接头加工工艺规程及其钻ф8孔的夹具设计-学位论文.doc

西安航空职业技术学院 毕业设计论文
提供全套毕业设计，欢迎咨询
摘 要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配
合与测量等多方面的知识。
接头加工工艺规程及其钻Ф8孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

ABSTRCT
This design content has involved the 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 sepcfications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clmps 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 carft, the working procedure, the cutting sepcifications, clamp, the localization, the error

目录
摘 要 1
序 言 4
1、零件的分析 5
1.1.零件的作用 5
1.2零件的工艺分析 5
2、工艺规程的设计 5
2.1确定毛坯的制造形式 5
2.2基准的选择 6
2.2.1粗基准选择 6
2.2.2精基准的选择 6
2.3制定工艺路线 7
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8
2.5、确定切削用量及基本工时 8
3、专用夹具的设计 11
3.1问题提出 11
3.2、定位基准的选择 11
3.3定位元件的设计 12
3.4切削力和夹紧的计算 12
3.5定位误差分析 12
3.6夹具设计及简要操作说明 13
总结 16
致谢 17
参考文献 18

序 言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展说我重要行业，是一个国家地区发展的重要基础及有力支柱。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家
经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
接头的加工工艺与工装设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能
很好的完成本次设计。
本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

1、零件的分析
图（1）
1.1.零件的作用
1.2零件的工艺分析
接头的加工共有二组加工表面，它们相互之间没有要求。现分述如下：
1、以60×50面为中心的加工面，这组面包括：60×50面，4-Ф5.5孔。
2、以两个Ф5.5为基准加工宽12的两端面，钻Ф8孔
有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。
2、工艺规程的设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件材料为ZG25，接头在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型锻造，锻造精度为2级，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。
2.2基准的选择
2.2.1粗基准选择
应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面有好几个不需要加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面做为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5）粗精准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，它对零件的生产是非常重要的。选择Ф22外圆面为粗基准是非常合理的。
2.2.2精基准的选择
精基准的选择应满足以下原则：
（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。
（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基因变换产生的误差，简化夹具设计与制造。
（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。
（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。
（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以直径为5.5的两个孔作为精基准，以60×50面作为辅助基准。
2.3制定工艺路线
（1）工艺路线方案一：
工序一：铸造
工序二：时效处理
工序三：粗铣，精铣50×60表面，粗糙度为3.2
工序四：钻4-Ф5.5孔
工序五：粗铣，精铣宽12的两平面，粗糙度为3.2
工序六：钻Ф8孔
工序七：发蓝处理
工序八：检验，入库
（2）、工艺路线方案二:
工序一：铸造
工序二：时效处理
工序三：粗铣，精铣50×60表面，粗糙度为3.2
工序四：粗铣，精铣宽12的两平面，粗糙度为3.2孔
工序五：钻4-Ф5.5
工序六：钻Ф8孔
工序七：发蓝处理
工序八：检验，入库
（3）、工艺方案的分析：
上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先加工所有的面，然后加工所有的孔。方案一则是先加工60×20面，然后再加工这个面上的圆孔，这样用这个面上加工的孔定位。加工其它的面和孔，很好的保证了精度，经比较可知，显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。
具体的工艺过程如下：
工序一：铸造
工序二：时效处理
工序三：粗铣，精铣50×60表面，粗糙度为3.2
工序四：钻4-Ф5.5孔
工序五：粗铣，精铣宽12的两平面，粗糙度为3.2
工序六：钻Ф8孔
工序七：发蓝处理
工序八：检验，入库
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“接头”零件材料为ZG25，毛坯的重量约为1.2kg，生产类型为大批量生产，采用砂型机的铸造毛坯。
1、不加工表面毛坯尺寸
不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可知接获得。
2、接头的60×50面
由于接头60×50面要与其它接触面接触，粗糙度要求为3.2，查相关资料知余量留2.0比较合适。
3、接头的孔
毛坯为实心。孔的精度要求介于IT9-IT11之间。
2.5、确定切削用量及基本工时
工序一：铸造
工序二：时效处理
工序三：粗铣，精铣50×60表面，粗糙度为3.2
工步一：粗铣50×60表面
1.选择刀具
刀具选取面铣刀，刀片采用YG8，
=1.5mm，=50mm，v=125m/min，z=4
2.决定切削用量
(1)决定切削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
=1.5mm
(2)决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为7.5km，中等系统刚度。
根据表查出 =0.2mm/齿，则
===663.48r/min
按机床标准选取=750r/min
v===141.3m/min
当=750r/min时
=z=0.2=600mm/r
按机床标准选取=600mm/r
(3)计算工时
切削工时：=60mm，=1.5mm，=3mm，则机动工时为
==60=0.43min
工步二：精铣50表面
1.选择刀具
刀具选取面铣刀，刀片采用YG8，
=0.5mm，=50mm，v=125m/min，z=4
2.决定洗削用量
(1)决定铣削深度
因为加工余量不大，一次加工完成
=0.5mm
(2)决定每次进给量及切削速度
根据X51型铣床说明书，其功率为7.5km，中等系统刚度。
根据表查出 =0.2mm/齿，则
===663.48r/min
按机床标准选取=750r/min
v===141.3m/min
当=750r/min时
=z=0.2=600mm/r
按机床标准选取=600mm/r
(3)计算工时
切削工时：=60mm，=0.5mm，=3mm，则机动工时为
==60=0.423min
工序四：钻4-Ф5.5孔
确定进给量f：根据参考文献IV表2-7,当钢的<800MPa，=Ф5.5mm时，
f=0.39~0.47m/r。由于本零件再加工Ф5.5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则
f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r
根据Z525机床说明书，现取f=0.25mm/r
切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度v=18m/min 所以
===301.7r/min
根据机床说明书，取=375r/min，故实际切削速度为
v===22.37m/min
切削工时：=5mm，=2.25mm，=3mm，则机动工时为
==5=0.109min
总的工时：T=4t=0.436min
工序五：粗铣，精铣宽12的两平面，粗糙度为3.2
工步一：粗铣宽12的两平面
1.选择刀具
刀具选取高速钢三面刃铣刀，两把三面刃铣刀通过塞尺固定，保证两者之间的距离为12mm，刀片采用YG8，
=0.5mm，=50mm，v=125m/min，z=4
2.决定洗削用量
(1)决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
=3.5mm
(2)决定每次进给量及切削速度
根据X62型铣床说明书，其功率为7.5km，中等系统刚度。
根据表查出 =0.2mm/齿，则
===298.5r/min
按机床标准选取=375r/min
v===94.2m/min
当=375r/min时
=z=0.2=300mm/r
按机床标准选取=300mm/r
(3)计算工时
切削工时：=25mm，=6mm，则机动工时为
==25+6=0.511min
工步二：精铣宽12的两平面
1.选择刀具
刀具选取高速钢三面刃铣刀，两把三面刃铣刀通过塞尺固定，保证两者之间的距离为12mm，刀片采用YG8，
=1.5mm， v=75m/min，z=4。
2.决定洗削用量
(4)决定铣削深度
因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则
=1.5mm
(5)决定每次进给量及切削速度
根据X62型铣床说明书，其功率为7.5km，中等系统刚度。
根据表查出 =0.2mm/齿，则
===298.5r/min
按机床标准选取=375r/min
v===94.2m/min
当=375r/min时
=z=0.2=300mm/r
按机床标准选取=300mm/r
(6)计算工时
切削工时：=25mm，=3mm，则机动工时为
==25+3=0.505min
工序六：钻Ф8孔
确定进给量f：根据参考文献IV表2-7,当钢的<800MPa，=Ф8mm时，f=0.39~0.47m/r。由于本零件再加工Ф8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则
f=(0.39~0.47)×0.75=0.29~0.35mm/r
根据Z525机床说明书，现取f=0.25mm/r
切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度v=18m/min 所以
===301.7r/min
根据机床说明书，取=375r/min，故实际切削速度为
v===22.37m/min
切削工时：=12mm，=4mm，=3mm，则机动工时为
==12=0.448min
工序七：发蓝处理
工序八：检验，入库
3、专用夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计钻Ф8孔，选用机床：X525立式钻床
3.1问题提出
本夹具主要用来钻Ф8孔，因为钻Ф8孔本身没有什么精度要求，因此以提高生产效率为主。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高生产率、降低劳动强度。
3.2、定位基准的选择
拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用以两个Ф5.5孔为定位基准。以60×50面为辅助基准。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为加紧机构。
3.3定位元件的设计
本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边削的进行设计。
根据加工要求和基准重合原则，则以底面和2个Ф5.5孔定位，定位元件采用1面2销，定位孔和定位销的主要尺寸如图
2定位孔中心距L及2定位销中心距1
L==158mm ==158.943..43mm
==158..43mm
所以L=158.36mm±0.07mm
取=158.36mm±0.02mm
取圆柱销直径Ф5.5f7
菱形销的直径公差取IT7为0.09mm，得菱形销的直径为Фmm
3.4切削力和夹紧的计算
由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切削手册》得：
钻削力 F=26DH 式（5-2）
钻削力矩 T=10H 式（5-3）
式 中： D=10.5mm
HB=H-(H-H)=187-(187-149)=174
F=0.20mm·代入公式（5-2）和（5-3）得
∴F=26×10.5××=1664N
T=10×××=46379N·mm
本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。
3.5定位误差分析
一面两销定位误差
(1)移动时基准位移误差
=++
(式5-5)
式中：------------圆柱销孔的最大偏差
---------- -圆柱销孔的最小偏差
-----------圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙
代入(式5-5)得：=++=0.009+0+0.016=0.025mm
(2)转角误差
tg=
(式5-6)
式中：------------圆柱销孔的最大偏差
------------圆柱销孔的最小偏差
-----------圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙
------------削边销孔的最大偏差
------------削边销孔的最小偏差
----------削边销定位孔与定位销最小配合间隙
其中：=2(+-)
则代入(式5-6)得：
tg=0.0000622
则：
3.6夹具设计及简要操作说明
本工件采用定位销和菱形销定位，用铰链压板压紧，这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求。配图附图如下：
主视图：

右视图：

俯视图：

夹具体附图如下
总结
设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益匪浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好地利用图书馆的资料，更好的熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。
毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践相结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。

致谢
这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和折叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。
这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严禁的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我精心指导，同时还在思想、生活上给我无微不至的关怀，除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献
[1]：周养萍主编，«机械制造技术»，西北大学出版社，2009年
[2]：赵家齐主编，«机械制造工艺学课程设计指导书»，北京机械工业出版社，2005年
[3]：薛源顺主编，«机床夹具设计»，上海市机电工业出版社，1995年
[4]：艾兴、肖诗纲主编，«切削用量手册»，北京机械工业出版社，2002年
[5]：郭宗连、秦宝荣主编，«机械制造工艺学»，中国建材工业出版社出版，1997年
[6]：赵岷主编，«机械制图»，西北大学出版社，2006年
[7]：许德珠主编，«机械工程材料»，北京高等教育出版社，1992年
[8]：李益民主编，«机械制造工艺设计简明手册»，北京机械工业出版社，2003年
[9]：宋育红、王春玲主编，«机械设计基础»，北京理工大学出版社，2012年

19