機械制造技術課程設計-推動架加工工藝及鏜φ32孔夾具設計

PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANI摘要B6065孔用來安φ32mmφ16mm孔裝一棘爪，φ16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞φ32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。關鍵詞：夾具設計，工藝分析，加工工藝，推動架全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411PAGEPAGEII目 錄TOC\o"1-3"\h\u17078摘要 I32189前言 122770第1章 推動架零件工藝分析 231135推動架零件的作用與結構 215141 27326 35125 328816推動架零件關鍵表面技術要求 34124φ32mm 322941φ16mm 428060φ16mm 425936第2章推動架零件工藝設計 55008推動架零件生產(chǎn)類型的確定 530572推動架零件毛坯的選擇與毛坯圖說明 513299 527194 622332 79830推動架工藝路線的確定 725929 75800 87911 1015815 1021567 1210689第3章半精鏜φ32mm孔專用夾具設計 15184093.1半精鏜φ32mm孔專用夾具總體設計方案 155400φ32mm 1727522φ32mm 2020370φ32mm 2018924φ32mm 224590φ32mm 2321673設計心得 2415457參考文獻 2513552附 錄半精鏜φ32mm孔專用夾具三維圖 26PAGEPAGE9前言機械制造業(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水平的重要指標。據(jù)資料所示，推動架是牛頭刨床進給機構的中小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。在設計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差,合理選擇機床加工設備以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質量。本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣，故在設計期間查閱了大量資料，并且得到了有關老師的指點，在此表示感謝。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評。第1章 推動架零件工藝分析推動架零件的作用與結構據(jù)資料所示，可知該零件是牛頭刨床推動架，是牛頭刨床進給機構的中小零件。φ32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近φ32mm孔左端處裝一棘輪，在棘輪上方φ16mmφ16mm1.1。圖1.1推動架該零件為牛頭刨床進給機構的中小零件，主要與進給絲杠軸、杠連接桿、棘輪、棘爪等配合。320.027mm、下端160.010mm、上端160.033mm孔的尺寸精度以及上端0 0 0160.033mm孔軸線對320.027mm孔軸線的0.10mm的垂直度形位公差精度要求，0 0將直接影響其傳動精度。0320.027mm孔為重要基準，是該零件的設計基準，也是該零件的裝配基準，該孔與進給絲杠φ16mm的孔直接與棘爪相配合，為保證精度，該孔的精度等級較高；下端端φ16mm0φ50mmφ35mm圓柱左右φ27mmφ10mmφ32mm的孔、一個φ6mmM8-6H9.5mm6mm的槽以及兩個φ16mm的孔。因此，需要先φ50mm圓柱左端面為粗基準加工其右端面和φ35mm圓柱右端面、以φ50mm圓柱左端面定位及其圓柱面為粗基準加工φ27mm的上下兩端面、以φ50mm圓柱左端面為粗基準及其圓柱面定位加工φ32mm的孔、φ32mm的孔以自己的軸線為以基準和左端面定位半精加工φ32mm、以φ32mm的孔軸線為精基準及其左端面定位加工上端φ16mm的孔以保證兩者垂直度要求。所以工序嚴格按照精度等級（先加工精度等級高，再加工精度等級低）、粗精加工分開執(zhí)行。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。推動架零件關鍵表面技術要求φ32mmφ32mm孔軸線為重要基準線，是該零件的設計基準，也是該零件的裝配基準，該孔與進給絲杠軸直接裝配接觸，為保證其裝配精度，該孔有較高的的尺寸精度要求，其精度等級達到7級。φ16mm上端Φ16mm8φ32mm0.10mm垂直度要求，所以要先加工φ32mm孔，再以φ32mm孔軸線為基準、φ32mm孔右端面定位加工Φ16mm孔。φ16mm下端Φ16mm7級，該孔與棘輪軸之間為基孔制配合。由于不是設計基準，故加工時以φ32mm孔軸線為基準、φ32mm孔左端面定位加工下端Φ16mm孔。第2章推動架零件工藝設計推動架零件生產(chǎn)類型的確定NQn1ab

(2.1)臺/件/a和廢品b4%。帶入公式得該零件的生產(chǎn)綱領N6000214%4%12960從此結果可知，該零件生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。推動架零件毛坯的選擇與毛坯圖說明零件毛坯圖如圖2.1所示。圖2.1推動架毛坯圖零件圖如圖2.2所示。圖2.2推動架零件圖推動架是一個結構較復雜的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同時要求強度要高，重要表面的表面硬度也要高，故選用鑄鐵材料HT200，鑄鐵材料是最常見的材料，其優(yōu)點是:容易成型，切削性能好，價格低廉，且吸振性好。為了得到較好的強度和表面硬度，可在加工過程中進行調質處理、淬火，同時為了消除內應力對工件的影響，可進行適當?shù)娜斯r效處理。由于零件的結構簡單，用鍛件是不太可能的，因此，需要先根據(jù)零件圖，做出鑄模，進行鑄造，結合零件和經(jīng)濟的考慮，最好用砂型鑄造的方法。在機械加工過程中，定位基準的選擇合理與否決定零件質量的好壞，對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當用夾具安裝工件時，定位基準的選擇還會影響到夾具結構的復雜程度。因此，定位基準的選擇是一個很重要的工藝問題。定位基準有粗基準和精基準之分。零件開始加工時，所有的面均為加工，只能以毛坯面作定位基準，這種以毛坯面為定位基準的，稱為粗基準；以后的加工，必須以加工過的表面做定位基準，以加工過的表面作為定位基準的稱為精基準。(1)粗基準的選擇對一般的軸類零件來說，以外圓作為基準是合理的，按照有關零件的粗基較高的不加工表向作為粗基準，從零件的分析得知，牛頭刨床推動架以外圓φ50mm、φ50mm右端面作為粗基準。(2)精基準的選擇精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則：采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得到保φ32mm的孔和下端φ16φ32mm孔為重要基準線，是該零件的設計基準，也是該零件的裝配基準。推動架工藝路線的確定根據(jù)推動架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表2.12.1推動架各表面加工方案2.1推動架各表面加工方案主要加工表面尺寸精度等級粗糙度加工方案備注Φ27mm端面IT1312.5粗車上端Φ16mm孔IT83.2鉆-擴-鉸Φ50mm外圓端IT7-IT96.3粗銑-精銑面Φ32mm孔IT76.3鉆-擴-半精鏜-精鏜Φ35mm端面IT1312.5粗銑下端Φ16mm孔IT73.2鉆-擴-半精鏜-精鏜Φ6mm油孔IT11-IT1225鉆Φ8mm螺紋孔6H（公差帶）6.3鉆-攻螺紋寬6mm的槽IT11-IT1312.5粗銑拉溝槽R325拉制定工藝路線時，必須充分考慮采用確保產(chǎn)品質量，并以最經(jīng)濟的辦法達到所要求的生產(chǎn)綱領的必要措施，即應該做到：技術上先進，經(jīng)濟上合理，并有良好、安全的勞動條件。根據(jù)推動架零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法。推動架工藝路線一：1：鑄造2：時效工序3：粗車φ50mm和φ35mm同一平面左側端面工序4：粗車φ50mm右側端面工序5：粗車φ35mm右側端面工序6：鉆φ32mm的孔7：φ32mm45度角8R3mm的溝槽工序9：在φ50mm圓面上端鉆φ6mm的孔工序10：锪120°倒角工序11：粗車φ27mm上下兩端面工序12：鉆下端φ16mm的孔13：下端φ16mm45度角14：鉆上端φ10mm的通孔工序15：鉆上端φ16mm的孔工序16：銑深9.5mm寬6mm的槽工序17：在φ35mm圓面下端鉆φ6mm的孔工序18：擴φ32mm的孔19：擴下端φ16mm的孔20：擴上端φ16mm的孔21：半精銑φ50mm孔兩端面22：半精鏜φ32mm的孔工序23：半精鏜下端φ16mm的孔工序24：半精鏜上端φ16mm的孔工序25：精鏜下端φ16mm的孔工序26：精鏜φ32mm的孔27：清洗去毛刺28：驗收29：入庫推動架工藝路線二：1：鑄造2：時效工序3：粗銑φ50mm和φ35mm同一平面左側端面工序4：粗銑φ50mm右側端面工序5：粗銑φ35mm右側端面工序6：粗車φ27mm上下兩端面工序7：鉆φ32mm的孔8：φ32mm45度角9R3mm的溝槽工序10：鉆下端φ16mm的孔φ16mm45度角12：鉆上端φ10mm的通孔工序13：鉆上端φ16mm的孔工序14：銑深9.5mm寬6mm的槽PAGEPAGE19工序15：在φ35mm圓面下端鉆φ6mm的孔工序16：擴φ32mm的孔17：擴下端φ16mm的孔18：擴上端φ16mm的孔19：半精銑φ50mm孔兩端面20：半精鏜φ32mm的孔21：半精鏜下端φ16mm的孔22：鉸上端φ16mm的孔工序23：精鏜下端φ16mm的孔工序24：精鏜φ32mm的孔工序25：在φ50mm圓柱面上端鉆φ6mm的孔工序26：锪120°倒角27：清洗去毛刺28：驗收29：入庫上述前兩個工藝方案的特點在于：兩個加工方案都是按按照精度等級、粗精加工分開執(zhí)行，先加工面再加工孔的原則、進行加工的。方案一：用車削的方法加工φ50mm圓柱面左右兩端面，由于工件形狀和尺粗車φ27mm上下兩端面”工序過于靠后，由于上下兩端面精度要求不高，故可將其放在“鉆φ32mm的孔”圓柱面上端鉆φ6mm的孔”工序過于靠前，雖然該工序精度要求不高，但是后續(xù)就共需夾緊φ50mm圓柱面，可能導致破壞加工面，故應將其工序后移。方案二：優(yōu)化了方案一中存在不足，同時由于上端φ16mm的孔不是盲孔，對此上端φ16mm的孔采用鉸，一定程序上將成本進一步降低加工難度，降低成本，提高生產(chǎn)效率，故方案二更合理。最后確定加工工藝方案如表2.22.2加工工藝路線工序號工序內容簡要說明1一箱多件砂型鑄造2進行人工時效處理消除內應力3粗銑φ50mm和φ35mm同一平面左側端面先加工面4粗銑φ50mm右側端面5粗車左右兩Φ32端面6粗車φ27mm上下兩端面7鉆φ32mm的孔8φ32mm的孔左右兩側倒45度角9拉R3mm的溝槽10鉆下端φ16mm的孔11下端φ16mm的孔左右兩側倒45度角12鉆上端φ10mm的通孔13鉆上端φ16mm的孔14銑深9.5mm寬6mm的槽15在φ35mm圓面下端鉆φ8mm的孔16擴φ32mm的孔17擴下端φ16mm的孔18擴上端φ16mm的孔19半精銑φ50mm孔兩端面20半精鏜φ32mm的孔21半精鏜下端φ16mm的孔22鉸上端φ16mm的孔23精鏜下端φ16mm的孔24精鏜φ32mm的孔25 26 由文獻[7]表5-1可知，改鑄造件的尺寸公差等級CT為8～12級，取CT=10級。2.3確定各加工表面總余量主要加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量數(shù)值說明Φ27mm端面92H4.0單側加工

45 G 孔 H 工面 20 G 工2.4毛坯主要尺寸公差主要加工表面基本尺寸總余量毛坯尺寸尺寸公差Φ27mm端面924.0963.2

45 5 50 孔 單側3.0 面 20 5 25 工序設計：1.選用機床和工藝裝備（1）選用機床選用X5032立式銑床、XA6132臥式銑床、Z525立式鉆床、T760臥式鏜床。（2）選用夾具本零件出粗銑及加工孔等工序需要專用夾具外，其它工序均使用通用夾具即可。（3）選用刀具（a）銑刀選用高速鋼圓柱銑刀直徑d=60mm，齒數(shù)z=10、直徑d=50mm,齒數(shù)z=8以及切槽刀直徑d=6mm；（b）鉆Φ32mm孔選用錐柄麻花鉆；（c）鉆螺紋孔Φ6mm，攻絲M8-6H用錐柄階梯鉆，機用絲錐；（d）鉆Φ16mm孔選用直柄麻花鉆；部分工序使用專用刀具。（4）選用量具本零件屬于成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件的表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下:（a）選擇加工面的量具用分度值為0.05mm的游標長尺測量以及讀數(shù)值為0.01mm測量范圍100mm～125mm的外徑千分尺。（b）選擇加工孔量具因為孔的加工精度介于IT7～IT9之間，可選用讀數(shù)值0.01mm測量范圍50mm～125mm的內徑千分尺即可。（d）選擇加工槽所用量具可選用讀數(shù)值為0.02mm測量范圍0～150mm的游標卡尺進行測量。2.確定工序尺寸由由文獻[11]表5-16（內孔）、表5-15（槽）、表5-23（銑平面）可得：（1）孔的加工（a）Φ32mm孔毛坯為空心通孔，孔內要求精度為IT7級，故鉆孔：Φ31mm y=0.75mm擴孔：Φ31.75mm y=0.3mm半精鏜：Φ31.93mm y=0.07mm精鏜：Φ32H7（b）下端Φ16mm孔毛坯為實心，孔內要求精度為IT7級，故鉆孔：Φ15mm y=0.85mm擴孔：Φ15.85mm y=0.1mm半精鏜：Φ15.95mm y=0.05mm精鏜：Φ16H7（c）上端Φ16mm孔毛坯為實心，孔內要求精度為IT8級，故鉆孔：Φ15mm y=0.85mm擴孔：Φ15.85mm y=0.3mm鉸：Φ16H81.半精鏜Φ32mm孔（1）f由文獻[12]表5-31查得l45，k 1，f

0.4?0.7，按T760臥式鏜床說明（取較小進給量）d 32 lv可取

zf fzklv0.70.4

(2.1)（2）確定切削速度v和轉速n由文獻[12]可查v800m/s，v表10m/s；由公式n1000v表πD

99.5r/min按T760臥式鏜床說明選用n97r/min，此時實際鏜孔速度v8m/s（3）工時定額計算t由公式

tLd45161.57min

(2.2)nf 970.46mm9.5mm6mm9.5mm槽專用夾具設計；鉆下端Ф16mm孔：詳細內容見鉆下端Ф16mm孔專用夾具設計；鉆Ф6mm油孔：詳細內容見鉆Ф6mm油孔專用夾具設計。第3章半精鏜φ32mm孔專用夾具設計鏜床主要用鏜刀對工件已有的預制孔進行鏜削的機床。通常，鏜刀旋轉為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關的其他加工面的加工。鏜床分為臥式鏜床、落地鏜銑床、金剛鏜床和坐標鏜床等類型。1.2.3.4.3.1半精鏜φ32mm孔專用夾具總體設計方案本夾具主要用于半精鏜φ32mm20Ra6.3，精度要求高。3.1（加工時取出3.1方案一示意圖方案二：如圖3.2所示，工件采用短銷心軸（加工時取出）、導向板、活動V型塊來實現(xiàn)工件的定位方案，以夾具體導向板下端面為定位基準。其中短銷V型塊限制一個自由度，進行完全定位；定位后，通過調節(jié)支撐螺管實現(xiàn)夾緊；加工時，將短銷心軸取出，實現(xiàn)工件的定位加工。3.2方案二示意圖方案三：工件采用短銷、夾具臺面、活動V形塊來實現(xiàn)工件的定位方案，以夾具體臺面為定位基準。其中短銷限制兩個自由度，夾具體臺面限制三個自Vφ16mm孔上端施加夾緊力，實現(xiàn)工件的定位加工。φ32mm1.定位分析：定位原則上保證工件的加工要求，一般遵循六點定位原則，當然對于不完全定位或適當?shù)倪^定位也是許可的，但欠定位是絕對不行的。3.3X軸的轉動、Z軸的轉動、Y軸移動，YZ軸的移動、X軸的移動；定位元件6個自由度，屬于完全定位定位。3.3方案一的定位原理圖3.4V形塊來X軸的轉動、Y軸的轉動、Z軸移動；夾緊X軸的移動、Y軸的移動，VZ軸方向6個自由度，遵循六點定位原則。3.4方案二的定位原理圖3.5V形塊X軸的轉動、Y軸的轉動、Z軸移動；X軸的移動、Z軸的移動，VY軸方向6個自由度，遵循六點定位原則。3.5方案三的定位原理圖2.定位誤差的分析與計算：定位誤差概念及產(chǎn)生原因：(通常指加工表面對)或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案，經(jīng)分析計1～3認為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。5工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為-個整體的工件的位置也就確定了。但對于一批工件來說，由于在各個工件的有關表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來，工件雖已定位，但每個被定位工件的某些具體表面都會有自已的位置變動量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。定位誤差分析：（a） （b）3.6一批工件定位基準和工序基準相對定位基準理想位置的最大變動量O（簡稱基準定位誤差以位置3.6（a）中求得，即位置（O）TDTd1△min

(3.1)工序基準相對定位基準理想位置的最大變動量稱為工序基準與定位基準不重合誤差（簡稱基準不重合誤差），以不重表示?；鶞什恢睾险`差可以有圖3.6（b）中求得，即 AA1Td不重12 2

(3.2)定位誤差的組成和計算：定位誤差是指一批工件在用調整法加工時，僅僅由于定位不準而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍，即定位誤差主要是由基準位置誤差位置和基準不重合誤差不重兩項組成。即PAGEPAGE26

OO

1Td

(3.3)定位（H）方案一定位誤差計算：

位置（O）

不重（A）

12 2（H7/g6）D0.018mmd0.011m，Xmin0.007mm，經(jīng)計算可得定位（H）位置（O不重（A）0.0142m

(3..4)方案二、三定位誤差計算：0由零件圖可知，所加工孔精度等級為7級，即相應尺寸為320.027mm0于該工序為自定位加工，故位置（O）0。經(jīng)過計算可得，即定位（H）位置（O不重（A）0.0135m

(3.5)φ32mm機床夾具設計得是否合理，直接影響工件的質量、產(chǎn)量和加工成本。只有正確應用夾具設計的基本原理和知識，掌握夾具設計的方法，才能設計出既能保證工件質量、提高勞動生產(chǎn)率，又能降低成本和減輕工人勞動強度的機床夾具。經(jīng)綜合分析后，選用方案一。φ32mm（1）切削力計算：刀具：鏜刀φ32mm機床：T760臥式鏜床由公式得

yFzCFy

axzfyzvnzKpFzpF

(3.6)yF——切削力；y

FyCF

axFyfyFyvnFyKpFypF

(3.7)CF——系數(shù)，有被加工的材料性質和切削條件所決定；ap——背吃刀量f——進給量KF——安全系數(shù)xF、yF、nF——式中相關參量指數(shù)，可在切削用量手冊中查得；由文獻[12]表5-16、表5-31查得FFC 1433,xFFy

1.0,yFyF

0.75,nFyF

0.15,ap2,f

0.40,v800,K 1FyFFFC 572,xFFz

0.9,yFzF

0.6,nFzF

,ap2,f

0.40,v800,K 1FzF由上式可得

yF'528.8NyzF'82.9Nz因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。KK1K2K3K4K1——1.5；K2——1.1；K3——1.1；K4——1.1；

(3.8)所以yyFKF'793.3Nyy

(3.9)zz（2）夾緊力計算：zz

FKF'124.35N

(3.10)單個螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按下列計算W0

QLr'tgψrtg(αψ')

(3.11)1 z 2式中W0——單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；Q——原始作用力（N）；L——作用力臂（mm）；r'——螺桿端部與工件的當量摩擦半徑（mm）；ψ1——螺桿端部與工件的摩擦角(°)；rz——螺紋中徑之半（mm）；ψ'——螺旋發(fā)的當量摩擦角(°)，ψ'

arctgtgψ2，式中ψ為螺旋副的2 2摩擦角(°)，β為螺紋牙型半角(°)；α——螺旋升角(°)。

cosβ 2由文獻[5]查表1-2-20、表1-2-21、表1-2-22得zZM8r'6.22mm2°'r4.4m=50mm50，zψ12'9°50'，tgψ0.15；ψ12zY軸方向上M12螺釘：r'=9.33mm，α=2°29'，r5.513mm，L=80mm，z2Q=80N，ψ'2

9°50'，tgψ

0.15；1經(jīng)計算得1

FzW02729.6NFy2×W02582..6N綜上所述分析可得該夾緊機構可行。φ32mm鏜床夾具的對刀及引到裝置稱為膛套，膛套結構與被膛孔的幾何形狀、尺寸精度以及表面粗糙度有很大關系。因為膛套的結構決定了膛套的位置的準確度和穩(wěn)定性。膛套的結構形式一般分為固定式膛套和回轉式膛套兩類。固定式膛套的結構和一般鉆套的結構基本相似。它固定在膛模支架上，而不能隨膛桿一起轉動，因此膛桿與膛套之間有相對運動，存在摩擦。固定式膛套具有外形尺寸小，結構緊湊