右半盤零件加工工藝及鉆孔夾具設計

1、22右半盤零件加工工藝及夾具設計摘 要本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。右半盤零件的工藝設計、工序設計以及夾具設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機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，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞 右半盤；工

2、藝；夾具設計；切削用量 全套圖紙加V信 sheji1120或扣 3346389411 目 錄摘 要2第一章:概述 51.1零件圖51.2 零件結構工藝分析61.3 數(shù)控加工內(nèi)容要求7第二章：零件加工工藝方案82.1 毛坯選擇82.2 定位基準的選擇82.3 裝夾方案92.3.1 夾具選擇92.3.2 裝夾方案的確定102.4 加工順序的安排112.5 加工方案11第三章：切削液的選擇12第四章：確定切削用量及基本工時134.1粗車134.11加工條件134.12計算銑削用量134.13計算工時134.2精車134.21加工條件134.22計算銑削用量144.23計算工時144.3 鉆

3、3-65mm孔144.31加工條件144.32計算切削用量144.3計算工時154.4銑削兩個缺口154.41加工條件154.42計算銑削用量154.43計算工時164.5 鉆6-11.8mm孔164.51加工條件164.52計算切削用量164.3計算工時164.5 鉸6-12H7mm孔174.51加工條件174.52計算切削用量174.53計算工時17第五章 專用夾具的設計185.1鉆孔夾具185.2問題的提出185.3定位基準的選擇185.4切削力和夾緊力的計算185.5定位誤差分析185.6夾具設計及操作的簡要說明19結束語20致謝詞21參考文獻22第一章:概述 1.1零件圖1

4、.2 零件結構工藝分析零件的結構工藝性，是指零件的形狀、尺寸是否符合對質量、生產(chǎn)率高的要求。它是評價零件結構設計優(yōu)劣的重要指標。零件的結構工藝性:在保證零件使用性能的前提下，制造該零件的可行性和經(jīng)濟性。在產(chǎn)品設計的工藝性要求中，應注意企業(yè)現(xiàn)有的技術能力、加工手段和設備條件以及產(chǎn)品生產(chǎn)類型（試制、單件、小批量、大批量）等因素，對圖紙中構形的優(yōu)化，精度及表面粗糙度的確定，材料及毛坯的選擇進行工藝成本的分析，在確保產(chǎn)品質量和功能特性的基礎上，盡可能采用模塊化、通用化、標準化的設計，以降低生產(chǎn)制造成本，提高生產(chǎn)效率。同時，還應注意產(chǎn)品加工工藝性的分析。提高構形的設計工藝性，可以大大提高機械加工的質量、

5、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性。簡化外形尺寸及加工表面，使各部分形狀的統(tǒng)一及標準化，使形狀能適應高生產(chǎn)率的加工方法等，另外，需要提高尺寸及精度方面的設計工藝性。合理地選擇設計基準和尺寸系統(tǒng)，確定合適的精度及粗糙度要求。因此，對圖紙進行工藝性審查時，應做到：  從構形的工藝性方面考慮，盡量滿足統(tǒng)一化與規(guī)格化，使工具、刃具、量具能采用標準通用的規(guī)格，方便生產(chǎn)。注意留出與加工相關的工藝尺寸和部位，如軸上的轉接圓弧半徑、空刀槽、越程槽、退刀槽等。零件的外形要便于加工，便于提高生產(chǎn)率。盡量減少加工的安裝次數(shù)，便于多件加工并提高零件的結構剛強度，使加工時能采用較大的用量等。  從設

6、計基準和尺寸系統(tǒng)的工藝性方面考慮，在零件圖上，位置尺寸的尺寸系統(tǒng)與設計基準的選擇有關，主要尺寸的標注要考慮工作性能的要求，尺寸系統(tǒng)應和加工相適應，避免多尺寸保證而造成尺寸換算。1.3 數(shù)控加工內(nèi)容要求數(shù)控加工，也稱之為NC（Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號構成的信息，控制機床實現(xiàn)自動運轉。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個世紀的發(fā)展已成為應用于當代各個制造領域的先進制造技術。數(shù)控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質量精度及加工時間誤差精度；二是加工質量的重復性，可以穩(wěn)定加工質量，保持加工零件質量的一致。也就是說加工零件的質量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機床操作

7、人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點：1) 提高生產(chǎn)效率；2) 提高加工精度并且保持加工質量；3) 可以減少工裝卡具；4) 縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率；5) 容易進行加工過程管理；6) 可以減少檢查工作量；7) 可以降低廢、次品率；8) 容易實現(xiàn)操作過程的自動化，一個人可以操作多臺機床；9) 機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；10) 可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件； 此零件由外圓柱面、內(nèi)孔、平面以組成，由于形狀比較復雜，又必須多次裝夾，故而增加了加工難度。為了保證加工精度，在數(shù)控加工時，對所要加工的內(nèi)容要求的充分了解有利于數(shù)控加工的順利進行。該零件的加工內(nèi)容主要有：（1）車端面； （2

8、）車外圓；（3）鉆孔；（4）調質處理；（5）銑扁；（6）鏜孔；（7）鉸孔。第二章：零件加工工藝方案2.1 毛坯選擇毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要大的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、鍛造2、鑄造3、型材4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟方面著想，如用型材的棒料，加

9、工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗。 45號常用中碳調質結構鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調質時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性，經(jīng)適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。適合于氫焊和氬弧焊，不太適合于氣焊。焊前需預熱，焊后應進行去應力退火。2.2 定位基準的選擇 選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基準面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時。這種基準稱為粗基準。用于加工過的表

10、面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準選擇的順序就應為精基準到粗基準。1. 粗基準的選擇選擇的原則是：（1） 非加工表面原則 （2） 加工余量最小原則 （3） 重要表面原則（4） 不重復原則 （5）便于裝夾原則。2. 精基準的選擇選擇的原則是：（1） 基準重合原則 （2） 基準統(tǒng)一原則 （3） 自為原則 （4） 互為基準原則 （5） 便于裝夾原則、根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以選擇端面的中心孔作為精基準。 由于該零件存在多次裝夾，中間存在多次基準的轉換，粗基準直接選擇毛坯外圓，使用三爪卡盤夾持毛坯外圓，加工零件右端，后掉頭裝夾夾持右端凸臺以此基

11、準為精基準加工工件的左端面，調質處理后，考慮到毛坯余量的均勻性，以中心55內(nèi)孔為主要基準加工各加工內(nèi)孔。2.3 裝夾方案2.3.1 夾具選擇 夾具是加工時用來迅速緊固工件，使機床、刀具、工件保持正確相對位置的工藝裝置。也就是說工裝夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展 數(shù)控車床加工中還有其他相應的夾具，它們主要分為兩大類，即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。   （1）用于軸類零件的夾具    用于軸類工件的夾具有自動夾緊撥動卡

12、盤、撥齒頂尖、三爪撥動卡盤和快速可調萬能卡盤等。數(shù)控車床加工軸類零件時，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，由主軸上的撥盤或撥齒頂尖帶動旋轉。這類夾具在粗車時可以傳遞足夠大的轉距，以適應于主軸的高速旋轉車削。   （2）用于盤類零件的夾具    用于盤類零件的夾具主要有可調卡爪式卡盤和快速可調卡盤。這類夾具適用于無尾座的卡盤式數(shù)控車床上。 此零件為盤類零件，因此必須選擇盤類零件夾具，車床可以使用三爪卡盤桌位夾具。2.3.2 裝夾方案的確定 工件在開始加工前，首先必須使工件在機床上或夾具中占有某一正確的位置，這個過程稱為定位。為了使定位好的工件不致

13、于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，還需將工件壓緊夾牢，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合起來稱為裝夾。軸類工件的裝夾方法1) 三爪自定心卡盤（俗稱三爪卡盤）裝夾特點： 自定心卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力沒有單動卡盤大，用途： 適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。2) 四爪單動卡盤（俗稱四爪卡盤）裝夾特點： 單動卡盤找正比較費時，但夾緊力較大。用途： 適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件。3) 一頂一夾裝夾特點： 為了防止由于進給力的作用而使工件產(chǎn)生軸向位移，可在主軸前端錐孔 內(nèi)安裝一限位支撐,也可利用工件的臺階進行限位.用途： 這種方法裝夾安全可靠，能承受較大的

14、進給力，應用廣泛。4) 用兩頂尖裝夾特點： 兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，定位精度高。但比一夾一頂裝夾的剛度低，影響 了切削用量的提高。用途： 較長的或必須經(jīng)過多次裝夾后才能加工好的工件，或工序較多，在車削后還要銑削或磨削的工件。該零件為單件下批量生產(chǎn)應選用通用夾具，夾緊毛坯，有利于零件的加工，該零件屬于盤類零件，形狀較復雜、尺寸較小、所以車床序只需選擇三爪自定心卡盤即可。2.4 加工順序的安排加工路線是否合理，決定了零件的加工質量與生產(chǎn)效率。在確定加工路線時，應綜合考慮在保證加工精度的前提下，應盡可能的縮短加工工藝路線。所以數(shù)控加工工藝路線應遵循以下原則:1) 加工方式、路線應保證被加工零件

15、的精度和表面粗糙度。2) 盡量減少進、退刀時間和其它輔助時間，盡量使加工路線最短。3) 進、退刀位置應選在不大重要的位置，并且使刀具盡量沿切線方向進、退刀，避免采用法向進、退刀和進給中途停頓而產(chǎn)生刀痕。4) 先基準面后其它 應首先安排被選作精基準的表面的加工，再以加工出的精基準為定位基準，安排其它表面的加工。5) 先粗后精 這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。6) 先主后次 主要表面一般指零件上的設計基準面和重要工作面。7) 先面后孔2.5 加工方案加工方案又稱工藝方案，而對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。這樣，才能使所制定加工方案合理，達到質量優(yōu)、效率高和成

16、本低目。方案一：下料粗車右端粗車左端鉆孔調質處理精車車右端精車左端鉆孔鉸孔粗鏜孔精鏜孔銑扁清洗終檢。方案二：下料調質處理粗車右端粗車左端鉆孔精車車右端精車左端鉆孔鉸孔粗鏜孔精鏜孔銑扁清洗終檢。綜上所述，考慮到方案2在毛坯備去除大余量后可能引起的內(nèi)應力過大，在后期的精加工過程中嚴重影響加工精度，方案二在去除大余量后進行調質處理，有效的消除內(nèi)應力，對后期的精加工中精度的保持起到良好的作用，經(jīng)過兩種方案的對比，選擇方案一為加工方案第三章：切削液的選擇切削液（cutting fluid, coolant）是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體，切削

17、液由多種超強功能助劑經(jīng)科學復合配伍而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點?？朔藗鹘y(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當前最領先的磨削產(chǎn)品。 切削液各項指標均優(yōu)于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點，并且具備無毒、無味、對人體無侵蝕、對設備不腐蝕、對環(huán)境不污染等特點通過查表，將常用三種切削液列表，如下表6-1：表6-1 常用冷卻液冷卻液名稱主要成份主要作用水溶液水、防銹添加劑冷卻乳化液水、油、乳化劑冷卻、潤滑、清洗切削油礦物油、動植物油、復合油潤滑從工件材料上看

18、，45鋼不適于用水溶液，而從經(jīng)濟成本角度來參考，乳化液較切削油而言，成本較低，但同樣能滿足刀具和加工的需求。故，綜合上述條件考慮，我最終選擇的切削液為：乳化液。它在加工過程中的主要作用是：冷卻、潤滑和清洗。切削有色金屬和銅、鋁合金時，為了得到較高的表面質量和精度，可采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考慮該零件的加工選用乳化液。第四章：確定切削用量及基本工時 4.1粗車4.11加工條件工件材料：45#鋼加工要求：粗車零件左端，車240長26機床：普車CK6140刀具：90度外圓車刀量具：卡尺 4.12計算銑削用量 已知毛坯被加工長度為26mm，最大加

19、工余量為Zmax=10mm,可一次銑削，切削深度ap=2mm確定進給量f：根據(jù)工藝手冊），表2.475,確定fz=0.2mm/r切削速度：參考切削手冊，確定V=100m/min 4.13計算工時 當nw=132.6r/min,工作臺的每分鐘進給量應為：fm=fznz=0.2×132.6=26.54(mm/min)行程為l+l1+l2=26+5+5=36mm 故機動工時為： tm =36÷26.54=1.4min=82s輔助時間為： tf=0.15tm=0.15×82=12.2s其他時間計算： tb+tx=6%×(82+12.2)=5.6s故粗車工序的單件

20、時間： tdj=tm+tf+tb+tx =82+12.2+5.6=99.8s 由于需要3次進給。故T總=99.8×3=299.4s4.2精車4.21加工條件工件材料：45#鋼加工要求：粗車零件左端，車240長26機床：普車CK6140刀具：90度外圓車刀量具：卡尺 4.22計算銑削用量 已知毛坯被加工長度為26mm，最大加工余量為Zmax=0.3mm,可一次銑削，切削深度ap=0.3mm確定進給量f：根據(jù)工藝手冊），表2.475,確定fz=0.1mm/r切削速度：參考切削手冊，確定V=150m/min 4.23計算工時 當nw=198.9r/min,工作臺的每分鐘進給量應為：fm=f

21、znz=0.1×198.9=19.89(mm/min)行程為l+l1+l2=26+5+5=36mm 故機動工時為： tm =36÷19.89=1.8min=108s輔助時間為： tf=0.15tm=0.15×108=16.3s其他時間計算： tb+tx=6%×(108+16.3）=7.5s故粗車工序的單件時間： tdj=tm+tf+tb+tx =108+16.3+7.5=131.7s 4.3 鉆3-65mm孔4.31加工條件 工件材料：45#鋼加工要求：鉆3個直徑為65mm的孔深26 機床：立式鉆床Z535型 刀具：采用72mm的麻花鉆頭走刀一次，4.3

22、2計算切削用量 65mm的麻花鉆： f=0.05mm/r（工藝手冊2.4-38） v=0.52m/s=31.2m/min（工藝手冊2.4-41）按機床選取nw=150r/min, （按工藝手冊3.1-36）所以實際切削速度 4.3計算工時由于是加工3個相同的孔，故總時間為T=4×t1=3×78=234s輔助時間為： tf=0.15tm=0.15×234=35.1s其他時間計算： tb+tx=6%×(234×35.1)=16.2s故單件時間： tdj=tm+tf+tb+tx =234+16.2+35.1=285.3s 4.4銑削兩個缺口4.41加

23、工條件工件材料：45#鋼加工要求：銑削兩個缺口機床：立式銑床X63刀具：20mm銑刀，齒數(shù)Z=2量具：卡尺 4.42計算銑削用量 已知毛坯被加工長度為146.6 mm，最大加工余量為Zmax=26mm,留加工余量12mm，可一次銑削切削深度ap=2.0mm確定進給量f：根據(jù)工藝手冊，表2.475,確定fz=0.05mm/Z切削速度：參考切削手冊，確定V=40m/min 當nw=636r/min,工作臺的每分鐘進給量應為：fm=fzznz=0.05×2×636=63.6(mm/min)切削則行程為l+l1+l2=146+20+10=176mm 4.43計算工時故機動工時為：

24、輔助時間為： tf=0.15tm=0.15×166=24.9s其他時間計算： tb+tx=6%×(166+24.9)=11.5s故銑一端面的時間： tdj=tm+tf+tb+tx =166+24.9+11.5=202.4s 由于受背吃刀量的限制，一共需要13次進給，則總時間為： T=202.4×13=2631.2s4.5 鉆6-11.8mm孔4.51加工條件 工件材料：45#鋼加工要求：鉆6個直徑為11.8mm的孔深26 機床：立式鉆床Z535型 刀具：采用11.8mm的麻花鉆頭走刀一次，4.52計算切削用量 65mm的麻花鉆： f=0.05mm/r（工藝手冊2.

25、4-38） v=0.52m/s=31.2m/min（工藝手冊2.4-41）按機床選取nw=800r/min, （按工藝手冊3.1-36）所以實際切削速度 4.3計算工時由于是加工6個相同的孔，故總時間為T=4×t1=6×27.6=165.6s輔助時間為： tf=0.15tm=0.15×165.6=24.8s其他時間計算： tb+tx=6%×(24.8+165.6)=15.84s故單件時間： tdj=tm+tf+tb+tx =165.6+24.8+15.8=206.2s 4.5 鉸6-12H7mm孔4.51加工條件 工件材料：45#鋼加工要求：鉆6個直徑為

26、12mm的孔深26 機床：立式鉆床Z535型 刀具：采用12mm的鉸刀走刀一次，4.52計算切削用量 65mm的麻花鉆： f=0.05mm/r（工藝手冊2.4-38） v=0.12m/s=7.2m/min（工藝手冊2.4-41）按機床選取nw=180r/min, （按工藝手冊3.1-36）所以實際切削速度 4.53計算工時由于是加工6個相同的孔，故總時間為T=4×t1=6×12=72s輔助時間為： tf=0.15tm=0.15×72=10.8s其他時間計算： tb+tx=6%×(72+10.8)=4.96s故單件時間： tdj=tm+tf+tb+tx =

27、172+10.8+4.96=87.7s 第五章 專用夾具的設計 5.1鉆孔夾具為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。5.2問題的提出 本夾具主要用于鉆孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，為此，考慮如何提高生產(chǎn)效率上。5.3定位基準的選擇本道工序加工3-65孔，為后續(xù)鏜孔去除大余量，精度不高，因此我們采用已加工好的240外圓及端面定位，夾具體使用中心直徑55 孔定位。5.4切削力和夾緊力的計算由于本道工序主要完成工藝缺口加工，切削力。由切削手冊得：鉆削力 式（5-2）鉆削力矩 式（5-3）式中：D=65mm 代入公式（5-2）和（5-3）得 5.5定位誤差分

28、析本工序選用的工件以外圓在夾緊套內(nèi)部定位，加緊套為豎直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。定位副只存在單邊間隙，即工件始終以外圓與夾緊套定位孔接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。式中 定位副間的最小配合間隙（mm）； 工件圓孔直徑公差（mm）； 定位銷外圓直徑公差（mm）。5.6夾具設計及操作的簡要說明此夾具屬于蓋板式鉆模，操作方便，迅速，上期加工后可以跟換鉆套，夾具使用壽命較長，使用專用夾具定位工件，夾緊工件迅速可靠，這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)。結束語這次的設計是我們離開學校前對所學的內(nèi)容進行的總結，同時讓我們對零件的數(shù)控

29、加工有了一個更完整的了解，也提高了自己對于分析解決問題的能力。畢業(yè)設計有實踐性、綜合性、探索性和應用性等特點，是運用數(shù)控機床實際操作和理論學習的一次綜合練習。通過這次的畢業(yè)設計，使自己在理論與實際應用能力方面得到了綜合的提高，熟練了操作技能，收獲了經(jīng)驗和技巧，為以后的工作奠定了良好的基礎。幾個星期以來，從開始到畢業(yè)設計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設計過程中使我學到很多，我感到無論做什么事情都要真真正正用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對數(shù)控的加工能進一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復雜的零件，精度更高的產(chǎn)

30、品。致謝詞通過這次做畢業(yè)設計，我對數(shù)控加工的整個過程有了較全面的理解。經(jīng)過本設計的實踐，真切體會到理論必須和生產(chǎn)實踐相結合。雖然在以前的學習中學到了許多在實踐中用到了的知識，可是那些還是遠遠不夠的，在具體操作時還是會出現(xiàn)一些意想不到的問題，還是得請教有經(jīng)驗的師父才能完成。在整個設計的過程中，不斷地遇到新的問題，然后就必須不斷地向別人請教，請教我的指導老師，還請教一些有經(jīng)驗的朋友、同學，利用一切可以利用資源，再加上不斷地從書上找一些理論的知識，總算是把我的設計弄出個模樣來了。在工藝設計好后，加工程序還是要經(jīng)過多次調試、修改才能最終完成?？傊@次的設計考驗了我的綜合能力，很大程度上提高了我的綜合能力。這次的設計讓我看到了自己很多方面的不著，需要更多的實踐，也需要更多的理論知識才能成為一個更有用技術人員。這次設計也讓我學到了很多知識，最要感謝的是我的指導老師，感謝他的不厭其煩的教誨，還要感謝我的朋友、同學及所