前橫架零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆4M12底板螺紋孔工藝裝備設計

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課 程 設 計 題 目： 前橫架零件的機械加工工藝 規(guī)程及工藝裝備設計 班　　級： 姓　　名： 指導教師： 完成日期： 遼寧工程技術大學課程設計 一、設計題目 　鉆前橫架上4XM12底板螺紋孔與專用鉆床夾具設計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖（草圖） 1張 (2) 生產類型: 5000件/年 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件圖 1張 (2) 毛坯圖 1張 (3) 機械加工工藝過程綜合卡片 1張 (4) 與所設計夾具對應那道工序的工序卡片 1張 (4) 夾具裝配圖 1張 (5) 夾具體零件圖 1張 (6) 課程設計說明書(5000字左右) 1份 四、進度安排(參考) (1) 熟悉零件,畫零件圖 2天 (2) 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 5天 (3) 工藝裝備設計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 9天 (4) 編寫說明書 3天 (5) 準備及答辯 2天 五、指導教師評語 成 績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 本文主要介紹鉆前橫架上螺紋孔的工藝分析，怎樣確定零件的生產類型，怎樣擬定生產路線及工藝文件的編制。其中工藝卡片的繪制尤為重要。設計內容主要是夾具的設計。六點定位原理的應用在此得到應用。夾緊裝置的設計應遵循夾緊力的基本原則——作用點、方向、大小。夾具是為滿足機械加工工藝要求而進行的一種工裝設計，同時它又是一項較為獨立的生產實用技能。本課程的學習需要有機床、刀具、公差與技術測量、機械制圖、工程材料及熱處理、機械原理與機械零件、理論力學及材料力學等機械專業(yè)多門專業(yè)基礎課程做支撐。 通過此次課程設計能夠掌握機床夾具的基本理論知識和設計計算方法，能對機床夾具進行結構設計和精度分析。 會查閱有關夾具設計的標準、手冊、圖冊等技術資料。 掌握機床夾具設計的一般方法，具有設計一般復雜程度夾具的基本能力。 了解現(xiàn)代夾具設計的一般知識。 Abstract In this paper, drilling holes before Hengjia thread on the process of determining what type of parts production and how to develop the production line and the preparation of documents. One of the drawing cards is particularly important. Design is the main content of the fixture design. 6:00 targeting the application of this principle be applied. Clamping devices should be designed to follow the basic principles of force clamping - role, direction and size. Fixture for mechanical processing technology to meet the requirements of a tooling design, it is a relatively independent production practical skills. This course of study and the need for machine tools, knives, tolerance and measurement technology, mechanical drawing, engineering materials and heat treatment, machinery and mechanical parts theory, theory of mechanical machinery and materials, such as professional mechanics and more professional support to do basic courses. Through this curriculum design to be able to master the basic machine fixture theoretical knowledge and design methodology can be a fixture on the structural design of machine tools and precision analysis. Will have access to the fixture design standards, manuals, plans for technical information. Machine Tool fixture design master the general approach, with the general complexity of the design of the basic ability fixture. Fixture design of the modern understanding of general knowledge. 目錄 1 前橫架的工藝分析及生產類型的確定 1 1.1前橫架的技術要求 1 1.2前橫架的工藝分析 1 1.3確定前橫架的生產類型 1 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 1 2.1選擇毛坯 1 2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量 2 2.3繪制前橫架鑄造毛坯結構簡圖 2 3 擬定前橫架工藝路線 3 3.1定位基準的選擇 3 3.1.1精基準的選擇 3 3.1.2粗基準的選擇 3 3.2表面加工方法的確定 3 3.3加工階段的劃分 4 3.4工序的集中與分散 4 3.5工序順序的安排 4 3.6確定工藝路線 5 4 加工余量、工序尺寸和公差的確定 5 4.1工序1—前橫架前面加工余量、工序尺寸和公差的確定 5 4.2工序4—凸起螺紋孔（M12）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 6 5切削用量的計算 6 5.1鉆孔 6 5.2攻螺紋 7 6 夾具設計 7 6.1確定工件的定位方案 7 6.2計算定位誤差 7 6.3 導向元件設計 8 6.4夾緊裝置的選擇 8 6.4.1夾緊裝置的組成 8 6.4.2夾緊基本要求 8 6.5 夾具體的設計 9 6.5.1夾具體設計的基本要求 9 6.5.2夾具體材料及制造方法 9 參考文獻 10 1 前橫架的工藝分析及生產類型的確定 1.1前橫架的技術要求 前橫架零件技術要求表 加工表面 尺寸mm 表面粗糙度Ra/μm 形位公差/mm 前橫架前面 25 前橫架底面 不允許有凸塊等缺陷 底板螺紋孔 M12 φ0.5 B 凸起螺紋孔 M12 φ0.1 C 墊片圓槽 φ25 锪平 1.2前橫架的工藝分析 分析零件圖可知，零件經鑄造后前面需要粗加工，用立式銑床加工前面。保證螺紋孔的位置度。底面要求不允許有凸塊等缺陷。其余表面均為鑄造面，不需加工。而主要工作面的加工精度較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保質保量的加工出來。所以，該零件的工藝性較好。 1.3確定前橫架的生產類型 Q=5000件/年 由1—4表知，該前橫架的生產類型為大批生產。 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1選擇毛坯 由于前橫架在工作過程中要承受載荷，毛坯選鑄造件。該前橫架的生產類型為大批生產。 2.2毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由表2-1可知，該前橫架采用熔模鑄造（硅溶膠），其材料為灰鑄鐵，所以公差等級選4—6，取6.進而由表2—3確定鑄件尺寸公差為0.58mm。 由表2—5選出機械加工余量等級為E。又由表2—4查得鑄件的機械加工余量（RMA）為0.4mm。 零件表面粗糙度 由零件圖可知，該前橫架加工表面的粗糙度Ra等于25μm，其余均為鑄造面。 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 底板厚度22 0.58 表2—3 0.4 表2—4 2.3繪制前橫架鑄造毛坯結構簡圖 3 擬定前橫架工藝路線 3.1定位基準的選擇 定為基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 3.1.1精基準的選擇 根據該前橫架零件的技術要求和裝配要求，選擇前橫架前面和底面作為精基準，以此來加工底板上4個螺紋孔和凸起上1個螺紋孔遵循了“基準統(tǒng)一”原則。 3.1.2粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。該前橫架選擇后面為粗基準，以加工前面，為后續(xù)工序準備好精基準。 3.2表面加工方法的確定 根據前橫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。如下表所示。 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 備注 前橫架前面 IT13 25 粗銑 表1—8 底板螺紋孔M12 IT11 1.6 鉆-絲錐攻內螺紋 表1—7、1—10 凸起螺紋孔M12 IT11 1.6 鉆-絲錐攻內螺紋 表1—7、1—10 墊片圓槽φ25 IT12 12.5 鉆 表1—7 3.3加工階段的劃分 該前橫架的加工階段可分為粗加工和精加工兩個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（前橫架前面和底面）準備好，是后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑前橫架前面。在精加工階段完成底板四螺紋孔以及凸起螺紋孔和墊片圓槽的鉆削，再用絲錐攻螺紋，進行螺紋加工。 3.4工序的集中與分散 該前橫架選用工序集中原則安排加工工序。該零件的生產類型為大批生產，可采用萬能型機床以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則是工件的裝夾次數少，不但可以縮短輔助時間，而且在一次裝夾中加工了許多孔，有利于保證各孔之間的相對位置精度的要求。 3.5工序順序的安排 機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準—前橫架前面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工前面，后加工螺紋孔以及墊片圓槽。 3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上流出下列工藝路線。 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 1 粗銑前橫架前面 立式銑床X51 直柄粗加工立銑刀 2 锪平 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 3 鉆凸起螺紋孔 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 4 鉆底板螺紋孔 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 5 攻螺紋 立式鉆床Z525 絲錐 6 攻螺紋 立式鉆床Z525 絲錐 4 加工余量、工序尺寸和公差的確定 4.1工序1—前橫架前面加工余量、工序尺寸和公差的確定 以后面B定位，粗銑前面A，保證工序尺寸P。 從圖中知P=22mm，Z為粗銑余量。查表2—4得Z=0.4mm，則P+Z為鑄造面基本尺寸設為P1=P+Z=22.4mm。由于工序尺寸P1是在粗銑加工中保證的，查表1—20知，粗銑工序的精度等級可達到A面的最終加工要求—IT13，因此確定該工序尺寸公差為IT13，其公差值為0.33mm，故P1=（22.4±0.165）mm。 為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核。 余量Z的校核 Zmax=P1max－Pmin=（22.4+0.165－22）mm=0.565mm Zmin=P1min－P max =（22.4－0.165－22）mm=0.235mm 余量校核表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。 所以工序尺寸及公差為P1=mm。 4.2工序4—底板螺紋孔（4xM12）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 由表2—28知，鉆孔余量為1mm。由2—39知，加工M12的螺紋孔使用直徑為11mm的麻花鉆。加工完后，用絲錐攻螺紋，即得到M12的螺紋孔。 5切削用量的計算 工序4—鉆、用絲錐攻螺紋（4M12螺紋孔） 5.1鉆孔 （1）背吃刀量的確定 取=11mm。 （2）進給量的確定 由表5—22，選取該工步的每轉進給量f=0.2mm/r。 （3）切削速度的計算 由表5—22，按工件材料為鑄鐵選硬度為160-200HBS的參數，切削速度v可取為24m/min。由公式（5—1）n=1000v/πd可求得該工序鉆頭轉速n=694.8 r/min，參照表4—9所列的Z525型立式鉆床的主軸轉速，取轉速n=680 r/min。再將此轉速代入公式（5—1），可求出該工序的實際鉆削速度v= nπd/1000=680 r/min×π×11mm/1000=23.5 m/min。 5.2攻螺紋 （1）被吃刀量的確定 由表2—41查得，M12×1mm的螺紋在加工前孔直徑應為11mm，一次攻螺紋的被吃刀量取=12－11=1mm。 （2）進給量地選擇 由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，因此f=1mm/r。 （3）切削速度的選擇 由表5—37查得攻螺紋的切削速度v=5—10m/min，本方案取v=5m/min。由公式（5—1）求工位的主軸轉速n=1000v/πd=5×1000/12/π=132.7 m/min,又由立式鉆床主軸轉速表4—9，取轉速為140 r/min.在將此轉速代入公式（5—1），可求處該工序的實際切削速度v= nπd/1000=140 r/min×π×12mm/1000=5.28 m/min. 6 夾具設計 6.1確定工件的定位方案 本設計為加工底板螺紋孔，綜合考慮，采用扁頭定位銷可以限制1個自由度，即將工件與板用一個定位長銷連接在一起，B面在底面上被支撐釘支撐，這樣可以限制X轉動，Y轉動，Z轉動、平動4個方向的自由度。再將底板夾緊即共限制了6個方向的自由度。遵循六點定位原則。 6.2計算定位誤差 根據表8—13中查得本設計符合標準。式中表示孔的上偏差，下偏差為0，表示銷的下偏差，上偏差為0，定為基準孔與定位銷間的最小間隙。 =0.11mm，=0.027mm，==0 所以=0.0685mm。 6.3 導向元件設計 鉆床夾具的刀具導向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定為元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。 本設計采用可換式鉆套。 鉆套的高度和排泄間隙 鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關。鉆套高度越大，刀具的導向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取1—2.5倍的孔徑，孔徑小精度要求高時，取較大值。 鉆套底部與工件間的距離稱為排泄間隙。鉆套高度應適當選取，排泄間隙較小時切削難以自由排出，使加工表面被破壞；排泄間隙較大時，會降低鉆套對鉆頭的導向作用，影響加工精度。 鉆套高度和排泄間隙可按表9—13選取。 6.4夾緊裝置的選擇 6.4.1夾緊裝置的組成 1動力裝置 動力裝置是產生夾緊力的裝置。通常是指機動加緊時所用的氣動、液壓、氣動裝置。 2夾緊元件 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓面的直接接觸面完成夾緊動作。 3中間傳動機構 中間傳動機構是介于力源和夾緊元件之間的傳力機構，它將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件。 6.4.2夾緊基本要求 1夾緊時不破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2夾緊力要適當，既保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面及產生夾緊變形； 3夾緊機構操作安全、省力、夾緊迅速； 4夾緊機構的復雜程度、工作效率與生產類型相適應。結構應盡量簡單，便于制造與維修； 5具有良好的自鎖性。 本設計選擇螺旋夾緊機構，定位基準關于對稱分布。 6.5 夾具體的設計 6.5.1夾具體設計的基本要求 夾具體是夾具的基礎件，夾具上的所有組成部分都必須最終通過這一基礎件組成一個有機整體。 （1）足夠的剛度和強度 設計夾具時，應保證在夾緊力和切削力等外力條件下，不產生過大的變形和振動。必要時，可在適當位置設置若干條加強筋。 （2）夾具安裝穩(wěn)定 機床夾具通過夾具體安裝在機床工作臺上，安裝應穩(wěn)定，為此，機床夾具重心和切削力等力的作用點應處在夾具安裝基面內。機床夾具高度越大，要求夾具體底面面積也越大。為使夾具體平面與機床工作臺接觸良好，夾具體底平面中間部位應適當挖空。 （3） 夾具體結構工藝性良好 設計時應注意夾具體的毛坯制造工藝性、機械加工工藝性和裝配的工藝性。 （4）便于清除切屑 為防止加工中切屑聚積在定為元件工作表面或其他裝置中，影響工件的正確定位和夾具的正常工作，在設計家具時，要考慮切屑排除問題。 6.5.2夾具體材料及制造方法 夾具體鑄造或焊接的方法制造。由于鑄造夾具體有以下特點，所以得到了廣泛的應用。 （1）鑄造工藝性良好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結構復雜程度的限制； （2）鑄造夾具體吸振性良好，可減小或避免其受力而產生的振動； （3）鑄造夾具體承受抗壓能力大，可承受較大的切削力、夾緊力等力的作用。 鑄造材料一般采用HT200或HT150兩種。夾具體應進行時效處理，以消除內應力。 本設計采用HT200。 參考文獻 鄒青機. 械制造技術基礎課程設計指導教程. 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