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課程設(shè)計說明書
題目：】套筒的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆φ40H7孔的夾具設(shè)計
學(xué) 生：
學(xué) 號：
專 業(yè)：
班 級：
指導(dǎo)老師：
摘 要
本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計、金屬切削機(jī)床、公差配合與測量等多方面的知識。
】套筒的機(jī)械加工工藝規(guī)程及鉆φ40H7孔的夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing ￠ 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………3
2.2毛坯的設(shè)計………………………………………………3
2.3基面的選擇傳 ……………………………………………5
2.4制定工藝路線 ……………………………………………5
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………7
2.5確定切削用量及基本工時………………………………8
三 夾具設(shè)計……………………………………………………10
3.1問題的提出………………………………………………10
3.2定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………10
3.3定位元件的設(shè)計…………………………………………10
3.4定位誤差分析……………………………………………11
3.5切削力及夾緊力計算……………………………………11
3.6鉆套設(shè)計…………………………………………………12
3.7夾具設(shè)計及操作簡要說明………………………………13
總 結(jié)………………………………………………………………16
致 謝………………………………………………………………17
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………18
序 言
機(jī)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(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)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(jī)械或機(jī)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(jì)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(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
套筒的加工工藝規(guī)程及其鉆Ф40H7孔的夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。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，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
套筒類零件是指在空心回轉(zhuǎn)體零件中的空心薄壁件，是機(jī)械加工中常用的一類零件，在各種機(jī)器類應(yīng)用廣泛，主要起支撐和導(dǎo)向作用，常與運(yùn)動軸主軸活塞滑閥相配合。有些套筒的端面與凸圓端有定位和承受載荷的作用。它的應(yīng)用范圍很廣。如支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的滑動軸承、夾具上引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)氣缸套、液壓系統(tǒng)中的液壓缸以及一般用途的套筒。由于其功用不同，套筒類零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別，但其結(jié)構(gòu)上仍有共同點，零件長度一般大于直徑，零件壁的厚度較薄且易變形；零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外圓表面。
1.2 零件的工藝分析
由于工件內(nèi)表面和內(nèi)外表面的同周度要求較高，所以應(yīng)采取互為基準(zhǔn)的原則。在一次安裝中加工內(nèi)外圓表面與端面。這種工藝方案由于消除了安裝誤差對加工精度的影響，因而能保證較高的相互位置精度。在這種情況下，影響零件內(nèi)外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機(jī)床精度。但是此零件初主要工作表面外其余表面的加工精度要求都比較低不需要高精度機(jī)床加工，而主要表面的加工精度相對要求較高但也可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較低的經(jīng)濟(jì)方法保質(zhì)保量的生產(chǎn)出來。因此該零件的工藝性較好。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 確定毛坯的制造形式
選45號鋼做套筒，以離心鑄造法在鋼內(nèi)壁上澆注巴氏合金軸承合金材料，既可節(jié)省有色金屬，又能提高軸承的壽命。
45剛的可鍛性好，因此可用鍛造的方法 因為是成批生產(chǎn)，采用模鍛的方法生產(chǎn)鍛件毛坯，既可以提高生產(chǎn)率，又可以提高精度而且加工余量小等優(yōu)點。毛坯的拔魔褻瀆為5度。
2.2：毛坯的設(shè)計
1、公差等級
有套筒的公用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。
2、鍛件質(zhì)量
已知機(jī)械加工后套筒的重量為8.0千克，由此可初步估計機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為11千克。
3、鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)
對套筒零件圖進(jìn)行分析計算，可大致確定鍛件外輪廓包容體的直徑和高度，即d=137 mm,h=299mm,由公式2-3和2-5可計算出該套筒鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)
S=mt/mN
=11/(πXdXdXhXρ/4)=11/(3.14X138X138X299X7.8/4)=0.32
由于t/d<0.2 所以形狀復(fù)雜系數(shù)屬于S4級
4、鍛件的材質(zhì)系數(shù)
由于該套筒材料為45鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬于M1級
5、鍛件分模線形狀
根據(jù)該套筒的形位特點，選寬度方向的對稱面為分模面，屬于平直分模線。
6、零件的表面粗糙度
加工表面的粗糙度均大于等于1.6um.
根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列于下表中
鍛件質(zhì)量/kg
包容體重量/kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材質(zhì)系數(shù)
公差等級
11.0
34.1
S4
M1
普通級
項目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/mm
備注
長294
5.0+3.3 -1.7
表2-10
2.3~3.0兩端面都取2.5
表2-13
長20
3.2+2.1 -1.1
表2-10
2.3~3.0兩端面都取2.5
表2-13
內(nèi)孔徑60
3.6+2.4 -1.2
表2-10
3.0
表2-14
外表面95
4.0+2.7 -1.3
表2-10
2.3~3.0取3.0
表2-13
外表面132
4.5+3.0 -1.5
表2-10
2.3~3.0取3.0
表2-13
2.3：基面的選擇的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。
1.粗基準(zhǔn)的選擇
為保證孔的加工精度保證各表面有足夠的加工余量，先選擇外表面作為粗基準(zhǔn)。來加工內(nèi)孔等，為后面的工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。
2.精基準(zhǔn)的選擇
套筒的內(nèi)空和外圓表面要求較高的位置要求，因此應(yīng)該用互為基準(zhǔn)的原則，先以孔為基準(zhǔn)加工外表面，在以外表面加工孔。為了提高套筒的精度，利用基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，即利用孔和外表面一次定位，盡量加工較多的表面。
2.4： 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案：
方案一
工藝路線圖如下
工序號
工序名稱
機(jī)床設(shè)備
刀具
1
擴(kuò)內(nèi)孔作為基準(zhǔn)
四面組合鉆床
麻花鉆
2
校正
鉗工臺
手錘
3.
車長270的外表面
數(shù)控機(jī)床
900車刀
4
車長20的外表面
數(shù)控機(jī)床
900車刀
5
車空刀槽
數(shù)控機(jī)床
車槽刀
6
車長49的凹面
數(shù)控機(jī)床
車槽刀
7
車兩端面
數(shù)控機(jī)床
900車刀
8
車外表面過渡面
數(shù)控機(jī)床
900車刀
9
精車內(nèi)孔
四面組合鉆床
擴(kuò)孔刀和絞刀
10
寬40的內(nèi)槽
數(shù)控機(jī)床
內(nèi)溝槽車刀
11
車深8的凹槽
深8的凹槽
內(nèi)溝槽車刀
12
去毛刺
鉗工臺
平銼
13
中檢
14
鉆兩個Φ10的孔
四面組合鉆床
麻花鉆
15
鉆兩個邊長36的方孔
四面組合鉆床
麻花鉆
16
鉆兩個Φ40的孔
四面組合鉆床
麻花鉆
17
銑外表面窄槽
立式銑床X5012
立銑刀
18
M6盲孔
數(shù)控機(jī)床
絲錐
19
M8 盲孔
四面組合鉆床
麻花鉆,鉸刀
2.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
端蓋零件材料為HT200
生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)鑄造毛坯。
1、 端蓋的底面和頂面
因端蓋的底面和頂面的精度要求都不是很高，其加工余量為2.5mm。
2、端蓋的Φ16孔
因為孔的尺寸太小，毛坯鑄造為實心，不鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，Φ16的粗糙度要求為1.6，需要鉆，擴(kuò)，絞3次加工，參照參數(shù)文獻(xiàn)。
鉆孔Φ15
擴(kuò)孔Φ15.85
絞孔Φ16
2.6：確定切削用量及基本工
工序16：鉆Φ40H7孔
工步一鉆孔至φ35
確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-7，當(dāng)鋼的，時，。由于本零件在加工Φ35孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則
根據(jù)Z525機(jī)床說明書，現(xiàn)取
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以
根據(jù)機(jī)床說明書，取，故實際切削速度為
切削工時：，，，則機(jī)動工時為
工步二：擴(kuò)孔
利用鉆頭將孔擴(kuò)大Φ38mm至根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴(kuò)鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取
根據(jù)機(jī)床說明書，選取
則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車床說明書取，實際切削速度為
切削工時：，，，則機(jī)動工時為
工步三：鉸孔
根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-25，，，得
查參考文獻(xiàn)Ⅴ表4.2-2，按機(jī)床實際進(jìn)給量和實際轉(zhuǎn)速，取，，實際切削速度。
切削工時：，，，則機(jī)動工時為
三、 夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計第16道工序鉆Φ40H7孔夾具設(shè)計
3.1：問題的提出
本夾具主要用于加工鉆Ф40H7孔，因為鉆Ф40H7孔有位置精度要求，定位要較不高，因此我們在保證加工精度的同時在考慮提高生產(chǎn)效率的，加工銑Ф40H7孔端面時我們采用Ф24內(nèi)孔定位。
3.2：定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)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(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)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(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強(qiáng)度，提高加工精度。此為第16道工序，我們選擇已加工的Φ24內(nèi)孔定位，氣動夾緊。
3.3：定位元件的設(shè)計
本工序選用的定位基準(zhǔn)為Ф24內(nèi)孔定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一圓柱銷，一支撐板。
具體示意圖如下：
3.4定位誤差分析
一批工件在卡具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時造成的加工表面相對工序基準(zhǔn)的誤差。
形成原因有兩個，一是由于定位基準(zhǔn) 與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而造成。二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合而造成。
根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。
已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗公式，易知此結(jié)果符合。
3.5切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得：
鉆削力 式（5-2）
鉆削力矩 式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
3.6鉆套設(shè)計
Ф40H7孔的加工需鉆，然后擴(kuò)孔，鉸孔，因為鉆后還要擴(kuò)孔，鉸孔，為了我們鉆后能及時的的擴(kuò)孔，鉸孔，我們切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：。即先用Φ35的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為Φ35。再用標(biāo)準(zhǔn)Φ38的擴(kuò)孔鉆進(jìn)行擴(kuò)孔，最后鉸孔Ф40H7。
圖 5.3 快換鉆套圖
擴(kuò)工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
表 5.1 擴(kuò)工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表
d
H
D
公稱尺寸
允差
35
30
48
-0.006
-0.018
66
60
16
7
27
28
65
3.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明
使用心軸定位，采用氣動快速夾緊，即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用快換鉆套，當(dāng)導(dǎo)向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地?fù)Q下鉆套。保證導(dǎo)向的精度，這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)
鉆夾具裝配圖如下
夾具體附圖如下
總 結(jié)
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計的機(jī)會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上海科學(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計手冊，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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