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大學(xué)
課程設(shè)計（論文）
題 目
對合螺母座工藝及鉆夾具設(shè)計
所屬系部
所屬專業(yè)
機(jī)械設(shè)計與制造
所屬班級
學(xué) 號
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
起訖日期
目 錄
緒論 3
1.1 設(shè)計任務(wù) 3
1.2 任務(wù)分析 3
1.3 與論文有關(guān)的部分背景資料調(diào)研 3
1.3.1 開合螺母下座體的用途 3
1.3.2 工藝流程 3
1.3.3 夾具 4
第2章 工藝部分 5
2.1 引言 5
2.2開合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析 5
2.3工藝分析 5
2.4制定工藝規(guī)程 6
2.4.2 基準(zhǔn)面的選擇 6
2.4.3 工藝路線的制定 6
2.4.4 加工方法的選擇 6
2.4.5加工的順序安排 7
2.4.7 制定加工工藝路線 7
2.5 重要工序尺寸、加工余量、精度的確定 8
2.5.1 Φ50孔 8
2.5.2 2XΦ12孔 8
2.5.3底面的加工 9
2.6 機(jī)床以及刀具的選擇 9
2.6.1 機(jī)床的選擇 9
2.6.2 刀具的選擇 9
2.7 主要切削用量的確定 9
第3章 夾具設(shè)計 13
3.1機(jī)床夾具概述 13
3.2工件在夾具中的定位 14
3..3被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及制定工序的加工要求 16
3.4定設(shè)計方案的討論 18
3.5 切削力及夾緊分析計算 19
3.6夾具的夾緊裝置和定位裝置 20
3.7誤差分析與計算 22
3.8對刀裝置設(shè)計 22
3.9 夾具操作步驟分析和可靠性預(yù)測 23
3.10 編寫主要夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工工藝規(guī)程 23
總結(jié) 25
參考文獻(xiàn) 25
緒論
1.1 設(shè)計任務(wù)
本次設(shè)計的任務(wù)分為兩個部分，一是開合螺母下座體的加工工藝流程，主要包括分析任務(wù)給定工件尺寸要求，形位要求，表面粗糙度的要求，以及制定一套工藝流程使工件達(dá)到任務(wù)要求。二是設(shè)計夾具。
1.2 任務(wù)分析
工藝部分先要考慮加工工件的結(jié)構(gòu)特點以及生產(chǎn)批量，并按照其結(jié)構(gòu)特點考慮在加工的過程中用何種手段能實現(xiàn)工件各個面、孔的加工，在提高效率的同時還要保證保證加工精度。
夾具部分重點考慮的兩個部分一個是定位，另一個則是加緊，定位部分的設(shè)計需要保證工件在夾具上處于完全定位，即6個方向上的自由度完全被限定，加緊則需要保證工件在切削力的作用下依然能在正確位置不發(fā)生偏移，并且夾緊力的施加需要保證不能破壞工件。
1.3 與論文有關(guān)的部分背景資料調(diào)研
1.3.1 開合螺母下座體的用途
開合螺母下座體又稱為“對合螺母”，主要由上下兩個半螺母構(gòu)成，裝在機(jī)床溜板箱體后壁的導(dǎo)軌中。開合螺母下座體的底部各有一個圓孔，圓孔與槽盤的滑槽相連接。扳動機(jī)床手柄，經(jīng)軸帶動槽盤順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，通過銷釘?shù)淖饔门c上下兩個開合螺母下座體使其分離或者閉合，從而與開合螺母下座體中的絲杠嚙合或脫開，從而起到一個相當(dāng)于“離合器”的作用，完成機(jī)床從手動到機(jī)動的轉(zhuǎn)換
1.3.2 工藝流程
工藝流程指的是勞動者通過生產(chǎn)工具將各類原料、半成品，按照一定的順序進(jìn)行連續(xù)加工，最終使其成為成品的過程
工藝流程的設(shè)計應(yīng)當(dāng)遵循以下基本要求：1、能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量以及數(shù)量的指標(biāo)。2、符合經(jīng)濟(jì)性。3、具有合理性。4、環(huán)保。5、生產(chǎn)過程具有可操作性。6、生產(chǎn)過程具有可控制性。我國近年更加注重以下幾個方面：1、盡量采用先進(jìn)成熟的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)。2、盡量采取機(jī)械化自動化。3、減少三廢的排放。4、保障安全生產(chǎn)。
1.3.3 夾具
夾具是指機(jī)械加工中用來固定加工工件使之具有正確的位置，以便于接受施工或者檢測設(shè)備。
本次設(shè)計的是一種用于車床上的加工工件內(nèi)回轉(zhuǎn)面的夾具，安裝于車窗主軸上。
第2章 工藝部分
2.1 引言
本章主要任務(wù)是分析任務(wù)給定圖樣的技術(shù)要求，加工零件的各尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度達(dá)到圖紙要求。并編制零件加工工藝流程、填寫零件加工工藝卡片以及說明書。
2.2開合螺母下座體的結(jié)構(gòu)分析
圖1
本次任務(wù)給定的開合螺母下座體由左右兩個結(jié)構(gòu)對稱的半螺母組成，底部有55°的燕尾，燕尾凸臺地面有2XΦ12 ，孔深18，開合螺母下座體中間開Φ50的根部留有空刀槽。
燕尾凸臺B1 B2以及C面表面質(zhì)量要求2.6，燕尾凸臺底面2個Φ12光孔要求達(dá)到7級精度內(nèi)表面質(zhì)量要求2.6，孔間距±0.05，Φ50孔要求達(dá)到7級精度。
圖2
2.3工藝分析
將開合螺母下座體的加工分為兩類：
1.軸類（外表面）的加工
主要加工面有長度尺寸為75.2mm的底面，兩個倒角，B1，B2，C面，開合螺母下座體圓筒部左右兩個端面，Φ50中心線到燕尾凸臺底面330.05mm，中線到左邊端面距離49，上表面總長96，下表面總長105
燕尾凸臺底面到C面距離18。
2.孔類（內(nèi)表面）的加工
主要有Φ50以及兩個Φ12的孔，Φ12孔間距要求達(dá)到±0.05
2.4制定工藝規(guī)程
2.4.1 確定毛坯的型式
任務(wù)給定工件輪廓不大，大批量生產(chǎn)，加工條件較高，選擇離心鑄造毛胚。離心鑄造得來的鑄件具有緊密與微細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)及較好的機(jī)械性能。材料選用灰口鑄鐵HT150其鑄造性能良好，減摩性好；減震性強(qiáng)；切削加工性良好；缺口敏感性較低；價格便宜，制造方便。
2.4.2 基準(zhǔn)面的選擇
基準(zhǔn)面是用來作為基準(zhǔn)以確定其他點、線、面尺寸之間尺寸的平面，所以選擇正確的基準(zhǔn)面可以提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量。
開合螺母下座體的加工當(dāng)以底面以及兩個直徑12的光孔為精基準(zhǔn)，而為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)該提前加工完。粗基準(zhǔn)選擇的重點應(yīng)當(dāng)是如何確保加工面有足夠的余量，使得不加工面的位置尺寸符合任務(wù)給定的要求。因此依據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，選取R34的大外圓為粗基準(zhǔn)來加工燕尾槽導(dǎo)軌面，然后以燕尾槽為面為基準(zhǔn)加工Φ50的螺孔。
2.4.3 工藝路線的制定
開合螺母下座體的形狀比較復(fù)雜，需要加工的表面不便于集中加工，為保障大批量生產(chǎn)的效率，需要在各個工序中選用高效率的專用機(jī)床，采取工序分散的原則擬定路線。
2.4.4 加工方法的選擇
依據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》表A-5、A-6以及零件圖精度要求查詢經(jīng)濟(jì)加工精度，選擇主要加工面的加工方法
加工面 表面質(zhì)量要求 精度 加工方法
孔Φ50 2.6 IT7 粗鏜-半精鏜-精鏜
孔Φ12 2.6 I77 鉆-擴(kuò)-粗絞-精絞
C B1 B2 2.6 無 粗刨-半精刨-精刨
圓筒端面 2.6 無 粗銑-半精銑
底平面 6.3 無 粗銑-半精銑
2.4.5加工的順序安排
依據(jù)零件圖，質(zhì)量要求比較高，一道工序顯然不可以滿足質(zhì)量要求，所以需要多道工序逐步達(dá)到質(zhì)量要求，依照加工性質(zhì)的不同，將加工順序分為，粗加工、半精加工、精加工三個階段。
粗加工：切除毛坯大部分加工余量。使毛坯大體上接近于成品
半精加工：留出精加工的加工余量為精加工做好準(zhǔn)備。
精加工：保證各個主要加工面達(dá)到圖紙要求。
2.4.6 加工過程中應(yīng)當(dāng)遵循的原則：
a.先粗后精 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。
b.基面先行 先將底平面加工，然后以底平面和R34大圓弧為基準(zhǔn)加工孔12
c.加工過程中應(yīng)該先加工平面，后加工孔，這樣利用加工后的平面定位穩(wěn)定 可靠，而且容易加工，提高孔的加工精度。
2.4.7 制定加工工藝路線
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
鑄
鑄造毛坯（兩件合一）
2
熱處理
時效處理
3
刨
1. 粗、半精刨燕尾槽；
2. 粗、半精刨C基準(zhǔn)面
牛刨
4
銑
1. 銑兩端側(cè)面；
臥式銑床
5
車
1. 粗、精車R37面；
2. 鉆、擴(kuò)Ф55（留余量）；
3. 調(diào)頭粗、精車另外一側(cè)R37面
臥式銑床
6
鉆
1. 鉆孔2-Ф6.5锪錐孔90°鉆另一孔Ф7
2. 鉆、擴(kuò)、鉸2-Ф12H7
鉆床
7
銑
切割，控制尺寸5
臥式銑床
8
鉗
去毛刺
9
檢
檢驗
10
磨
磨燕尾槽（兩件合一）
磨床
11
檢
總檢
12
清洗、入庫
2.5 重要工序尺寸、加工余量、精度的確定
2.5.1 Φ50孔
最終需要加工至尺寸Φ50，查《互換性測量技術(shù)》可得7級精度
查《機(jī)械制造工藝學(xué)》需要經(jīng)過一次粗鏜，二次粗鏜，半精鏜，精鏜，可以達(dá)到要求
查表《金屬機(jī)械加工》表4-17查出鏜孔各工序尺寸以及工序間余量
粗鏜階段，第一次粗鏜至47(IT13)
第二次粗鏜至50(IT12)
半精鏜階段，半精鏜至50.5(IT10)
精鏜階段， 精鏜至 50(IT7)
工序間加工余量：粗加工階段5mm
半精加工階段 2.5mm
精加工階段 0.5mm 則鏜Φ50孔總加工余量為6mm
2.5.2 2XΦ12孔
最終需要加工尺寸至Φ12，查《互換性測量技術(shù)》可得7級精度
查《機(jī)械制造工藝學(xué)》需要經(jīng)過鉆孔 擴(kuò)孔 粗絞 精絞可以達(dá)到要求
其中可以將鉆孔、擴(kuò)孔視為粗加工階段
查表《金屬機(jī)械加工》表4-15查出絞孔各工序尺寸以及工序間余量
粗絞、精絞視為半精加工、精加工階段
鉆孔階段 鉆孔至 11（IT11）
擴(kuò)孔階段 擴(kuò)孔至 12.85（IT11）
粗絞階段 粗鉸至12.95（IT9）
精絞階段 精鉸至 12（IT7）
工序間加工余量（排除鉆孔）擴(kuò)孔0.85mm
粗絞0.1mm
精絞0.05mm 則加工Φ12孔總余量為1mm
2.5.3底面的加工
查表《金屬機(jī)械加工》表4-28查出平面加工工序尺寸以及工序間余量
精刨B1 B2 C面后，下底面到C面尺寸達(dá)到18.0mm，加工余量0.5mm，故此，半精刨加工時下底面到C面尺寸為17.5（IT8）。
粗銑底平面，加工余量2.5mm 則粗銑前，總高度應(yīng)為84.5（IT11）(毛坯尺寸)
2.6 機(jī)床以及刀具的選擇
2.6.1 機(jī)床的選擇
工序10、25、45 為銑削加工，工步少，依據(jù)工件尺寸選擇X6132立式銑床
工序20、40 為鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔加工，依據(jù)工件尺寸選擇Z5125A立式鉆床
工序35、55 為粗鏜、精鏜、半精鏜加工，依據(jù)工件尺寸選擇C620車床
工序30、50 為粗刨、半精刨、精刨加工，依據(jù)工件尺寸選擇B6025刨床
2.6.2 刀具的選擇
底面銑削選擇硬質(zhì)合金刀端面銑刀。
鉆孔Φ12mm時，選用直柄麻花鉆。
銑削端面時選擇硬質(zhì)合金端面銑刀。
鏜孔時選用硬質(zhì)合金60°內(nèi)孔車刀
刨削，粗刨時選用平面刨刀，精刨時選用圓頭精刨刀
2.7 主要切削用量的確定
查詢《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表5.1~5.30選擇進(jìn)給量、切削速度并計算出主軸轉(zhuǎn)速。
[工序10] 粗、半精刨C基準(zhǔn)面
在粗銑工序時，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a=2.5mm
取每齒進(jìn)給量f=0.3mm/z
取切削速度V=34.6m/min
銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000v/πd=1000*34.6/3.14*80=137r/min
[工序40] 半精銑粗、半精刨C基準(zhǔn)面
半精銑時，背吃刀量取0.5mm至2mm，故背吃刀量a等于半精銑工序時的加 工余量=1mm
取每齒進(jìn)給量f=0.2mm/z
取切削速度V=40m/min
銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000*40/(3.14*80)=159r/min
[工序25] 粗銑左右兩側(cè)端面
在粗銑工序時，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a等于粗銑工序時的加工余量=3mm
查手冊 取每齒進(jìn)給量f=0.3mm/z
取切削速度V=34.6m/min
銑床主軸轉(zhuǎn)速n=1000*34.6/(3.14*65)=170r/min
[工序50] 半精銑左右兩端面
半精銑時，背吃刀量取0.5mm至2mm，背吃刀量a等于半精銑工序時的加工余量=1mm
取每齒進(jìn)給量f=0.2mm/z
取切削速度V=40m/min
銑床主軸轉(zhuǎn)速 n=1000*40/(3.14*65)=196r/min
[工序20] 鉆孔、擴(kuò)孔
[工步1] 鉆孔至Φ11
第一次鉆孔加工余量為11mm，一次行程鉆完，故選擇背吃刀量a等于鉆孔工步時的加工余量=11mm
工件材料HT150，布氏硬度180HBS，選擇進(jìn)給量f=0.45mm/r
選擇切削速度V=0.45mm/r
鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.45/(3.14*11)=782.7r/min
[工步2] 擴(kuò)孔至Φ12
擴(kuò)孔時加工余量0.85mm，一次行程擴(kuò)完，故選擇背吃刀量a等于擴(kuò)孔工步時的加工余量=0.85mm
工件材料HT150，布氏硬度180HBS，選擇進(jìn)給量f=0.8mm/r
選擇切削速度V=0.18m/s
鉆床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.18/(3.14*12.85)=290.2r/min
[工步2]精絞孔至12
精絞孔的加工余量為0.05mm，一次行程絞完。背吃刀量a等于精絞孔工步時的加工余量=0.05mm
選擇進(jìn)給量f=2.5mm/r
切削速度V=10m/min
主軸轉(zhuǎn)速 n=1000V/(πd)=1000*10/(3.14*12)=267r/min=266r/min
[工序35] 粗鏜Φ50
在粗鏜工序時，取加工余量為背吃刀量以提高銑削效率，所以a=5mm
選擇進(jìn)給量為f=0.5mm/r
取削速度為V=0.5m/s
車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.5/（3.14*40）=238.8r/min
[工序60] 半精鏜、精鏜大孔
[工步1] 半精鏜
半精鏜工序時，背吃刀量通常取0.5~2.5mm，故取背吃刀量a等于半精鏜工序時的加工余量=2.5mm
選擇進(jìn)給量為f=0.4mm/r
切削速度為V=0.6m/s
車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.6/（3.14*40）=286.6r/min
[工步2] 精鏜
取背吃刀量a等于精鏜工序時的加工余量=0.5mm
選擇進(jìn)給量為f=0.3mm/r
切削速度為V=0.4m/s.
車床主軸轉(zhuǎn)速n=60000V/(πd)=60000*0.4/（3.14*40）=192.1r/min
14
第3章 夾具設(shè)計
見夾具說明書
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
鑄
鑄造毛坯
2
熱處理
時效處理
3
銑
1. 銑底面
2. 銑與定位鍵配合的面
臥式銑床X6132
4
銑
銑上表面各個小凸臺
立式銑床X50K
5
銑
銑夾具體兩側(cè)U型槽
立式銑床X50K
6
鉆
1. 鉆M8底孔Φ6.8
2. 鉆兩M6底孔Φ5
3. 鉆兩M5底孔Φ4.2
4. 鉆Φ10孔
5. 鉆四個Φ5孔
6. 鉆兩Φ6銷孔
鉆床
7
攻螺紋
1. 攻兩M8
2. 攻兩M6
3. 攻兩M5
鉆床
8
鉗
去毛刺
9
檢
檢驗
10
檢
總檢
11
清洗、入庫
清洗、入庫
總結(jié)
通過為期一個半星期的課程設(shè)計使我加深了對機(jī)械制造基礎(chǔ)這一門課程實用性的理解，也是我明白了工廠里面工人操作流程，對于一個產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，加工工藝規(guī)程，我有了一些粗層次的了解，我認(rèn)為出去以后當(dāng)我看到那一張張工序卡片，工藝卡片，我一定能看懂它，感謝有這樣一次機(jī)會！感謝我們團(tuán)體成員為這次課程設(shè)計所付出的辛勤努力，以及傅老師的指導(dǎo)。
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