制定分度盤零件（圖528）的加工工藝設(shè)計(jì)鉆4×Ф10孔的鉆床夾具

1、機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：制定分度盤零件（圖5-28）的加工工藝設(shè)計(jì)鉆4×10孔的鉆床夾具 專 業(yè)： 機(jī) 班 級(jí)： 1 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 機(jī)械工程系2014年11月21日目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書2序言3正文4一 檢驗(yàn)、分析4（一）零件的作用4（二）零件的工藝性分析4二 確定零件毛坯4（一） 確定毛坯，繪制毛坯圖5（二）擬定分度盤工藝路線6三 工藝路線的制定8四 加工余量、工序尺寸和公差的確定9五 確定切削用量及基本工時(shí)11（一）鉆10孔11（二）擴(kuò)10孔13（三）鉸孔1014六 專用夾具設(shè)計(jì)15（一）定位方案確定16（二）刀具導(dǎo)向方案確定16（三）夾緊方案確定16（四）

2、夾緊力的計(jì)算分析17（五）夾具體的設(shè)計(jì)17（六）定位誤差分析與計(jì)算18七 方案綜合評(píng)價(jià)18總結(jié)19參考文獻(xiàn)20序言機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)應(yīng)該學(xué)習(xí)的一門主要專業(yè)課。其目的在于：（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及其他課程的理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，通過(guò)課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練可以鞏固和加深有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的理論知識(shí)。（2）學(xué)習(xí)和掌握一般機(jī)械制造基礎(chǔ)的基本方法和步驟，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)、做好準(zhǔn)備。（3）是學(xué)生具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范手冊(cè)、圖冊(cè)和查詢有關(guān)設(shè)計(jì)的能力。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)

3、對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指教。正文一 檢驗(yàn)、分析（一）零件的作用分度盤分度盤是將工件夾持在卡盤上或兩頂尖間，并使其旋轉(zhuǎn)、分度和 定位的機(jī)床附件。按其傳動(dòng)、分度形式可分為蝸桿副分度盤、度盤分度盤、孔盤分度盤、槽盤分度盤、端齒盤分度盤和其它分度盤(包括電感分度盤和光柵分度盤)。按其功能可分為萬(wàn)能分度盤、 半萬(wàn)能分度盤等分度盤。按其結(jié)構(gòu)形式又有立臥分度盤、可傾分度盤、懸梁分度盤。分度盤作為通用型機(jī)床附件其結(jié)構(gòu)主要由夾持部分、分度定位部分、傳動(dòng)部分組

4、成。分度盤主要用于銑床，也常用于鉆床和平面磨床，還可放置在平臺(tái)上供鉗工劃線用。分度盤主要有通用分度頭和光學(xué)分度頭兩類。（二）零件的工藝性分析 1、 該工件鍛造比比較大，很容易造成應(yīng)力的分布不均。因此，鍛造后進(jìn)行正火處理，粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。以改善材料的切削性能。2、 工序安排以臺(tái)階面和110mm 的外圓表面定位，裝夾工件，達(dá)到了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一。3、 分度盤大端面對(duì)22h7mm 孔中心線有垂直度要求； 外圓臺(tái)階面對(duì)110mm 外圓軸心線有垂直度要求；110mm 外圓與 22h7mm 孔有同軸度要求；4×10h6螺紋eqs與和3×9mm孔和3×13mm對(duì)1

5、10mm 外圓軸心線有位置度要求，可在偏擺儀上用百分表檢查同軸度及垂直度。二 確定零件毛坯（一） 確定毛坯，繪制毛坯圖1、零件材料 45 鋼，切削加工性良好。2、分度盤110mm 外圓與22h7mm 孔有同軸度要求，為保證加工精度，工藝安排應(yīng)粗、精加工分開。3、主要表面雖然加工精度較高，但可以在正常的生產(chǎn)條件下，采用較經(jīng)濟(jì)的方法保證質(zhì)量地加工出來(lái)。（1）毛坯選擇根據(jù)材料 45 鋼，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)及零件形狀要求，可選擇模鍛件；毛坯圖如： 圖2-1（2）確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量1、公差等級(jí) 由分度盤零件的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。2、鍛件重量根據(jù)機(jī)械加工后零件的形狀

6、及零件材料，估算鍛件毛坯重量為mt=7.50kg。3、鍛件復(fù)雜系數(shù)對(duì)分度盤零件圖進(jìn)行分析計(jì)算，可大致確定鍛件外廓包容體的直徑 d=120mm，h=55mm。高由公式s=mt/m=7.50kg/12.0kg0.63。由此可確定該分度盤零件的復(fù)雜系數(shù)為 s 2 級(jí)。4、鍛件材質(zhì)系數(shù)由于該分度盤零件材料為 45 鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)為m1級(jí)。 5、鍛件分模線形狀與零件表面粗糙度根據(jù)該分度盤零件的形位特點(diǎn)，采用平直分模面。由零件圖可知，該分度盤零件各加工表面的粗糙度 ra 均大于等于0.8m 。根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差和機(jī)械加工余量，所得結(jié)果列

7、于表2-2中表 2-2 分度盤鍛造毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量包容體重量/kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)經(jīng)濟(jì)精度級(jí)加工方案7.311.9s2m1普通級(jí)項(xiàng)目/mm機(jī)械加工余量/mm尺寸公差/mm備注110 外圓it8粗車-半粗 車-精車2.035h6 外 圓it10粗車-半精 車2.610h6 孔it8粗車-半粗 車-精車2.0r1.5 的油槽it11粗車3.022h7孔it8粗車-半粗2.0注：根據(jù)表 2-10 的表注，將此表中所有公差按±1/2 分配 （二）擬定分度盤工藝路線（1）定位基準(zhǔn)的選擇1 、精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)該分度盤零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇分度盤大端面為精基準(zhǔn)，零件上的很多表

8、面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵 循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。分度盤22h7mm的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作為精基準(zhǔn)定位加工分度盤110mm 外圓柱面和臺(tái)階面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度和同軸度要求。在鉆削均布圓周孔時(shí)采用110mm的軸心線作為精基準(zhǔn)，做到了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)的統(tǒng)一。2 、粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。此處選擇分度盤110mm 軸線作為粗基準(zhǔn)，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 （2）表面加工根據(jù)分度盤零件圖上個(gè)加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表 2-3 所示。表 2-3 分度盤零件各表

9、面加工方案加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗糙度加工方案大端面it80.8粗車半精車精車小端面it103.2粗車半精車3x9孔it93.2鉆鉸3x13孔it93.2鉆鉸22孔it90.8鉆擴(kuò)-鉸5孔it912.5鉆4x10孔it130.8鉆鉸2x6孔it93.2鉆鉸r1.5油槽it73.2粗鏜精鏜弧形槽面it133.2銑（3）加工階段劃分該分度盤加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個(gè)階段（4）工序集中與分散 采用工序集中原則，盡可能在一次安裝中加工許多表面，或盡量在同一臺(tái)設(shè)備上連續(xù)完成較多的加工要求。1、機(jī)械加工工序 遵循“先基準(zhǔn)后其他”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后

10、孔”的原則。2、熱處理工序 因模鍛件的表面層有硬皮，會(huì)加速刀具磨損和鈍化，為改善切削加工性，模鍛后對(duì)毛坯進(jìn)行正火處理，軟化硬皮；零件110mm 外圓面和臺(tái)階面需進(jìn)行淬火，由于零件壁厚小，易變形，加之加工精度要求高，為盡量控制淬火變形，在零件粗加工后安排調(diào)質(zhì)處理作預(yù)處理。毛坯圖2-13、輔助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中間檢驗(yàn)，精加工后安排去毛刺、清洗和終檢工序。三 工藝路線的制定制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。除此之外還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。在綜合考慮上述工序安排原則基礎(chǔ)上， 列出了分度盤

11、的工藝路線工藝路線方案：工序1：正火工序2：粗車大端面工序3：粗車大外圓工序4：鉆擴(kuò)鉸22孔工序5：粗車小端面工序6：粗車小外圓工序7：粗車臺(tái)階面工序8：鉆5孔工序9：中間檢驗(yàn)工序10：調(diào)質(zhì)處理硬度230250hb工序11：半精車大端面工序12：鏜油槽r1.5工序13：半精車小外圓工序14：半精車臺(tái)階面工序15：車削退刀槽工序16：鉆擴(kuò)孔4×10孔工序17：鉆鉸3×13、3×3孔 工序18：銑弧形槽工序19：鉆鉸2×6錐孔工序20：中間檢驗(yàn)工序21：熱處理淬硬 4045hrc工序22：精車小外圓工序23：精車臺(tái)階面工序24：去毛刺工序25：清洗工序26：

12、終檢四 加工余量、工序尺寸和公差的確定零件材料為碳素工具鋼，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，可采用鍛造中的自由鍛造。零件圖如：圖4-1、4-2所示圖4-1 主視圖圖4-2 俯視圖10的表面粗糙度都為0.8um，所以 鉆孔：9mm 擴(kuò)孔:9.75mm 2z=0.75 mm 鉸孔：10mm 2z=0.1mm 五 確定切削用量及基本工時(shí)加工材料：碳素工具鋼，=736mpa加工要求：鉆孔22機(jī)床：立式鉆床z550刀具：鉆刀、擴(kuò)孔刀和鉸刀（一）鉆10孔 莫氏圓錐2號(hào)，d=9,l=15，=30，2=118°，=40°，=12°，當(dāng)25，鉆頭后刀面磨損極限值為0.8，耐用度t=60min

13、背吃刀量：鉆孔時(shí)=4進(jìn)給量： f=（0.350.43）×0.75=（0.260.32），f=0.3mm/r查切削手冊(cè)表2.7計(jì)算切削速度：v =式中=4.4,=0.4,=0,=0.7，m=0.2，=1.0， =0.88，=1.1，=1.0，=0.87，=0.87查切削手冊(cè)表2.31所以=1×0.88×1.1×1×0.87×0.85=0.72v = ×0.72=13.19 m/min=r/min=466.5r/min根據(jù)z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，n=500r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速為=14.2m/min校驗(yàn)機(jī)床，查工藝手冊(cè)轉(zhuǎn)距t和

14、切削功率，計(jì)算公式如下： =（kw）式中=0.117,=2.2,=0.8,= ,=1.11, =1.0, =0.87因此，總修正系數(shù)為=1.11×0.87×1.0=0.97所以鉆孔時(shí)轉(zhuǎn)矩為t=0.117×××0.97n·m=22 n·m切削功率為 =0.46kwz3025機(jī)床主軸的最大轉(zhuǎn)矩=196.2 n·m,主電動(dòng)機(jī)率=2.2kw由于t,故選擇的切削刀量可用。最后所確定的切削量為=8，f=0.3，vc=14.2 m/min（n=500r/min）基本時(shí)間 =式中已知=15，=7.45，=3，f=0.3，n=500

15、r/min，所以孔的基本時(shí)間：=0.2min（二）擴(kuò)10孔錐柄擴(kuò)孔鉆，莫氏錐度2號(hào)d=9.75，l=15背吃刀量=0.375進(jìn)給量：f=0.60.7，按機(jī)床選取f=0.63計(jì)算切削速度v =式中=11.1,=0.4,=0.2,=0.5，m=0.2，=1.0， =0.88， =1.0， =1.0所以 =0.88v = ×0.88=17.01 m/min=r/min=555.3r/min根據(jù)z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，n=650r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速為 = =19.9m/min基本時(shí)間 =式中已知=15，=2.6，=4，f=0.63mm/r，n=250r/min，所以孔的基本時(shí)間：=0.2

16、min（三）鉸孔10直柄機(jī)用鉸刀，l=15mm，d=22mm背吃刀量=0.125進(jìn)給量：f=0.651.4，按機(jī)床選取f=1.0計(jì)算切削速度v =式中=12.1,=0.3,=0.2,=0.65，m=0.4，=1.0， =0.66，=1.0，查切削手冊(cè)表2.31所以 =0.66v = ×0.88=5.2m/min=r/min=170r/min根據(jù)z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，n=200r/min，實(shí)際轉(zhuǎn)速為= =6.13m/min基本時(shí)間 =式中已知=15，=2.2，=1.8，f=0.63，n=100r/min，所以孔的基本時(shí)間：=0.1min六 專用夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工

17、質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常需要設(shè)計(jì)專用夾具。設(shè)計(jì)地7道工序-鉆擴(kuò)鉸10的孔對(duì)于工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)為了保證加工表面相對(duì)于其他表面的尺寸和位置精度，首先要使工件相對(duì)于機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。因此，進(jìn)行機(jī)械加工之前，先要將工件夾好。夾具主要由四部分組成：（1）定位元件、（2）夾緊機(jī)構(gòu)、（3）夾具體、（4）其他機(jī)構(gòu)或元件，專用夾具也不例外，同樣由夾具的四部分組成。專用夾具裝夾，工件相對(duì)于刀具的位置由夾具保證，不需要畫線找正，裝夾方便，基本上不受工人技術(shù)水平影響。圖3-1所示為鉆分度盤4×10mm孔的工序簡(jiǎn)圖。已知：零件材料為45鋼，毛坯為模鍛件，所用機(jī)床

18、為立式鉆床z550，中批量生產(chǎn)規(guī)模。（一）定位方案確定按基準(zhǔn)重合原則選擇110mm軸心線和外圓臺(tái)階面作為定位基準(zhǔn)，定位方案如圖所示。圓柱襯套的內(nèi)表面限制工件四個(gè)自由度，襯套端面限制工件三個(gè)自由度，屬于過(guò)定位。因兩個(gè)定位面經(jīng)過(guò)精加工，垂直度較高，允許過(guò)定位。此外，由于分度盤直徑比較大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的穩(wěn)定性與支撐剛度。（二）刀具導(dǎo)向方案確定為能迅速、準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相對(duì)位置，鉆夾具上都應(yīng)設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，此處，采用鉆模板與夾具體一體的結(jié)構(gòu)，有利于提高夾具剛度。鉆套與工件之間留有排削間隙。（三）夾緊方案確定夾緊機(jī)構(gòu)的選擇 圖3-2 圖 3

19、-3采用簡(jiǎn)單手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，使工件的裝卸迅速、方便，如圖3-2所示。(四) 夾緊力的計(jì)算分析夾緊力的大小，對(duì)工件裝夾的可靠性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復(fù)雜程度等都有很大的影響，可根據(jù)公式計(jì)算夾緊力?？紤]到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變形等因素，一般在粗加工時(shí)取k=2.53；精加工時(shí)取k=1.52。此處，通過(guò)受力分析可知，夾緊力方向與與鉆頭進(jìn)給方向相同，因此，所選夾緊機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。圖 3-4圖 3-4（五）夾具體的設(shè)計(jì)夾具體必須將定位、導(dǎo)向、夾緊裝置鏈接成一體，并能正確地安裝機(jī)床上。本夾具采用鑄鐵夾具體，此方案安裝穩(wěn)定、剛性好，但周期較長(zhǎng)，成本略高。 (六) 定位誤差分析與計(jì)算定位誤差由基準(zhǔn)

20、不重合誤差和基準(zhǔn)移位兩部分組成，定位誤差的大小是兩項(xiàng)誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，即=± 由定位方案可知定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，所以=0。零件在定位襯套中定位時(shí)，由于（最小間隙）無(wú)法通過(guò)調(diào)整刀具預(yù)先予以補(bǔ)償，所以在加工尺寸方向上的最大基準(zhǔn)移位誤差可按最大孔和最小軸（配合代號(hào)h7/p6)求得（配合代號(hào)h7/p6)，則 =0.087mm 綜上所述，夾具的定位誤差為=±=0.087mm，滿足要求。七 方案綜合評(píng)價(jià)機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定較為合理。4×10mm孔加工夾具設(shè)計(jì)的定位方案合理，通過(guò)分度裝置可以實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中不斷加工4個(gè)表面。但當(dāng)分度裝置在工作負(fù)荷較大時(shí)，容易產(chǎn)生振動(dòng)，迫使定位銷受力變形，而影響加工精度。所以，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)鎖緊機(jī)構(gòu)，以防止分度盤松動(dòng)。分度回轉(zhuǎn)體與夾具體的連接不穩(wěn)固，可以通過(guò)改善二者結(jié)構(gòu)形式解決這一問(wèn)題。鉆模板與底板鑄成一體的夾具體結(jié)構(gòu)雖然有助于提高剛度，但是增加了鑄造和加工難度。此零件適合于采用組合機(jī)床（夾具