………………………………17 致 謝………………………………………………………………19 參考文獻 …………………………………………………………20 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 三頭鉆底座的加工工藝規(guī)程及其鉆的夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 三頭鉆底座的作用，待查 1.2 零件的工藝分析 三頭鉆底座有2個加工面他們相互之間沒有任何位置度要求。 1：以Φ105外圓為基準的加工面，這組加工面主要是車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽，銑斜面，保證與水平方向45°，車2x1退刀槽和Φ20H7孔。 2：以Φ20孔為基準的加工面，這組加工面主要是鉆Φ8H7孔，鉆Φ6H7孔。 二. 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮到拖拉機運行時經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉(zhuǎn)向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 2.2 基面的選擇 粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應(yīng)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(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)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(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(jīng)初加工。 （5） 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準的表面大多數(shù)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(shè)計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。先選取外圓作為定位基準，。 精基準的選擇應(yīng)滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)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(shù)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(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)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(yīng)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(fù)加工。 （5）所選的精基準 應(yīng)能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以已經(jīng)加工好的Φ20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(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)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(fù)。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)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(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 制定以下兩種工藝方案： 方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 車 車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 4 銑 銑斜面，保證與水平方向45° 5 車 車2x1退刀槽和Φ20H7孔 6 車 精車Φ105端面和Φ20g5外圓 7 車 精車Φ20H7孔 8 鉆 鉆Φ8H7孔 9 鉆 鉆Φ6H7孔 10 磨 磨Φ105端面和Φ20g5外圓 11 磨 磨Φ20H7孔 12 檢驗 檢驗 方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 車 車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 4 銑 銑斜面，保證與水平方向45° 5 車 車2x1退刀槽和Φ20H7孔 6 鉆 鉆Φ8H7孔 7 鉆 鉆Φ6H7孔 8 檢驗 檢驗 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案二沒有精車Φ105端面和Φ20g5外圓，精車Φ20H7孔，磨Φ105端面和Φ20g5外圓和磨Φ20H7孔，因為這些粗糙度0.8，精度要求比較高，只有一步粗車很難達到精度要求，而方案二對于這幾個工序采用粗車，精車，磨加工才能達到精度要求， 綜合考慮我們選擇方案一。 具體的加工路線如下 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效處理 3 車 車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 4 銑 銑斜面，保證與水平方向45° 5 車 車2x1退刀槽和Φ20H7孔 6 車 精車Φ105端面和Φ20g5外圓 7 車 精車Φ20H7孔 8 鉆 鉆Φ8H7孔 9 鉆 鉆Φ6H7孔 10 磨 磨Φ105端面和Φ20g5外圓 11 磨 磨Φ20H7孔 12 檢驗 檢驗 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 三頭鉆底座零件材料為HT200 生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。 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、 Φ105端面 由于殼體底面要與其他接觸面接觸，粗糙度要求為0.8，查相關(guān)資料知余量留2mm比較合適。 3、孔 毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為2mm 2.5 確定切削用量及基本工時 工序：車Φ105端面和左端面，車Φ50凹槽，車Φ20g5外圓，車M12螺紋，車退刀槽 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速　 ns== 292r/min 與292r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為300r/min?，F(xiàn)選取=300r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=8mm; =4mm; =0mm; t===0.05(min) 工序：銑斜面，保證與水平方向45° 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式面銑刀，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(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝1450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：l=75 ，，則機動工時為 工序：車2x1退刀槽和Φ20H7孔 1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r 3) 計算切削速度　 其中：=104, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=30m/min 4) 確定機床主軸轉(zhuǎn)速　 ns== 382r/min 與382r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min。現(xiàn)選取=400r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，　　　　　　　　　 t=i ;其中l(wèi)=19mm; =4mm; =0mm; t=i==0.059(min) 工序：鉆Φ8H7孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ8 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 1194r/min 與1194r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1200r/min。現(xiàn)選取=1200r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=60mm; =4mm; =3mm; t= ==0.355min 工序：磨Φ105端面和Φ20g5外圓 機床　萬能磨床 1) 選擇砂輪。見《機械加工工藝手冊》第三章中磨料 　　　　　A46KV6P 350×40×127 其含義為：砂輪磨料為剛玉，粒度為46#,硬度為中輪1級，陶瓷結(jié)合劑，6號組織，平型砂輪，其尺寸為350×40×127 2) 切削用量的選擇。查《機械加工工藝手冊》表33-42有 工件速度　　　?。?8m/min 縱向進給量 ＝0.5B＝20mm(雙行程) 切削深度　　　　　＝0.0157mm/st 3) 切削工時　　 式中　 D---被加工直徑　 b----加工寬度 　　　　Z--單邊加工余量 　　　　K---系數(shù) 　　　　V---工作臺移動速度 　　　　--工作臺往返一次砂輪軸向進給量 　　　　--工作臺往返一次砂輪徑向進給量　 　　　?。?.5(min) 三、 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 由指導(dǎo)老師的分配第8道工序的鉆Φ20H7孔的鉆床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于鉆Φ20 H7孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 3.2定位基準的選擇 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。 1. 設(shè)計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設(shè)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(chǎn)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Φ20H7孔，精度不高，因此我們采用已加工 好的Φ8孔定位，采用圓柱銷和擋銷定位，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即可以滿足要求。 3.3切削力和夾緊力的計算 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。 3.4定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在圓柱銷上定位，圓柱銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 圓柱銷銷水平放置時定位分析圖 3.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 如前所述，在夾具設(shè)計中，應(yīng)注意提高勞動生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼夾緊方式。因為這是零件裝夾速度提高的重要途徑.在設(shè)計專用夾具時，應(yīng)盡量采用通用部件和標準件，減少非標準件的選用，以提高夾具標準化程度，縮短夾具設(shè)計和制造周期。夾具的零件和部件既要重量輕又要具有足夠的剛度和強度，尤其夾具體上各更應(yīng)該有足夠的剛度，以保證裝在夾具體上的各元件的位置不變，并在加工過程中不產(chǎn)生振動從而保證工件的加工精度，由于夾具體的結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，從工藝性和剛度觀點考慮夾具體應(yīng)采用鑄鐵材料。 另外，在夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮零件在加工過程中是否受力均衡，如果在加工過程中易產(chǎn)生振動等一系列影響零件加工質(zhì)量的因素時，應(yīng)考慮采用輔助支撐機構(gòu)。 夾具的零件和部件既要重量輕又要具有足夠的剛度和強度，尤其夾具體上各更應(yīng)該有足夠的剛度，以保證裝在夾具體上的各元件的位置不變，并在加工過程中不產(chǎn)生振動從而保證工件的加工精度，由于夾具體的結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，從工藝性和剛度觀點考慮夾具體應(yīng)采用鑄鐵材料。 另外，在夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)考慮零件在加工過程中是否受力均衡，如果在加工過程中易產(chǎn)生振動等一系列影響零件加工質(zhì)量的因素時，應(yīng)考慮采用輔助支撐機構(gòu)。 總 結(jié) 這次設(shè)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(zhì)量、機床夾具設(shè)計、機械制造工藝學等專業(yè)知識有機的結(jié)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(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既了解了基本概念、基本理論，又注意了生產(chǎn)實踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，來完成本次設(shè)計。 這次設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛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(chǎn)實習的一次理論與實踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計使我以前所掌握的關(guān)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(shù)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(shè)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鍛煉與提高；再次體會到理論與實踐相結(jié)合時，理論與實踐也存在差異。 回顧起此次設(shè)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(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)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(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正的實用，在生產(chǎn)過程中得到應(yīng)用。在設(shè)計的過程中遇到了許多問題，當然也發(fā)現(xiàn)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(shè)計，讓自己把以前所學過的知識重新復(fù)習了一遍。 這次設(shè)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(dǎo)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(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！ 致 謝 這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年 20