机械制造行业左锁紧螺钉机械加工工艺规程与机床夹具设计.docx

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机械制造行业左锁紧螺钉机械加工工艺规程与机床夹具设计

（机械制造行业）左锁紧螺钉机械加工工艺规程与机床夹具设计

机械加工工艺规程与机床夹具设计

一设计任务

1.设计课题：

左锁紧螺杆机械加工工艺规程制定及钻孔φ5的夹具设计

2.生产纲领：

大批量生产

3.设计要求：

（1）零件毛胚图1张

（2）机械加工工艺过程卡片1套

（3）机械加工主要工序的工序卡片1套

（4）夹具装配图1张

（5）夹具零件图若干张

（6）设计说明书1份

二设计说明书

序言

机械制造工艺学课程设计是在学完了《机械制造工艺学》后，进行生产实习的基础上安排的一个教学环节，它要求学生全面地综合运用本课程及其有关已修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计。

通过这次课程设计培养我们运用机械制造工艺学及有关课程的知识，结合生产实践中学到的知识，独立地分析和解决问题，初步具备设计零件夹具和加工工艺规程的能力。

提高自己计算、识图、制图、编写技术文件等基本技能，熟悉并运用技术资料、标准、手册等工具书，为以后进行毕业设计和毕业后从事技术工作打下一个良好的基础。

1.零件加工工艺设计

（1）零件的工艺性审查

1）零件的结构特点

该零件为细长轴类零件，零件的形状比较简单，属于较简单的零件，结构简单

2）主要技术要求：

①未注倒角1×45。

②φ8端部淬硬。

3）加工表面及要求

①φ8轴：

保证直径尺寸为φ8mm，长度为90mm，表面粗糙度R3.2μm。

两端倒角为1×45。

②M10螺纹：

保证尺寸为M10mm，螺纹长度为40mm，表面粗糙度R6.3μm。

两端倒角1×45。

③φ5孔：

孔径φ5mm，孔中心线离轴承端面10mm。

④槽5：

保证槽宽尺寸为5mm，表面粗糙度为R3.2，槽的深度为20mm。

⑤φ16轴：

保证直径尺寸为φ16mm，长度为25mm。

⑥整根轴的长度为160mm。

4）零件材料

零件材料为35号钢，是优质碳素结构钢，有良好的塑性和适当强度，多在正火和调质后使用。

（2）毛胚选择

1）确定毛胚的类型及制造方法

由于零件材料回转体零件，外形比较简单，为降低成本，因此选择圆棒料。

2）确定毛胚的形状、尺寸及公差

毛胚的尺寸如附图1所示。

附图1

3）确定毛胚的技术要求

①圆形棒料无明显的缺陷

②机加工前消除内应力

③绘毛胚图根据附图1所示，在各加工表面加上加工余量。

（3）基准选择

零件图附图2所示

附图2

由于零件图中所示零件主要尺寸为径向尺寸，且其行位公差以φ8，φ10，φ16为设计基准，因此首先需加工轴两端面以及各段轴，为后续高要求的工序做好准备。

工艺顺序的安排原则有四点：

、

1.先加工基准面，再加工其他面。

2.一般情况下，先加工平面，再加工孔。

3.先加工主要平面，再加工次要平面。

4.先安排粗加工工序，再安排精加工工序。

根据上述四条工序安排原则以及粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下：

1）两端面：

互为基准；

2）16轴（粗，半精加工）：

8端面；

3）10轴（粗，半精加工）：

8端面；

4）8轴（粗，半精加工）：

；8端面

5）φ5孔：

16端面，轴心线（精基准）；

6）槽5×20：

16端面，轴心线（精基准）

（4）拟定机械加工工艺路线

1）确定各加工面的加工方法及加工路线

该零件加工表面为：

5的孔，上下端面，轴外圆，螺纹轴，铣槽。

根据各表面的精度要求和表面粗糙度要求，5的孔加工路线为钻、铰；上下断面加工路线为车削；轴外圆的加工路线为粗车，精车；螺纹轴加工路线为粗车，精车；铣槽的加工路线为铣。

2）拟定加工工艺路线

①工艺路线方案一

工序Ⅰ车削φ8端面.

工序Ⅱ粗车φ16，长度162.5mm，粗车φ10，长度135mm，粗车外圆φ8，长度90mm。

工序Ⅲ半精车外圆φ8，长度90mm，半精车φ10，长度45mm，半精车φ16，长度25mm。

车削螺纹M10，长度40mm.。

切断工件，保证长度162.5mm.调头车端面φ16

工序Ⅳ钻孔Ф4.8，中心线距Ф16端10mm。

铰孔φ5。

工序Ⅴ车螺纹M10，φ8端倒角，螺纹M10端倒角

工序Ⅵ铣通槽，宽5mm，深20mm.

工序Ⅶφ8局部淬火，长度90mm.

工序Ⅷ清洗，去毛刺。

工序Ⅸ检验

（5）确定机械加工余量、工序尺寸及公差

根据上述原始资料及加工工艺，查《机械制造工艺设计简明手册》以下简称《工艺手册》，分别确定加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：

工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度R

工序Ⅰ1.车削φ8端面2.5mm197.5mm12.5

工序Ⅱ1.粗车削外圆φ160.75mmφ16.5mm12.5

2.粗车削外圆φ103mmφ10.5mm12.5

3.粗车削外圆φ81mmφ8.5mm12.5工序Ⅲ1.半精车外圆φ80.25mmφ8mm3.2

2.半精车外圆φ100.25mmφ10mm3.2

3.半精车外圆φ160.25mmφ16mm3.2

4.切断工件φ1635mm162.5mm12.5

5调头车φ16端面2.5mm160mm12.5

工序Ⅳ1.钻孔φ52.4mmφ4.83.2

2.铰孔φ50.1mmφ53.2工序Ⅴ1.车外螺纹M101mm8.05156.3

工序Ⅵ1.铣通槽52.5mm53.2

工序Ⅶφ8端部淬硬

（6）选择机床设备及工艺装备

根据一般工厂现有的生产条件,为了满足生产需要,现选用各工序所用的设备为：

工序ⅠCA6140车床,YT15外圆车刀,0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺.

工序ⅡCA6140车床,YT15外圆车刀,切断刀YT15,刀宽3mm,0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺。

工序ⅢCA6140车床,YT15外圆车刀,0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺。

工序ⅣZ3025×10/1摇臂钻床,φ4.8直柄麻花钻,专用夹具,0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺.φ5锥柄机用铰刀。

工序ⅤCA6140车床,YT15外圆车刀,0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺，高速钢螺纹车刀。

工序ⅥX62W卧式铣床,YT-15错齿三面刃铣刀,D=80，d=27,Z=16,L=5专用夹具0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺。

（7）确定切削用量及基本工时

1）工序Ⅰ车削φ8端面。

加工条件:

CA6140车床,YT15外圆车刀,专用夹具,柴油冷却.

1车削φ8端面

（a）确定被吃刀量端面的总加工余量为2.5mm，一次走刀加工，a=2.5mm.

（b）确定进给量根据《切削用量简明手册》以下简称《切削手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，a3mm，以及工件直径为20，f=0.3~0.4mm/r,查工艺手册表4.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39mm/r。

（c）计算切削速度根据《切削手册》表1.27，表1.28，C=242.m=0.2,x=1.y=0,修正系数刀具k=1.08,刀具寿命选T=60min

v===45.6（m/min）

（d）确定机床主轴转速n=r/min）

根据《工艺手册》表4.2-2与807.3r/min相近的机床转速为710r/min，760r/min及900r/min。

现选n=760r/min，所以实际切削速度为43m/min。

（e）计算基本时间《工艺手册》表6.2-1，l=18,l=2,l=l=0.

2）工序工序Ⅱ1.车削外圆φ16，车削外圆φ10，车削外圆φ8

①粗车φ18—16.5，长度162.5mm。

（a）确定被吃刀量外圆的总加工余量为1.5mm，一次走刀加工，a=0.75mm。

（b）确定进给量根据《切削用量简明手册》以下简称《切削手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，a3mm，以及工件直径为20，f=0.3~0.4mm/r,查工艺手册表4.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39mm/r。

（c）计算切削速度根据《切削手册》表1.27，表1.28，C=242.m=0.2,x=0.15.y=0,修正系数刀具k=1.08,刀具寿命选T=60min

v===40m/min

（d）确定机床主轴转速n=r/min）

根据《工艺手册》表4.2-2与707r/min相近的机床转速为710r/min，760r/min现选n=760r/min，所以实际切削速度为43m/min。

（e）计算基本时间《工艺手册》表6.2-1，l=162.5,l=2,l=3

t==

②车削外圆φ16.5—φ10.5，长度135mm

（a）确定被吃刀量外圆的总加工余量为6mm，一次走刀加工，a=3mm.

（b）确定进给量根据《切削用量简明手册》以下简称《切削手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，a3mm，以及工件直径为20，f=0.3~0.4mm/r,查工艺手册表4.2-3，根据机床的横向进给量取f=0.39mm/r。

（c）计算切削速度根据《切削手册》表1.27，表1.28，C=242.m=0.2,x=0.15.y=0,修正系数刀具k=1.08,刀具寿命选T=60min

v===38.025（m/min）

（d）确定机床主轴转速n=r/min）

根据《工艺手册》表4.2-2与734r/min相近的机床转速为710r/min及760r/min。

现选n=760r/min，所以实际切削速度为39.4m/min。

（e）计算基本时间《工艺手册》表6.2-1，l=135,l=2,l=0

t==

③车削外圆φ10.5—φ8.5，长度90mm

（a）确定背吃刀量外圆的总加工余量为2mm，一次走刀加工，=1mm

（b）确定进给量根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-3，刀杆尺寸为20X20,≤3mm以及工件直径为6～18时，=0.3～0.4mm/r,根据机床的进给量取=0.39mm/r。

（c）计算切削速度根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min.

（d）确定机床主轴转速

=27*1000/10.5/3.14=819m/min

根据《实用机械制造工艺设计手册》表10-7，与819m/min相近的机床转速为760r/min或900r/min，现选=760r/min，所以实际切削速度v=25.1m/min.

（e）计算基本工时根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-32，=2mm，=0mm,=90mm

t=920.39=18.6s

3）工序工序Ⅲ

①半精车Ø8的外圆达到图纸要求

（a）确定背吃刀量外圆的总加工余量为0.5mm，一次走刀加工，=0.25mm

（b）确定进给量根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-5，表面粗糙度为3.2,加工材料为钢根据机床的进给量取=0.25mm/r。

（c）计算切削速度根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min.

（d）确定机床主轴转速

=1000*27/3.14/8.5=1011r/min

根据《实用机械制造工艺设计手册》表表10-7，与1011r/min相近的机床转速为1120r/min，现选=1120r/min，所以实际切削速度v=29.9m/min.

（e）计算基本工时根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-32，=5mm，=3mm,=27mm

（min）

②半精车Ø10.5的外圆到Ø10

（a）确定背吃刀量外圆的总加工余量为0.5mm，一次走刀加工，=0.25mm

（b）确定进给量根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-5，表面粗糙度为3.2,加工材料为钢根据机床的进给量取=0.25mm/r。

（c）计算切削速度根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min.

=1000*27/3.14/10.5=819m/min

根据《实用机械制造工艺设计手册》表10-7，与819m/min相近的机床转速为710r/min或900r/min，现选=900r/min，所以实际切削速度v=29.7m/min.

（e）计算基本工时根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-32，=5mm，=3mm,=45mm

（min）

③半精车Ø16.5的外圆到Ø16

（a）确定背吃刀量外圆的总加工余量为0.5mm，一次走刀加工，=0.25mm

（b）确定进给量根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-5，表面粗糙度为3.2,加工材料为钢根据机床的进给量取=0.25mm/r。

（c）计算切削速度根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-6，由于刀具为高速钢刀具，故可查得外圆切削速度=0.45m/s，即=27m/min

（d）确定机床主轴转速

=1000*27/3.14/16.5=521r/min

根据《实用机械制造工艺设计手册》表10-7，与521r/min相近的机床转速为500r/min或560r/min，现选=560r/min，所以实际切削速度v=29m/min.

（e）计算基本工时根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-32，=5mm，=3mm,=25mm

=33/0.25/560=0.24（min）

3）工序工序Ⅳ钻孔Ф4.8，铰孔φ5

加工条件：

Z3025×10/1摇臂钻床，φ4.8直柄麻花钻,专用夹具，0~200/0.02mm游标卡尺,钢直尺，φ5锥柄机用铰刀。

①钻孔Ф4.8，中心线距Ф16端面10mm

根据《切削手册》

确定进给量≤8mm，HBW≤200,所以按《工艺手册》f=0.22～0.28mm/r,取f=0.25mm/r

（a）选择钻头磨钝标准及耐用度，按《工艺手册》。

取钻头后面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=45min.

（b）计算切削速度按《工艺手册》查得=6.6，m=0.2，=0，=0.5，=0.4，=1，=1，=0.95

===11.74（m/min）

===934.7（r/min）取=1000r/min，

所以实际切削速度V=15.07（m/min）

（d）计算基本时间按《工艺手册》表得，=16mm,=D/2+1.5=4mm,=3mm

==23/（1000*0.25）=0.092（min）

②铰孔φ5

（a）确定进给量,切削速度.由于是通孔加工，为了避免孔即将铰穿时铰刀容易折断，孔径很小，宜采用手动进给。

根据《切削手册》表，f=0.2~0.4,v=8~12m/min,查《工艺手册》表，按机床实际进给量和实际转速，取f=0.35mm/r，n=125r/min，实际切削速度=1.96m/min。

（b）计算基本时间根据《工艺手册》表，l=16mm,l=4mm,l=4mm

4）工序Ⅴ车外圆螺纹φ8端倒角，螺纹M10端倒角

①车外圆螺纹

车床CM6140

刀具材料：

高速钢，螺纹刀型号LN1216-03，，，，基本尺寸40mm。

进给量：

f=1mm/r，分5次走刀，背吃刀量0.6mm、0.3mm、0.1mm、0.062mm、0.013，查表1.18，可知使用高速钢切螺纹时，切削速度9-12m/min，取V=10m/min，则

查《简明手册》表1.31可取n=320r/min

所以实际切削速度

，符合条件

计算切削时间：

其中,,q=1

Tj1=（40+2+4）/320*5=43.125,取T=44s

②φ8端倒角，螺纹M10端倒角

加工条件：

CA6140车床，专用夹具，YT15外圆车刀，柴油冷却

参照车端面，现选n=1000r/min，所以实际切削速度

a）φ8端倒角：

V=3.14*8*1000/1000=25.1m/min

b）螺纹M10端倒角：

V=3.14*10*1000/1000=31.4m/min

5）工序Ⅵ

①铣通槽φ5

加工条件：

X62W卧式铣床，三面刃直尺铣刀，YT15刀片，铣刀齿数20，宽5mm，刀盘直径160mm,专用夹具，柴油冷却,加切削液

（a）确定背吃刀量由毛坯图已知铣削宽度at=5mm,铣削深度=20mm

（b）确定每齿进给量按《工艺手册》表取f=0.06mm/z

（c）确定切削速度和工作台每分钟进给量T=150mm/min

=270,=0.1=0.4,=1.1,=0.21,=0.3,m=0.35,=0

==*1.1=210.35（m/min）

===418.5（r/min）

取=420r/min，则实际切削速度v=211（m/min）

工作台每分钟进给量为=0.06*20*60=72mm/min,取X62W卧式铣床与

72mm/min相近的进作台进给量=75mm/min，则实际的每齿进给量

==0.625mm/zf=1.25mm/r

（d）计算基本时间按《工艺手册》表=20mm,=0.5d+（1～2）=0.5×5+（1～2）=4mm,=1～3mm,取=2mm

==*60=20.8（s）

②φ8端部淬火

清洗

检验

3.夹具设计

本夹具主要用来钻5mm孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.1定位基准的选择

由零件图可知，5mm尺寸精度为自由尺寸精度要求。

其设计基准为轴端面和轴中心线，可使工艺基准与设计基准统一，以8mm轴端面作为定位基准。

附图3

为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对ф5mm孔进行加工。

3.2切削力的计算

刀具：

高速钢麻花钻头，尺寸为5mm。

则轴向力：

见《工艺师手册》表28.4

式中：

，,,f=0.25，

*1.43=650.24

转矩

式中:

,，

*1.43=0.5755

=0.1424

在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数

K=KKKK

式中K—基本安全系数，1.33;

K—加工性质系数，1.1;

K—刀具钝化系数,1.1;

K—断续切削系数,1.1

则F=Kf=1.33*1.1*1.1*1.1*650.24=1151.07

3.3定位误差的分析

定位元件尺寸及公差的确定。

本夹具的主要定位元件为V型槽、调整螺钉，而V型槽的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。

另外孔为径向孔，基准位置误差不影响其尺寸标准，而其基准不重合误差可以通过调整螺栓进行调整消除误差。

附图4

3.4夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，通过对钻孔时切削力的计算结果及零件的尺寸大小，其基准不重合误差可以通过调整螺栓进行调整消除误差。

本夹具结构比较紧凑。

附图5

钻床夹具的装配图及零件图分别见附图4及附图5。

3.5零件定位方案图

附图6

4.方案综合评价与结论

本夹具加工过程稳定,经济方面也减少了开支,生产效率也提高了很多，因此本方案适合大批量生产。

5.本次课程设计体会与展望

本次课程设计是一次综合性设计，认真做得话，过程是很锻炼人的，为我们接下来的毕业设计做好了铺垫。

通过这次课程设计，我的知识得到了巩固和增长，充分发挥了我们个人的潜力。

在这次设计过程中，虽然遇到过很多的困难，但是我们经过小组讨论及团结合作，使我们一次次地突破困难，最终圆满的完成了设计。

对于接下来的毕业设计，因为有了这次积累的经验，我相信自己一定可以做得很出色。

[参考文献]

1.《机床夹具设计》刘友才肖继德主编机械工业出版社

2.《机械制造工艺及专用夹具设计指导》孙丽媛主编冶金工业出版社

3.《机械制造工艺学》周昌治、杨忠鉴等重庆大学出版社

4.《机械制造工艺设计简明手册》李益民主编机械工业出版社

6.《机床夹具设计》第2版肖继德陈宁平主编机械工业出版社

7.《机床专用夹具设计图册》南京市机械研究所主编机械工业出版社

8.《机械原理课程设计手册》邹慧君主编机械工业出版社

9.《金属切削手册》第三版上海市金属切削技术协会上海科学技术出版社

10．《机械制造工艺学课程设计指导书》，机械工业出版社

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