【毕业设计论文】设计“方刀架”的机械加工工艺规程及此零件“钻8-M12螺纹底孔”工序的钻床夹具-说明书【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目录 一 机械制造工艺及夹具课程设计任务书2 （一）设计题目2 （二）设计要求2 （三）设计时间2 （四）设计内容2 二 序 言4 三 零 件 的 分 析7 （一）零件的作用7 （二）零件的工艺分析7 四 工 艺 规 程 设 计9 （一）确定毛坯的制造形式9 （二）基面的选择9 （三）制定工艺路线.11 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定14 （五）确定切削用量及基本工时16 五 夹 具 设 计20 （一）问题的提出20 （二） 卡具设计20 （三） 定位误差分析21 （四）夹具设计及操作的简要说明21 六 总 结23 七 参 考 文 献25 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 一 机械制造工艺及夹具课程设计任务书 （一）设计题目 设计“ 方刀架” 的机械加工工艺规程及此零件“钻 8- M12 螺纹底孔” 工序的钻床夹具。 （二）设计要求 中批量生产，手动夹紧，通用工艺装备。 （三）设计时间 2007 年 7 月 2 日 2007 年 7 月 20 日 （四）设计内容 1 绘制零件图一张。 2 编制零件的加工工艺过程，并填写加工工艺过程卡及工序卡各 一张。 3 设计指定工序的夹具，绘制夹具装配总图。 （要求计算机绘 图） 4 绘制夹具的非标准零件图。 （要求计算机绘图） 5 编写设计说明书一份。 （按毕业论文的格式，打印文稿。 ） 班 级： 学 生： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 指导教师： 系 主 任： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 二 序 言 机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民 生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成 本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展， 其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。 机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳 动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳 动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀 具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。 机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。 夹具设计中的特点： 1 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。 2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。 3 “ 确保产品加工质量，提高劳动生产率” 是夹具设计工作的主要 任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 主要用夹具来保证。 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个 好的夹具可以减少废品率。 因此，夹具设计要保证以下几个条件： 1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。 2 保证工件的精度。 3 保证使用方便与安全。 4 正确处理作用力的平衡问题。 5 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助 工具、刀具、量具之间的联系。 6在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此,夹具计过 程中有朝着下列方向发展的趋势： （1） 发展通用夹具的新品种 A由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度 通用夹具。 B广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效 率。 （2） 发展调整式夹具 （3） 推广和发展组合夹具及拼拆夹具。 （4） 加强专用夹具的标准化和规范化。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （5） 大力推广和使用机械化及自动化夹具。 （6） 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。 本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程 中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成 本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在 设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术 课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各 课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因 此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工 作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题 的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指 教。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 三 零 件 的 分 析 （一）零件的作用 方刀架的作用是通过用螺钉的紧固作用在机床上快速的实现车刀固 定，夹紧、转换，为车工提供方便，同时也节省了大量的辅助时间，大大 提高了生产效率。 （二）零件的工艺分析 从方刀架这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面， 且它们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下： 1、以左端面为加工表面 这一组加工表面包括：4 个直径为 F15mm 的螺栓孔，尺寸为 F25mm 的孔。 2、以右端面为加工表面 这一组的加工表面包括：8 个 F12mm 的螺纹通孔，尺寸为 F35 的 孔及倒角。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： （1）两轴孔之间的平行度为 0.008； （2）左端面相对于孔 F25mm 表面的垂直度为 0.015，左端面的平 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 面度为 0.008； （3）定位销孔对轴孔的平行度为 0.01。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 四 工 艺 规 程 设 计 （一）确定毛坯的制造形式 零 件 材 料 为 钢， 有 较 好 的 刚 度 和 耐 磨 性 ，零 件 的 轮 廓 尺 寸 135mm135mm82mm，可以采用锻件，这样可以方便快捷的进行生产， 提高生产率。 （二）基面的选择 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，使生产无法正常 进行。 粗基准的选择：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面 与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 A B C 如图 1 所示，零件的毛坯锻造时其两端面难免有平行度的误差。加工 时若以小端面 A 作为粗基准定位，则加工后大端面 C 能够与小端面平 行，可以保证零件壁厚均匀，但却保证不了 A、B 两面的厚度及 B、C 两 面的厚度；若以大端面 C 作为粗基准定位，A 面作为非配合表面的要求不 高，这样以配合表面作为基准可以提高零件的精度，满足要求。由上面的 分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对加工余量没有特殊要 求，所以可以选择以大端面做为粗基准。 精基准的选择：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误 差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。有任务书中给定 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 的零件图上可以看出零件的设计基准是左端面，如果我们选择左端面做为 精基准，符合基准重合的原则，同时又可以保证右端面和压刀槽端面的精 度要求，符合基准统一的原则，而且装夹也很便。故选择左端面作为精基 准。 （三）制定工艺路线 拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件 的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通 常情况下，制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度 及位置精度等技术 能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的 条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来 提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。 1 工艺路线方案一 工序 1：粗车右端面。 工序 2：粗车左端面。 工序 3：半精铣右端面。 工序 4：半精铣左端面。 工序 5：钻、镗 F25mm 孔及倒角 1.545?。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工序 6：磨 F25mm 孔及左端面定位，磨右端面保证尺寸 39mm。 工序 7：以右端面定位，磨左端面保证尺寸 7 2 m m 和 1 8 m m 。 工序 8：以 F25mm 孔及左端面定位，磨四侧，保证尺寸。 工序 9：钻、扩 4 F15mm 的孔。 工序 10：钻 8 F10mm 的螺栓孔，攻丝。 工序 11：钻扩 F10mm，其入口深 18mm 处，扩至 F10.2mm，攻螺纹 M- 12 6H。 工序 12：终检。 2 工艺路线方案二 工序 1：粗铣左端面。 工序 2：粗铣右端面，半精铣右端面，倒角 1.545?。 工序 3：精铣左端面，倒角 1 . 54 5 ?。 工序 4：钻通孔 F22mm，镗 F35mm 孔，切内槽 F38mm2mm，倒 角。粗镗 F25mm 孔，精镗，金刚镗孔 F25 +021. 0 0 mm 至图样尺寸。 工序 5：倒左端面 F25 +021. 0 0 mm 孔处倒角 145?。 工序 6：粗铣四方，精铣四方。 工序 7：铣四方压刀槽，精铣 D 面至尺寸。 工序 8：车环形槽。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工序 9：钻铰 4- F15mm 孔。 工序 10：钻 8- M12- 6H 通孔小径。 工序 11：攻 8- M12- 6H 螺纹。 工序 12：钻铰螺纹低孔 M12- 6H。 工序 13：攻 M12 螺纹，深 1 8mm。 工序 14：终检。 3 两种工艺路线方案的比较 上述两个方案的特点在于：方案一是以右端面为粗基准，先铣右端 面，然后以右端面粗基准铣左端面，然后再以大端面定位，进行孔的加 工；而方案二是以左端面为精基准，先铣左端面，再以左端面为基准铣右 端面，最后进行孔的加工。 方案一以右端面粗基准，保证了零件壁厚均匀及平行度的技术要求， 装夹次数也较多，但是左端面没有进行精加工，从而不能保证右端面这一 配合表面的精度。方案二左端面为精基准，能保证零件的壁厚均匀，其装 夹次数较少。综合两个方案，方案二更可行，因此选用第二种方案： 工序 1：粗铣左端面。 X62W 工序 2：粗铣右端面，半精铣右端面，倒角 1.545?。 X62W 工序 3：精铣左端面，倒角 1.545?。 X62W 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工序 4：钻通孔 F22mm，镗 F35mm 孔，切内槽 F38mm2mm，倒 角。粗镗 F25mm 孔，精镗，金刚镗孔 F25 +021. 0 0 mm 至图样尺寸。Z525 工序 5：倒左端面 F25 +021. 0 0 m m 孔处倒角 145?。 C620 工序 6：粗铣四方，精铣四方。 X62W 工序 7：铣四方压刀槽，精铣 D 面至尺寸。 X62W 工序 8：车环形槽。 C620 工序 9：钻铰 4- F15mm 孔。 Z525 工序 10：钻 8- M12- 6H 通孔小径。 Z525 工序 11：攻 8- M12- 6H 螺纹。 Z525 工序 12：钻铰螺纹低孔 M12- 6H。 Z525 工序 13：攻 M12 螺纹，深 18mm。 Z525 工序 14：终检。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 方刀架” 零件材料为刚，D 表面淬火硬度 HB4055，生产类型为中 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 批量生产。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余 量、工序尺寸及毛坯如下： 1毛坯尺寸 由给定任务书中的零件图，锻件尺寸为 135mm135mm82mm，未 加工表面锻造可达到精度。 2左右端面的粗加工余量 左端面加工余量取 1mm，大端面加工余量 2mm 见机械制造工艺手 册 （以下简称手册 ）表 1- 24 3精铣左端面的加工余量 左端面的精铣加工余量为 0.5mm。见手册表 1- 24 4半精铣右端面的加工余量 右端面的半精铣加工余量为 1.3mm。见手册表 1- 24 5钻通孔 F22mm 孔余留加工余量单边 1.5 mm，用镗刀。 精镗再用金刚镗孔 F25 +021. 0 0 mm 至图样尺寸。 6粗精铣四方 126 mm 126 mm（留加工余量 1 mm ） 7钻 4 F15mm 孔 选用 F10mm 的扩孔钻进行扩孔，切削深度为 1mm。即可达到加工 精度。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 8钻 8 F10mm 通孔及攻螺纹至 M12- 6H 选用 Z525 立式钻床并用压板夹紧，用 F10mm 高速钢麻花钻孔，切 削深度为 24mm。 9钻铰螺纹低孔 M12- 6H，攻 M12 螺纹，深 18mm。 选用 Z525 立式钻床并用芯轴定位夹紧，用 F10mm 高速钢麻花钻通 孔，攻螺纹深度为 18mm。 10终检 （五）确定切削用量及基本工时 本工序以左端面，mm 021. 0 0 25+孔为精基准，钻、攻 F10mm 螺纹底 孔，保证孔的精度达到 IT12。 1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=10mm，后角 ao12 ，二重刃长 度 be=- - - - - mm,横刃长 b=1mm,弧面长=2mm,棱带长度mml5 . 1 1 =， 1202= ，45 0 = ，30= 2.选择切削用量 （1）决定进给量 f 1)按加工要求决定进给量：查切削用量简明手册根据表 2.7，当钢 的强度MPa b 600=，mmd10 0 =时，f=0.220.28mm/r。 由于 l/d=24/10=2.4 故 f=0.220.28mm/r 2）按钻头强度选择rmmf/55. 0= 3）按机床强度选择rmmf/96. 0= 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 最终决定选择机床已有的进给量rmmf/28. 0=。 由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿是钻头容易折断，故宜在孔即 将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较 来检验。 由切削用量简明手册 ，查得机床轴向最大承载力NF8830 max =， 经校验 max 2520FNFf= 校验成功，即 f=0.28mm/r可用。 （2）钻头磨钝标准及寿命 钻头后刀面最大磨损限度（查切削用量简明手册 ）为 0.50.8mm，寿 命min25=T （3）决定切削速度 查切削用量简明手册MPa b 600=的 45 钢属第 5 类 由表 2.13 当 5 类 f=0.28mm/r mmd10 0 =时min/14mvt= 修正系数 0 . 1= TV K 0 . 1= MV K 0 . 1= tv K 0 . 1=Kxv 0 . 1 1 = v K 0 . 1= apv K 故min/14mvc=。 min/86.445 1000 0 r d v n= ， 查切削用量简明手册 根据 Z525 钻床说明书机床实际转速为 min/545rnc=， 但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一 级 ， 即 取f=0.22mm/r； 也 可 选 择 较 低 一 级 转 数min/395rnc=， f=0.28mm/r，比较这两种方案： 1）第一方案 min/545rnc=，f=0.22mm/r， min/ 9 . 11922 . 0 545mmfnc= 2）第二方案 min/395rnc=，f=0.28mm/r 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 min/ 6 . 11028 . 0 395mmfnc= 因方案一的fnc的乘积较大，基本工时较少，故方案一 好。这时rmmfmvc/22. 0min,/1 .17 1000 1014. 3545 = =。 （4）校验扭矩功率 表 2.20 mNMdrmmf to =24.13, 0 .11,/26 . 0 根据 Z525 钻床说明书，考虑min/545rnc=时，mNMm= 52 表 2.23 当MPa b 600= rmmfmmdo/75 . 0 ,10=， kWpmv cc 1 . 1min/ 4 . 17=时，。 根据 Z525 钻床说明书 kWPE26. 281. 08 . 2= 由于 mc MM Ec PP 故满足条件，故选择之切削用量可用，即 f=0.28mm/r，min/545rnn c =，min/ 1 . 17 mvc=。 3.计算基本工时 min24. 0 22. 0545 524 21 = + = + = nf llL tm 8 个孔的基本工时为：0.248=1.92min 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时 间。 4.攻丝孔 M12- 6H： 查切削用量简明手册 ，选用丝锤， f=0.2mm/r，5 . 1=v5 m / m i n ，取 v = 4 m / m i n = 0 . 0 7 m / s , min/111/86. 1 1214. 3 07. 010001000 rsr d v n w = = , 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 查切削用量简明手册机床实际转速为srrnw/62 . 1 min/97=, 实际smm nd v ww /06. 0min/ 1000 62. 11214. 3 1000 = = 。 min5 . 1 2 . 097 524 21 = + = + = fn llL t w m ， 8 个孔的基本时间为：1.58=12min 综上，钻孔和攻丝的切削用量如下： 钻孔： min/545rn = rmmf/22. 0= min/ 1 . 17 mvc= mmd10 0 = 攻丝： min/97rn = rmmf/2 . 0= min/6 . 3 mvc= mmd12 0 = 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 五 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，需要设计通用 夹具。经过与老师协商，决定设计方刀架第 11 道工序 钻 8- M12- 6H 螺 纹通孔的钻床夹具。本夹具将用于 Z525 立式钻床。刀具为 M12 丝锥，以 及 f 10 的高速钢麻花钻。 （一）问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公 差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。 （二） 卡具设计 1定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择左端面，F25 +021. 0 0 mm 为基准，用 一短销限制 2 个自由度，配合以两块压板压紧，再使用挡销限制工件的转 动。 2切削力和卡紧力计算 本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 修正系数查机械加工工艺手册 F k= M k= ( 6. 0 ) 190 210 =0.88 轴向力 NkfdCF F yFzF Fi 829. 188. 022. 001. 0600 7 . 00 . 1 0 = 扭矩 mNkfdCM M yMzM Mc .1099. 788. 022. 001. 0305. 0 68 . 00 . 2 0 =由于扭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 矩很小，计算时可忽略。 则实际卡紧力为 F=N fl KM 4 . 6 017. 022. 0 1099. 73 6 = = 使用压板定位机构快速夹紧，调节压紧力调节装置，即可指定可靠的 压紧力。 （三） 定位误差分析 本工序采用左端面及 F25 +021. 0 0 mm 定位，两侧的压板始终紧接着工件 夹紧，而工件自重会始终靠近底面，当然工件有一定的误差。但是，由于 加工是自由公差，故应当能满足定位要求。 钻套选用快换钻套 F10mm。偏差为 040. 0 0.016 01 + + mm （四）夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳 动生产率和降低生产成 本。尽管采用机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要 求设计的夹具使用固定夹紧，并且进行钻削加工时的轴向力大，故此我就 想到了使用压板机构及短销挡销。这样可以充分的利用一些标准件，还可 以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择的定位基准为零件的左端 面和孔，所以可以使用平面和孔的配合定位。 此外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损 也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生 产成本。为了解决这个问题，在设计时，采用压板机构可以防止这个问 题，方便更换，延长了夹具的使用寿命。 订做机械设计 (有图纸