夹具课程设计.docx

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夹具课程设计

机械制造工艺学

课程设计说明书

题目：

设计液压缸连接座零件的机械加工工艺规划及专用夹具设计

设计人：

王耀

指导老师：

吴瑞明

浙江科技学院

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：

设计液压缸连接座零件的机械加工工艺规划及钻 Φ30孔专用夹具设计

内容：

（1）零件毛坯图1张

（2）零件图1张

（3）机械加工工艺规程卡片1张

（4）机械加工主要工序的工序卡片1张

（5）零件定位方案图1张

（6）夹具装配图1张

（7）夹具体零件图1张

（8）设计说明书1份

学院机械与汽车工程学院

专业机械设计制造及自动化　

班级机制072

学号106011041

学生姓名王耀

指导教师吴瑞明

2010-7-5

设计说明书

《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。

通过课程设计，使学生以下方面得到锻炼：

1、能运用机械制造技术基础课程中的基本理论只是，正确解决零件加工中的定位、夹紧及合理安排机加工工艺过程等问题，从而保证加工质量。

2、提高结构设计能力。

通过夹具设计，获得根据加工要求设计高效、省力、经济、合理夹具的能力。

3、学会使用手册和各种图表数据资料。

掌握与本设计有关的资料的名称和出处。

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，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。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给与指导。

1.零件的分析

（1）零件的工艺性审查

1）零件的结构特点

液压缸连接座零件图如附图所示。

零件图上的主要技术要求为：

锐边倒钝、未注明倒角1.5×45。

2）加工表面及其要求

1液压缸连接座左侧轴的尺寸为 Φ25-0.041-0.02，表面粗糙度为Ra6.3μm，长度为75mm。

2液压缸连接座的槽为3.4× Φ21， Φ25外端面与操纵槽右面的距离为51mm。

3轴 Φ40外端面与轴中心线的垂直度为0.01mm， Φ40外端面与 Φ25外端面的距离为75mm。

4螺纹M24,到 Φ25外端面的距离为54mm。

52-Φ30-0+0.033孔中心线到右侧方形端面距离为35mm。

6操纵槽：

宽度为37mm，深度为80mm，对称面与方头宽度60mm表面的距离为36.5mm。

7未注明的表面粗糙度为Ra3.2μm。

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、工艺规程的设计

（1）毛坯选择

1）确定毛坯的类型及制造方法

由于零件的材料为45号钢，零件的形状不有圆和方形，如果采用一根圆棒料，在加工时会浪费很多原料，所以采用锻造毛坯。

由于产量属于大批生产，零件的轮廓尺寸不大，选用砂型机器造型。

2）确定毛坯的形状、尺寸及公差

毛坯的形状及尺寸如附图2所示。

选择零件的最高线且平行于两孔的中心面的平面作为分型面。

铸件采用带芯的分模造型，多件同时浇注。

由于要利用不加工表面进行定位的情况，零件图上列出精铸，所以确定铸件尺寸公差等级为db6414-96的CT9,机械加工余量等级为AM-H。

3）毛坯的技术要求

1铸件无明显的铸造缺陷。

2拔摸斜度为30′。

3机加工前正火，消除内应力。

4小圆轴中心线与大圆轴端面的垂直度小于0.01。

4）绘毛坯图

根据附图一所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如附图所示。

（2）基准选择

根据附图1所示，首先将Φ25和Φ40的轴加工好，为后续工序准备基础。

根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下：

序号

加工面

基准

1

Φ25、Φ40轴及其端面、3.4×Φ21槽、M24螺纹

长方体四面

2

长方体底平面（精加工）

Φ25轴及端面。

3

长方体另外三个面

Φ25轴、长方体底平面

4

2-Φ30孔

长方体底面、Φ25轴

5

37mm的操纵槽

Φ25轴、端面、长方体底面

（3）拟定机械加工工艺路线

1）确定各加工表面的加工方法及加工路线：

该液压缸连接座的加工面为：

Φ25轴外圆、M24螺纹、3.4×Φ21槽、Φ40轴外圆、各端面、长方体外表面、37mm的操纵槽。

根据各加工表面的精度要求和表面粗糙度要求，Φ25轴外圆、Φ40轴外圆、各端面加工路线为粗车—精车；长方体五个表面加工路线粗铣—精铣。

2-Φ30孔的加工路线为钻—扩—铰。

M24螺纹的加工路线为铣削。

37mm的操纵槽的加工路线为粗磨—精磨。

2）拟定加工路线

①工艺路线方案一

工序1：

锻造

工序2：

正火

工序3：

粗车

1.打中心孔

2.长方体左侧端面

3.Φ40外圆（外圆余量1-1.5mm）

4.Φ40端面（长度余量0.5mm）

5.Φ25外圆（外圆余量1-1.5mm）

6.Φ25端面（总长留3mm）

工序4：

粗铣

1.长方体下底面（余量2mm）

2.长方体三个面（余量1mm）

3.长方体端面（留总长2.5mm）

工序5：

粗磨

1.操纵槽（各边余量1mm）

工序6：

调质：

220-240HBS

工序7：

精车

1.长方体左侧端面

2.Φ40外圆（余量0.2mm）

3.Φ40端面（余量0.3mm）

4.Φ25外圆（余量0.2mm）

5.Φ25端面（到Φ40端面距离最大为75.5mm）

6.倒角

7.切槽

8.车削螺纹

工序8：

1.铣长方体右端面，总长留0.3mm。

2.钻、扩、铰2-Φ30孔。

3.铣长方体另外三个面。

工序9：

1.粗磨操纵槽。

2.精磨操纵槽。

②工艺路线方案二

工序1：

锻造

工序2：

正火

工序3：

粗铣

1.长方体右侧端面

2.长方体四个面

3.操纵槽

工序4：

粗车

1.长方体左侧端面

2.Φ40外圆

3.Φ40外圆端面

4.Φ25外圆

5.Φ25外圆端面

工序5：

调质220-240HBS

工序6：

精铣

1.长方体右侧端面

2.长方体四个面

3.铣操纵槽

工序7：

钻、扩、铰2-Φ30孔。

工序8：

精车

1.长方体左侧端面

2.Φ40外圆

3.Φ40外圆端面

4.Φ25外圆

5.Φ25外圆端面

6.切槽

7.倒角

8.车削螺纹

工艺路线一是按照先左侧后右侧来加工的，发现加工时所留的余量不能很好的控制计算。

尽量的减少了工件的装夹次数、加工面的相互位置精度不怎么好控制、需要的机床数量数少、减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备终结时间。

工艺路线二是按照从右侧往左侧来加工的，同样尽量在一台机床上把一些工序都加工完，减少工件的装夹次数、易于保证加工面的相互位置精度、需要的机床数量少、减少工件在工序间的运输时间、减少辅助时间和准备终结时间。

综上述，我选择第二方案。

（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《实用机械制造工艺设计手册》（以下简称《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：

工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度Ra

工序31.粗铣长方体右侧端面1.5mm35mm12.5μm

2．粗铣长方体上下两面1.5mm73mm12.5μm

3．粗铣长方体前后两面1.5mm60mm12.5μm

4.粗铣操纵槽1mm37mm12.5μm

工序41.粗车上方形左端面1.5mm105mm12.5μm

2.粗车Φ40外圆1mm40mm12.5μm

3.粗车Φ40外圆端面0.6mm10mm12.5μm

4.粗车Φ25外圆1mm25mm12.5μm

5.粗车Φ25外圆端面0.7mm75mm12.5μm

工序51.精铣长方体右端侧面0.7mm35mm3.2μm

2.精铣长方体上下两面0.7mm73mm3.2μm

3.精铣长方体前后两面0.7mm60mm3.2μm

4.精铣操纵槽0.7mm37mm3.2μm

工序61钻2-Φ30孔1mm30mm12.5μm

2.扩2-Φ30孔0.1mm30mm6.3μm

3.铰2-Φ30孔0.03mm30mm3.2μm

工序71.精车上方形左端面0.3mm105mm3.2μm

2.精车Φ40外圆0.1mm40mm3.2μm

3.精车Φ40外圆端面0.2mm10mm3.2μm

4.精车Φ25外圆0.1mm25mm3.2μm

5.精车Φ25外圆端面0.3mm75mm3.2μm

工序8切3.4×Φ21槽0mm3.4mm3.2μm

车M24螺纹0243.2μm

（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3：

X62w卧式升降台铣床，YT15螺旋齿7：

24A型40号圆锥柄立铣刀、直径为35mm的高速钢圆柱形铣刀、游标卡尺、钢直尺、专用夹具。

工序4：

CL6134A轻型卧式车床，YT15普通硬质合金钢、游标卡尺、四角卡盘、钢直尺。

工序6：

X5012立式升降台铣床，YT15螺旋齿7：

24A型40号圆锥柄立铣刀、直径为35mm的高速钢圆柱形铣刀、游标卡尺、钢直尺、专用夹具。

工序7：

X5012立式升降台铣床,Φ28mm标准锥柄麻花钻、Φ29.8YT15扩孔刀及Φ30YT15锥柄机用铰刀，0-200/0.02mm游标卡尺、钢直尺、Φ30孔用塞规。

工序8：

CL6134A轻型卧式车床，YT15普通硬质合金钢车刀和切槽刀及倒角刀、螺纹刀、游标卡尺、四角卡盘、钢直尺。

（7）确定切屑用量及基本工时

1）工序3x62w卧式升降台铣床，游标卡尺、钢直尺、专用夹具，柴油冷却、一把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽度为12mm，齿数为20.另一把直径36mm。

①长方体右侧端面

A．确定被吃刀量有毛坯已知铣削宽度at=60,深度ap=1.5。

B.确定每齿进给量根据《切削手册》表3.5，每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z。

取0.1。

C．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

磨损量为1.2mm；耐用度为T=120min

D.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据《切削手册》表3.27CV=600，

QV=0.21,xv=0Yv=0.12,uv=0.4,pv=0,m=0.35,kv=1.1

Vv=170m/min

nv=360r/min

根据《工艺手册》表4.2-39，与375r/min差不多，实际切削速度V=165.4mm/min

工作台每分钟进给量为0.1×20×60=120mm/min，选择实际每齿进给量为

fz=0.099mm/z。

E.计算基本时间

tb=1min

②长方体四个面

A．确定被吃刀量有毛坯已知铣削宽度at=73,深度ap=1.5。

B.确定每齿进给量根据《切削手册》表3.5，每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z。

取0.1。

C．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

磨损量为1.2mm；耐用度为T=120min

D.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据《切削手册》表3.27CV=600，

QV=0.21,xv=0Yv=0.12,uv=0.4,pv=0,m=0.35,kv=1.1

Vv==196m/min

nv==286r/min

根据《工艺手册》表4.2-39，与600r/min差不多，实际切削速度V=205m/min

工作台每分钟进给量为0.1×20×60=120mm/min，选择实际每齿进给量为

fz=1.123mm/z。

E.计算基本时间

tb=1.3min

③操纵槽

A.确定背吃刀量有毛坯图已知铣削宽度ae=35,铣削深度ap=79mm。

B．确定每齿进给量取fz=0.06mm/z

C.确定切削速度和工作台进给量根据《切削手册》表3.27，Cv=270,qv=0.21,Xv=0.1,Yv=0.4,Pv=0,m=0.35,Kv=1.1

Vc160.1r/min,

N=360r/min

根据《工艺手册》表4.2-39，取与360r/min相近的主轴转速nw=375r/min.

实际切削速度v=165.1r/min。

工作台每分钟的进给量为Fmz=72mm/min，根据《工艺手册》表4.2-40，取75mm/min。

D．计算基本时间Tb=1.8min

工序4

加工条件：

CL6134A轻型卧式车床，YT15普通硬质合金钢、游标卡尺、四角卡

盘、钢直尺。

①长方体左侧端面

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为1.5mm，一次走刀加工，Ap=1.5mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，AP<3mm以及工件直径为20-50mm时，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。

3.计算切削速度根据《切削手册》表1.27、表1.28，Cv=242,m=0.2,Xv=0.15,Yv=0.35,修正系数Kmv=1.44，Kkv=1.04，Ksv=0.8,Kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min。

Vc=136.9m/min

4.确定机床主轴转速n=871r/min,选900r/min。

所以实际切削量为140.5m/min。

5.计算基本时间

Tb=0.09min

②粗车Φ40外圆

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为1mm，一次走刀加工，Ap=1mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，AP<3mm以及工件直径为20-50mm时，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。

3.计算切削速度根据《切削手册》表1.27、表1.28，Cv=242,m=0.2,Xv=0.15,Yv=0.35,修正系数Kmv=1.44，Kkv=1.04，Ksv=0.8,Kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min。

Vc=145mm/r。

4.确定机床主轴转速n=1155r/min,选1200r/min。

所以实际切削量为150.5m/min。

5.计算基本时间

Tb=0.08min

③粗车Φ40外圆端面

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为1.5mm，三次走刀加工，Ap=0.6mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，AP<3mm以及工件直径为20-50mm时，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。

3.计算切削速度根据《切削手册》表1.27、表1.28，Cv=242,m=0.2,Xv=0.15,Yv=0.35,修正系数Kmv=1.44，Kkv=1.04，Ksv=0.8,Kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min。

Vc=147.8m/min

4.确定机床主轴转速n=941r/min,选1000r/min。

所以实际切削量为158.5m/min。

5.计算基本时间

Tb=0.06min

5粗车Φ25外圆

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为1mm，一次走刀加工，Ap=1mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，AP<3mm以及工件直径为20-50mm时，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。

3.计算切削速度根据《切削手册》表1.27、表1.28，Cv=242,m=0.2,Xv=0.15,Yv=0.35,修正系数Kmv=1.44，Kkv=1.04，Ksv=0.8,Kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min。

Vc=208mm/r。

4.确定机床主轴转速n=1110r/min,选1120r/min。

所以实际切削量为175.1m/min。

5.计算基本时间

Tb=0.45min

6粗车Φ25外圆端面

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为0.7，四次走刀加工，Ap=2.4mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，AP<3mm以及工件直径为20-50mm时，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。

3.计算切削速度根据《切削手册》表1.27、表1.28，Cv=242,m=0.2,Xv=0.15,Yv=0.35,修正系数Kmv=1.44，Kkv=1.04，Ksv=0.8,Kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min。

Vc=138.98m/min

4.确定机床主轴转速n=948r/min,选1000r/min。

所以实际切削量为145.4m/min。

5.计算基本时间

Tb=0.5min

工序6x62w卧式升降台铣床，游标卡尺、钢直尺、专用夹具，柴油冷却、

一把三面刃直齿铣刀，YT15刀片，刀盘直径125mm，宽度为12mm，齿数为

20.另一把直径36mm、Φ28mm标准锥柄麻花钻、Φ29.8YT15扩孔刀及Φ30YT15

锥柄机用铰刀

①长方体右侧端面

A．确定被吃刀量有毛坯已知铣削宽度at=60,深度ap=0.6。

B.确定每齿进给量根据《切削手册》表3.5，每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z。

取0.1。

C．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

磨损量为1.2mm；耐用度为T=120min

D.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据《切削手册》表3.27CV=600，

QV=0.21,xv=0Yv=0.12,uv=0.4,pv=0,m=0.35,kv=1.1

Vv=196.6m/min

nv=930r/min

根据《工艺手册》表4.2-39，与950r/min差不多，实际切削速度V=200.8m/min

工作台每分钟进给量为0.1×20×60=120mm/min，选择实际每齿进给量为

fz=0.099mm/z。

E.计算基本时间tb=1.3min

②长方体四个面

A．确定被吃刀量有毛坯已知铣削宽度at=73,深度ap=0.7。

B.确定每齿进给量根据《切削手册》表3.5，每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z。

取0.1。

C．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

磨损量为1.2mm；耐用度为T=120min

D.确定切削速度和工作台每分钟进给量根据《切削手册》表3.27CV=600，

QV=0.21,xv=0Yv=0.12,uv=0.4,pv=0,m=0.35,kv=1.1

Vv=196.6m/min

nv=930r/min

根据《工艺手册》表4.2-39，与950r/min差不多，实际切削速度V=210.1m/min

工作台每分钟进给量为0.1×20×60=120mm/min，选择实际每齿进给量为

fz=1.123mm/z。

E.计算基本时间

tb=1.5min

③操纵槽

A.确定背吃刀量有毛坯图已知铣削宽度ae=37,铣削深度ap=80mm。

B．确定每齿进给量取fz=0.06mm/z

C.确定切削速度和工作台进给量根据《切削手册》表3.27，Cv=270,qv=0.21,Xv=0.1,Yv=0.4,Pv=0,m=0.35,Kv=1.1

Vc=201.51r/min,

N=960r/min

根据《工艺手册》表4.2-39，取与960r/min相近的主轴转速nw=950r/min.

实际切削速度v=200.3r/min。

工作台每分钟的进给量为Fmz=72mm/min，根据《工艺手册》表4.2-40，取75mm/min。

D．计算基本时间Tb=1.8min

④钻2-Φ30孔至Φ28mm

A.确定进给量根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-10取进给量

f=0.5mm/r.

B.选择钻头磨钝标准及耐用度根据《切削手册》表2.12，取钻头后面的最大磨损量为1mm，耐久度T=45min.

C.计算切削速度根据《切削手册》表2.30及表2.31，Cv=6.6，Zc=0.4,Xv=0

Yv=0.5，m=0.2，Krv=1，Km=1，Ks=0.95

Vc=18.76m/min

n=213r/min

根据《工艺手册》表4.2-2，按机床实际转速选取n=245r/min,实际切削速度V=19.15m/min。

D．计算基本时间

Tb=0.9min

⑤扩2-Φ30孔至Φ29.8mm

A．确定进给量根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-13得，f=0.9

B.确定切削速度为减少辅助时间，参照钻孔取n=245r/min,v=20m/min

C.计算基本时间

Tb=0.85min

7铰2-Φ30孔

A.确定进给量和切削速度根据《实用机械制造工艺设计手册》表8-14得，f=1.0n=204r/minv=17.9m/min

B.计算基本时间

Tb=1.07min

工序7

加工条件：

CL6134A轻型卧式车床，YT15普通硬质合金钢、游标卡尺、四角卡

盘、钢直尺。

①长方体左侧端面

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为0.3mm，一次走刀加工，Ap=0.3mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.4，刀杆尺寸为20×20，AP<3mm以及工件直径为20-50mm时，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。

3.计算切削速度根据《切削手册》表1.27、表1.28，Cv=242,m=0.2,Xv=0.15,Yv=0.35,修正系数Kmv=1.44，Kkv=1.04，Ksv=0.8,Kkrv=0.81,刀具寿命选T=60min。

Vc=170m/min

4.确定机床主轴转速n=1380r/min,选1400r/min。

所以实际切削量为174.5m/min。

5.计算基本时间

Tb=0.23min

②精车Φ40外圆

1.确定背吃刀量端面的总加工余量为0.1mm，一次走刀加工，Ap=0.1mm。

2.确定进给量根据《切削用量简明手册》表1.