毕业设计（论文）-设计油阀座零件的机械加工工艺规程及夹具设计（全套图纸）

毕业设计（论文）-设计油阀座零件的机械加工工艺规程及夹具设计（全套图纸） 长沙学院课程设计 机械制造工艺及夹具 课程设计指导书 全套图纸，加153893706 一、课程设计任务书 题目:设计 油阀座 零件的机械加工工艺规程 及相关工序的专用机床夹具。 设计要求:熟练使用计算机辅助(软件自选)，独立完成 (1) 毛坯图、零件,毛坯合图各一张(3或4号图CAD出图，手工图为2号)2 (2) 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图，CAPP出图)1 (3) 指定工序夹具装配图一张(2或3号图，CAD出图可拼接)1 (4) 夹具部分零件图1,2张(图幅自定)1 (5) 设计说明书(一份，>10页，正文小4号字，含插图) (6) 夹具3D装配效果图一张(3或4号图，可渲染)1 以上均需输出，以书面交设计，保留软盘待查。 原始资料:该零件图样一张;年产量为6000件。 二、课程设计指导 (一)设计的目的 本课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计(其目的在于: 1 长沙学院课程设计 1.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程与热处理、机械设计、公差与技术测量等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 2.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。 3.培养学生熟悉并运用CAD、CAPP设计以及查询手册、规范、图表等技术资料的能力。 4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 (二)设计要求与内容 本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师指定的任务设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师指导下，按本指导书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定，数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。 具体内容如下: (1)确定生产类型(一般为中批或大批生产)，对零件进行工艺分析。 (2)选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图(零件,毛坯合图); (3)运用CAPP软件拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备(刀具，夹具，量具，辅具)，确定各工序切削用量及工序尺寸。 (4)填写指定工序的工序卡片，并设计该工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图1,2张 (5)撰写设计说明书。 (6)运用CAD软件绘制专用夹具的3D装配图，并制夹具效果图。 2 长沙学院课程设计 目录 摘要 ........................................................ 6 第1章、零件的分析 .......................................... 7 1.2零件的工艺分析 ........................................... 7 1.2.1以,22?为中心的加工表面 ............................................................................................. 7 1.2.2以,16H10为中心的加工表面 ........................................................................................... 8 1.3确定毛坯 ................................................. 8 1.3.1 毛坯材料 ............................................................................................................................. 8 1.3.2 铸件尺寸公差 ..................................................................................................................... 9 1.3.3 铸件机械加工余量 ............................................................................................................. 9 1.4基面的选择 .............................................. 10 1.4.1粗基准的选择 .................................................................................................................... 10 1.4.2精基准的选择 .................................................................................................................... 10 1.5制定工艺路线 ............................................ 11 1.5.1表面加工方法的确定 .........................................................................................................11 1.5.2加工阶段的划分 ................................................................................................................ 12 1.5.3工序的集中与分散 ............................................................................................................ 12 1.5.4工序的顺序安排 ................................................................................................................ 12 1.5.5工艺路线方案一 ................................................................................................................ 12 1.5.6工艺路线方案二 ................................................................................................................ 13 3 长沙学院课程设计 1.5.7工艺路线的比较与分析 .................................................................................................... 13 1.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .................. 14 1.6.1外圆表面(,63?) ....................................................................................................... 14 1.6.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量(,63?端面、,32?端面) ...................... 14 1.6.3孔,16? ........................................................................................................................... 14 1.6.4外圆端面(,24?) ....................................................................................................... 15 1.6.5铣缺口(,16?) ........................................................................................................... 15 1.7确定切削用量和基本工时 .................................. 15 第2章、粗钻油阀座φ10.5孔工序的夹具设计 ................... 28 2.1问题提出 ............................................. 28 2.2定位基准和定位方案的选择 ............................. 28 2.3切削力和卡紧力计算 ................................... 29 2.4定位误差分析 ......................................... 29 2.5对刀装置 ............................................. 30 2.6夹具设计及操作的简要说明 ............................. 30 2.7 绘制夹具总体图 ...................................... 30 2.8设计心得体会 ......................................... 31 第3章、油阀座钻Φ3Φ5孔专用夹具设计 ....................... 34 3.1 确定设计方案 ........................................ 34 3.2 计算切削用量,决定切削速度v和工作台每分钟进给量F ... 34 3.3 选择钻头磨钝标准耐用度 .............................. 35 3.4 基本时间 ............................................ 35 3.5 定位误差的分析 ...................................... 35 3.6 操作说明 ............................................ 35 3.7 设计心得体会 ........................................ 36 4 长沙学院课程设计 第4章、油阀座圆周上φ2mm孔工序的夹具设计 .................. 38 4.1 问题提出 ............................................ 38 4.2 基准的选择比较 ...................................... 38 4.3 切削力及夹紧力的计算 ................................ 38 4.4 定位误差的分析 ...................................... 39 4.5 夹紧元件强度校核 .................................... 39 4.6 夹具操作设计及操作说明 .............................. 40 4.7 夹具的优化设计及经济性分析 .......................... 40 4.8 设计心得体会 ........................................ 41 第5章、油阀座铣135?缺口专用夹具设计 ...................... 43 5.1 确定设计方案 ........................................ 43 5.2 计算切削用量 ........................................ 43 5.3 决定每齿进给量Fz .................................... 43 5.4 选择铣刀磨钝标准几耐用度 ............................ 43 5.5 决定切削速度v和工作台每分钟进给量Fmz ............... 43 5.6 效验机床功率 ........................................ 44 5.7 基本时间 ............................................ 45 5.8 切削力及夹紧力计算 .................................. 45 5.9 定位误差的计算 ..................................... 46 5.10 操作说明 .......................................... 47 5.11 夹具的优化设计及经济性分析 ........................ 47 5.12设计心得体会 ........................................ 48 5 长沙学院课程设计 第6章 参考文献 ............................................ 50 附录: 附表一:油阀座加工工序总流程工艺卡 附表二:各工序加工工艺卡 附图一:毛坯图及零件毛坯合图 附图二:各工序夹具效果图 附图三:各工序夹具装配及零件图 摘要 制造业中尤其是机械制造业在产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的工艺装备，而制造业产品的质量、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。 本次课程设计通过分析注油器油阀座零件的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。对于夹具设计来说，最重要的就是定位、夹紧方案的确定。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置。同时，通过对一系列定位误差和夹紧力的计算，验证了该零件的加工是可以保证其要求的精度的，它的加工误差在规定的范围内。通过夹紧力的计算，也验证了零件在被夹紧的前提下，它受到的夹紧力也并不大，满足夹具设计所要求的既要保证一定的夹紧力不使工件在加工过程中发生位移，但同时又不能过大致使工件发生变形。 关键词:工艺装备、夹具设计、定位、夹紧 6 长沙学院课程设计 第1章、零件的分析 1.1零件的作用 目所给定的零件是凿岩机注油器上的油阀座，左端通过Rc3/4与主机相连，一管 ，0.13套穿过油壶壳体与,24.5?孔焊接，高压气体从左端进入阀座，在负压作用下，油0 壶内油从,2?孔流至,22?孔与高压气体混合后成雾状从套管喷出。,16H10孔装入油量调节装置，缺口标志油量调节范围。 1.2零件的工艺分析 油阀座共有两组加工表面。现分述如下: 1.2.1以,22?为中心的加工表面 ，0.13这一组加工表面包括:,63?的外圆，,24.5?的内孔，,22?的内孔以及0 Rc3/4锥孔，60?锥角，1×45?倒角，2个,2?的通孔，,5?，,3?垂直于,5?，,2?的平面及左端垂直平面。 7 长沙学院课程设计 图1.1 以,22?为中心的加工表面 1.2.2以,16H10为中心的加工表面 这一组加工表面包括:,16H10的孔，,10.5?的孔以及135?缺口，,16.8?内槽以及45?倒角。 ，0.13由以上分析可知，Rc3/4连接用,63?定位。,24.5?焊管套形位公差靠机床0 自身来保证，且粗精加工尽可能一次加工完成。 图2.2 以,16H10为中心的加工表面 1.3确定毛坯 1.3.1 毛坯材料 ,根据零件材料ZG45确定毛坯为铸件，为了保证孔22的加工质量和便于加工，将 8 长沙学院课程设计 ,,整个工件铸成整体毛坯，分型面通过22孔中心线，而且垂直16孔的中心线，铸件进行人工时效后，送机加工车间加工，以免工件切开后发生较大的变形。 1.3.2 铸件尺寸公差 由于是中批量生产，毛坯制造选方法采用砂型机器型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10，选取铸件错箱值为1.0 mm。 1.3.3 铸件机械加工余量 对于批量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得选取MA为G级，各表面的总余量见下表1，由工艺人员手册查得铸件主要尺寸见表2。 表1 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 上表面 39.6 G 2+0.4 单侧加工 Φ63 63 H 5+1 轴降1级双侧加工 端面 55 G 3.5+0.5 双侧加工 表2 主要尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差CT ,16与右端面尺寸 22 2 24 一般公差-c ,63 轴 63 4 67 一般公差-c ,22与上表面尺寸 39.6 2.4 42 一般公差-c 左端面与右端面尺寸 55 4 59 一般公差-c 9 长沙学院课程设计 零件毛坯合图 1.4基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 1.4.1粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。对一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，本零件选用不加工表面Φ32外圆柱面作为粗基准。采用Φ32外圆柱面作为粗基准加工内孔可以保证空的壁厚均匀，而且便于装夹。 1.4.2精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。阀座的右端面和Φ24.5孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现阀座零件“一面两孔”的典型定位方式;其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。加工,10.5?孔时，以右端端面及,24.5?内孔为基准。加工内孔时应以,63?端面为基准。由于形位公差由机床自身来保证，粗精加工尽可能一次完成。 10 长沙学院课程设计 1.5制定工艺路线 制定工艺路线出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，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。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。 1.5.1表面加工方法的确定 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下: 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 加工方案 备注 右端面 IT13 12.5 车 左端面 IT13 12.5 车 上端面凸台 IT10 12.5 铣 Φ22mm孔 IT13 12.5 钻 Φ24.5孔 IT11 12.5 车 Rc3/4锥螺纹孔 IT13 12.5 车 Φ10.5mm孔 IT13 12.5 钻 Φ16mmH10孔 IT10 3.2 钻-扩 Φ3mm孔 IT11 25 钻 Φ5mm孔 IT13 12.5 钻 Φ2mm孔 IT11 25 钻 11 长沙学院课程设计 2.5*2.5*4缺口 IT13 12.5 铣 135 退刀槽 12.5 铣 内槽 IT12 12.5 镗 专用镗刀 1.5.2加工阶段的划分 由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工阶段，一个加工阶段可以完成;且由于工件的精度要求不太高，所以可以把焊工艺放置到最后，影响不太大。 1.5.3工序的集中与分散 本零件选用工序集中原则安排油阀座的加工工序，端面Φ5、Φ3的孔一次装夹完成加工，,63?外圆、端面，,22?孔，,24.5mm内圆一次装夹完成。该油阀座的生产类型为批量生产(6000件)，为了提高生产效率;运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩减辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工面之间的相对位置要求。 1.5.4工序的顺序安排 根据先基准后其它的原则，首先加工精基准——Φ63mm圆柱面、右端面，Φ24.5孔;根据先主后次的原则，先加工主要面——右端面，Φ22mm孔,后加工次要面——Φ10.5mm孔，Φ16mmH10孔;根据先面后孔的原则，先加工右端面，后钻轴向孔;先加工凸台面，后钻Φ10.5孔。 1.5.5工艺路线方案一 工序1 车,63?外圆、端面 工序2 钻,22?孔 工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45?倒角 工序4 半精车,24.5?、精车,24.5? 工序5 钻,10.5?孔 工序6 粗镗,16.8?的孔 工序7 车,24?端面、 车倒角 工序8 钻,3?孔、 工序9 钻,5?孔 工序10 钻圆周上,2?孔 12 长沙学院课程设计 工序11 钻端面上,2?孔 工序12 精镗,16?的孔、镗内槽,16.8?的孔 工序13 铣缺口 工序14 焊封、去毛刺 1.5.6工艺路线方案二 工序1 铸造 工序2 车,63?外圆、端面，钻,22?孔，扩,24.5mm内圆，粗镗退刀槽; 工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车1×45?倒角 工序4 铣,24?端面，保证至定位基准长度为39.6mm 工序5 钻,10.5?孔，锪倒角; ，0.24,16.8工序6 用专用镗刀镗内槽，距,24mm面2.5mm，宽度为1.1mm 0 扩孔,16 H10mm，保证26.6?0.11mm; 工序7 铣,16孔的下端面，半粗铣上端面平台; 工序8 钻,3?孔，钻,5?孔，保证深度6mm; 工序9 钻端面上,2?孔，保证长度14mm; 工序10 钻圆周上,2?孔; 工序11 铣130度的缺口; 工序12 焊封、去毛刺; 工序13 终检，按零件图样要求全面检查; 1.5.7工艺路线的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于:方案一工序4重复使用了初,32?的外圆，方案二把此工序放在了工序2中一次装夹加工，且精度要求能够保证;方案一中工序5钻孔时没有遵循先面后孔的原则，方案二保证了这一原则;,16mm孔和,16.8内槽一次加工就能保证精度，所以无需像方案一中那样分粗加工和精加工，且把镗孔的工序先于扩直径为16的孔，减小了因镗工艺造成工件变形的影响，加之对两个直径为2的油孔，先加工右端面的，而后加工圆周面上的孔，易于排屑和减小了加工的难度和增加刀具的使用寿命。综上从优考虑，选择工艺路线为方案二。 首先以,32?外圆为粗基准加工端面，,63?外圆，钻,22?孔，车,24.5mm内圆，尺寸公差由机床保证。利用,63?外圆和,24.5mm内圆加工,32?端面、锥孔、倒角、车螺纹。利用,63?端面和,24.5mm内圆以及,24mm外圆加工,24mm端面。由于,2?孔和,3?孔不能在同一机床上完成，所以应分成2道工序在2个不同的机床 13 长沙学院课程设计 上加工。而两个,2?孔相通，所以先钻端面,2?孔，再钻另一个,2?孔时应以端面,2mm为定位基准。 图2.2 主要加工尺寸 1.6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 油阀座零件材料为ZG45，强度和切削性能良好，塑性、韧性较低。生产类型为大批量生产，采用砂型机器铸造(压实式或震压式)。查《机械加工工艺手册》及相关资料，长度方向上的余量为4?。铸造精度为IT9-IT11，尺寸公差为1.6-3.2mm. 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、工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1.6.1外圆表面(,63?) 考虑其加工长度为9?，与其联结的非加工外圆表面直径为,70?，为简化铸造毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为,70?。,63?表面为自由尺寸公差. 1.6.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量(,63?端面、,32?端面) 分2次加工。第1次加工3?，余下的0.5?1次加工。 1.6.3孔,16? 由于孔的直径都小于24毫米，故采用毛坯为实心，不冲出孔来。内孔精度要求界 14 长沙学院课程设计 于IT8,IT10之间。参照《机械加工工艺手册》确定工序尺寸及余量为 钻孔,10.5? 粗镗,15.85? 2Z=5.35? 精镗,15.95? 2Z=0.1? 1.6.4外圆端面(,24?) 查《机械加工工艺手册》,24?端面的余量为4?。分两次加工，第一次加工3?，第二次加工1?。 1.6.5铣缺口(,16?) 由于题目中对,16?圆柱缺口的精度要求不高。故粗铣余量为4?。经过粗铣后即可达到题目的要求。 1.7确定切削用量和基本工时 工序2:车,63?外圆及端面，钻,22?孔，车,24.5mm内圆，粗镗退刀槽 1、加工条件 加工材料:ZG45，,0.05Gp,铸造 ,b 加工要求:粗车,63?外圆及端面 机床:CA6140车床 krr刀具:刀片材料YT15，刀杆尺寸16?×25?，=90?，=15?， 0 ar=12?，=0.5?。 00 2、计算切削用量 (1)车,63?外圆端面 a1)已知毛坯长度方向的加工余量为，分2次加工，=3?，长度加工公差按IT10p 级。 2)进给量f:根据《机械加工工艺手册》P507表2.4-3,当刀杆尺寸为16?×25 a?，?3?以及工件直径为63?时f=0.5,0.7?/r，按CA6140车床说明《机械加p 工工艺手册》P871表3.1-19取f=0.51?/r 15 长沙学院课程设计 3)计算切削速度。 据《切削用量简明手册》P30，切削速度计算为(寿命选T=60min) cv，=(m/min) (2.1) vckvyvT，，fxmvap 其中=242，=0.15,=0.35,=0.8 ycxkvvvv 将上述数据带入公式中 242=0.8=91.5m/min ，vc0.20.150.3560，3，0.51 4)确定机床主轴转速 ，1000，91.51000vc===399r/min ns73，,，,dw 按机床说明(见《切削用量简明手册》表1.13)与399 r/min相近的机床转速为320r/min以及400r/min，现取400r/min。若选320r/min，则速度损失太大。 所以，实际切削速度: n,，,73400dwV===91.69m/min 10001000 5)切削工时，据《机械加工工艺手册》P694表2.5-3 l25t=i= =0.245min ，2fn0.51，400 6)效验机床功率 主切削力按《切削用量简明手册》P37表1.29 所示公式计算 yxnFFFccc= (2.2) fFccavkpcFFcc 其中 =2795，=1.0,=0.75,=-0.15 ycxnFFFcccFc =0.89×0.95×1.0×1.0=0.8455 KFC 20.75,0.15Fc0.5191.613=2795××××0.8455=2169.4N Fc切削时消耗功率为 2169.4，91.69vFcc===3.32Kw pc60，10001000 根据中CA6140机床说明可知，CA6140主电动机功率为7.5Kw，所以机床功率已足够，可以正常加工。 7)效验机床进给系统速度。已知主切削力=2169.4N，径向切削力按《切削用量Fc 简明手册》表1.29公式计算 16 长沙学院课程设计 yxnFFFpppF= (2.3) fpcavkpcFFpcp 其中=1940,=0.6,=0.6,=0.9 ycnxFFFpppFp =0.5×0.85×1.0×0.66=0.8455 KFP 0.90.6,0.330.5191.69=1940××××0.2468=224.4N Fc 而轴向切削力 yxnFFFfff= (2.4) ,,,,fFcavkFpcFFff 其中=2880,=0.5,=-0.4,=1.0 ynxcFFFfffFf k=1.17×0.85×1.0×1.0=1.445 fF 1.00.5,0.430.5191.69F=2880××××1.445=1433.25N f 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的 作用力为 FFFF=+u(+) fcp =1433.25+0.1×(2169.4+224.4)=1672.63N 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力远远大于1672.63N。故机床进给系统可正 常工作。 |1|车,63?外圆 切削深度: 单边余量Z=4?。分两次切削，第一次切3?。 进给量: 据《切削用量简明手册》表1.16，选用f=0.5?/r 计算切削速度: cv,= (2.5) vkcvymxvv,,faTp其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==23.5r/min vc0.200.560，3，0.3 确定主轴转速: 10001000，23.5vc===102.52r/min ns73,,dw 17 长沙学院课程设计 按机床选取n=100r/min 所以实际切削速度: n,10073,dwV===22.92m/min 10001000 切削工时: 按《机械加工工艺手册》P694表2.5-3 20lt== =0.8min i，2fn0.5，100 |2|钻,22?孔 选用机床:Z550型立式钻床 进给量:f=0.41?/r(《切削用量简明手册》表2.7) 切屑速度:v=10.25m/min(《切削用量简明手册》表2.13及表2.14按5类加工性 考虑) 10001000，10.25vc===148.38r/min ns22,,dw 按机床选取=125r/min(《切削用量简明手册》表2.36) nw 所以实际切削速度 n,12522,dwV===8.635m/min 10001000 切削工时: 69lt===1.346min fn0.41，125 其中切入=10?，切出=4?，L=55? ll12 | 3|半精车,24.5?、精车,24.5?沉孔，孔深为10? (1)半精车,24.5?，半精车至,24?。单边余量Z=1?，一次车去全部余量，=1?。查《切削用量简明手册》表1.6可知 f=0.51?/r ap ?计算切削速度。根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 cv=(m/min) (2.8) ,vckvymvxv,,faTp 18 长沙学院课程设计 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==40.58r/min vc0.200.860，1，0.2510001000，40.58vc===527.49r/min ns24,,dw 按机床说明，取=560r/min nw 实际切削速度: n,,56024dwV===42.2m/min 10001000 切削工时: l35.5t===0.507min i，2fn0.25，560 ，0.13?精车至,?。单边余量Z=0.25?、f=0.25?/r、=0.25? a24.5p0 ?计算切削速度。根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 cv=(m/min) (2.9) ,vckvymvxv,,faTp其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==40.58r/min vc0.200.860，0.25，0.2510001000，40.58vc===527.49r/min ns24,,dw 按机床说明，取=560r/min nw 实际切削速度: n,,56024dwV===42.2m/min 10001000 切削工时: l35.5t=i= =0.507min ，2fn0.25，560 工序3:车左端端面、车锥孔Rc3/4、车60?内倒角、车内螺纹、车1×45?倒角。 (1)车左端端面 ?确定进给量。当刀杆尺寸为16?×25?，?3?以及工件直径为32?时，ap f=0.51?/r。查《切削用量简明手册》表1.10及《机械加工工艺手册》P507表2.4-3 ?计算切削速度 根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 cv =(m/min) ,vckvymvxv,,faTp 19 长沙学院课程设计 (2.6) 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==29.11r/min vc0.200.860，3，0.3810001000，29.11vc===289.7r/min ns32,,dw 按机床说明(见《切削用量简明手册》表1.31)与289.7 r/min相近的机床转速为 ，现取320r/min。若选250r/min，则速度损失太大。 320r/min以及250r/min 所以实际切削速度 n,32032,dwV===32.15m/min 10001000 切削工时: 27lt===0.444min fn0.38，320 (2)车锥孔 ?确定进给量。查《机械加工工艺手册》P507表2.4-5，知f=0.37?/r ?计算切削速度 根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 cv,=(m/min) (2.7) kvvcymxvv,,faTp其中=38，=0，=0.8,=0.8，m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==29.76r/min vc0.200.860，3，0.3710001000，29.76vc===473.89r/min ns20,,dw 按机床说明，取=500r/min nw 所以实际切削速度 n,50020,dwV===31.4m/min 10001000 ?切削工时: 31lt===0.19min fn0.37，500 工序4:铣,24?端面，保证至定位基准长度为39.6mm 铣,24?端时:=3?，f=0.38mm/r(查《机械加工工艺手册》P507) ap 切削速度根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 20 长沙学院课程设计 cv=(m/min) (2.10) ,vckvymvxv,,faTp其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==29.11r/min vc0.200.860，3，0.3810001000，29.11vc===386.28r/min ns24,,dw 按机床说明，取=400r/min nw 实际切削速度 n,,40024dwV===30.144m/min 10001000 切削工时: 18lt===0.237min i，2fn0.38，400 工序5:钻,10.5?孔，锪倒角 ?确定进给量f:根据《切削用量简明手册》,当钢的=800Mp,d=,10.5?时，,b f=0.22mm/r,0.28mm/r ?切削速度:据机床说明(《切削用量简明手册》P55表2.13及2.14按5类加工性 考虑)查得切削速度V=12.7m/min所以 10001000，12.7vc===385.2r/min ns10.5,,dw 按机床说明，(《切削用量简明手册》P79表2.36)取=351r/min nw故实际切削速度: n,,35110.5dwV===11.57m/min 10001000 ?切削工时:按《机械加工工艺手册》P696表2.5-7 34lt===0.387min fn0.25，351 工序6:镗内槽,16.8?的孔，扩,16?的孔、 据有关手册，确定镗床的切削速度为30m/min。则 10001000，30vc===597.1r/min ns16,,D 由于T68卧式镗床说明中有=100r/min nw 故实际切削速度 21 长沙学院课程设计 ,10016nD,V= ==5.024m/min 10001000 切削工时: 33lt== =0.66min fn0.5，100 扩孔至,16?。单边余量Z=2.75?。一次切除全部余量。=2.75?，进给量ap f=0.5mm/r 工序7:铣,16孔的下端面，半粗铣上端面平台; 铣,16?端时:=3?，f=0.38mm/r(查《机械加工工艺手册》P507) ap 切削速度根据《切削用量简明手册》表1.27，切削速度的计算公式为 cv=(m/min) (2.10) ,vckvymvxv,,faTp其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ycxkvvvv 38，0.8==29.11r/min vc0.200.860，3，0.3810001000，29.11vc===386.28r/min ns24,,dw 按机床说明，取=400r/min nw 实际切削速度 n,,40024dwV===30.144m/min 10001000 切削工时: 18lt=i==0.237min ，2fn0.38，400 工序8:钻,3?孔，钻,5?孔，保证深度6mm; 一、钻,3?孔: 选用钻床为Z550 f=0.02mm/r(查《切削用量简明手册》P59表2.18) V=25m/min(查《切削用量简明手册》P59表2.18) 10001000，25vc===2653.93r/min ns3,,dw 22 长沙学院课程设计 按机床说明，取=1500r/min nw 故实际切削速度: n,,15003dwV===14.13m/min 10001000 切削工时: 19lt===0.633min fn0.02，1500 钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 轴向力: yFfz= (2.11) ,,,fFfCdkF0F 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 KCZYFFFF 10.70.023=600×××0.95=110.59N Ff 扭矩: yMMz= (2.12) ,,,fMCCdkM0M 20.80.023=0.305×××0.95=0.114N*m MC 功率: ,VMCC= (2.13) PC30d00.114，14.13==0.018Kw PC30，3 二、钻,5?孔: 钻,5?孔时: f=0.015mm/r(查《切削用量简明手册》P59表2.18) V=28m/min(查《切削用量简明手册》P59表2.18) 10001000，28vc===1783.4r/min ns5,,dw 按机床说明，取=1500r/min nw 故实际切削速度: n,,15005dwV===23.55m/min 10001000 23 长沙学院课程设计 切削工时: 12lt== =0.533min fn0.015，1500 钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 轴向力: yFfz= (2.13) ,,,fFfCdkF0F 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 KCZYFFFF 10.70.0155=600×××0.95=150.69N Ff 扭矩: yMMz= (2.14) ,,,fMCCdkM0M 20.80.0155=0.305×××0.95=0.317N*m MC 功率: ,VMCC= (2.15) PC30d00.317，23.55==0.05Kw PC30，5 工序9:钻端面上,2?孔 选用钻床:Z515 f=0.05mm/r(查《机械加工工艺手册》P545表2.4-38) V=0.75m/s(查《机械加工工艺手册》P547表2.4-41) 10001000，0.75，60vc===7165.6r/min ns2,,dw 按机床说明，取=2900r/min nw 故实际切削速度: n,,29002dwV===18.212m/min 10001000 18l切削工时: t===0.124min fn0.05，2900 钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查《切削用量简明手册》P77表2.32 24 长沙学院课程设计 轴向力: yFfz= (2.15) fFfCdkF0F 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 CZYKFFFF 10.720.05=600×××0.95=140.02N Ff 扭矩: yMMz= (2.16) fMCCdkM0M 20.820.05=0.305×××0.95=0.1055N*m MC 功率: VMCC= (2.17) pC30d00.1055，18.212==0.032Kw PC30，2 工序10:钻圆周上,2?孔 由于此道工序与上一道工序机床选择相同。故切削用量和基本工时与上一步相同。 f=0.05mm/r =2900r/min，V= 18.212m/min nw t=0.193min 工序11:铣缺口 工件材料:ZG45 刀具:硬质合金立铣刀。材料为YT15 /Z=16/3 , f=0.03mm/z d0 V=2.66m/s=159.6m/min 10001000，159.6vc===2117.8r/min ns,24,dw 按机床说明，取=1450r/min nw n,,145024dw故实际切削速度:V===109.27m/min 10001000 10l切削工时:t== =0.077min fn,z0.03，1450，3 25 长沙学院课程设计 工序12:焊封、去毛刺 (2007级) 本科生设计说明书 油阀座钻Φ10.5mm孔专用夹具设计 系 部: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 叶 青 班 级: 07机本一 学号 2007011120 26 长沙学院课程设计 指导教师姓名: 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月 27 长沙学院课程设计 第2章、粗钻油阀座φ10.5孔工序的夹具设计 本章由叶青执笔 经小组讨论及分配，决定设计第5道工序在Ф24面上钻Ф10.5的通孔的工装夹具，对本序的主要要求考虑尺寸22，由于公差要求较低，因此本步的重点应在加紧的方便与快速性上。 2.1问题提出 本夹具用来加工Φ24端面的Φ10.5mm的孔。孔的定位精度一般，加工精度可由钻床保证。 2.2定位基准和定位方案的选择 由零件图可知，加工Φ10.5mm孔必须对工件进行完全定位。使用钻床进行加工，2种方案如下:方案一用Φ63mm端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过Φ22mm中心孔，在心轴上做成Φ24.5mm的短销限制2个自由度，再用Φ24上端面限制一个自由度。定位方案二用Φ63mm的端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过Φ22mm中心孔，再用Φ24的外圆面限制一个自由度。由比较可知，方案一Φ24上端面面积较小，不足以限制零件的旋转自由度，而方案二则能较好的限制其旋转自由度。 方案1 方案2 图2.2.1 28 长沙学院课程设计 出于定位简单和快速的考虑，选择方案二即以孔φ24.5mm和端面为基准定位，侧面加V形块与φ24圆柱外圆面相切辅助定位，使工件完全定位，再使用螺旋卡紧机构推动紧推块压紧零件进行卡紧。 最终的定位原理图如图 图2.2.2 2.3切削力和卡紧力计算 本步加工按钻削估算卡紧力，实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 : yzf0.71F,Ckfd,1000，1.0，0.2，80,2528N iFFf0 扭矩: ztyt0.8,6T,Cdfk,0.305，80，1.0,1.01，10N,M Tt0Ff卡紧力为 F,,8.4N,2 取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 则实际卡紧力为 F’=S1×S2×S3×S4×F=16.77N 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 2.4定位误差分析 29 长沙学院课程设计 本工序采用孔φ24.5和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。 2.5对刀装置 本夹具采用可换钻套作为对刀装置，其中钻套配用M8的开槽盘头螺钉压紧，其优点是可迅速方便地调换钻套。 图2.5 2.6夹具设计及操作的简要说明 夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧，为了提高生产力，使用螺纹卡紧机构，为操作方便轻松，采用手轮转动推力螺栓加紧定位。 加工时转动手轮使紧推块退至适当距离，将工件装在心轴上，略微对正，再转动手轮使V块接触工件φ24外圆使零件完全对正，最后继续转动手轮紧固工件。 2.7 绘制夹具总体图 绘图时，工件用双点画线表示，将夹具的各个元件连接在一起，形成夹具的整体图，螺纹，销等配合部分采用局部剖视图表示。 30 长沙学院课程设计 图2.7 2.8设计心得体会 经过为期三周的努力，有关夹具的课程设计最终完成了，个中的辛苦与体会，让我感触颇深。 刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。 在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，通过几次与指导老师的交流也都能迎刃而解。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他们在设计期间为我们解决了很多难题。 这次的课程设计，各种辅助设计的计算机软件必不可少，有我们曾经接触过的AutoCAD，也有我们以前一无所知的pro/E，C4D等等软件，通过这段时间的使用及实践，让我对这些软件也或能够熟练的使用，或能进行一些初步的操作了。对于已经大三并且即将大四的我们来说，这次的课程设计在我们以后的社会工作中的作用是十分重要的， 31 长沙学院课程设计 相信通过这次的课程设计，能够让我认清了自己的不足，并将在以后的工作生活中加以完善，在未来的工作中更好的发挥自己。 32 长沙学院课程设计 (2007级) 本科生设计说明书 油阀座钻Φ10.5孔专用夹具设计 系 部: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 周 蓉 班 级: 07机本一 学号 2007011117 指导教师姓名: 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月 33 长沙学院课程设计 第3章、油阀座钻Φ3Φ5孔专用夹具设计 本章由周蓉执笔 3.1 确定设计方案 本夹具是工序钻,3,5孔的专用夹具.本夹具将用于立式钻床. 1.定位方案 工件以右端面及,24.5孔为定位基准,采用平面与定位销组合定位方案,在右端面及,24.5孔面上定位,其限制了5个自由度. ,16孔用菱形销限制1个自由度,所以工件被完全定位. 2.夹紧方案 用于钻小孔的夹具,常常不另设夹紧装置,这种处理方法既能缩短夹具的制造周期,降低夹具制造成本,又能节省安装工件的时间,提高生产率,但必须保证安全.采用手动螺旋拧紧是可靠的,可免去夹紧力的计算. 3.导向装置 采用固定钻套,保证钻孔的位置. 3.2 计算切削用量,决定切削速度v和工作台每分钟进给量F 钻,3?孔，钻,5?孔，保证深度6mm; 一、钻,3?孔、 选用钻床为Z550 f=0.02mm/r(查《切削用量简明手册》P59表2.18) V=25m/min(查《切削用量简明手册》P59表2.18) 10001000，25vc===2653.93r/min ns3,,dw 按机床说明，取=1500r/min nw 故实际切削速度: n,,15003dwV===14.13m/min 10001000 切削工时: 19lt===0.633min fn0.02，1500 二、钻,5?孔 34 长沙学院课程设计 f=0.015mm/r(查《切削用量简明手册》P59表2.18) V=28m/min(查《切削用量简明手册》P59表2.18) 10001000，28vc===1783.4r/min ns5,,dw 按机床说明，取=1500r/min nw 故实际切削速度: n,,15005dwV===23.55m/min 10001000 3.3 选择钻头磨钝标准耐用度 查<<机械制造技术基础课程设计指南>>表5-130知,钻头的磨钝限度为0.5-0.8 3.4 基本时间 切削工时: 19lT1===0.633min fn0.02，1500 12lT2== =0.533min fn0.015，1500 总时间大约为1.066分 3.5 定位误差的分析 本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为垂直放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的 了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。3.6 操作说明 由零件图可知，两定位孔一个与,5孔同轴,一个与,5孔垂直，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求。为了保证所钻的孔与侧面垂直,根据基准重合、基准统一原则,在选择两定位孔的加工定位基准时，应尽量选择同一定位基准,即粗车、半精车的右端面。因此加工定位孔的定位基准应选择,63外圆端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以,24.5轴限制工件的两个自由度，用一个菱形销定位限制工件的另一个自由度。 35 长沙学院课程设计 ] 3.7 设计心得体会 设计是对我们在学校所学知识的总结。通过课程设计可以将所学知识串通起来,从 而对我们所学专业知识进行巩固和复习。 刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。于是我在图书馆借了很多相关的书籍,并上网查阅了一些资料,详细了解了机械设计应注意的问题及设计步骤.我开始知道要先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图,然后定出工艺规程路线,最后设计出需要的专用夹具. 在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，指导老师及同学们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不仅学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，要感谢我们的指导老师，他在设计期间为我们解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会对我们以后的学习有更好的帮助。 36 长沙学院课程设计 (2007级) 本科生设计说明书 油阀座钻φ3mm孔工序的夹具设计 系 部: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 扶翰章 班 级: 07机本一 学号 200701112 2 指导教师姓名: 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月 37 长沙学院课程设计 第4章、油阀座圆周上φ2mm孔工序的夹具设计 本章由扶翰章执笔 4.1 问题提出 本夹具用来加工圆周上Φ2mm孔。孔的定位精度一般，加工精度可由钻床保证。 4.2 基准的选择比较 由零件图可知，加工Φ2mm孔必须对工件进行完全定位。使用钻床加工，定位方案一用Φ63mm端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过Φ22mm中心孔，在心轴上做成Φ24.5mm的短销限制2个自由度，再用Φ16mm的孔限制1个自由度。定位方案二用Φ63mm的端面放在平面上限制3个自由度，用心轴穿过Φ22mm中心孔，在心轴上做成Φ24.5mm的菱形短销与平面一起限制4个自由度，再配合Φ2mm的短销限制2个自由度来实现定位。比较两个方案可知，方案二较好，因为端面上Φ2mm的孔和圆周上Φ2mm的孔要求垂直相通，方案二用前一步工序加工的端面Φ2mm的孔来进行定位，可以很好的保证加工精度。故选择方案二。 图3.2 工件定位方案一 工件定位方案二 4.3 切削力及夹紧力的计算 选用钻床为Z515 f=0.05mm/r(查,1,P545表2.4-38) 38 长沙学院课程设计 V=0.75m/s (查,1,P547表2.4-41) 1000，0.75，601000vc ===7165.6r/min ns2,,dw =2900r/min 按机床说明，取nw 故实际切削速度: n,,29002dwV= ==18.212m/min 10001000 28l切削工时:t== =0.193min fn0.05，2900 钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查,6,P77表2.32 yFfz 轴向力:= (3.1) ,,,fFCdkfF0F 其中=600，=1.0, =0.7, =0.95 CZYKFFFF 0.71=600×××0.95=140.02N Ff0.052 yMMz 扭矩: = (3.2) ,,,fMCCdkM0M 0.82=0.305×××0.95=0.1055N*m M0.052C ,VMCC 功率: = (3.3) PC30d0 0.1055，18.212==0.032Kw PC30，2 4.4 定位误差的分析 夹具的主要定位元件是立板及与立板配合使用的心轴。所以立板和心轴的制造误差为本工序的主要误差。立板与心轴的配合处要磨精度等级为6级，公差为0.013mm，平面度公差为0.05mm，心轴的表面与立板面的垂直度公差为0.03mm，所以加工孔的垂直度误差为0.013+0.03+0.05mm=0.093mm。 4.5 夹紧元件强度校核 39 长沙学院课程设计 F受力分析:当压紧工件时，螺栓除受夹紧力作用产生拉应力外，还受转矩T的扭j 转而产生扭转剪应力的作用。 F140.02j,拉伸应力: ,,,0.91Mpa,3.1422d，1444 ,,0.5，,,0.5，0.91,0.455Mpa扭转剪应力: 由第四强度理论，可知螺栓预紧状态下的计算应力: 222,,,，3,,0.91，3，0.455,1.2Mpa C, Mpa,元件材料为45钢，屈服强度为=450 ，取安全系数n=1.9 s ,450s则许用挤压应力 ,,,,,237Mpa,n1.9 ,,,,,c, 强度满足要求。 4.6 夹具操作设计及操作说明 夹具的装配是先把Φ2mm短销装入夹具座中，再装心轴，其一端过盈配合，并用双螺母反向锁死，再装钻模板，夹具安装完毕。加工时把工件装在心轴上，保证定位要求，加开口垫片，用螺母拧紧。加工孔完成后，拧松螺母至能拿出开口垫片即可，拿出开口垫片，取出工件。 4.7 夹具的优化设计及经济性分析 这种优化设计的特点:可以正确确定适用对象种数。根据优化设计的结果，对可调、可换元件和通用基体的结构设计从成本比例的角度进行调整，从而使之满足优化设计，达到整体经济性的目的。 从成组夹具适用对象种数所分摊的夹具成本看，可以认为:适用对象在成组夹具满负荷的范围内，对象种数愈多则夹具分摊到适用对象种数上的单位成本就愈低。 从夹具上的可调、可换元件看，随着夹具适用对象种数的增加，则夹具上的可调、可换元件也随着增加，这时，可调、可换元件的设计、制造费用以及夹具的调整次数和调整、保管费用也随之相应增加。 当所设计的成组夹具，其适用对象零件种数等于或接近NK值时，可以认为这套成组夹具符合经济性的原则;反之，从经济的角度可以认为是不合理的。这时，应该从各 40 长沙学院课程设计 方面采取调整措施，如修改通用基体或可调、可换元件的结构设计，使之Ct值与P值的比例关系得到调整，最终符合经济性的原则。 在成组夹具设计中，根据夹具的复杂程度，从已积累的统计资料中取得Ct值与P值的当量值，以预定成组夹具适用对象零件种数，然后对实际的Ct值与P值进行评价，这样可以达到减少过程损失的目的。 大幅度提高单机设备的通过能力，提高产品质量。现场同类设备由于工装的差异影响了设备本身较宽的工艺通过能力，通用工装使现场整体的设备通过能力得到提高，有利于均衡生产，提高了工艺质量和产品质量。提高现场应变能力和单一品种的加工能力，有利于物流顺畅和均衡生产。 4.8 设计心得体会 为期两周多的夹具课程设计终于结束了。我们在整个过程中，一组成员相互配合、互相监督。努力地将设计尽早赶完。在过程中，我懂得了，怎样去锻炼我们的实践面和对理论面的理解和消化，要明白怎样去讲我们的专业知识与课程设计联系起来。我想做累世的大作业就为我们提供了良好的实践平台。为了让自己的设计搞好。我查了大量的关于机械方面的资料。一次次翻阅手册让自己的设计更加标准化。在 有时高设计的时候我们就像一个个空想家，仅凭自己的印象在做啊，算啊。没有吧设计手册放在手上，抛开 了实际。搞出来的却是不切合实际的，所以我们做设计一切要从实际出发，从手册出发，这样才会有所收获。 对于夹具设计，主要是解决零件定位问题和夹紧问题，而零件定位夹紧是比较灵活的，方案比较多，需要我们对加工零件进行认真的分析，选择出比较成熟的方案。在整个夹具课程设计的过程中，我们遇到了很多的问题，才发现自己学习的不到位。也了解到书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，在设计中才发现，有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。实践才是检验真理的唯一标准～ 这次设计中要求用到制图软件，使我们对AutoCAD,Proe又重新熟悉了一遍。记得CAD还是大一时候学的，刚开始画的时候基本上都不记得了，于是我又把书拿出来重新看了一遍，在一边画图一边熟悉软件中，我的作图速度越来越快。这样带着问题来学，我发现效率很高。同时，由于要求我们做出渲染图，我又初步学会了一门新软件--C4D的使用。 这次夹具的课程设计为我们提供了一个理论联系实际的平台。将培养我们在以后的设计中能更加快速，更加完善地完成任务的能力，思考问题也会更加全面。这对一个设计人员来说，是一个很重要的因素和能力。同时，经过这次设计，我们也能更加清楚地知道自己哪些方面存在不足，以使自己在缺陷的地方多多努力，完善自我。 41 长沙学院课程设计 (2007级) 本科生设计说明书 油阀座铣135?缺口专用夹具设计 系 部: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 戴金钢 班 级: 07机本一 学号 2007011119 指导教师姓名: 唐勇 职称 副教授 最终评定成绩 2010年6月 42 长沙学院课程设计 第5章、油阀座铣135?缺口专用夹具设计 本章由戴金刚执笔 这次设计的夹具为第11道工序在Ф24面上粗铣135?的缺口，其深度为4，粗铣缺口。 5.1 确定设计方案 这道工序所加工在圆柱Ф24面上，按照基准重合原则并考虑到目前有Ф22孔，孔Ф16经过加工，并以Ф22孔和竖孔定位，因为Ф16孔在加工位置，在此定位比较适宜。 从对工件的结构形状分析，需在工件中装上锁紧螺母，定位夹紧都比较稳定可靠，也容易实现，外围须加上外框。在此框架上还须加上圆柱销，用来定位竖孔。夹具以夹具体安装面和定位孔，定位销定位，用锁紧螺母联接。 工件以外框侧面和锁紧螺母，定位销定位，限制了6个自由度。这种方案定位可靠，夹紧也很方便，由于加工空间需要，在夹紧后，把定位销撤除。 由于缺口有角度要求，所以采用一类似分度装置，并将直角对刀块安装在支架上，并由夹紧元件定位。 本道工序的夹具为铣夹具故选手动夹紧，且夹具简单，操作可靠。 5.2 计算切削用量 所选用刀具为高速钢直柄立铣刀。铣刀直径d=5mm,宽度L=5mm,齿数z=3 5.3 决定每齿进给量Fz 根据表3.3 X52型卧式铣床的功率为7.5kw,工艺系统刚性为中等，粗辞铣刀加工钢料，查得每齿进给量Fz0.03~0.15mm/z。现取Fz=0.1mm/z。 5.4 选择铣刀磨钝标准几耐用度 根据表3.7，直柄立铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm;刀直径d=5mm,耐用度T=60min(表3.8)。 5.5 决定切削速度v和工作台每分钟进给量Fmz 根据表3.27公式计算: 43 长沙学院课程设计 zvCdvv,kvmxyupvvvvTafazpze c,46.7,q,0.45,x,0.5,y,0.5,vvvv u,0.1,p,0.1,m,0.33,T,60min,vv a,4mm,f,0.1mm/z,a,4mm,pze z,3,d,5mm,k,1.0v式中: 0.4546.7，5v,，1m/min0.330..50.50.10.160，4，0.1，4，3 ,30.23m/min 1000，30.23n,r/min3.14，5 ,470r/min 根据X62型卧式铣床主轴转速，选择 n=475r/min=7.9r/s 实际切削速度 v=1.57m/s 工作台每分钟进给量为 Fmz=0.1×6×60mm/min=36mm/min 根据X62型铣床工作台进给量，选择 Fmz=36mm/min 36 3，60则实际的每齿进给量为:Fz==0.2mm/z 5.6 效验机床功率 根据计算公式，铣削时的功率(单位KW)为 Fvcp,c1000 0.860.72,0.86F,9.81,C,a,a,d,a,ZZFefp0Z C,68.2a,4mmFeZ， ， a,0.2mma,4mmfp，， d,5mmZ,30， 44 长沙学院课程设计 FV，ZP,C1000 =2.36KW X62铣床主电动机的功率为7.5KW，故所选切削用量可以采用。 所确定的切削用量为 f,0.1mm/z,f,36mm/min,n,475r/min,7.9r/s,v,1.57m/szmz 5.7 基本时间 根据公式 lll，，12Ti,jfmz l,4mm,l,a(d,a)，1,a,4mm,d,5mm,l,2mm,l,4mm,ee1112 f,36mm/min,i,4mz式中 4，2，4T,，4J36 =1.1min=66s 5.8 切削力及夹紧力计算 切削力计算: 高速刚直柄铣刀，Ø5mm，z=3 刀具: uxyFFFCafazFpzeqFwdFon F=. 其中: C,650,a,4mm,x,1.0,f,0.08mm,FpFz y,0.72,a,4mmFe u,0.86,d,5mm,q,0.86,w,0,z,3F0FF 0.720.86650，4，0.08，4，3 0.865 所以 F==1128.26(N) 45 长沙学院课程设计 F实 F= F,1.1F,H实水平分力: 1241.086(N) F,0.3F,V实垂直分力: 338.49 (N) F*0.021,26.063N/mH旋转力矩; T= KK234K1在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=K 1式中 K---基本安全系数1.5 2 K---加工性质系数1.1 3 K---刀具钝化系数1.1 4 K---断续切削系数1.1 ‘H所以F=KF=1.5×1.1×1.1×1.1×1241.086=2477.83( N ) 5.9 定位误差的计算 加工槽，用的是两孔一平面的定位形式，一孔即是零件通孔和上竖孔，一平面即是零件的右端面， 根据机床夹具设计中的有关计算—二、夹具定位精度的有关计算中的相关公式，得 xΔy=0 5 1 2zΔy=(0.13+0) 1 2 =×0.13 =0.065(mm) ，0.130(注:通孔直径:Φ24.5，长圆柱销的直径:Φ10.5，为小间隙配合。) 46 长沙学院课程设计 而通孔与长圆柱销的轴线垂直相交，所以说它的最大定位误差为 1 max3Δy=×0 =0.0(mm) maxz而Δy<<Δy 故，符合定位精度要求。 5.10 操作说明 夹具使用在X52立式铣床上，加工油阀座圆柱Ф24面上的缺口。工件以主轴和挡板，以及圆柱销定位。可以一次完成所需要的工序。 3 45 26 78910 1 45钢 1 如上图，首先将底座支架放好，然后将心轴与油阀座的通孔配合好，合上翻板。然后将定位压块旋至右端正确位置，有档块定位，再将长销旋入定位压位孔至同时配合好压板和心轴，其夹紧采用的是通过旋转压紧螺钉夹紧，夹紧简单。至此工件在夹具内已完全定好位，最后用压紧螺母和紧固件将工件和心轴，和夹具体夹紧，保持先前的位置不变，最后将长销与压板撤去。 5.11 夹具的优化设计及经济性分析 这种优化设计的特点:可以正确确定适用对象种数。根据优化设计的结果，对可调、可换元件和通用基体的结构设计从成本比例的角度进行调整，从而使之满足优化设计，达到整体经济性的目的。 47 长沙学院课程设计 从成组夹具适用对象种数所分摊的夹具成本看，可以认为:适用对象在成组夹具满负荷的范围内，对象种数愈多则夹具分摊到适用对象种数上的单位成本就愈低。 从夹具上的可调、可换元件看，随着夹具适用对象种数的增加，则夹具上的可调、可换元件也随着增加，这时，可调、可换元件的设计、制造费用以及夹具的调整次数和调整、保管费用也随之相应增加。 当所设计的成组夹具，其适用对象零件种数等于或接近NK值时，可以认为这套成组夹具符合经济性的原则;反之，从经济的角度可以认为是不合理的。这时，应该从各方面采取调整措施，如修改通用基体或可调、可换元件的结构设计，使之Ct值与P值的比例关系得到调整，最终符合经济性的原则。 在成组夹具设计中，根据夹具的复杂程度，从已积累的统计资料中取得Ct值与P值的当量值，以预定成组夹具适用对象零件种数，然后对实际的Ct值与P值进行评价，这样可以达到减少过程损失的目的。 大幅度提高单机设备的通过能力，提高产品质量。现场同类设备由于工装的差异影响了设备本身较宽的工艺通过能力，通用工装使现场整体的设备通过能力得到提高，有利于均衡生产，提高了工艺质量和产品质量。提高现场应变能力和单一品种的加工能力，有利于物流顺畅和均衡生产。 5.12设计心得体会 为期两周(其实是三周)的夹具课程设计终于结束了。夹具课程设计，一方面是对单夹具知识的初浅验证，另一方面可以帮助我们理解巩固所学知识，激发我们对机械制造技术课程的兴趣，更锻炼了我们独立思考、开拓创新的能力。同时也培养了我们的团队合作精神～在这次设计中，我们不仅在纸上进行谈兵，同时也慢慢加入了一些实用的元素，充分考虑实际。 在整个夹具课程设计的过程中，我们遇到了很多的问题，才发现自己学习的不到位。也了解到书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，很多东西理论知识和实际情况是衔接不上的，在设计中才发现，有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。实践才是检验真理的唯一标准～在开始设计之时，便是决定工艺工序，面对这个问题，我们小组基本是没多大头绪，只得参考以前的类似资料。在这个设计过程中，问题是一个又一个的涌现，首先是设计思维有时并不一定能同时与现实对接起来，只有经过充分思考和讨论。实在不行，就从老师那取经。其次是画图软件不会用，由于PROE以前没有学过，所以只能从网上看视频自学，有时请教会的人，当然在使用过程中会存在一些无法处理的问题，有时一个小问题会耽搁我一大半天的时间，所以时间过得很快。 48 长沙学院课程设计 这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。经验要靠自己一点一滴地积累，问题要靠自己一点一滴地解决，在解决的过程当中你就会不断地提升自己的水平。对于夹具设计，其加工是比较简单的，主要是解决零件定位中的问题，而零件定位是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在零件定位上面的。虽然很多定位是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个定位才是关键的问题所在，用尽可能少的夹具加工尽可能多的位子。这需要对夹具的结构和性能很熟悉。 这次夹具的课程设计为我们提供了一个理论联系实际的平台。将培养我们在以后的夹具设计中能更加快速，更加完善地完成任务的能力;思考问题也会更加全面。这对一个设计人员来说，这是一个很重要的因素和能力。同时，经过这次设计，我们也能更加清楚地知道自己哪些方面存在不足，以使自己在缺陷的地方多多努力，完善自我。对于这个课程设计自己有自己的想法，我希望自己能多用一些自己的元素，少借鉴于先人，不管我的结果是好与坏，只求我已做到了“我的最好”。 2010年6月16日星期三 49 长沙学院课程设计 第6章 参考文献 [1] 吴宗泽，罗圣国. 机械设计课程设计手册.北京:高等教育出版社，2006.5: 39-56. [2] 李洪.机械加工工艺手册. 北京:北京出版社，1990:6-11-6-89. [3] 杨黎明.机床夹具设计手册.北京:国防工业出版社，1996:323-456. [4] 任青剑，贺敬宏.机械零件课程设计.西安:陕西科学技术出版社,2003:66-93 [5] 郑修本,冯冠大.机械制造工艺学. 北京:机械工业出版社，1991:51-59 [6] 张耀宸.机械加工工艺设计实用手册. 北京:航空工业出版社，1993:853-927. 7] 艾兴,肖诗纲.切削用量手册.北京:机械工业出版社，1995:74-86. [ [8] 侯珍秀. 机械系统设计. 哈尔滨工业大学出版社，2003. [9] 张世昌,李旦,高航.机械制造技术基础.北京:高等教育出版社，2001:204-260 [10]朱冬梅，胥北澜.画法几何及机械制图.北京:高等教育出版社， 2000.12:198-222 50 长沙学院课程设计 产品型号及零件生产批第 1 发动机 6000 名称 量 页 长沙学院机电工程系 机械设计制造及其自动化专业 共 1 零件名称 油阀座 零件图号 附图三 页 毛坯种每件毛坯制成品外形尺63×70砂型铸造 材料名称及型号 HT200 1 类 坯数 寸 ×79.2 毛坯外63×70×每台产品件零件重量 毛坯重量 形尺寸 79.2 数 车刀具辅助工量具名间工单件工机床型号及名夹具名称及名称名称序工 序 名 称 称及编名种 时 min 称 编号 及编及编号 号 称 号 号 粗车,63mm外圆及0.245 机床专用夹 1 车 C6140车床 车刀 卡板 端面 具 1.810 ,22钻孔扩孔,机床专用夹游标卡 2 钻 Z550立式钻床 钻头 24.5mm 具 尺 车左端面、倒角、内机床专用夹 3 车 0.19 C6140车床 车刀 卡板 螺纹 具 ,24铣mm端面及倒机床专用夹 4 车 0.237 X63铣床 铣刀 卡板 角 具 机床专用夹游标卡,10.5 5 钻 钻mm孔 0.587 Z515立式钻床 钻头 具 尺 ,16扩mm的孔、镗机床专用夹 6 扩 0.210 T68镗床 扩刀 卡板 ,16.8的槽 具 ,16铣mm孔下端面～机床专用夹 7 铣 0.623 X63铣床 铣刀 卡板 半精铣上端面平台 具 8 机床专用夹游标卡,3mm 钻 钻的孔 0.633 Z550立式钻床 钻头 具 尺 机床专用夹游标卡,5mm 8 钻 钻的孔 0.533 Z550立式钻床 钻头 具 尺 机床专用夹游标卡,2mm 9 钻 钻端面上孔 0.124 Z515立式钻床 钻头 具 尺 1机床专用夹游标卡,2mm 钻 钻圆周上孔 0.193 Z515立式钻床 钻头 0 具 尺 1机床专用夹游标卡 铣 铣缺口 0.077 X63铣床 铣刀 1 具 尺 1 钳 去毛刺～焊缝 2 51 长沙学院课程设计 产品型号 零件图号 机械加工 粗和半精车 工序卡片 产品名称 零件名称 共 页 第 页 油阀座 油阀座 工序名车间 工序号 材 料 牌 号 称 粗车1 ZG45 半精车 每毛坯毛 坯 毛坯外形尺可制件每 台 件 数 种 类 寸 数 铸铁 设备设备编同时加工件设备型号 名称 号 数 CA6140 工序工时 (分) 工位器具编工位器具名 号 称 准终 单件 切 主轴切削速进给削工步工 步 内 容 工 艺 装 备 转速 度 量 深进给次数 号 度 r/min m/min mm/r mm 1 粗车右端面 CA6140 110 45.6 0.65 1.5 1 2 110 1.3 1.5 1 半精车右端面 CA6140 45.6 3 110 0.65 1.5 1 粗车外圆Φ63 CA6140 45.6 4 110 1.3 1.5 1 精车外圆Φ63 CA6140 45.6 5 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 周 蓉 52 长沙学院课程设计 产品型零件 机械加工 号 图号 钻孔 产品名零件工序卡片 共 页 第 4 页 油阀座 油阀座 10 称 名称 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 30 钻 ZG45 毛 坯 毛坯外形每毛坯可每 台 件 数 种 类 尺寸 制件数 铸铁 设备名设备型号 设备编号 同时加工件数 称 CA6140 工序工时 (分) 工位器具名工位器具编号 称 准终 单件 主轴切削进给切削工步工 转速 速度 量 深度 时 工步工 步 内 工 艺 装 进给次号 容 备 数 机辅r/min m/min mm/r mm 动 助 100 0.5 1.5 1 1 钻Φ22孔 CA6140 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 周蓉 53 长沙学院课程设计 产品型零件 号 图号 镗孔 机械加工工序卡片 产品名零件油阀油共 页 第 3 页 3 称 名称 座 阀座 工序名材 料 牌 车间 工序号 称 号 3 ZG45 镗孔 每毛坯毛 坯 毛坯外形每 台 件 可制件种 类 尺寸 数 数 铸铁 设备名设备编同时加工设备型号 称 号 件数 X61L 工序工时 工位器具编工位器具名(分) 号 称 准终 单件 切 主轴切削进给削工步工步工 步 内 工 艺 装 转速 速度 量 深进给次工时 号 容 备 度 数 机辅r/min m/min mm/r mm 动 助 1 110 44 0.2 0.2 1 扩Φ24.5孔 CA6140 粗镗孔Φ24.5(退刀槽) CA6140 110 2 44 0.2 0.2 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 周蓉 工艺卡片---工序2由 周蓉执笔 54 长沙学院课程设计 车左端端面、 车内倒角、车工以,63?的外圆锥孔、车内螺序C6140 为基准 纹、车1×3 45?倒角 以工序1加工表工面和加工的内孔铣,24?端序C6140 以及,24.5mm内面 4 圆为基准 工艺卡片---工序3~4由 戴金钢 执笔 55 长沙学院课程设计 产品型零件 号 图号 钻 机械加工工序卡片 产品名零件共 页 第 页 油阀座 油阀座 称 名称 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 5 钻 ZG45 毛 坯 毛坯外形每毛坯可制每 台 件 数 种 类 尺寸 件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 Z5125 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴切削进给切削深工步 工转速 速度 量 度 进给 工时 步工 步 内 容 工 艺 装 备 次数 机辅号 r/min m/min mm/r mm 动 助 1 装夹 2 钻Φ10.5 Z5125 100 0.5 1.5 1 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 叶青 56 长沙学院课程设计 产品型零件 号 图号 扩，镗 机械加工工序卡片 产品名零件共 页 第 页 油阀座 油阀座 称 名称 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 6 扩，镗 ZG45 毛 坯 毛坯外形每毛坯可制每 台 件 数 种 类 尺寸 件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 Z5125 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴切削进给切削深工步 工转速 速度 量 度 进给 工时 步工 步 内 容 工 艺 装 备 次数 机辅号 r/min m/min mm/r mm 动 助 1 装夹 2 扩孔Φ16 Z5125 100 0.5 1.5 1 3 精镗孔Φ16.8 C5116 110 44 0.2 0.2 1 4 扩孔Φ16 Z5125 100 0.5 1.5 1 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 叶青 57 长沙学院课程设计 产品型零件 号 图号 铣 机械加工工序卡片 产品名零件共 页 第 页 油阀座 油阀座 称 名称 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 7 铣 ZG45 毛 坯 毛坯外形每毛坯可制每 台 件 数 种 类 尺寸 件数 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 X6135 夹具编号 夹具名称 切削液 工序工时 (分) 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 主轴切削进给切削工步工工转速 速度 量 深度 时 步工 步 内 容 工 艺 装 备 进给次数 机辅号 r/min m/min mm/r mm 动 助 1 装夹 2 精铣Φ16下端面 X6135 287 72 0.12 1 1 3 精铣台阶 X6135 287 72 0.12 1 1 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期) 叶青 工艺卡片---工序5~7由 叶青 执笔 58 长沙学院课程设计 使用专用夹具对 端面上的,3?孔 工钻,3?进行钻削加工。此 序孔、,5mm道工序以下平面Z550 8 的孔 和中心孔为定位 基准，外加一个菱 形销进行定位 工此道工序以下平钻端面上,2 序面，中心和,3mmZ515 ?孔 9 孔为定位基准。 此道工序以, 工63mm端面，,钻圆周上,2序24.5mm内圆以及Z515 ?孔 10 工序7加工的孔 为定位基准 59 长沙学院课程设计 工铣缺口 以,63?端面，,X63 序24.5内圆和, 11 10.5?的孔为定 位基准 5 工艺卡片---工序8~10由 扶翰章 执笔 工艺卡片---工序11由 戴金钢 执笔 60