钻6×ΦM10螺纹底孔的夹具设计-课程设计说明书.docx

课程设计

设计题目：钻6×ΦM10螺纹底孔的夹具设计

系 别： 机 械 工 程 系

姓 名：

学 号：

专 业： 机械设计制造及其自动化

班级年级：

同 组 者：

指导教师： 刘 军

日 期：

摘要

在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理冷加工工艺中，使用着大量的夹具，用于安装加工对象，使之占有正确位置，以保证加工零件的精度和工作质量。本次设计主要是对填料箱盖的专用夹具设计，是对我们所学知识的一次考验，同时也是对我们所学知识的巩固和总结。本次设计主要从工艺规程和夹具设计两个方面出发。根据零件的特点，生产类型以及在工作中的作用，进一步来选择工艺规程和家具的设计。在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑准确度高，生产效率高，以及生产成本等方面，考虑一个最佳方案，在夹具设计方面，考虑到是盖类零件需要加工Φ60孔，综合考虑实际情况机加工经济度，减少装夹次数可以在车床上加工Φ60孔，最终完成本次试验。

目录
1、填料箱盖加工工艺过程 4
1.1零件分析 4
1.2零件的工艺性分析 4
2 工艺过程的制订 5
2.1毛坯类型与铸造方法 5
2.2 毛坯图 5
2.4毛坯技术要求 6
2.5基准面的选择 6
2.6粗基准的选择 6
2.7精基准的选择原则 6
2.8工艺路线的拟定 7
2.9零件表面加工方法的选择 7
2.10选择加工设备与工艺装备 9
2.11确定工序尺寸 9
2.12确定切削用量及基本时间 9
2.13.工序一切削用量及基本时间的确定 10
3、夹具设计 10
钻Φ13.5孔夹具设计 10
3.1零件加工工序的要求分析 10
3.2确定家夹类型 11
3.4拟定定位方案和选择定位方案 11
3.4-1.定位方案 11
3.4-2.选择定位元件 11
3.5导向装置的类型及结构的确定 13
3.6夹紧定位机构 14
3.7最终设计装配图 14
4设计心得 15
五、参考文献 16

1、填料箱盖加工工艺过程
1.1零件分析

图一
填料箱盖为ZW-6/7型空气压缩机的密封箱盖，它通过Φ100f8与Φ65f5与缸座孔配合螺栓固定。长径为627XΦ30h6的活塞杆通过该零件内孔，Φ60H8孔内装入填料，防止活塞杆运动时漏油，右端通过螺栓与压盖连接，7.5mm槽内装O型密圈。由于零件用于密封，因此在连接处和装配处要求精度较高。

1.2零件的工艺性分析
（1）以Φ65中心线为基准加工的面：Φ100、Φ155、Φ65外圆面，Φ80与Φ65相接端面。
（2）以Φ60孔中线为基准加工的面：长度为78与Φ60垂直度为0.012粗糙度为0.4的凸台。

毛坯类型
砂型机器铸造件
材料
HT200
时效处理,硬度为190-241HBS
序号
基本尺寸
公差等级
公差值
余量等级
余量值
总余量
毛坯尺寸
1
137
10
3.6
G
2.2
5.8
143
2
Φ155
10
3.6
G
2.2
5.8
161
3
Φ100
11
4.4
G
1.4
5.8
106
4
Φ80
11
4.4
G
1.4
5.8
86
5
Φ65
11
4.4
G
1.4
5.8
71
6
Φ60
12
5.6
E
0.4
6
54
8
Φ32
11
3.6
E
0.4
4
28

（3）以Φ60孔中心为基准加工的十二个孔：6-M13.5,4
-M10-6H深20孔深24,2-M10-6H。
（4）以左端面和Φ100外圆面为基准加工7.5表面粗糙度为3.2的密封环槽。 表一

（5）以左端面为基准加工的加工面：零件的右端面。
2 工艺过程的制订
2.1毛坯类型与铸造方法
根据所给零件材料为HT200，毛坯类型为铸件。分析零件的特点和质量以及便于加工原则等综合因素来选择铸造。铸造后对铸件进行人工时效处理，以免加工后因内应力而产生变形。零件以大批量生产，零件的尺寸轮廓不大而且结构比较简单，故选用砂型机器铸造。且生产效率和生产经济度比较高，适宜大批量生产。

2.2 毛坯图

图二
2.4毛坯技术要求
1.铸件不能有砂眼、裂痕和局部酥松、气孔和夹杂等铸造缺陷。
2.正火处理硬度为190-241HBS，消除内应力，降低硬度改善切
削加工性能。
3.未注圆角为R1-R3。
4.起模斜度为0°30'
2.5基准面的选择
基准面的选择是工艺规程的关键，正确合理选择基准面，能保证加工质量，提高生产效率，降低成本等。基准面选择不合理，在加工过程中出现各种问题，不能保证加工质量，增加零件不合格率，甚至造成生产无法进行。
2.6粗基准的选择
粗基准的选择原则：一.保证相位置要求原则。二.余量均匀分配原则。三.便于装夹原则。四.粗基准在一个定位方向上只准使用一次原则。根据粗基准的选择原则基准面要尽可能平整光洁，没有飞边和毛刺的缺陷。故选取Φ155的外圆面为粗基准加工Φ65、Φ80、Φ75外圆面和右端面。
2.7精基准的选择原则
精基准的选择首先考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，便于装夹原则。
根据精基准选择原则：
1.“基准统一”原则 3.“互为基准”原则
2.“基准统一”原则 4.“自为基准”原则
5.“便于夹装”原则
故Φ65外圆自为基准找正进行精加工，再以Φ65外圆中心线为基准加工Φ60H8的孔、Φ100f8的外圆面保证同轴度和Φ60与Φ80的结合面保证垂直度。然后以Φ60H8的孔中心线为基准精加工Φ36凸台保证垂直度。
2.8工艺路线的拟定
制定工艺路线以当时零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证为出发点。准寻工序安排原则，结合生产纲领，和现有的机床、量具、夹具等因素的综合考虑，尽量使工序安排科学合理性，提高生产率和产品质量。根据零件的结构可知6-Φ13.5、4-M10-6H深20孔深24以及2-M10-6H 可以通过一次性装夹进行加工，Φ65、Φ100、Φ75、Φ80可以采用工序集中进行加工减少夹装次数和生产时间提高生产效率。
工艺安排原则：
一. 先基准后其他，找正划线，先加工精基准Φ65的外圆。
二. 先面后孔，先加工左右端面、Φ115、Φ100、Φ75、Φ80、Φ65的外圆面，然后加工Φ60、Φ32、Φ47的孔。

2.9零件表面加工方法的选择
表二
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
加工方法
备注
左右端面
IT9
6.3
粗车、半精车
未标注公差尺寸
Φ65外圆面Φ60孔
IT10
1.6
粗、半精、精车

Φ65与Φ80相接端面
IT7
1.6
粗、半精、精车
未标注公差尺寸
Φ115、Φ80、Φ75外圆面
IT9
6.3
粗车、半精车
未标注公差尺寸
Φ32、Φ47的孔
IT9
6.3
粗车、半精车
未标注公差尺寸
Φ36的凸台
IT6
0.4
粗精磨
未标注公差尺寸
宽7.5的密封环槽
IT8
3.2
粗车、半精车

6×Φ13.5的孔以及攻螺纹前的孔

钻孔
未标注公差尺寸
Φ91外圆槽
IT13
3.2

方案
1.粗车右端面，粗车Φ65、Φ80、Φ75、Φ100外圆面，粗车宽7.5密封槽，粗车Φ32、Φ47的孔。
2.粗车左端面，粗车Φ155外圆面，粗车Φ60孔，粗车Φ36凸台。
3.半精车Φ65的外圆面，半精加工右端面，半精车Φ80、Φ75、Φ100外圆面，半精车宽7.5的密封环槽，半精车Φ32、Φ47的孔，车倒角。
4.半精车左端面，半精车Φ115外圆面，半精车Φ60的孔和Φ36的凸台，车倒角。
5.钻6-Φ13.5、6-Φ9.2的孔。
6.攻4-M10-6H深20孔深24的螺纹，攻2-M10-6HD的螺纹孔。
7.精车Φ65外圆面，精车Φ65与Φ80相接端面。
8.精车Φ60孔和Φ36凸台。
9.粗磨Φ36凸台。
10.精磨Φ36凸台。
11.去毛刺。
12.检验入库。
2.10选择加工设备与工艺装备
由于生产类型为大批量，故加工设备宜通用机床为主，根据零件的外形结构以及制定的加工路线，和相应设备条件来选择相应的设备。
由于大部分工序是在车床上完成加工，加工表面有一定的粗糙度要求，以及根据毛坯尺寸和零件尺寸等相关要求查《机械制造技术基础课程设计》表5-18选用车床型号为C6132，刀具为普通焊接车刀车外圆面及端面，切槽刀且密封环槽上压式机夹车刀车内孔和凸台表2-19。选用Z3025摇臂钻床钻孔，选用麻花钻。磨Φ36选用磨床型号为MGD2120磨床。129页
2.11确定工序尺寸

表三

加工表面
工序双边余量（mm）
工序尺寸及公差（mm）
表面粗糙度（μm）
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
Φ65h5
3
2
1
Φ68
Φ66
Φ65
12.5
3.2
1.6
Φ80
4
2

Φ82
Φ80

12.5
6.3

Φ75
3
2

Φ77
Φ75

12.5
6.3

Φ100
4
2

Φ102
Φ100

12.5
6.3

Φ115
4
2

Φ117
Φ115

12.5
6.3

右端面
3
1

12.5
6.3

左端面
1
1

12.5
6.3

Φ32
3
1

Φ31
Φ32

12.5
6.3

Φ47
14
2

Φ45
Φ47

12.5
6.3

Φ60
3
2
1
Φ57
Φ59
Φ60
12.5
6.3
1.6
宽7.5槽
9
2

Φ93
Φ91

12.5
3.2

2.12确定切削用量及基本时间
切削用量包括背吃刀量ap、进给量f、和切削速度VC。确定顺序是先确定ap、f在确定VC。
2.13.工序一切削用量及基本时间的确定
本道工序为粗车（粗车端面、外圆、和孔）。已知材料为HT200，铸件；机床为C6132卧式车床，工件装夹在三爪卡盘中。
①确定被吃刀量。粗车双边余量为2mm，则单边余量为1mm。
②确定进给量。已知材料为HT200，刀杆尺寸为16mmX25mm，ap3，工件直径为60-100mm时，f=0.8～1.2mm选择1mm/r。
确定进给量是否满足机床进给要求查表5-13的满足要求。
③确定切削速度。查表5-74可得VC=0.667～1.000M/S取1m/s。
④主轴转速查表得符合要求。
（1） 确定粗车Φ68mm外圆面所需的时间，粗车Φ68外圆面的长度为l=16mm，因此所需要时间其中i为进给次数i=1，刀具切入长度l1，l2为刀具切出长度，l3为附加长度。
（2） 同理确定加工右端面，Φ80，75，Φ100外圆面所需要的时间
（3） 确定工序一所需要的时间T=
2.14其余工序时间的确定
方法与上面方法一样。

3、夹具设计
钻Φ13.5孔夹具设计
3.1零件加工工序的要求分析
本夹具主要用来钻六个孔，由于工艺要求不高，因此主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，提高经济效益。
3.2确定家夹类型
为了提高劳动生产率，保证生产质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。用来钻Φ8.5的孔的钻床专用夹具，本设计为Z3025摇臂钻床的专用夹具，刀具为麻花钻。
3.4拟定定位方案和选择定位方案
3.4-1.定位方案
此定位为加工孔，只要固定相对位置，钻孔时位置不偏差，不旋转就可以达到要求。将零件固定到底板上，零件的Φ60处与底板的内孔配合，零件的Φ100与Φ75轴肩处用夹具体的内环面顶住。再将零件和底板一起固定到夹具体上。

图三

3.4-2.选择定位元件
可卸转模板：
该夹具钻孔较多，所以采用固定钻套中的A型。可卸转模板底板用4个螺钉固定在夹具上端面上。

图四

(2)夹具体

图五

3.5导向装置的类型及结构的确定
因为是大批量，并且加工孔的直径不变，故采用A型固定钻套，固定钻是直接压入钻模板或夹具体中心孔，过盈配合，位置精度高，记过简单。
钻套高度H是指钻套与钻头接触部分的长度，太短不能起到导向作用，从而使位置精度降低，太长则增加了钻套与钻头的磨损。一般H为（1-2d），此处钻孔直径为13.5，故H选长度为H=20

3.6夹紧定位机构

图六

说明：通过螺柱将定位底板和工件夹紧，并用平压板将定位底板压紧夹具体上端面，定位底板限制x，y方向的自由度及绕x，y两个自由度，共四个自由度。夹具体在Φ100处限制z方向1个自由度，共五个自由度就可以达到加工要求。

3.7最终设计装配图
螺柱将定位底板预紧，并用螺钉将定位底板固定在夹具体上端端上。

图七

4设计心得
机械制造技术基础课程设计是机械类专业的一门主干专业基础课内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与技术测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，通过实践对课程基础有了更深的理解，通过实践培养了理论联系实际的能力和独立工作能力，以及团队合作能力。
通过本次课程设计，让我们学到的知识得到了进一步的学习和巩固，培养了我们全面综合的运用我们所学到的知识去分析和解决机械制造中问题的能力。
通过此次设计提高了我们的自学能力，使我们熟悉机械制造中相关的手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程制定和夹具设计方面的知识，并学会结合实际生产正确使用这些资料。
通过设计使我们树立正确的设计理念，懂得合理的设计在技术上应该是先进的，在经济上是合理的，并且在实际生产中是可行的。同时通过编写设计说明书，提高了我们技术文件整理、写作及组织编排能力，为以撰写业技术及科研论文打下基础。

五、参考文献

[1] 王先逵.机械加工工艺手册.2版.北京：机械工业出版社出版社，2007.
[2] 赵雪松，任小中，于华.机械制造装备设计.武汉：华中科技大学出版社，2009.
[3] 朱冬梅，胥北澜，何建英.画法几何及机械制图.6版.北京：高等教育出版社，2008.
[4] 柯建宏.机械制造技术基础课程设计.2版.武汉：华中科技大学出版社，2012.
[5] 张世昌，李旦，高航.机械制造技术.2版.北京：高等教育出版社，2007.

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