動塊零件機械加工工藝及鉆攻M8螺孔夾具設計

動塊零件機械加工工藝及鉆攻M8螺孔夾具設計,零件,機械,加工,工藝,m8,夾具,設計 常州機電職業(yè)技術學院 設計說明書 題目：動塊零件機械加工工藝及鉆夾具設計說明書 姓 名： Xxx 學 號： Xxx 年 級： 三年級 專 業(yè)： Xxx 學生類別： 指導教師： Xxx 教學單位： 2013 年 8月8 日 目 錄 1 前言 4 2 零件的分析 5 2.1零件的作用 5 2.2零件的工藝分析 5 2.2.1孔的加工 5 2.2.2面的加工 5 3 工藝規(guī)劃設計 6 3.1毛坯的制造形式 6 3.2基面的選擇 6 3.2.1粗基準的選擇 6 3.2.2精基準的選擇 6 3.3工藝路線的擬定 6 3.3.1工藝路線方案 7 3.3.2工藝方案的確定 7 3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定 8 3.4.1兩側面毛坯尺寸及加工余量計算 8 3.4.2毛坯尺寸及加工余量計算 8 3.5確定各工序切削用量及基本工時 9 4 鉆攻M8螺孔夾具設計 16 4.1 研究原始質料 16 4.2 定位、夾緊方案的選擇 16 4.3切削力及夾緊力的計算 17 4.4 誤差分析與計算 19 4.5 零、部件的設計與選用 20 4.5.1定位銷選用 20 4.5.2夾緊裝置的選用 20 4.5.3鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 20 4.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 22 4.7 夾具設計及操作的簡要說明 23 總結 24 參考文獻 25 25 設計動塊的機械加工工藝規(guī)程及工藝設備 1 前言 1.簡介 本次畢業(yè)設計內容包括零件的分析，工藝路線的制定，工藝規(guī)劃設計，某道工序的夾具設計以及該道工序的工序卡，機械加工綜合卡片，夾具裝配圖以及夾具底座零件圖的繪制等等。 就我個人而言，希望能通過這次畢業(yè)設計對未來即將從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，并學會將所學到的理論知識應用到具體的實際生產問題中來，為以后走向社會打下堅實的基礎。 由于能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請老師批評指正。 2.設計目的 其目的如下： ①培養(yǎng)學生解決機械加工工藝問題的能力。通過畢業(yè)設計，熟練運用機械技術基礎課程中的基本理論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定位、加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，初步具備設計一個中等復雜程度零件的能力。 ②培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。 ③進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運用和編寫技術文件等基本技能。 2 零件的分析 2.1零件的作用 該零件為典型的桿類零件，而且為連桿類。因此，其主要的要素包括兩側面，φ20mm孔和φ12mm孔還有一個M8的側面螺紋孔。通過孔連接即該動塊的作用是實現運動的傳遞作用。 2.2零件的工藝分析 該動塊的加工表面分三種，主要是孔的加工，兩側面的加工各組加工面之間有嚴格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特別是孔的加工，幾乎都要保證Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，現將主要加工面分述如下： 2.2.1孔的加工 該零件共有2個孔要加工：φ20mm孔和φ12mm孔是零件的主要加工面，多組面，，通過兩孔中心連線及對兩側對稱面，沒有位置尺寸度要求，只需要鉆床粗加工。 2.2.2面的加工 該零件共有2個側面要加工：兩個側面是配合φ20mm孔和φ12mm孔孔后續(xù)工序的主要精基準面，需要精加工。 3 工藝規(guī)劃設計 3.1毛坯的制造形式 零件材料為45，根據選擇毛坯應考慮的因素，該零件體積較小，形狀較復雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產類型為成批，大批生產，而砂型鍛造生產成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用普通模鍛。 由于零件上兩孔都較大，且都有嚴格的表面精度要求，故都要留出足夠的加工余量。 3.2基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 3.2.1粗基準的選擇 粗基準選擇應為后續(xù)加工提供精基準，由于兩側面較平整且加工精度較高，故以2個主要側面為基準。? 3.2.2精基準的選擇 精基準主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，該零件上重要表面是大頭孔φ38H8，由于其與底面有垂直度關系，所以底面自然成為精基準面，考慮到第二基準面選擇的方便性，將其精度由原來的φ37H11提高到φ38H8，該定位基準組合在后續(xù)孔的加工中，以及孔上徑向孔的加工中都將作為精基準面。 3.3工藝路線的擬定 擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加工的經濟性，以便使生產成本盡量下降。 3.3.1工藝路線方案 方案一 10.模鍛毛坯; 20. 去飛邊 30. 人工時效 40. 銑上下兩平面，保證尺寸20mm 50. 鉆、擴、鉸φ20H7mm, φ12H7mm兩孔達圖紙要求，孔口倒角C1 60. 鉆φ20H7mm, φ12H7mm兩孔和端面定位，鉆攻M8螺孔至圖紙尺寸 70. 按照圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 80. 清洗，加工表面涂防繡油，入庫 方案二 10.模鍛毛坯; 20. 去飛邊 30. 人工時效 40. 鉆、擴、鉸φ20H7mm, φ12H7mm兩孔達圖紙要求，孔口倒角C1 50. 鉆φ20H7mm, φ12H7mm兩孔和端面定位，鉆攻M8螺孔至圖紙尺寸 60.銑上下兩平面，保證尺寸20mm 70. 按照圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 80. 清洗，加工表面涂防繡油，入庫 方案分析與比較： 經過分析發(fā)現，方案二先鉆孔后加工面，而方案一是先面后孔 根據書本理論知識，應該是先面后孔比較合理，因為鉆孔需要以加工了面的為精基準。 3.3.2工藝方案的確定 10.模鍛毛坯; 20.去飛邊 30.人工時效 40. 銑上下兩平面，保證尺寸20mm 50. 鉆、擴、鉸φ20H7mm, φ12H7mm兩孔達圖紙要求，孔口倒角C1 60. 鉆φ20H7mm, φ12H7mm兩孔和端面定位，鉆攻M8螺孔至圖紙尺寸 70. 按照圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 80. 清洗，加工表面涂防繡油，入庫 3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定 動塊零件材料為45,毛坯重量約為1.6kg，生產類型為中批或大批生產，采用普通模鍛生產。 普通模鍛，材料為45鋼，分模線平直對稱，材質系數M1,復雜系數=1.56/1.8≈0.87,為S1級，厚度為25mm，普通級，查的上下偏差分別為+1.4和-0.6 3.4.1兩側面毛坯尺寸及加工余量計算 根據工序要求，兩側面經過四道工序，先粗銑端面B，再粗銑端面A，精銑端面B，最后精銑端面A，各步余量如下： 粗銑：由《機械加工工藝手冊第一卷》表3.2-23，其余量值規(guī)定，零件厚度大于6mm到30mm，寬度小于100mm，其加工余量為1.0mm。 精銑：由《機械加工工藝手冊第一卷》表3.2-25，其余量值規(guī)定，零件厚度大于6mm到30mm，寬度小于100mm，其加工余量為0.5mm。 精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現按《機械加工工藝手冊》表5.29，粗銑→精銑所能達到的經濟精度取IT8,按入體原則取值。 3.4.2毛坯尺寸及加工余量計算 根據工序要求， 精銑后尺寸與零件尺寸相同，但由于設計零件圖紙并未給出具體的公差等級，現按《機械加工工藝手冊》表5.29，粗銑→精銑所能達到的經濟精度取IT8,按入體原則取值。 3.5確定各工序切削用量及基本工時 10.模鍛毛坯; 沒切削過程，無需計算 20.去飛邊 沒切削過程，無需計算 30.人工時效 沒切削過程，無需計算 工序40. 銑上下兩平面，保證尺寸20mm （1）銑上平面 取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進給量 工件材料 45 ，鍛造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數 ，查表5.8 確定銑削速度 采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉速 ， 故實際銑削速度 當工作臺每分鐘進給 為 由《工藝手冊》得 （1）銑下平面 取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進給量 工件材料 45 ，鍛造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數 ，查表5.8 確定銑削速度 采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉速 ， 故實際銑削速度 當工作臺每分鐘進給 為 由《工藝手冊》得 工序50：鉆、擴、鉸φ20H7mm, φ12H7mm兩孔達圖紙要求，孔口倒角C1 (1)鉆、擴、鉸φ20H7mm 鉆孔—標準高速鋼麻花鉆，擴孔—標準高速鋼擴孔鉆，鉸孔—標準高速鉸刀。 （1）鉆孔 切屑用量： 取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據Z3040立式鉆床，取進給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即 查參考文獻[2]表3.17，取， 故實際切屑速度為。 切屑用時： =10mm，，， 故，， ， （2）擴孔 切屑用量： 取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據Z3040立式鉆床，取進給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即， 查參考文獻[2]表3.17，取， 故實際切屑速度為。 切屑用時： =10mm，，， 故，， ， （3）鉸孔 切屑用量： 取背吃刀量，由參考文獻[2]可查出，根據Z3040立式鉆床，取進給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即， 查參考文獻[2]表3.17，取， 故實際切屑速度為。 切屑用時： =10mm，，，， 故，， ，。 (2)鉆、鉸φ12H7mm （1） 鉆孔 工件材料為45鋼，孔mm，高速鋼鉆頭，查表5.19 切削速度，進給量 則 采用Z3040型立式鉆床 由表3.17得轉速 故實際切削速度為 該工序基本時間為 （2） 鉸孔 取背吃刀量 45鋼 孔，查表5.23 切削速度，進給量則 采用Z3040型立式鉆床 取轉速 故實際切削速度為 由 查表5.40絞孔切入切出行程 該工序基本時間為 （3）倒角 機床：Z3040鉆床 刀具：倒角鉆頭 量具：游標卡尺Ⅱ型 夾具：專用夾具 工序60：鉆φ20H7mm, φ12H7mm兩孔和端面定位，鉆攻M8螺孔至圖紙尺寸 機床：鉆床Z3040 刀具：麻花鉆 切削深度： 進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4.39，取 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.41，取 機床主軸轉速：，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間： （1）、M8-6H螺孔攻絲 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.105，取 機床主軸轉速：，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： （盲孔） 機動時間： 工序70. 按照圖紙要求檢驗各部尺寸及形位公差 無切削加工 工序80. 清洗，加工表面涂防繡油，入庫 無切削加工 4 鉆攻M8螺孔夾具設計 4.1 研究原始質料 利用本夾具主要用來鉆攻M8螺孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，由于對加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工時，主要考慮如何降低降低生產成本和降低勞動強度。 4.2 定位、夾緊方案的選擇 對孔的的加工沒有位置公差要求， 由零件圖可知：在對孔進行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，孔進行了鉆、擴、鉸加工。因此，定位、夾緊方案有： 方案Ⅰ：選底平面、工藝孔和大頭孔外圓端來定位 方案Ⅱ：應用一面即底面，一銷即定位于大頭孔外端的擋銷和工藝孔的心軸來定位，夾緊方式就用螺母在心軸上夾緊。 方案Ⅲ：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，還有一擋銷定位于大頭孔外端，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。 分析比較上面三種方案：方案Ⅰ中的V型塊定位造成過定位，而夾緊方式加大了設計量，裝、取工件也不易。方案Ⅱ中的心軸夾緊、定位是不正確的，也端是不加工的，且定位與夾緊應分開，因夾緊會破壞定位。 定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。 因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。 4.3切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用：鉆床Z3040，刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表可得： 切削力公式： 式中 查表得： 其中：， 即： 實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得： 有： 安全系數K可按下式計算有： 式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表 可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 取，， 根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即： 安全系數K可按下式計算有：： 式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有： 式中參數由參考文獻[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下： 圖4.1 移動壓板受力簡圖 由表得：原動力計算公式 即： 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。 4.4 誤差分析與計算 該夾具以一個平面和和個定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當短圓柱銷以任意邊接觸時 當短圓柱銷以固定邊接觸時 式中為定位孔與定位銷間的最小間隙 通過分析可得： 因此：當短圓柱銷以任意邊接觸時 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5 零、部件的設計與選用 4.5.1定位銷選用 本夾具選用一定位銷和菱形銷來定位，其參數如下： 表4.1 定位銷參數 d H D 公稱尺寸 允差 14～18 16 15 ～0.011 22 5 1 4 M12 4 表4.2 菱形參數 d H D 公稱尺寸 允差 3～6 8 6 +0.023 +0.015 12 7 1 2 1 2 0.4 4.5.2夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用移動壓板，其參數如下表： 表4.3 移動壓板參數 公稱直徑 L 6 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 4.5.3鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 尺寸表 d D D1 H t 基本尺寸 極限偏差F7 基本尺寸 極限偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 6 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 50 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 60 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 5 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 45 60 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用翻轉鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.6 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機床的連接，而且在零件的加工過程中，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產生的沖擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削加工過程中產生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮結構應便于排屑。此外，夾具體結構的工藝性、經濟性以及操作和裝拆的便捷性等，在設計時也應加以考慮。 夾具體設計的基本要求 （1）應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面，應有適當的尺寸精度和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2）應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產生不允許的變形和振動，夾具體應有足夠的壁厚，剛性不足處可適當增設加強筋。 （3）應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大，結構比較復雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應特別注意其結構工藝性，應做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強度的前提下，應盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。 （4）應便于排除切屑 在機械加工過程中，切屑會不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時排除，切削熱量的積聚會破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產生不多的情況，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產生較多的情況，一般應在夾具體上設置排屑槽。 （5）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，支承面積應足夠大，安裝基面應有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應中空，大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔。 確定夾具體的結構尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。 4.7 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為鉆余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。 總結 本次畢業(yè)設計是在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性復習，是一次對我們所學的專業(yè)基礎知識的掌握情況的重要考察和檢驗，更是培養(yǎng)我們理論聯系實際，分析并解決問題能力的重要內容和階段。使我更好的掌握了CAD和PROE制圖軟件。 這次畢業(yè)設計，其設計圖主要用CAD制圖軟件完成。自我感覺尚有很多不足和錯誤，首先，在設計夾具裝配件時過于匆忙，裝配動塊時放在了左手邊，不符合工人正常勞作習慣；其次是畢業(yè)設計前準備工作沒做好，在圖書館很多資料和文獻都沒能借到（早已借空了），在借閱同學的相關資料時沒有時間認真琢磨和分析相關信息和數據；最后就是畢業(yè)設計說明書的編寫過于匆忙，時間很緊，很多文字和標準，公式，數據，計算上的錯誤沒有時間一一改正（確實，在打這篇文稿，發(fā)現了很多錯誤和缺憾）。 畢業(yè)設計，是一個系統(tǒng)性、知識點廣泛的學習過程。通過這樣一個系統(tǒng)性的學習和結合，使自己把學過的知識聯系起來，運用到各個方面上去。同時，廣泛地運用設計手冊及各種參考資料，學會了在實際中運用工具書，和獨立完成每一步查找工作；整個零件的加工過程是和其他同學分工完成的，集中體現了團隊精神，合作分工能很好的提高辦事效率！在這次設計中培養(yǎng)了我獨立分工合作的能力！為以后出身社會的工作打下基礎！ 參考文獻 1、徐洪本 ．機床夾具設計手冊．遼寧科技大學出版社．2004.3 2、鄧文英等．金屬工藝學．高等教育出版社．2008.4 3、付風嵐等．公差與檢測技術．科學出版社．2006.9 4、王先逵等．機械加工工藝手冊．機械工業(yè)出版社．2007.9 5、陳宏鈞．金屬切削速算手冊．機械工業(yè)出版社．2007.9