機械制造技術基礎課程設計58支架（一）鉆φ14孔的鉆床夾具設計（全套圖紙）

1、目目 錄錄 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 序言序言. 1 第第 1 1 章章 零件分析零件分析 .2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工藝分析 . 2 第第 2 2 章章 選擇坯選擇坯 . 3 2.1 確定毛坯的成形方法 . 3 2.2 鑄件結構工藝性分析 . 3 2.3 鑄造工藝方案的確定 . 3 2.4 鑄造工藝參數的確定 . 3 第第 3 3 章章 工藝規(guī)程設計工藝規(guī)程設計.4 3.1 定位基準的選擇 .4 3.2 工件表面加工方法的選 . 4 3.3 制定工藝路線 . 5 3.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的確定 .7 3.5 確定切削用量及基本工時

2、.10 1 第第 4 4 章章 夾具設計夾具設計 .15 4.1 確定設計方案 .15 4.2.機械加工工序卡片 .17 總結總結.18 參考文獻參考文獻.19 2 序言 機械制造工藝課程設計是在我們完成了全部基礎課、技術基礎課、 大部分專業(yè)課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設 計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實 際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。 通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉： 1.能熟練運用機械制造工藝設計中的基本理論以及在生產實習中學 到的實踐知識，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

3、藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。 2.提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據被加 工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而且能保證加工質量 的夾具的能力。 3.會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、 出處、能夠做到熟練運用。 就我個人而言，通過這次設計，基本上掌握了零件機械加工工藝規(guī) 程的設計，機床專用夾具等工藝裝備的設計等。并學會了使用和查閱各 種設計資料、手冊、和國家標準等。最重要的是綜合運用所學理論知識， 解決現(xiàn)代實際工藝設計問題，鞏固和加深了所學到的東西。并在設計過 程中，學到了很多課堂上沒有學到的東西。 3 第第 1 1 章章 零件分析零件

4、分析 1.11.1 零件的作用零件的作用 支架是機床上用于支撐軸的機構，支架以 22 孔套在軸上。 本設計任務給定的零件轉支架即傳遞運動并保持其他零件正確工作 方式，和保持互相之間的正確位置。其對加工平面，平行度，加工孔， 垂直度，等有一定的要求，由于零件比較復雜，不成規(guī)則，故加工過程 中需要用到復雜的夾具。 1.21.2 零件的工藝分析零件的工藝分析 1.22mm 孔為加工中心的加工表面 這一組加工表面包括：22mm 的孔，兩個尺寸為 14mm 的 02 . 0 0 孔，以及各孔端面的銑削。其中，主要加工表面為 14mm 的兩個孔， 02 . 0 0 其加工需要完全定位。 2. 38mm 孔

5、為加工中心的加工表面 這一組加工表面包括：38mm 的孔，粗糙度為 1.6，以及該孔的 端面銑削。 3. 6mm 孔為加工中心的加工表面 這一組加工表面包括：6mm 的孔以及該端面的銑削。該表面加 工精度均要求較低，不需要高精度機床加工，通過銑削，鉆床的粗加工 就可以達到加工要求。 由以上分析可知，對于這三組加工表面而言，可以先加工其中一組 表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并保證它們之間的位置精 度要求。 第第 2 2 章章 選擇毛坯選擇毛坯 4 2.12.1 確定毛坯的成型方法確定毛坯的成型方法 該零件材料為ht200，考慮到支架工作過程中受力不大，輪廓尺寸 也不大，各處壁厚相差較小

6、，從結構上看，零件形狀并不復雜，因此毛 坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加 工余量后再決定。 2.22.2鑄件結構工藝性分析鑄件結構工藝性分析 該零件底平面因散熱面積大，壁厚較薄，冷卻快，故有可能產生白 口鐵組織，但因為此件對防止白口的要求不嚴，又采用砂型鑄造，保溫 性能好，冷卻速度較慢，故能滿足支架使用要求。 2.32.3 鑄造工藝方案的確定鑄造工藝方案的確定 根據鑄件的尺寸較小，形狀比較簡單，而且選用灰口鑄鐵為材料， 并且鑄件的表面精度要求不高，結合生產條件（參考機械制造技術基 礎課程設計表 2-6 選用砂型鑄造。 2.42.4 鑄造工藝參數的確定鑄造工藝參數的

7、確定 按手工砂型鑄造，灰鑄鐵查金屬工藝學課程設計表 1-11，查得 加工余量等級為，轉查表 1-12，零件高度為 138mm，尺寸公差 h 1311 為 7 級，加工余量等級為 h，得加工余量為 3.2mm，實際調整取 3.5mm。 第第 3 3 章章 工藝規(guī)程設計工藝規(guī)程設計 3.13.1 定位基準的選擇定位基準的選擇 5 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中重要的工作之一。定位選擇得正確與 合理，可以使加工質量得到保證，生產率得宜提高。否則，加工工藝過 程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正進 行。 本零件是有精度較高要求的孔的方狀零件，平面和孔是設計的基準， 也是裝配和測量的

8、基準，在加工時，應盡量以大平面為基準。 先以上右端面為粗基準，粗銑左端面，再以左端面為粗基準，粗銑 右端面，再以右端面為精基準，精銑左端面，然后以右端面為基準鉆出 一個 22 的孔和兩個 14 的孔，并對兩個 14 的孔粗鉸和精鉸。以 左端面為基準，銑上表面，然后鉆出 6 的孔。以前端面為粗基準，粗 銑后端面，再以后端面為粗基準，銑前端面，然后以前端面為精基準， 精銑后端面，再以后端面為精基準，精銑前端面，然后鉆出 38 的孔， 并進行擴孔。 3.23.2 工件表面加工方法的選擇工件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有內孔、端面，材料為ht200。參考機械制造工 藝設計簡明手冊表1.46、表1

9、.47實用機械加工工藝手冊表3- 5、表3-6等，其加工方法選擇如下： 1. 上表面：是定位基準面，表面粗糙度 r1.6.用銑床進行端銑平面， 先粗銑，在進行半精銑和精銑。 2. 34圓柱端面：未注公差等級,根據gb180079規(guī)定公差為it13，表 面粗糙度為3.2 ，采用的加工方法為粗銑精銑。 3. 24圓柱端面：未注公差等級,根據gb180079規(guī)定公差為it13，表 面粗糙度為3.2 ，采用的加工方法為粗銑精銑。 4. 54圓柱端面：未注公差等級，根據gb180079規(guī)定公差為it13， 6 表面粗糙度為3.2 ，采用的加工方法為粗銑精銑。 5. 6mm的孔：未注公差等級，采用直接鉆孔

10、的方法，倒角用車刀加工。 6. 22mm的孔：表面粗糙度為1.6 ，采用鉆擴鉸精鉸的加工方 法，倒角用車刀加工。 7. 14mm的孔：上偏差為0.02mm，下偏差為0，采用鉆鉸精鉸的加 工方法，倒角用車刀加工。 8. 38mm的孔：表面粗糙度為1.6 ，采用鉆擴鉸精鉸的加工方 法，倒角用車刀加工。 3.33.3 制定工藝路線制定工藝路線 制定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置 精度）和表面質量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定 為大批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使 工序集中來提高生產率。還有，應當考慮經濟效果，以便降低生產成本。 工藝路

11、線方案一 工序號工序內容 1 鑄造 2 熱處理 3 粗銑左端面 4 粗銑右端面 7 5 精銑左端面 6 精銑右端面 7 鉆，倒角，擴孔 22 8 鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔 214 9 鉆，倒角，擴孔 38 10 鉆孔 6，倒角 11 去毛刺 12 清洗 13 終檢 方案二： 工序號工序內容 1 鑄造 2 鉆，倒角，擴孔 22 3 鉆，倒角，粗鉸，精鉸孔 214 4 鉆，倒角，擴孔 38 5 鉆孔 6，倒角 6 粗銑左端面 7 粗銑右端面 8 8 精銑左端面 9 精銑右端面 10 去毛刺 11 熱處理 12 清洗 13 終檢 機械加工工序應遵循“先粗后其它”、“先粗后精” 、 “先主后次” 、 “

12、先面后孔”的原則。鑄造成型后切邊，進行調制，調制硬度為 190220hbs，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加 耐磨性，消除毛胚表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響；支架豎起 兩端面在加工之前局部高頻淬火，提高耐磨性和工作中沖擊載荷的能力。 綜合考慮，應該選擇第一種方案。 3 3.4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯配尺寸的確定 “支架”零件材料為 ht200，硬度 190hbs，毛坯重量約為 2.8kg，生產類型為中批生產，采用鑄造毛坯。根據上述原始資料及加 工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序及毛坯尺寸如下： 1.22mm 孔

13、外端面的加工余量 （1）按照工藝手冊表 2.2-25，取加工精度 f ，鑄件復雜系數 2 s ，鑄件重 6kg，則兩孔外端面的單邊加工余量為 2.03.0mm，取 3 z=2mm。鑄件的公差按工藝手冊表 2.2-14，材質系數去 m ，復雜系 1 數 s ，則鑄件的偏差為。 3 mm 3 . 1 7 . 0- 9 （2）磨削余量：單邊 0.2mm（見工藝手冊表 2.3-21），磨削公 差即零件公差-0,。07mm。 （3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為 z = 2.0mm 0.2mm = 1.8mm 銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本程序（粗銑）的加工精度為 it11 級，因此可知 本工序的加工尺寸偏差為

14、-0.22mm。 2. 38mm 孔外端面的加工余量 （1）按照工藝手冊表 2.2-25，取加工精度 f ，鑄件復雜系數 2 s ，鑄件重 6kg，則兩孔外端面的單邊加工余量為 2.03.0mm，取 3 z=2mm。鑄件的公差按工藝手冊表 2.2-14，材質系數去 m ，復雜系 1 數 s ，則鑄件的偏差為。 3 mm 3 . 1 7 . 0- （2）磨削余量：單邊 0.2mm（見工藝手冊表 2.3-21），磨削公 差即零件公差-0,。07mm。 （3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為 z = 2.0mm 0.2mm = 1.8mm 銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本程序（粗銑）的加工精度為 it11 級，

15、因此可知 本工序的加工尺寸偏差為-0.22mm。 3.14mm 兩孔端面的加工余量 02 . 0 0 （1）按照工藝手冊表 2.2-24，取加工精度 f ，鑄件復雜系數 3 s ，鑄件重 6kg，則兩孔外端面的單邊加工余量為 2.03.0mm，取 3 z=2.5mm。鑄件的公差按工藝手冊表 2.2-14，材質系數去 m ，復雜 1 系數 s ，則鑄件的偏差為。 3 mm 3 . 1 7 . 0- 10 （2）磨削余量：單邊 0.2mm（見工藝手冊表 2.3-21），磨削公 差即零件公差-0,。07mm。 （3）銑削余量：銑削的公稱余量（單邊）為 z = 2.5mm 0.2mm = 2.3mm

16、銑削公差：現(xiàn)規(guī)定本程序（粗銑）的加工精度為 it11 級，因此可知 本工序的加工尺寸偏差為-0.25mm。 4.通孔 22mm 的加工余量 毛坯為實心，不沖孔。通孔精度要求介于 it7it8 之間，參照工 藝手冊表 2.3-9 及表 2.3-12 確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：16mm 鉆孔：20mm 2z=4mm 擴孔：21.5mm 2z=1.5mm 精鏜：21.9mm 2z=0.4mm 細鏜：22mm 2z=0.1mm 5. 通孔 38mm 的加工余量 毛坯為實心，不沖孔。通孔精度要求介于 it7it8 之間，參照工 藝手冊表 2.3-9 及表 2.3-12 確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：

17、20mm 鉆孔：36mm 2z=16mm 擴孔：37.2mm 2z=1.2mm 精鏜：37.9mm 2z=0.7mm 細鏜：38mm 2z=0.1mm 6.內孔 6mm 的加工余量 毛坯為實心，不沖孔。內孔精度要求介于 it7it8 之間，參照工 11 藝手冊表 2.3-9 及表 2.3-12 確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：5.8mm 鏜孔：6mm 2z=0.2mm 7. 通孔 14mm 的加工余量 02 . 0 0 毛坯為實心，不沖孔。內孔精度要求介于 it7it8 之間，參照工 藝手冊表 2.3-9 及表 2.3-12 確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：12mm 粗鉸：13.9mm 2z=1.

18、9mm 精鉸：14mm 2z=0.1mm 02 . 0 0 3.53.5 確定切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時 在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背 吃刀量 asp(即切削深度 ap)、進給量 f 及切削速度 vc 。(2)確定方法是： 確定切削深度確定進給量確定切削速度(3)具體要求是： 由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀 中去除；在中等功率機床上一次走刀 ap可達 810mm。按本工序或工 步加工表面粗糙度確定進給量：對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度 初選進給量后還要校驗機床進給機構強度：可用查表法或計算法得出 切削速度 vc查，

19、用公式 換算出查表或計算法所得的轉速 nc 查，根據 vc 查在選擇機床實有的主軸轉速表中選取接近的主軸轉速 n機作為實際的 轉速，再用 換算出實際的切削速度 vc機填入工藝文件中。對粗加工， 選取實際切削速度 vc機、實際進給量 f機和背吃刀量 asp之后，還要校 驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。 1工序粗、精銑左右端面 （1） 粗銑 12 1）、選擇刀具： 根據工藝手冊表 3.1-27，選擇用一把 yg6 硬質合金端銑刀，其參 數為：銑刀外徑 d0=100mm，銑刀齒數 z=10。 2）、確定銑削深度 a p： 單邊加工余量 z=1.50.27，余量不大，一次走

20、刀內切完，則：a p=1.5mm 3）、確定每齒進給量 fz: 根據切削手冊表 3.5，用硬質合金銑刀在功率為 4.5kw 的 x51 銑床 加工時，選擇每齒進給量 fz=0.140.24mm/z，由于是粗銑，取較大的 值?，F(xiàn)取：fz=0.18mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據切削手冊表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.01.5mm， 現(xiàn)取 1.2mm，根據切削手冊表 3.8 銑刀直徑 d0=100mm 的硬質合金端 銑刀的耐用度 t=180min。 5）、確定切削速度 vc： 根據切削手冊表 3.16 可以查 vc： 由 ap=1.5mm fz=0.18mm/z，查

21、得 vc=77mm/z n=245mm/z v=385mm/z 根據 x51 型立銑床說明書（表 4.2-35） nc=255 r/min vc=400 mm/min 6）、計算基本工時： l=50mm l2=2 t=0.28min （2）精銑 1）、選擇刀具： 根據工藝手冊表 3.1-27，選擇用一把 yg6 硬質合金端銑刀，銑刀 13 外徑 d0=100mm，銑刀齒數 z=10 2）、確定銑削深度 ap： 由于單邊加工余量 z=0.5，故一次走刀內切完，則：a p= 0.5 mm 3）、確定每齒進給量 fz: 由切削手冊表 3.5，用硬質合金銑刀在功率為 4.5kw 的 x51 銑床加 工

22、時，選擇每齒進給量 fz=0.140.24mm/z，半精銑取較小的值?，F(xiàn)?。?fz=0.14mm/z 4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據切削手冊表 3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為 1.01.5mm， 現(xiàn)取 1.2mm，根據切削手冊表 3.8 銑刀直徑 d0=100mm 的硬質合金端 銑刀的耐用度 t=180min。 5）、確定切削速度 vc： 根據切削手冊表 3.16 可以查 vc：由 ap4mm z=0.14mm/z，查 得：vc=110mm/z n=352mm/z v=394mm/z 根據 x62w 型立銑床說明書（表 4.2-35） nc=380 r/min vc=400 m

23、m/min 6）、計算基本工時： l=40 mm , l2 =2 所以本工序的基本時間為： t=t1+t2=0.14+0.12=0.26min 2. 工序鉆 2 個 14mm 孔 (1)、加工條件 工件材料：ht200 正火，b=220mpa，190220hbs 加工要求：鉆鉸孔 14mm. 機床選擇：選用立式鉆床 z5140a（見機械制造技術基礎課程設計 p115 頁表 5-6） 14 (2)、確定切削用量及基本工時 選擇 14mm 高速鋼錐柄標準麻花鉆（機械制造技術基礎課程設計 p32 頁表 2-19） d=40 l=25mm f機=0.48mm/r (見金屬機械加工工藝人員手冊表 14-

24、37 vc查=13m/min （見金屬機械加工工藝人員手冊表 14-38） 按機床選取 n機=195r/min（按金屬機械加工工藝人員手冊表 14- 36） 所以實際切削速度： m/min.141.3v 基本工時： l=80mm ) l2=(14)mm(取 4mm) 按金屬機械加工工藝人員手冊表 14-44 公式計算 1.24（min） 3.鉆孔 6mm 選擇 6mm 高速鋼錐柄標準麻花鉆（見機械制造技術基礎課程設計 p32 頁表 2-19） d=6 l=25mm f機=0.48mm/r (見切削手冊表 2.7 和工藝手冊 表 4.2-16) vc查=13m/min （見切削手冊表 2.15）

25、 按機床選取 n機=195r/min（按工藝手冊表 4.2-15） 所以實際切削速度： 基本工時： l=16mm l2=(14)mm(取 4mm) 按工藝手冊表 6.2-5 公式計算 1.10min 4. 工序鉆 22mm 孔 (1)、加工條件 15 工件材料：ht200 正火，b=220mpa，190220hbs 加工要求：鉆擴孔 22mm. 機床選擇：選用立式鉆床 z5140a（見機械制造技術基礎課程設計 p115 頁表 5-6） (2)、確定切削用量及基本工時 選擇 40mm 高速鋼錐柄標準麻花鉆（機械制造技術基礎課程設計 p32 頁表 2-19） d=40 l=25mm f機=0.48

26、mm/r (見金屬機械加工工藝人員手冊表 14-37 vc查=13m/min （見金屬機械加工工藝人員手冊表 14-38） 按機床選取 n機=195r/min（按金屬機械加工工藝人員手冊表 14- 36） 所以實際切削速度： m/min.141.3v 基本工時： l=180mm ) l2=(47)mm(取 6mm) 按金屬機械加工工藝人員手冊表 14-44 公式計算 5.24（min） 第第 4 4 章章 夾具設計夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動成本，需要設計專 用夾具。按指導老師的布置，設計工序鉆 14 孔的鉆床夾具。 鉆 14 孔的鉆床夾具 本夾具主要用于鉆 14 孔，

27、由于該孔精度要求較高，所以，在本 道工序加工時，應該考慮其精度要求，同時也要考慮如何提高勞動生產 率。 16 4.14.1 確定設計方案確定設計方案 、定位基準的選擇： 由零件圖可知，14 孔對上表面有垂直度要求。為了使定位誤差為零， 應該選擇以 14 孔定位的定心夾具。 、切削力及夾緊力計算： 刀具：yg6 硬質合金可轉位鉆頭 (見切削手冊表 3.28) 其中： cf=54.5，ap=4.5，xf=0.9，fz=0.18，yf=0.74，ae=75，uf=1.0，d0=100 ，qf=1.0，n=255，wf=0，z=10 f=54.54.50.90.180.747510/(1002550)

28、444.64(n) 水平分力：fh=1.1f實489.1(n) 垂直分力：fv=0.3f實133.39(n) 在計算切削力時，必須安全系數考慮在內。 安全系數: k=k1k2k3k4。 其中：k1=1.5 k2=1.1 k3=1.1 k4=1.1 f=kfh=（1.51.11.11.1）489.1=976.48 (n) 實際加緊力為 f加= kfh/（u1*u2）=976.48/0.5=1952.96 (n) 其中 u1 和 u2 為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數，u1=u2=0.025 螺母選用 m16x1.5 細牙三角螺紋，產生的加緊力為 w=2m/d2tg(a+6055)+0.66(d3- d3 )/（d2- d2) 其中： m=19000 n.m d2=14.8mm a=2029， d=23mm d=16mm 解得： w=1o405 (n) 此時螺母的加緊力 w 已大于所需的 1952.96 的加緊力 f 加，故本夾具可 17 安全工作。 心軸取材料為 q235 查表得 q235 的許用彎曲應力為： 158mpa 彎曲應力=m/wz=32fl/ 3.14 d3=99.4x32x0.028/3.14x(0.022)2 =2.67 許用彎曲應力 158mpa (3)定位誤差分析 由于基準重合,故軸,徑向尺寸無極限偏差、形