夹具设计.docx

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夹具设计

课程设计

一、设计任务

1.设计课题：

轴承座机械加工工艺规程设计加工M4螺纹专用夹具设计1.生产纲领：

中批量生产3．设计要求：

（1）零件毛坯图1张

（2）机械加工工艺过程卡片1张（3）机械加工主要工序的工序卡片1张（4）定位方案图1张（5）夹具装配图1张（6）夹具零件图1张（7）设计说明书1份二、设计说明书

序言

《机械制造工艺学》课程设计是学完了《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》、《金属切削机床与刀具》等主要课程，并进行了生产实习之后进行的一个实践性环节，是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。

我希望通过这次课程设计能巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在设计中培养自己理论联系实际、严肃认真的工作作风和独立工作能力，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、零件的分析

零件的作用：

大家都知道滑动轴承由轴承座、轴瓦（轴套）和润滑装置组成，

轴承座的作用主要起支撑作用，可以直接做在机器箱壁或机体上。

2，零件的工艺分析2.1零件图：

零件三维图如下图所示：

图12.2主要技术要求：

零件调质HB230~250、锐边倒钝，未注倒角0.5×45°、表面做防锈处理（发蓝）。

2.3加工表面及其要求：

+0.018

1）从零件图上可知主要的加工难点在与Ø34-0.007内孔的加工，表-0.025外圆与Ø220

面粗糙度为Ra1.6um以及它们之间同轴度（Ø0.02）的要求。

2）零件总长的要求保证尺寸18±0.05，同时两端面的粗糙度为Ra3.2um。

3）大端外圆及1.5×Ø33为自由公差，除了保证尺寸在公差范围之内同时保证表面粗糙度Ra3.2um即可。

4）保证4×Ø4.5通孔的尺寸要求，其定位尺寸为自由公差只要满足要求即可，同时保证表面粗糙度Ra3.2um。

5）M4螺纹加工主要保证其定位尺寸的要求。

2.3零件材料:

零件材料为45号钢，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差。

用于承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，以及对心部要求不高的表面淬火件：

曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。

水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油水中淬火。

2.4毛坯选择

2.4.1确定毛坯的类型及制造方法

由于零件的材料为45号钢，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。

模锻加工工艺的几点优势：

①由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；②锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。

③锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时；④生产率较高；⑤操作简单，易于实现机械化；⑥生产批量越大成本越低。

从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状与大小，生产类型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择模锻加工工艺中的锤上模锻。

2.4.2确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸如图所示2.4.3绘制毛坯图

根据零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，毛坯图如附图所示。

2.5基准的选择

2.5.1粗基准的选择：

由于所选毛坯为型材且每个表面都需要加工，零件外形规则，选用外圆表面作为粗基准是完全合理的。

2.5.2精基准的选择：

从零件图中可知Ø34-0.007-0.025外圆与Ø22+0.0180内孔有较高的同轴度要求（Ø0.02），按照有关的精基准的选择原则[7]P151（某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求），同时还要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时应进行尺寸换算。

根据粗，精基准选择原则，确定各加工表面的基准如下：

（1）扩----粗铰——精铰Ø22+0.018内孔：

左端面及Ø34外表面0

（2）半精车右端面及Ø34-0.007-0.025外圆：

心轴及左端面（3）半精车左端面及Ø52外圆：

心轴及右端面（4）钻——铰4×Ø4.5通孔：

右端面

（5）粗铣——精铣平面至尺寸要求：

心轴及互为基准（6）精车Ø34-0.007-0.025外圆：

心轴及左端面（7）钻M4螺纹底孔：

一端面及Ø34外表面（8）攻M4螺纹：

一端面及Ø34外表面

2.6制订机械加工工艺路线

2.6.1确定各加工表面的加工方法

该轴承座的加工表面为：

Ø22+0.018内孔及端面、Ø52外圆、Ø34-0.0070-0.025外圆、1.5×Ø33槽、高度为38的平面、4×Ø4.5通孔、M4螺纹、以及总长的要求18±0.05。

根据各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要求，Ø34-0.007-0.025外圆的加工路线为粗车---半精车---精车；Ø52外圆的加工路线为粗车---半精车；两端面的加工路线为粗车---半精车；4×Ø4.5通孔的加工路线是钻---铰；Ø22+0.018内孔的加工路线为粗0铰---精铰；高度为38的平面的加工路线是粗铣---精铣。

2.6.2拟订加工工艺路线①工艺路线方案一：

工序1：

模锻

工序2：

调质处理HB230--250

工序3：

扩----粗铰——精铰Ø22+0.018内孔至尺寸0工序4：

半精车右端面及Ø34-0.007-0.025外圆

工序5：

半精车左端面及Ø52外圆同时保证总长尺寸工序6：

钻——铰4×Ø4.5通孔工序7：

粗铣——精铣平面至尺寸要求

工序8：

精车Ø34-0.007-0.025外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序9：

钻M4螺纹底孔，并倒角工序10：

攻M4螺纹工序11：

钳工去毛刺

工序12：

表面防锈处理（发蓝）工序13：

检验②工艺路线方案二：

工序1：

模锻

工序2：

调质处理HB230--250

工序3：

扩---粗铰——精铰Ø22+0.018内孔至尺寸0工序4：

半精车右端面工序5：

半精车Ø34-0.007-0.025外圆

工序6：

半精车左端面

工序7：

半精车Ø52外圆同时保证总长尺寸工序8：

钻——铰4×Ø4.5通孔工序9：

粗铣——精铣平面至尺寸要求

工序10：

精车Ø34-0.007-0.025外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序11：

钻M4螺纹底孔，并倒角工序12：

攻M4螺纹工序13：

钳工去毛刺

工序14：

表面防锈处理（发蓝）工序15：

检验2.6.3工艺路线比较

工艺路线一是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短，减少工件的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床数量少，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时产量也较高，同时在为了保证

+0.018

Ø34-0.007内孔的相互位置精度，采用了互为基准的原则，能达到零-0.025外圆和Ø220

件间所标的精度。

工艺路线二是工序分散的原则组织工序，优点是可以采用通用机床和通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工序2与工序3、工序4与工序5重复使用粗基准，违背了[7]P149（粗基准一般不得重复使用，两次装夹重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。

为了修正由于粗基准重复使用而产生的定位误差，同时也照顾了原有的加工路线中装夹方便的特点，因此最后的加工工艺路线确定如下：

工序1：

模锻

工序2：

调质处理HB230--250

工序3：

扩----粗铰——精铰Ø22+0.018内孔至尺寸0

工序4：

半精车右端面及Ø34-0.007-0.025外圆

工序5：

半精车左端面及Ø52外圆同时保证总长尺寸工序6：

钻——铰4×Ø4.5通孔工序7：

粗铣——精铣平面至尺寸要求

工序8：

精车Ø34-0.007-0.025外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序9：

钻M4螺纹底孔，并倒角工序10：

攻M4螺纹工序11：

钳工去毛刺

工序12：

表面防锈处理（发蓝）工序13：

检验

2.7机械加工余量、工序尺寸及公差

轴承座零件材料为45钢，硬度为HBS230—250，毛坯重量约为0.119389，生产类型为中批生产。

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

　　2.8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3：

摇臂钻床型号为Z3040×10/2，刀具为Ø21.8扩孔钻，Ø21.94机用铰刀，

　　Ø22+0.018铰刀，量具为：

0~125/0.02游标卡尺，0~25内径百分表，圆0柱塞规，切削液为柴油。

　　工序4：

卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，量具为：

0~125/0.02游标卡尺，25~50mm千分尺，切削液为柴油。

　　工序5：

卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，量具为：

0~125/0.02游标卡尺，0~25mm千分尺，切削液为柴油。

　　工序6：

摇臂钻床型号为Z3040×10/2，刀具为Ø4.35直柄麻花钻，Ø4.5铰刀，

　　量具为：

0~125/0.02游标卡尺，切削液为柴油。

　　工序7：

立式升降台铣床型号为X5032，刀具为Ø80三面刃铣刀，量具为：

　　0~125/0.02游标卡尺,切削液为柴油，切削液为柴油。

　　工序8：

卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，YT15外切槽刀刀宽为1.5mm,量具为：

0~125/0.02游标卡尺，25~50mm千分尺，切

　　削液为柴油。

　　工序9：

摇臂钻床型号为Z3040×10/2,刀具为Ø3.3直柄麻花钻,0~125/0.02游标卡尺，切削液为柴油。

　　工序10：

攻丝机型号为S4006，刀具为M4丝锥，量具为标准M4螺纹塞规。

，

　　切削液为柴油。

　　2.9确定切屑用量及基本工时：

工序3：

（1）扩Ø22内孔至Ø21.8A.确定被吃刀量：

ap=0.9mm。

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-13确定f=（2.2~2.4）f钻vc=（1/2~1/3）v钻取f=2.3×0.26=0.598mm/r。

　　vc=0.4×15m/min=6m/minC.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　88r/mindw

　　根据[4]表10-16与88r/min相近的机床转速为80r/min及100r/min，现选80r/min，实际切削速度vc=5.5m/min。

　　D.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=18mm，l1=5mm，l2=2~4mm，选l2=2mmtb=

　　ll1l2

　　=0.52minnwf

（2）粗铰Ø22内孔至Ø21.94A.确定被吃刀量：

ap=0.07mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-13确定，选用f=0.33mm/rC.计算切削速度：

根据《工艺手册》表11-282，选用vc=10m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　145r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-16与145r/min相近的机床转速为125r/min与160r/min，现选160r/min，实际切削速度vc=11m/min。

　　E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=18mm，l1=5mm，l2=2mmtb=

　　ll1l2

　　=0.47minnwf

　　（3）精铰Ø22+0.018内孔至尺寸0A.确定被吃刀量：

ap=0.03mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-13确定，选用f=0.3mm/rC.计算切削速度：

根据《工艺手册》表11-282，选用vc=7m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　101r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-16与101r/min相近的机床转速为100r/min与125r/min，

　　现选100r/min，实际切削速度vc=6.9m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=18mm，l1=5mm，l2=5mmtb=

　　ll1l2

　　=0.833minnwf

　　工序4：

（1）半精车右端面A.确定被吃刀量：

ap=1mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.30mm/rC.计算切削速度：

根据《工艺手册》表8-6，选用vc=54m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　478r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与478r/min相近的机床转速为350r/min与500r/min，现选500r/min，实际切削速度vc=57m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=19mm，l1=2mm，l2=0mmtb=

　　ll1l2

　　=0.14minnwf

（2）半精车半精车Ø34外圆A.确定被吃刀量：

ap=0.9mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.32mm/rC.计算切削速度：

根据《工艺手册》表8-6，选用vc=1.667m/s=100m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　931r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与931r/min相近的机床转速为700r/min与1000r/min，现选1000r/min，实际切削速度vc=107m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=12mm，l1=2mm，l2=0mmtb=

　　ll1l2

　　=0.043minnwf

　　工序5：

（1）半精车左端面A.确定被吃刀量：

ap=1mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.30mm/rC.计算切削速度：

根据《工艺手册》表8-6，选用vc=54m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　318r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与318r/min相近的机床转速为250r/min与350r/min，现选350r/min，实际切削速度vc=59m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=27mm，l1=2mm，l2=0mmtb=

　　ll1l2

　　=0.27minnwf

（2）半精车Ø52外圆A.确定被吃刀量：

ap=1mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.30mm/r

　　C.计算切削速度：

根据《工艺手册》表8-6，选用vc=1.667m/s=100m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　590r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与590r/min相近的机床转速为500r/min与700r/min，现选700r/min，实际切削速度vc=119m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=6mm，l1=2mm，l2=0mmtb=

　　ll1l2

　　=0.038minnwf

　　工序6：

（1）钻4×Ø4.5通孔

　　A.确定进给量：

根据《切削手册》表2.13查得，按5类加工性暂定f=0.16mm/r，查《机械加工工艺手册

（2）》表10.4-16查得，vc=17m/min

　　B．确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　1245r/mindw

　　根据[4]表10-16与1245r/min相近的机床转速为800r/min及1250r/min，现选1250r/min，

　　实际切削速度vc=17m/min。

　　D.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=6mm，l1=5mm，l2=2~4mm，选l2=4mmtb=

　　ll1l2

　　=0.075minnwf

（2）铰4×Ø4.5通孔

　　A.确定被吃刀量：

ap=0.075mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-13确定，选用f=0.30mm/r

　　C.计算切削速度：

根据《机械加工工艺手册

（2）》表10.4-39，选用vc=8m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　586r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与590r/min相近的机床转速为500r/min与630r/min，现选630r/min，实际切削速度vc=8.5m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=6mm，l1=5mm，l2=4mmtb=

　　ll1l2

　　=0.079minnwf

　　工序7：

（1）粗铣两平面

　　A.确定被吃刀量：

ap=1.5mm

　　B．根据《切削手册》表3.5，查得fz=0.09-0.18mm/z，所以选fz=0.13mm/z。

①选择铣刀磨钝标准及耐用度根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损度为1.2mm，耐用度T=180min②确定切削速度及工作台每分钟进给量

　　根据《切削手册》表3.27查得Cr=332,Qv=0.21,Yv=0.4,Uv=0.4,Pv=0,m=0.35,Kv=1.0

　　vc

　　cvd0qv

　　kv149m/min

　　tmapxvfzyvaeuvzpv

　　确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　593r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-18与593r/min相近的机床转速为500r/min与600r/min，现选600r/min，实际切削速度vc=151m/min。

工作台的每分钟进给量Fm=fz×z×nw=785mm/min根据《工艺手册》表10-18选用Fm=750mm/min

　　E.由于是粗铣平面故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件表面，利用做图法，以及按《工艺手册》表8-32，确定l=6mm，l1=5mm，l2=4mmtb=

　　ll1l2

　　=0.18minnwf

（2）精铣平面

　　A.确定被吃刀量：

ap=0.5mm

　　B.确定每齿进给量：

通过查表得到f=0.5mm/r，vf=f×n=fz×z×n通过条件得到fz=0.05mm/z

　　C.计算切削速度：

根据《切削手册》表3.27确定，即为vc=151m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　593r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-18与593r/min相近的机床转速为500r/min与600r/min,现选600r/min,实际切削速度vc=151m/min。

Fm=fz×z×nw=300mm/min

　　根据《工艺手册》表10-18选用Fm=300mm/min

　　E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，确定l=6mm，l1=5mm，l2=4mm

　　tb=

　　ll1l2

　　=0.05minnwf

　　工序8：

　　-0.007

（2）精车精车Ø34-0.007-0.025外圆保证尺寸为Ø34-0.025

　　A.确定被吃刀量：

ap=0.1mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.20~0.30mm/r，所以选用f=0.25mm/r

　　C.计算切削速度：

根据《工艺手册》表8-6，选用vc=1.667m/s~2.170m/s,所以选用vc=2m/s=120m/minD.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　1117r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与1117r/min相近的机床转速为1000r/min与2000r/min，现选1000r/min，实际切削速度vc=107m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=12mm，l1=2mm，l2=0mmtb=

　　ll1l2

　　=0.05minnwf

（2）切槽尺寸

　　A.确定被吃刀量：

ap=0.5mm

　　B.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.06mm/r

　　C.计算切削速度：

根据《工艺手册》表8-6，选用vc=2.65m/s,所以选用vc=160m/min

　　D.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　1544r/mindw

　　根据《工艺手册》表10-7与1544/min相近的机床转速为1000r/min与2000r/min，现选2000r/min，实际切削速度vc=207m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=0.5mm，l1=10mm，l2=0mm

　　tb=

　　ll1l2

　　=0.16minnwf

　　工序9：

（1）钻M4

　　A.确定进给量：

根据《工艺手册》表8-10，选用f=0.08mm/rB.计算切削速度：

根据《切削手册》表2-17确定，选用vc=16m/minC.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　1544r/mindw

　　D.根据《工艺手册》表10-16与1544/min相近的机床转速为1250r/min与2000r/min，现选1250r/min，实际切削速度vc=13m/min。

　　.E.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=6mm，l1=7mm，l2=2mmtb=

　　ll1l2

　　=0.15minnwf

（2）孔口倒角仍为1250r/min，手动进给。

工序10：

攻M4螺纹

　　A.查《工艺手册》确定切削速度：

取vc=6m/minB.确定主轴主轴转速：

nw=

　　1000vc

　　477r/mindw

　　根据[2]表7-161选用480r/min，no=580r/min（刀具的回程转速），实际切削速度vc=6.03m/min。

　　C.计算基本时间：

按《工艺手册》表8-32，l=6mm,l1=0.5*3mm=1.5mm,

　　l2=0.5*3mm=1.5mmt=

　　ll1l2ll1l2

　　+=0.13minnwfnwf

　　3、专用夹具设计3.1问题的提出

　　夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、热处理、装配等工艺过程中。

　　机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具.专用夹具.可调夹具.组合夹具等。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，采用4个工件同时加工，并根据零件图实际需要，需要设计加工M4螺纹的夹具。

　　3.2夹具的设计

　　3.2.1定位方案及定位元件选择、设计

　　①定位方案的选择：

根据加工要求，工件在夹具中的定位方案如下图所示：

　　定位方案一（图2）定位方案二（图3）

　　方案一：

如图2所示，是以Ø22+0.018作为主要定位基准，限制4个自由度，以定0位钉作为防转基准，限制