机械制造课程设计说明书设计方螺母的机械加工工艺规程及M8螺纹孔工序的专用夹具资料.docx
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机械制造课程设计说明书设计方螺母的机械加工工艺规程及M8螺纹孔工序的专用夹具资料.docx
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机械制造课程设计说明书设计方螺母的机械加工工艺规程及M8螺纹孔工序的专用夹具资料
机械制造工艺及夹具设计课程设计任务书
题目:
设计方螺母的机械加工工艺规程及M8螺纹孔工序的专用夹具
内容:
(1)零件——毛坯合图1张
(2)机械加工工艺规程卡片1套
(3)夹具装配总图1张
(4)夹具零件图张
(5)课程设计说明书1份
原始资料:
该零件图样一张;生产纲领6000件/年
XXXXXXXXXXXX
机械制造技术
课程设计说明书
姓名:
XXX
班级:
XXX
指导教师:
XXX
设计时间:
XX年X月X日
XXXXXXXXXX
机械工程系
序言
这次机械加工课程设计,用到了我们大学以来几乎所学过的机械基础的课程,画法几何,互换性,机械原理,金属切割原理与刀具以及刚学过的机械制造工艺学。
为了巩固所学知识,在我们毕业设计之前对所学个课程的一次深入的综合性的总复习,总之这次设计就像一条线,把这些课程都串联起来,让我们很好的复习了以前的知识,也为以后毕业设计打下坚实的基础。
也是作为一次理论联系实践的训练,我们进行了本次课程设计。
经过这次设计,提高了我很多的能力,比如实验水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。
由于能力有限,设计有许多不足之处,恳请指导老师给与批评指正。
第一章零件分析
(一)零件的作用
零件安装在丝杠上,通过M8的螺纹孔将馏板连接在一起,使工件可以来回滑动。
(二)零件的工艺分析
1:
两边突出4mmx32mm边缘平面,需加工并有粗糙度要求。
2:
在Φ18所在的圆柱的底面外剩余24mmx32mm之外的平面需要加工达到粗糙度要求,并同时保证到4mmx32mm平面的尺寸16f7精度等级。
3:
左右两平行平面需加工并保证所要达到的精度等级24f7.
4:
加工Φ15矩形内螺纹孔并达到粗糙度要求,两端2x45º的倒角。
5:
Φ18的外圆表面需加工,下部留有1.5x1mm的退刀槽,并有粗糙度要求,尺寸保证为13mm,倒1x45º的倒角。
6:
钻孔6.7mm,保证孔深为12mm,饺孔使孔内壁光滑使孔径达到M8的小径尺寸,有利于下一步攻丝。
7:
攻螺纹M8x10的螺纹孔。
第二章工艺规程设计
(一)确定毛坯的制造形式
零件材料为45钢,方螺母由于工作可靠安全,应具有较好的力学性能,一边金属流线尽量不被切断,保证工作可靠,由于零件产量为6000件/每年,已达到大批量生产,而且零件的轮廓尺寸较小,故可以采用模锻,为了减少需要的加工余量,达到所需的粗糙度要求,故最终确定采用精密模锻。
(二)基准的选择
以32x32的平面作为粗加工基准,精基准需要另计算,见工序。
(三)制定工艺路线
制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领为大批量生产的条件下,可以考虑采用卧式车床配以专用夹具,并使工序集中来提高生产效率,除此之外,还当考虑经济效果,以便使生产成本计量下降。
工艺路线一:
1:
粗车Φ18外圆,车端面Φ18,保证到地面的尺寸为37mm。
2:
半精车Φ18外圆
3:
精车Φ18外圆,倒角1X45º并达到所需的表面粗糙度。
4:
钻孔Φ6.5mm,孔深为12mm
5:
饺孔到M8的螺纹孔小径(6.647)
6:
攻螺纹M8X16mm
7:
两平行平面8mmx32mm,保证尺寸为32mm。
8:
粗刨左右两边缘4x32mm
9:
精刨左右两边边缘4X32mm的平面,并达到粗糙度要求。
10:
粗刨左右两边平行平面16x32mm的平面。
11:
精刨两边平行平面16x32,使其达到24f7的精度等级
12:
粗铣24mmx32mm平面,除去Ф18圆柱底面积之外的平面。
13:
精铣24mmx32mm平面,除去Ф18圆柱底面积之外的平面,使其达到粗糙度要求并保证16f7的尺寸精度。
14:
钻Ф8的孔。
15:
扩孔至Ф10.8mm。
16:
铰孔到Ф11H7,达到所需粗糙度要求,倒角2x45º。
17:
粗车,用短形螺纹成形车刀粗车Ф15mm牙形2mmx2mm的短形内螺纹。
18:
精车,用短形螺纹成形车刀精车Ф15牙形2mmx2mm的短形内螺纹。
19:
去毛刺。
20:
终检。
工艺路线二:
1:
粗铣左右两边边缘4mmx32mm的平面。
2:
精铣左右两边边缘4mmx32mm的平面,达到所需粗糙度。
3:
粗铣24mmx32mm除去Ф18所在的圆柱底面积之外的平面。
4:
精铣24mmx32mm除去Ф18所在的圆柱底面积之外的平面。
5:
铣左右两平行平面x3mm保证尺寸32mm。
6:
粗铣左右平行平面16mmx32mm。
7:
精铣左右平行平面16mmx32mm,使其达到24f7尺寸精度等级。
8:
钻Ф8的孔。
9:
铰孔到Ф11H7,精度等级,达到所需粗糙度要求,倒角2x45º。
10:
扩孔到Ф10.8mm。
11:
粗车,用矩形螺纹成形车刀粗车Ф15mm牙形2mmx2mm的短形内螺纹。
12:
半精车,用矩形螺纹成形车刀半精车Ф15mm牙形2mmx2mm的矩形内螺纹。
13:
车Ф18端面,保证尺寸37.
14:
粗车Ф18外圆。
15:
半精车Ф18外圆。
16:
精车Ф18外圆,达到粗糙度要求,倒角1x45º,退刀槽尺寸为1.5x1。
17:
钻孔6.5mmx12mm。
18:
铰孔到M8的螺纹的小径(6.647mm)。
19:
攻螺纹M8x10。
20:
去毛刺。
21:
终检。
对比工艺路线一和工艺路线二可得,在零件的加工过程中,工艺路线一的装夹次数多于工艺路线二的装夹次数,同时,在工艺集中原则上,路线二优于路线一。
考虑到装夹过程中工件的刚度和变形量对零件是否合格的影响,为了减小变形量,故选择工艺路线二。
(四)机床加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定
由于毛坯采用精密模锻,本身所具有的精度较高,在需精加工的部分所留的加工余量较小。
1、外圆表面:
粗车2mm,半精车1mm,精车0.5mm。
2、平面加工:
粗铣(粗刨)1mm,精铣(精刨)0.5mm。
3、矩形螺纹成型车刀加工:
粗车1.2mm,半精车0.8mm。
(五)确定切削用量
粗铣左右两边边缘4mmx32mm的平面,机床选用X52立式铣床。
1、粗铣左右两边边缘4mmx32mm的平面,采用直径d=5mm高速钢立铣刀,齿数Z=3,fz=0.08mm/齿。
切削速度:
参考有关手册,确定V=0.3m/s,即18m/min
取nw=500r/min,故实际切削速度为
V=
=
=7.85m/min
工作台每分钟进给量fm:
fm=fzZnw=0.08×3×500=120mm/min
tm=
=
=0.533min
2、精铣左右两边边缘,保证粗糙度为3.2,
fz=0.08mm/齿
V取V=0.3m/s,即1.8m/min
ns=
=
=1146.5r/min
V=18m/min
fm=120mm/min
tm=
=0.553min
3、粗铣24mmx32mm除去Ф18所占去的底面积。
采用直径d=10mm,
选用高速钢立铣刀,齿数Z=3,dw=4mm
V取0.3m/s,即18m/min
取
=500r/min,故实际切削速度
V=πdnw/1000=π×10×500/1000=15.7m/min
fm=fzZnw=0.08×3×500=120mm/min
tm=2×32/fm=2min
4、精铣24mm×32mm除去Φ18所占去的底面积的平面,保证粗糙度3.2选用高速钢镶齿三面刃铣刀,fz=0.08mm/齿,
齿数Z=3,V取18m/min
ns=
=1000×18/(π×10)=573r/min
取nw=37.5r/min,故实际切削速度V
V=17.5m/min
工作台进给量fm为
fm=fm=fzZnw=120mm/min
工时
tm=32×2/fm=0.0533min
5、铣左右两平行平面8mmx32mm,保证尺寸要求32,采用直径d=10mm,高速钢立铣刀,齿数z=3.fz=0.08mm/齿。
切削速度参考有关手册,确定v=0.3m/s,即18m/min。
取
=500r/min,故实际切削速度
v=
/1000=15.7m/min
工作台每分钟进给量fm=120mm/min
tm=2x32/fm=0.533min
6、粗铣左右平行平面16mmx32mm,采用直径d=10高速钢立铣刀,齿数z=3,fz=0.08mm/齿,
切削速度参考有关手册,确定v=0.3m/s,即18m/min。
取
=500r/min,故实际切削速度
v=
/1000=15.7m/min
工作台每分钟进给量fm=120mm/min
tm=2x2x32/120=1.067min
7、精铣左右平行平面16mmx32mm,保证尺寸24f7。
采用直径d=10高速钢立铣刀,齿数z=3,fz=0.08mm/齿,
切削速度参考有关手册,确定v=0.3m/s,即18m/min。
取
=500r/min,故实际切削速度
v=
/1000=15.7m/min
工作台每分钟进给量fm=120mm/min
tm=2x2x32/120=1.067min
8、钻Ф8孔,选用Z540立式钻床,选用硬质合金(YG8)钻头。
1)进给量
f=(0.18~0.22)x0.75=0.135~0.165mm/r
取f=0.15mm/r
2)切削速度,取v=0.3m/s,即18m/min,所以
ns=
=716.56r/min
取机床转速800r/min。
3)切削工时
tm=32/(800x0.15)=0.27min
9、扩孔到10.8mm。
选用硬质合金(YG8)钻头
⑴进给量
取f=0.15mm/r
⑵切削速度,800r/min所以实际切削速度
v=πx10.8x800/1000=27.13m/min
⑶切削工时
tm=32/(800x0.15)=0.27min
10、铰孔到Ф11H7精度等级,铰刀材料选用高速钢。
进给量f取0.15mm/r,转速为800r/min。
切削工时tm=32/(800x0.15)=0.27min
11、粗车,用短形螺纹成形车刀精车Ф15牙形2mmx2mm的短形内螺纹,刀具材料为硬质合金,机床选CA6140
粗车孔Ф15的短形螺纹孔
切削深度:
余量z=1.4mm,一次切除。
进给量:
选用f=0.3mm/r
计算切削速度:
=140mm/min
确定主轴转速
ns=
=1220.8r/min
按机床选取n=1400r/min
切削工时t=0.1min
12、半精车用短形螺纹成形车刀精车Ф15牙形2mmx2mm的短形内螺纹,刀具材料为硬质合金,机床选CA6140
半精车孔Ф15的短形螺纹孔
切削深度:
余量z=0.6mm,一次切除。
进给量:
选用f=0.3mm/r
计算切削速度:
=140mm/min
确定主轴转速
ns=
=1220.8r/min
按机床选取n=1400r/min
切削工时t=0.1min
13、车端面
切削深度:
1.5mm,一次切除
进给量:
f=0.3mm/r
选取转速:
n=600r/min
Vc=33.9m/min
切除用时:
t=0.1min
14、粗车外圆Ф18,刀具材料为高速钢。
切削深度:
2mm,一次切除
进给量:
f=0.3mm/r
选取转速n=400r
切除用时:
t=0.1min
15、半精车外圆Ф18,刀具材料为高速钢。
切削深度:
1mm,一次切除
进给量:
f=0.2mm/r
选取转速n=600r
切除用时:
t=0.1min
16、精车外圆Ф18,刀具材料为高速钢。
保证粗糙度要求,退刀槽1.5x1
倒角1x45º
切削深度:
0.5mm,一次切除
进给量:
f=0.2mm/r
选取转速n=600r
切除用时:
t=0.12min
17、钻孔Ф6.5x12,刀具材料为硬质合金刚
进给量f=0.15mm/r
切削速度,取v=0.2m/s,即12m/min,所以
ns=
=587.9r/min
取机床转速600r/min。
切削工时
t=12/(600x0.2)=0.1min
18、铰孔到M8内螺纹的小径(即底孔直径6.647mm)。
铰刀材料为高速钢
⑴进给量
取f=0.15mm/r
⑵切削速度v=0.2m/s即12m/min
选取机床转速600r/min
t=0.1m/min
19、用M8的丝锥攻M8的内螺纹,螺纹孔深10mm,丝锥材料为高速钢
进给量:
f=0.15mm
切削速度v=0.2m/s
ns=600r/min
t=0.1min
最后将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果连同其他数据一并填入机械加工工艺过程综合卡片。
20、去毛刺
钳工去毛刺。
21、终检
合格零件入库。
第3章夹具设计
(一)问题提出
本夹具用来钻M8螺纹孔,由于对此孔无严格的精度要求,故设计夹具时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度不是主要问题。
(二)夹具设计
1、定位基准的选择:
考虑到工件的形状,此工序选择8x32的左右平面为定位基准,用四爪卡盘中间的平面定位。
2、切削力及夹紧力计算:
切向力
=
=9.81x600x1801x20.75x33.90.15x0.30.75x1.2
=1444.6N
径向切削力
=
=333N
进给力
=
=183N
夹紧力
选用四爪卡盘的卡爪夹紧,实际加紧力N应为取工件为分离体,忽略次要因素,只考虑到主切削力Fc所产生的力与四爪卡盘卡爪夹紧力Fj所产生的摩擦力相平衡,可得
Fcd/z=4Fjmind0/2
卡爪与工件之间的摩擦系数:
Fjmin所需的最小夹紧力
Fjmin=Fcd/4d0u
将上式乘以安全系数,得到所需要的夹紧力
Fj=kFcd/4d0u
安全系数k取1.5,摩擦系数u取0.4
Fj=1.5x1770x18/(4x32x0.4)=622.26N
此时的夹紧力大于所需的夹紧力,故本夹具可安全工作。
(三)定位误差分析
定位元件尺寸及公差确定。
夹具的主要定位元件为一平面和两尖爪,限制六个自由度,在工件的装夹过程中重复的限制两个自由度,提高了加工系统的刚度,有利于保证零件的尺寸和位置形状精度。
本夹具是用来在卧式车床上加工,工件的定位基准为Ф18圆柱的轴心,其它定位误差Td=Dmax—Dmin
(4)夹具操作简要说明:
在设计夹具时,同时参考了三爪卡盘的工作和夹紧方法,在夹紧和松开过程中,需用扳手操作。
同时应该注意提高劳动生产率避免干涉。
应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。
提高夹具性价比。
本夹具操作简单,在吸收三爪卡盘的优点外,由于加工零件尺寸不大,故设计成四爪卡盘,操作省时省力,装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。
(五)导向套的选择及其作用
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