机械制造技术课程设计-尾座体加工工艺及钻M6螺纹底孔夹具设计.docx

摘要本次课程设计的内容是尾座体机械加工工艺的编制及其专用夹具的设计,并绘制零件图毛坯图、夹具装配图,填写关键工序机械加工工艺规程卡片以及指定工序夹具装配图、夹具部分零件图。通过确定生产类型对零件进行工艺分析，合理选择毛坯种类绘制毛坯零件图，进行工艺设计并初步拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备，确定各工序切削用料及工序尺寸，并填写工序的工艺卡片。完成各项准备后，进行各工序的专用夹具设计.关键词：尾座体，工艺分析，工艺设计，夹具设计摘要1第I章尾座体工艺分析11.1 尾座体的作用与结构11.1.1 尾座体的作用11.1.2 尾座体军件各技术要求制定11.1.3 尾座体的结构工艺性112尾座体关蛙表面的技术要求2第2章尾座体工艺设计32.1 座体工艺设计32.1.1 星座体生产类型的确定32.1.2 确定毛坯的制造方法32.2尾座体毛坯的选择与毛坯图说明32 .2.1隔定总余量33 .2.2毛坯图说明42.3星座体工艺路线的确定51.1.1 3.1粗精基准的选择51.1.2 工艺路线方案一S1.1.3 工艺路线方案二61.1.4 工艺方案的比较与分析8第3章W6取孔夹具设计93.1 M6蟋孔夹具设计总体方案93.2 M6螺纹孔夹具设计的定位分析及误差103.3 螺纹孔夹具加紧机构的设计与央紧力计算11设计心得13叁考文献14I1.第I章尾座体工艺分析1.1 尾座体的作用与结构1.1.1 尾座体的作用(D所给定的零件是机床上的尾座体是各种机床中不可缺少的部分,它石若特别的作用。尾座安装在机床的导轨上,尾座上的套筒可以安装顶尖,以支承较长的工件的右端(即顶持工件的中，BD安装钻头、校刀,进行孑U川工也可以安装丝脚妙映J1.jK1.可板牙套螺纹工具加工内、外螺纹“尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动,然后压下尾座紧固手轮捋尾座夹紧在所需位置,摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或工件进行切削的纵向进.(2零件17H6幽1.长映研S1.,底面75°斜面与磨床工作台相连，通过巾14M孔用螺栓将星体作紧固在工作台上，主要固定顶尖，圆柱体形的部分有一个小17H6孔，并且有一个M6的螺纹孔，顶尖穿过<H7H6的孔，聘蟠钉拧紧，这样顶尖就固定了。1.1.2 尾座体零件各技术要求制定(1)该零件形状特殊、结构简单，但是由F它要安装在机床工作台上面，部分配合表面要求的加工精度比较高：对丁巾17孔因为要与顶尖配合，而顶尖中心线又要与机床的主轴中心线筑合，以保证工件的外圆柱度，所以巾17孔内表面要求有圆度和圆柱度要求，粗糙度要求比较高精加工要求研配，并且与底面和燕尾斜面的平行度都有较高要求：对于底平面和斜面B要与机床工作台配合，所以表面粗糙度要求也较高，通过研配达到精度要求。(2)尾座体主要加工面：小17孔、底面积嘴尾斜面，次要加工面：圆柱体两端面、14孔、右端面、底部凹槽以及燕尾底面。(3)关键技术问题：如何保证巾17孔与底面和燕尾斜面的平行度小17孑/J回柱度和圆度4»17孔的粗糙度达到Ra=O.4m底平面和75°侧平面的粗糙度达到Ra=1.6n,>1.1.3 尾座体的结构工艺性(1)尾座体共有三组加工表面.其中两组位置要求。以巾14孔为中心的加工表面,这一组表面包括力ManIW1.以及26X1的沉头孔和粗糙度为Ra=12.5um的凹凸面。以底平面为中心的加工表面,这一表面包括Ra=1.6m的底部基准面和燕尾斜面基准面，Ra=12.5m的凹槽底面和Ra=6.3m的右端面和RU=I2.5m的下端面。以17H6孔位中心的加工表面，这一组表面包括17H6的孔以及1X45°的倒角，左右端面和M6的螺纹孔，其中主要加工面为e17H6的孔内壁。（2）零件选用HT200,材料硬度：163255HBS材料硬度：163255HBS,抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减皴性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好：铸造性能较好，需要进行人工时效处理。工作条件：承受较大应力的零件（弯曲应力29.40MPa）,摩擦面间的单位面积压力0.49MPa（大于IOt在磨损下工作的大型铸件用力1.47MPa）,要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质。（3）考虑到加工成本和加工效率以及零件的形状，胚料不适合采用选用锻造所以选择砂型铸造，加工螺纹底孔、4»14孔选用立式钻床：巾17孑母用卧式车床：各加工平面用卧式铳床.1.2 尾座体关键表面的技术要求铸件福要郎余毛娜I碉工并作退火处理。小17H6孔圆度公差为0.003mm,裕孔例柱度公差为0.004ran.17H6孔中心与底平面的平行度公差0.005mm.17H6孔中心与75°侧平面的平行度公差0.005mm。17H6的孔需精加工、研配。导轨面配刮1013点/25X25,表面粗糙度Ra=1.6m.圆柱体左右端面表面粗糙度Ra=6.3nu14孔以及其凹凸面粗糙度为RaE2.5m.燕尾75°侧平面粗糙度为Ra=1.6Hm、配制,底部粗糙度Ra-12.5m.尾座体右满面Ra=6.3m,底部凹槽Ra-12.5m第2章尾座体工艺设计2.1 尾座体工艺设计2.1.1 尾座体生产类型的确定由于该零件的形状较兔杂，因此不能用锻造只能用铸件，而且年生产批量为5000件已达成批生产的水平属于大批量生产。2.1.2 确定毛坯的制造方法因为零件在工作中承受静荷以及小量的动载荷，为r使金属纤维尽量不被切断非加工表面对称均匀,使客件工作可靠,并且件的铸造性能较好.由丁该零件的轮廓尺寸不大生产类型为大量生产，又考虑件的加工粲件要求较交高。为了保证加工明量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用砂型铸造，零件材料为HT200,对提裔生产效率和保证质量有较好帮助。此外要消除残余应力要安排人工时效.2.1.3 2尾座体毛坯的选择与毛坯图说明根据生产类型、零件结构，形状，尺寸、材料等选择毛坯帝储方式，确定毛坯精度。此时，若零件毛坯选用型材，则应确定其名称、规格,如为铸件，则应确定分型面，浇目口系统的f立置，若为锻件，则应确定锻造方式及分模面等02. 2.1确定总余量查阅有关的机械加工工艺手册，用查表法确定各表面的总余量及余量公差。铳削加工加工余量依据文献4表831以及表1550查得、公差依据文献5表32查得表面粗糙度以及经济精度由文献2表1-15查得：尾座体零件材料为HT200硬度为170-241HB,生产类型为小批量生产，采用砂模铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余员、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）尾座体底平面据文献4表5-6,铸件偏差±1.0m.表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工.参照文献5第414页可知,加工余量为:粗铳：Z=2nm,精铳：Z=0.85*u粗铳削的加工精度IT1.1.级,因此偏差±0.11.精铳削偏差即为零件偏密(2) I如=12.5m的底面只要求粗加工。参照文献(5第414页可知，加工余量：Z=411n,(3) 75°(W平面Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照文献4表5-72,粗刨Z=2mm,精铳Z=0.85nm0刨削公差即为零件公差：0.3n,(4)右端面。Ra=6.3um.要求粗加工和半精加工。参照文献5第414页可知，mZ=1.31111n,斗yf楸Z=0.7mo(5)凸台面。Ra=I2.5um。只要求粗加工。参照文献5第414页可知，加工余5Z=211u11(6)圆柱体形左右端面.Ra=63m耍求粗加工和半精加工。参照文献5第414页可知，机钱Z=1.3mm,半精铳Z=0.7mm.(7) 17H6孔。精皎和研配。精皎2Z=0.1511h,研配2Z=0.05三n公差÷0.O1.1.mm(见文献5表1-8)由于毛坯及以后各道工序(或工步)的加工都有加工公差，因此所规定的加工余员其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为大批大量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余硒寸，应按调整法加工方式予以确定。底平面与17H6孔的中心线之间的尺寸加工余信和工序间余量及公差分布图如下：底平面与17H6孔的中心线之间的尺寸公差分布图(调整法)毛坯名义尺寸：105+3=108(mm)毛坯最大尺寸：108+1.8=109.8(mm)毛坯圾小尺寸：108-1.8=106.2(mm)粗跳后最大尺寸：105+0.61=105.61(m)粗铳后最小尺寸：105.61-0.22=105.39(mm)精铳后尺寸即达到105(三)2.2.2毛坯图说明图2.I毛坯图2.3尾座体工艺路线的确定制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽址使工序集中来提需生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降，2.3.1粗精基准的选择(1)粗基准的选择对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理：但对于本零件来说，如果以17的孔为相基准可能造成位践精度不达标，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准)现在选择不加工中35的外圆表面和外表不加工而作为祖基准，利用组两个饰套夹持两端作为主要定位而以消除五个不定度，再用个支承板、支承在前面用以消除个不定度,达到完全定位。用来加工工件的底麻(2)将基准的选择精度高的底面基准面、燕尾斜面基准面和N7H6孔两个端面自然就成了精基准。因为底面既是设计及准乂是装配基准这样符合“基准重合”原则，其它各而、孔的加工可以以两基准面为基准这符合“基准统”原则。考虑到要保证加工余量均匀以及要仃较高的形状、位置精度，故要求H7H6孔和两基准面互为基准进行加工。2.3.2工艺路线方案一工序I：粗钻7mm孔，以圆柱体外表面和右端面为基准。工序2：粗枕底平面，底部凹槽和2X2的槽，以S17mm孔和右端面为基准。工序3：相刨75°侧平面，以底平面和17mm孔为基准。工序4：粗铳右端面，以底平面、75°侧平面为基准。工序5：粗铳圆柱体左右端面，以017mm孔和其相对端面定位。工序6：粗铳凸台面，以底平面和圆柱体左端面为基准。工序7：钻614mm孔，以底平面和圆柱体左端面为基准。工序8：银26x1.沉头于孔，以底平面和圆柱体左端面为她准。工序9：钵M6嫖纹孔,以014mm孔和底平面为基准。工序10：扩17nm孔。IFF11：半精洗底平面，底部凹槽和2X2的槽，以17mm孔和右端面为博准。UT12：半精铳75°侧平面，以底平面和17mm孔为基准。工序13：半精铳右端面，以底平面、75°健平面为基准.U?14：半精铳圆柱体在左右端面，以中17mm的孔和M6螺纹孔为基准.OT15：半精铳凸台面，以底平面和圆柱体左端面为基准“工序16：扩14mm孔，以底平面和圆柱体左端面为基准。工序17：钱26x1.沉头孔，以底平面和圆柱体左端面为基准。工序18：扩，攻丝M6螺纹孔。工序19：校17mm孔。工序20：精铳底平面，以17mm孔和右端面为基准。工序21：精铳75°侧平面，以底平面和17mm孔为基准。UT22：研配17mm孔。工序23：配刮底平面、750侧平面。2.3.3工艺路线方案二工序I：粗铳底平面，底部凹槽和2X2的柚，以底平面自身和右端面为基准。工序2：粗刨75°侧平面，以底平面和右端面为基准。工序3：粗钻17mm孔，底平面，75°侧平面为基准。工序4：粗铳右端面，以17mm的孔和底平面为基准。工序5：粗铳圆柱体左右端而，以e17mm孔和其相对端而定位。工序6：粗铳凸台面，以底平面和圆柱体左端而为基准。工序7：钻4mm孔，以底平面和圆柱体左端面为基准.工序8：t26x1.沉头于孔，以底平面和圆柱体左端面为基准。工序9：粘M6螺纹孔,以e14mm孔和底平面为基准。工序10：半精铳底平面，底部凹槽和2X2的槽，以17mm孔和右端面为基准。工序11：半精铳75°侧平面，以底平面和617mm孔为基准。工序12：扩17mm孔。工序13：半精诜右端面，以617mm的孔和底平面为基准。工序14：半精铳圆柱体在左右端面，以中17mm的孔和M6螺纹孔为基准。OT15：半精铳凸台面，以底平面和圆柱体左端面为基准.工序16：扩中14mm孔，以底平面和圆柱体左端面为基准.工序17：½26x1.沉头孔,以底平面和圆柱体左端面为基准。工序18：扩，攻丝M6螺纹孔。工序19：精铳底平面，以17mm孔和右端面为基准。工序20：精铳75°侧平面，以底平面和17mm孔为基准。521：钱017mm孔。工序22：配刮底平面、75°侧平面。工序23：研配17mm孔.2.3.4工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于:方案是先加工中17孔,然后加工基准面底平面，75°侧平面,而方案二是先加工基准面底平面和75°偏平面,后加工中17孔。经比较,方案能保证中17孔中心线到基准面底平面和75°冽平面的距离，符合位置度的要求。方案二就不会确保中小17孔到基准面底平面和75°侧平面的距离,因此不满足位置度要求。所以，可以知道，方案一优于方案二,第3章M6螺纹孔夹具设计为r提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专门的夹具进行各个工序的加X.经i1.讨论,我设H足座体M6撼如块股J设i+.钻床图H立式钻床Z525。3.1M6螺纹孔夹具设计总体方案（1）方案一钻M6螺纹孔夹具设计，工件定位是通过工件底部限定3个自由度，通过在e19孔中放入一个短倘限定2个自由度,最后在35的端面加一个支撑钉限制1个自由度。工件加紧是遹过工件下便面的的螺栓拧紧以及通过把工件四周底座加紧实现的。图3.16总体方案（方案一）（2）方案二M6螺纹孔的夹具设计,工件定位是通过工件底部限定3个自由度，侧斜面巾26mi>放入T、短躁制2个臼由度，在底部多出来的那个地方加一个销钉限制一个自由度。工件加紧是通过工件下ft三的的螺栓拧紧以及通过把工件四周底座加紧实现的。图3.17总体方案（方案二）（3）方案对比分析选用方案一，方案一的夹具设计更加方便，通过巾35的端面可以很好的定位所钻M6螺纹孔的位置。方案二的夹具设计较方案一旦杂，而且定位在确定M6螺纹孔位置是比较困难的，我目前还不能很好的确定位置。3. 2M6螺纹孔夹具设计的定位分析及误差(1)方案一定位分析：粘M6螺纹孔，通过底面限制Z轴的移动，X,Y轴的旋转,通过短销与17孑的配俳蒯X轴的移动，Z轴的旋转，通过个支掾钉与小35端面的配介限制Y轴的移动。图3.18定位原理图(方案一)误差分析：这个孔的定位基准是凸出来的75°(W平面，他设计基准是底平面，所以其基准不重合误差4jw0.25,其调刀基准与定位基准的误差为Ajb-O.15,所以工件误差为4j=ajb+ZkjwO.4,其最大允许误差4=0.5,j远远小于,故工件的误差满足精度要求。(2)方案二定位分析：钻M6螺纹孔，通过底面限制Z釉的移动，X,Y轴的旋转，通过短俏与14孔的配合限制X轴的移动，Z轴的旋转。在通过一个支撑灯与底部有突出部分的测电眼制Y轴的移动。图3.19定位原理图(方案二)3.3螺纹孔夹具加紧机构的设计与夹紧力计算E3.20夫黄机狗一（1）切削力计算刀具：6m11钻头g味：Z525钻床由公由治(3.8F1=309D,%P式中Fr一轴向切削力D-钻头直径f-每转进绐量Kp-修正系数取D=IOnn.f=0.8.Kp=0.8代入计算得:(3.9)Ff=402N（2）夹紧力计算单个螺旋央禁时产生的夹索力公式得：(3.10)W0=Q1.1.rtf>+rjg（+0式中WM-单个螺旋的夹紧力Q-原始作用力1.-作用力臂r-摩擦半径螺杆端部与工件的摩擦角万一螺纹中径之半W一螺旋的当量摩擦用查文献得：r=22.50mm.Q=3.14»=9.66mm,1.=90mm.Q=60N.tg¢r.15,9.50代人计算得：（3.11）F-3361.I1.N设计心得设计夹具时，定位分析,应该考虑此定位方案夹具设计的简便程度，加工难度，夹具价格成本,以及操作简便性。夹具的误差分析是对精度的要求，加工过程中难以避免的，引导装置只是辅助作用.本次夹具设计具有很嬴的操作性，PRoE的使用，以及独立自主的学习，完成任务的能力。参考文献1卢茶恒.机械制造技术基础北京：机械工业出版社，2017：98-2122陈明.机械制造工艺学北京：机械工业出版社,2(X)5：2-6()3吴拓.现代机床夹具设计及实例北京：化学工业出版社，20154陈宏钧.金属切削速查手册北京：机械工业出版社，19995胡凤兰.互换性与技术测量北京：高等教育出版社，20106孙恒.机械原理北京:高等教育出版社，20137濮良史.机械设计北京：高等教育出版社，20138谢祚水.机构优化设计概论北京：国防工业出版社，1997附录钻M6螺纹底孔夹具三维图图111.1夹具三维图图III.2夹具三维图