三峽大學張明松機械制造技術基礎課程設計報告書

1、機械制造技術基礎課程設計銃夾具工藝分析及夾具設姓名：學號：專業(yè)：機械設計制造及其自動化班級：成績：2017 年 12 月 130目錄ifliL述1二、課程設計目的.1三、課程設計容.1四、零件分析14. 1零件工藝分析14.2 零件加工工藝所遵循的原則24.3 生產綱領， 生產類型的確定3五、工藝規(guī)程設計 35. 1熱處理工序安排35.2制定工藝路35. 3機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定4六、夾具的設計.66.1 夾具的發(fā)展狀況66.2 加 工 零 件 的 夾 具 選擇.76.3 定位誤差分析9七、加工過程卡與工序卡.10八、工藝卡片 15九、設計總結.16十、參考文獻16一、概述機械

2、制造技術基礎課程設計，是以切削理論為基礎、制造工藝為主線、兼顧 工藝裝備知識的機械制造技術基本能力的培養(yǎng)；是綜合運用機械制造技術的基本 知識、基本理論和基本技能，分析和解決實際工程問題的一個重要教學環(huán)節(jié)；是 對學生運用所掌握的“機械制造技術基礎”知識及相關知識的一次全面訓練。機 械制造技術基礎課程設計，是以機械制造工藝及工藝裝備為容進行的設計。即以 所選擇的一個中等復雜程度的中小型機械零件為對象，編制其機械加工工藝規(guī) 程，并對其中某一工序進行機床專用夾具設計。二、課程設計的目的機械制造技術基礎課程設計是作為未來從事機械制造技術工作的一次基本 訓練。通過課程設計培養(yǎng)學生制定零件機械加工工藝規(guī)程和

3、分析工藝問題的能 力，以及設計機床夾具的能力。在設計過程中，學生應熟悉有關標準和設計資料, 學會使用有關手冊和數(shù)據(jù)庫。1、能熟練運用機械制造技術基礎課程中的基本理論以及在生產實踐中學到 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 藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。2、提髙結構設計能力。學生通過夾具設計的訓練，應獲得根據(jù)被加工零件 的加工要求，設計岀髙效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。3、學會使用手冊、圖表及數(shù)據(jù)庫資料。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。三、課程設計容零件設計圖：四、零件分析4, 1零件工藝分析:零件的材料選

4、為45鋼。因為該材料是優(yōu)質碳素鋼，屬于中碳鋼，綜合力學 性能好，是機械行業(yè)最常用的鋼號之一，適用于承受較大扭矩，要求耐磨的零件。 根據(jù)工件圖可知本設計為鉆側面為ei5的孔，孔為簡單孔，要求不髙，只須滿 足其大小及定位要求即可，所設計的一套鉆床專用夾具。主要技術指標能保證工 件的加工精度、提髙生產效率、工藝性好和使用性好。它一共有四組加工表面，而這幾組表面之間又有一定的位置要求和精度要求, 現(xiàn)將這四組加工表面分述如下：1、零件的毛坯為直徑為101mm,總長度為123mm的圓柱。2、零件的圓柱外壁和端面長度。要求圓柱直徑為96mm,長度為118mmo3、直徑為15mm的定位孔。要求孔的定位中心距零

5、件右端面35mm,極限偏 差為土 0. 25mm，孔壁粗糙度Ra25um。4、零件的圓柱孔。要求孔的直徑為82mm,表面粗糙度Rai. 6um0（毛坯圖）OO rx 40.123-4, 2零件加工工藝所遵循的原則：基面先行原則：該零件進行加工時 要將端面先加工 再以左端面、外圓柱面為基準來加工 因為左端面和外圓柱面為后續(xù)精基準表面加工而設定的。才能使定位基準更準 確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來。先粗后精原則：即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時間將工件表面上的 大部分余量切掉。一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要 求。若粗車后留余量的

6、均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此 為精車做準備。先面后孔原則：對該零件應該先加工平面，后加工孔。這樣安排加工順序，一方面是利用加工 過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面是在加工過的平面上加工孔比較容易并能提髙孔的加工精度由以上分析知，對于這四組加工面，先加工外圓柱面，再加工前后兩個端面，借 助夾具進行兩個孔的加工，以保證他們間位置精度。4. 3生產綱領.生產類型的確定此零件為鑄件，材料為45鋼，成批大量生產，工藝的安排基本傾向于工序 分散原則，設備的選用是通用設備和專用工裝，工藝手段以常規(guī)工藝為主，新工 藝為輔的原則.五、工藝規(guī)程設計5.1熱處理工序安排熱處理的目的是提高材料力學

7、性能消除殘余應力和改善金屬的加工性能 熱處 理主要分預備熱處理 最終熱處理和應力處理等 本零件CA6140車床輸岀軸材 料為45鋼 在加工過程中預備熱是消除零件的應力 在毛坯鍛造之后。最終熱 處理在半精車之后精車之前按規(guī)在84(TC溫度中保持30分鐘釋放應力5. 2制定工藝路線當零件的加工質量要求較髙時往往不可能用一道工序來滿足要求.而要用幾道工序逐步達到所要求的加工質量和合理地使用設備、人力，零件的加 工過程通常按工序性質不同可以分為粗加工，半精加工精加工三個階段。 粗加工階段 其任務是切除毛坯上大部分余量使毛坯在形狀和尺寸上接近零 件成品因此 主要目標是提髙生產率去除孔端面以及外圓表面的大

8、部分余并為 后續(xù)工序提供精基準 半精加工階段 其任務是使主要表面達到一定的精加工余量為主要表面的精 加工做好準備 精加工階段其任務就是保證各主要表面達到規(guī)定的尺寸精度留一定的精加工 余量為主要表面的精加工做好準備并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面 粗糙度要求，主要目標是全面保證加工質量。毛坯的材料一一零件毛坯的材料是45鋼。制定工藝路線的出發(fā)點，適應當時零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等 技術要求得到妥善的保證。在生產綱領以確定的成批成生產條件下，可以考慮 萬能性機床并配以專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產率。除此以外，還 要考慮經濟因素，以便使生產成本降低。工藝路線方案：工序I車削

9、外圓柱面工序II車削前后端面工序III鉆直徑為82mm的孔。工序IV鉆直徑為15mm的孔。工序V檢查工序號工序名稱工序容00鍛造鍛件各部分加工余量5mm01熱處理調質處理02車外圓按圖車外圓0 96mm03銳端面銳兩端面至118mm04金工按圖鎮(zhèn)孔0 82mm05鉆工按圖及線性尺寸鉆孔0 15mm06鉗工去毛刺07熱處理表面熱處理5. 3機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定主要尺寸面零件尺寸總余量毛坯尺寸公差等級118mm圓柱表面 96mm5mm101mm118mm圓柱左右端面118mm5mm123mm82mm的孔 82mmHB015的孔與右端面距d35 ±0. 25mn015的孔

10、15m根據(jù)上述原始材料及加工工藝，查機械制造工藝設計簡明手冊,分別 確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：工序 工序容 單邊余量 工序尺寸表面粗糙度工序I 1車削外圓柱面 2.5 mm 0 96 mm 3.2um2車削前后端面 2. 5mm118mm3. 2um孔孔孔校較 鉆鉆擴粗精 1 2 3 4 52.5 mm0 75mm12. Sum2.5 mm0 80mm12. Sum0. 7 mm081. 4 mm12. 5um0. 27 mm081. 94 mm6. 3um0. 03 mm082 mm1. Gum15mm的孔孔較較擴粗精2 3 40. 5 mm0. 4 mm0. 07 mm

11、0. 03 mm0 14mm0 14. 8 mm0 14. 94 mm0 15 mm12. 5um12. Sum6. 3um2. 5um工序I CA6140普通車床（下同）工序II Z525立式鉆床0 60GB1436-78工序III Z525立式鉆床0 9GB1436-78外圓尺寸分析具體如下：（一）選擇機床設備及工藝裝備硬質合金車刀0 80Z10 0-200/0. 02 mm油標尺專用鉆模，加長麻花擴孔鉆，直柄麻花鉆專用鉆模，加長麻花擴孔鉆，直柄麻花鉆加工表面加工容加工余量工序尺寸表面粗糙度96mm外圓鍛件101mm3.2粗車3 98mm3.2精車296mm3.2平面尺寸分析具體如下:加工

12、表面加工容加工余量工序尺寸表面粗糙度096X118兩端面鍛件(D 96X1233.2平面銃3 96X1203.2平面銳2<D 96X1183.21.吃刀深度每次進給量£ =0.14 - 024m/z = 108m / min = 1.80m / sv f = 490m / min,樸=322 采用YG6dw = 80/nm, z = 10lOOOr1000x1,803.14x80=7.2r / min = 427.5r / min1000x0.2333.14x30=15017 min = 2.5r/s按機床選取 = 450r / min =7.5r/s 孔尺寸分析具體如下：加工

13、表面加工容加工余量工序尺寸表面粗糙度082的孔鍛件1.6鉆301.6粗鎮(zhèn)801.6精鎮(zhèn) 82HB1.6015的孔鍛件25鉆12251 鉆孔= 50曲（孔徑大于30mm以上，通常采用兩次鉆削） f = 0.36mm/ rv = 14m/ min按機床選取 nw = 180r / min = 3r/s龍503/v =- = 0.47/n/ s10001000切岀人=3mni , I =80mm切削工時 切入秋+(12) = 3"- f3x0.362粗鉉孔，孔至，二80mmf = 0.36mm/ru = 14m/minlOOOv 1000x0.233 一= 67.4r / min7rdw

14、3.14x65 按機床選取叫=90r/min = 1.5r/s 實際切削速度v =仝也= LE3 = o.6OO.6Om/s1000 1000切削工時切入1嚴耳2) = 32切出人=3mm yl = 80m/w-= 18251.5x0.363精鉉孔，孔至= S2mm f = 0.05mm/ r?v = 50m / min = 0.83m / slOOOv 1000x0.83.n =3.9r/s =233r/nun'7tcl 3.14x68按機床選取 = 500r / min =83r/s實際切削速度彳般 = 1.8m/s1000鉆孔1鉆孔e=9mmf = 0.36mm/r?v = 14

15、m / minlOOOv 1000x0.233 z /cn = 8.2r / mm = 493r / s” 7tcl 3.14x9按機床選取 =500r/ min =&3r/s實際切削速度-鵲喘兒。如/s切削工時切入 /, = y = ctgkz + （1 2） =3切出 12 =3mm l=80mm_=185m /83x0.362擴孔至= 15“”f = 0.05 mm / rv = 50m / min = 0.83m / s lOOOv 1000x0.83_ ,1CO/1 ,n = 26.4r / s = 1584r/min5 ndw 3.14x10 按機床選取 nw. = 160

16、0r/min =26.7r/s 實際切削速度卩=空孔/l° 26.7=0 82m/s 1000 1000切削工時.冊526.7x0.05= 3.75六、夾具的設計6.1夾具發(fā)展概況夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工 具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。1. 機床夾具的現(xiàn)狀國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工 件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具, 一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面， 在

17、多品種生產的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080%左右專用夾具，而夾具的 實際磨損量僅為10、20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床.加工中心、成組技術. 柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：1） 能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本2）能 裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的髙精度機床夾具；4） 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的 髙效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提髙勞動生產率；6）提髙機床夾具的 標準化程度。2. 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精

18、密化、髙效化和柔性化等四 個方面。（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有 夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148'T225991以及各類通用夾具、組合夾 具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備 周期，降低生產總成本。（2）精密化隨著機械產品精度的日益提髙，勢必相應提高了對夾具的精度要求。 精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達土 0. 1；用于精密車削的髙精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5um0（3）髙效化髙效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提髙 勞動生產率，減輕工人的勞

19、動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、髙速化夾 具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銃床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可 提髙5倍左右；在車床上使用髙速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為 9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前， 除了在生產流水線、自動線配置相應的髙效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤 其在加工中心上岀現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分 發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。（4）柔性化機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整. 組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、 生產批量、工件的形

20、狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合 夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工 業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可 拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。6. 2加工零件的夾具選擇本零件除鉆小孔等工序需要專用夾具外 其他各工序使用通用夾具即可。前車 銷工序用三爪自定心卡盤和心軸。1 問題的提岀本夾具主要用來鉆直徑為I5mni孔，這孔需要通孔，在加工本工序時，其他的 工序大部分都已經加工完了。因此，只需要保證孔的尺寸和定位尺寸即可。2確定夾具類型本工序所加工側孔位于圓柱面上，但由于其位于中

21、心位置，故可利用一面， 兩孔定位，孔徑不大，工件重量輕、輪廓尺寸以及生產量為中批量生產等原因， 采用固定式鉆模。3. 夾緊方案參考夾具資料，采用M42螺母、圓柱銷、開口墊圈和定位心軸在孔282兩端 面夾緊工件。下端旋轉長螺釘使其頂住心軸右端定位端面，從而將工件卡住，以 防止其轉動。4 確定引導元件由于生產量為大批量生產，故選用固定鉆套。主要尺寸由機床夾具零、部 件國家標準/T 8045. 1-1999選取徑020,外徑030,高度H20的鉆套。5 夾具精度分析所設計夾具需保證的加工要求有：尺寸020,中心與側壁距為40兩要求。 故根據(jù)上述分析可知均能滿足。如前所述，在設計夾具時，應該注意提髙勞

22、動生 產率。為此，應首先著眼于機動加緊而不采用手動夾緊。因為這是提髙勞動生產 率的重要途徑。本道工序的鉆床沒有采用這樣的機動加緊裝置。選0 82mm作為 定位基準，心軸及其端面限制五個自由度，再用擋銷限制第六個自由度。在加工 孔下方用兩個銷作輔助支撐。這樣此方案結構緊湊，工件裝夾方便。由于兩個螺 紋孔是通孔，可直接鉆岀，又因批量較大，故宜選用可換鉆套。在工件裝卸方便 的情況下，盡可能選用固定式鉆模板。加緊方式采用螺釘及開口墊圈加緊機構。 夾具體采用鑄造的方式(1) 加工外圓采用CA6140型臥式機床，裝夾方式如圖所示采用三爪卡盤夾具；(2) 加工兩個端面采用兩個“V”型夾具夾住工件;機床采用C

23、A6140型臥式機床，道具釆用YG6硬質合金端車刀。定位元件釆用兩塊 “V”形夾具裝夾方式（3）加工軸向孔的夾具：（4）加工側面孔的夾具：為了保證加工過程中零件的穩(wěn)定性選擇工件以圓孔為定位基準圓柱心軸圓柱心軸的間隙配合心軸結構，孔軸配合采用H7/g60結構簡單, 裝卸方便。但因有裝卸間隙，定心精度低，只適用于同軸度要求不高的場合。定 位形式如下圖所示：根據(jù)上面的工件分析，該工件的定位基準為右端面，為保證鉆床鉆的孔能滿 足設計要求，故選用此方案，該方案也能將工件的右端面作為定位基準，比較簡 單實用，而且工件所要求的同軸度并不高，故此方案基本上能滿足工件的定位要 求6. 3定位誤差的分析用夾具裝夾

24、工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很 多。與夾具有關的因素有定位誤差，對刀誤差，夾具在機床上的安裝誤差和夾具 誤差。在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其他因素綜合稱為加工方法誤差。 上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。1定位誤差加工尺寸0 15mm的孔時，工件定位孔為圓形通孔，在尺寸鉆孔上的基準位 移誤差為A、二Xhu二0. 025 mm工件的定位基準與面線不一致，因此AY=0. 1 mm (這個是根據(jù)經驗得出的)2對刀誤差因加工孔處工件相對較薄，可不考慮鉆頭的傾斜。鉆套導向孔尺寸為,鉆 頭尺寸為。對刀誤差為At= (0. 028+0. 03

25、6) =0. 064 mm3安裝誤差A 人二 0 mm4夾具誤差尺寸125的公差等于+0. 03 mm,他在孔方向上產生的誤差為0. 05 mm這樣，加工總的誤差為這幾個誤差之和A 總二0. 025+0. 1+0. 064+0. 05=0. 239 mm七、加工過程卡和工序卡加工工序卡三峽大學機械加工工序卡 片產品名稱零件名稱篆件圖號夾具孔套材 料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件 數(shù)卡片編號第1頁45鋼45鋼0 105X130共4頁加 工 工 序 圖工序號01工序名車外圓設備C6140普通車床夾具鉆夾具工量具刃具硬質合金車刀YG6工步工步容及要求機床 轉速 (r/min)切削 速度 (m/

26、min)軸向 進給量 (mm/r)徑向 進給量(mm)走 刀 次 數(shù)1車外圓柱面3431.80.52車右端面4507.50.53工藝編 制學號審 定會簽工時定額校核執(zhí)行時 間批準加工工序卡三峽大學機核加工工序卡片產品名稱零件名稱零件圖號夾具孔套材 料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件數(shù)卡片編號第2頁45鋼45鋼0 101X123共4頁加 工 工 序 圖工序號02工序名車削圓柱兩端面設備C6140普通車床夾具鉆夾具工量具刃具硬質合金車刀YG6工 步工步容及要求機床 轉速 (r/min)切削 速度 (m/s)軸向 進給量 (mm/r)徑向 進給量(mm)走刀 次數(shù)1車后端面3431.80.523

27、45工藝編制學號審定會簽工時定額匚-執(zhí)行時間批準加工工序卡三峽大學機械加工工序卡片產品名稱零件名稱零件圖號夾具孔套材 料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件數(shù)卡片編號第3頁45鋼45鋼0 101X123共4頁加工 工 序 圖Z9-飛7VI工序號04工序名鉆75孔設備搖臂鉆床夾具鉆夾具工量具刃具30麻花鉆，較刀工 步工步容及要求機床 轉速 (r/min)切削 速度 (m/s)軸向 進給量 (mm/r)徑向 進給量 (mm/s)走刀 次數(shù)1鉆30孔1800. 280. 362鉆65孔900. 690. 363擴孔500. 550.44粗較500. 180. 155精較5001.80. 05工藝編制

28、學號審定會簽工時定額校核執(zhí)行時間批準加工工序卡三峽大學機，械加工工序卡片產品名稱零件名稱零件圖號夾具孔套材 料材料名稱毛坯種類毛坯尺寸零件重每臺件數(shù)卡片編號第4頁45鋼45鋼0 10X95共4頁加 工 工 序k丿圖/ Y工序號03工序名鉆15孔設備搖臂鉆床夾具鉆夾具工量具刃具10麻花鉆，較刀工步工步容及要求機床 轉速 (r/min)切削 速度 (m/s)軸向 進給量 (mm/r)徑向 進給量 (mm/r)走刀 次數(shù)1鉆10孔4450. 260. 3622000. 110.43粗較3300. 190. 154精較14410. 920. 055工藝編制學號審定會簽工時定額校核執(zhí)行時間批準三峽大學工藝卡片產品型 號零件 圖號產品名 稱銃夾具零件 名稱共1頁第1頁材料牌號毛坯種類毛坯外形尺 寸每毛坯件 數(shù)零件毛重（Kg）零件凈重（Kg）材料消耗 定額每臺產品 零件數(shù)每批數(shù)雖鑄件101*1231工序號工 序 名稱工序容設備工藝裝備工時（分）準終1鑄造鑄件各部分加工余