機械制造技術課程設計-頂桿零件加工工藝及鉆M10螺紋孔夾具設計

序言全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的頂桿和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。頂桿加工工藝規(guī)程和鉆Φ8.5孔、鉆Φ9孔、攻M101螺紋的工藝設計、工序設計以及專用夾具設計三部分，是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個頂桿在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證頂桿的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本設計選用頂桿來進行工藝編制與夾具設計，以說明書、繪圖為主，設計手冊與國家標準為附來進行詳細說明。計算生產綱領、生產效率分析2.1生產綱領生產綱領：企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的某產品的年產量。頂桿的生產綱領按下式計算。N=Qn(1+a+)式中：N——頂桿的生產綱領（件/年）Q——機器產品的年產量（臺/年）n——每臺產品中該頂桿的數量（件/臺）a——備品百分率——廢品百分率2.2生產效率分析

1）標準工時：標準工時=標準作業(yè)時間+輔助時間

a\標準工時：標準工時=生產一個良品的作業(yè)時間。b\標準工時=正常工時+寬放時間=正常工時×（1+寬放率）c\工廠使用的寬放率一般在10%～20%，對一些特殊的工種，如體力消耗較大的工種，寬放率可適當放寬一些d\正常工時是人工操作單元工時+機器自動作業(yè)工時的總和。2生產率＝（產出數量×標準工時）÷（日工作小時×直接人工數）×100%

頂桿的分析頂桿的作用1.被打入某些物體中的薄壁管(如以后將灌入混凝土的管形鋼柱)內的臨時內支柱；2.一種用來頂出已成型工件的棒；3.穿入金屬型腔背面的銷桿，用以頂出制成件；4.早期來復槍槍管尾端中的細鋼桿，彈丸由推彈桿撞入頂住鋼桿并配合來復線塞緊。頂桿的工藝分析圖3-1頂桿零件圖頂桿共有七處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1、頂桿Φ30端面粗糙度Ra0.42、頂桿Φ30外圓粗糙度Ra3.23、頂桿Φ16外圓粗糙度Ra3.2、Ra0.44、頂桿Φ14外圓粗糙度Ra3.25、頂桿Φ8.5孔粗糙度Ra12.56、頂桿Φ9孔粗糙度Ra12.57、頂桿M10×1螺紋粗糙度Ra12.5技術要求：1.有頭部為Φ30的標準螺栓擰入M101螺孔，并用標準螺母擰緊，Φ30平面邊緣對Φ16軸線的端跳為0.03；2.滲碳層深度為0.7-0.8；3.20Cr鋼。工藝規(guī)程設計確定毛坯的制造形式硬度較高，韌性比15CrA差，該鋼具有比較好的淬透性、中等的強度和韌性。油淬到半馬氏體硬度的淬透性為Φ20-Φ30mm。該鋼經滲碳淬火表面強化處理后，在模具表面會獲得細針狀回火馬氏體，硬度為58-62HRC；心部獲得低碳馬氏體組織，硬度35-40HRC，基體強韌性高，可滿足冷作模具高硬度、高強度、高韌性和適當的耐腐蝕性的使用性能要求。正火可促進組織球化，細化大塊狀先共析鐵素體，改進毛胚的切削性能?；娴倪x擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成頂桿大批報廢，使生產無法進行。粗基準的選擇原則1、如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面位置精度要求較高的表面作粗基準。2、如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面作精基準。3、如需保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。4、選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。5、粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產生較大的位置誤差。精基準選擇的原則選擇精基準時要考慮的主要問題是如何保證設計技術要求的實現以及裝夾準確、可靠、方便。精基準選擇應當滿足以下要求：1、用設計基準作為定位基準，實現“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。2、當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能采用此組精基準定位，實現“基準統一”，以免生產基準轉換誤差。3、當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。4、為獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。5、有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。制訂工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應當使頂桿的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證,在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工具,并盡量使工序集中來提高生產率。此外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。工序01：型材工序02：調質處理工序03：粗車、半精車Φ16右端面、鉆中心孔工序04：掉頭粗車、半精車Φ30端面，鉆中心孔工序05：粗車、半精車Φ30外圓、Φ16外圓、Φ14外圓、倒角0.245°、R0.3圓角、R5圓弧工序06：滲碳處理，滲碳深0.7～0.8工序07：精車Φ30端面工序08：精車Φ16外圓工序09：鉆Φ8.5孔深80、鉆Φ9孔深25，攻M10×1螺紋深20工序10：去毛刺工序11：檢驗至圖紙要求工序12：包裝、入庫確定各工序的加工余量頂桿材料為20Cr，為型材，鍛件重量為0.35Kg，在1600t熱模鍛壓力機上生產，零件無磨削精加工工序，鍛件復雜系數為，長度為124mm時，查出該零件余量是：厚度方向為1.0～1.5mm；水平方向為1.0～1.5mm。在此設計中，頂桿余量是：厚度方向為1.0mm，水平方向也為1.0mm?；竟r的確立工序03：粗車、半精車Φ16右端面、鉆中心孔工步一：粗車Φ16右端面切削用量本工序為粗車工件Φ16。已知加工材料為40Cr，鍛件，有外皮；機床為C620-1型臥式車床，工件裝卡在專用夾具中。所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。確定切削深度由于單邊余量為0.8mm，可在一次走刀內切完。確定進給量根據表1.4，在粗車20Cr、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/r確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。根據表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。根據表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。的修正系數為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為=760×1.17N=889.2N由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的=0.25mm/r可用。選擇車刀磨鈍標準及耐用度根據表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T=30min。確定切削速度切削速度可根據公式計算，也可直接由表中查出?，F采用查表法確定切削速度。根據表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=50m/min。切削速度的修正系數為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均見表1.28），故=500.80.650.811.15m/min≈24m/min≈478r/min按C620-1機床的轉速(表4.2-8），選擇=480r/min校驗機床功率由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。切削功率的修正系數=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW根據表1.30，當=480r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。最后決定的切削用量為=0.8mm，=0.25mm/r，=480r/min，=24m/min確定粗車工件Φ16右端面的基本時間，式中=18mm，=0mm，=0.8mm，=4mm，=0mm，=0.25mm/r，=480r/min,=1則工步二：半精車Φ16右端面1、=0.5mm2、=0.12mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=18mm，=0mm，=0.2mm，=1mm，=0mm，=0.12mm/r，=760r/min,=1則工步三：鉆中心孔確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ2孔時屬于低剛度零件，則 根據C620-1臥式車床說明書，現取切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據C620-1臥式車床說明書，取，故實際切削速度為 則機動工時為 工序04：掉頭粗車、半精車Φ30端面，鉆中心孔工步一：粗車Φ30端面1、切削用量本工序為粗車工件Φ30。已知加工材料為40Cr，鍛件，有外皮；機床為C620-1型臥式車床，工件裝卡在專用夾具中。所選刀具為YT5硬質合金可轉位車刀。根據《切削用量簡明手冊》第一部分表1.1，由于C620-1型臥式車床的中心高度為200mm（表1.30），故選刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度為4.5mm。根據表1.3，選擇車刀幾何形狀為卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃傾角，刀尖圓弧半徑。2、確定切削深度由于單邊余量為0.8mm，可在一次走刀內切完。3、確定進給量根據表1.4，在粗車20Cr、刀桿尺寸為16mm×25mm、≤3mm、工件直徑為0～100mm時，=0.1～0.6mm/r按C620-1型臥式車床的進給量（表4.2-9），選擇=0.25mm/r確定的進給量尚需滿足機床進給機構強度的要求，故需進行校驗。根據表1.30，C620-1機床進給機構允許的進給力=3530N。根據表1.21，當≤2mm,≤0.35mm/r，，=65m/min(預計)時，進給力=760N。的修正系數為=0.1，=1.17（表1.29-2），故實際進給力為=760×1.17N=889.2N由于切削時的進給力小于機床進給機構允許的進給力，故所選的=0.25mm/r可用。選擇車刀磨鈍標準及耐用度根據表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為1mm，可轉位車刀耐用度T=30min。4、確定切削速度切削速度可根據公式計算，也可直接由表中查出?，F采用查表法確定切削速度。根據表1.10，當用YT15硬質合金車刀加工鑄件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=100m/min。切削速度的修正系數為=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均見表1.28），故=1000.80.650.811.15m/min≈48m/min≈510r/min按C620-1機床的轉速(表4.2-8），選擇=480r/min5、校驗機床功率由表1.24，≤3mm，≤0.25mm/r，≥46m/min時，=1.7KW。切削功率的修正系數=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故實際切削時的功率為=0.72KW根據表1.30，當=480r/min時，機床主軸允許功率=5.9KW。<，故所選的切削用量可在C620-1機床上進行。最后決定的切削用量為=0.8mm，=0.25mm/r，=480r/min，=48m/min6、確定粗車工件Φ30右端面的基本時間，式中=30mm，=0mm，=0.8mm，=2mm，=0mm，=0.25mm/r，=480r/min,=1則工步二：半精車Φ30端面1、=0.5mm2、=0.12mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=30mm，=0mm，=0.2mm，=1mm，=0mm，=0.12mm/r，=760r/min,=1則工步三：鉆中心孔確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ2孔時屬于低剛度零件，則 根據C620-1臥式車床說明書，現取切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據C620-1臥式車床說明書，取，故實際切削速度為 則機動工時為 工序05：粗車、半精車Φ30外圓、Φ16外圓、Φ14外圓、倒角0.245°、R0.3圓角、R5圓弧工步一：粗車Φ30外圓，式中=5mm，=0.8mm，=1mm，=0mm，=0.25mm/r，=480r/min,=1則工步二：粗車Φ16外圓，式中=119mm，=0.8mm，=1mm，=0mm，=0.25mm/r，=480r/min,=1則工步三：粗車Φ14外圓，式中=12mm，=0.8mm，=1mm，=0mm，=0.25mm/r，=480r/min,=1則工步四：半精車Φ30外圓1、=0.2mm2、=0.12mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=5mm，=0.2mm，=1mm，=0mm，=0.12mm/r，=760r/min,=1則工步五：半精車Φ16外圓1、=0.2mm2、=0.12mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=107mm，=0.2mm，=1mm，=0mm，=0.12mm/r，=760r/min,=1則工步六：半精車Φ14外圓1、=0.2mm2、=0.12mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=12mm，=0.2mm，=1mm，=0mm，=0.12mm/r，=760r/min,=1則工步七：倒角0.245°工步八：R0.3圓角工步九：R5圓弧工序06：滲碳處理，滲碳深0.7～0.8工序07：精車Φ30端面1、=0mm2、=0.1mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=15m，=0mm，=0mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1則工序08：精車Φ16外圓1、=0mm2、=0.1mm/r3、=760r/min4、確定基本工時，式中=90m，=0mm，=1mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1則工序09：鉆Φ8.5孔深80、鉆Φ9孔深25，攻M10×1螺紋深20工步一：鉆Φ8.5孔深80確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7根據Z525立式鉆床說明書，主軸進給量，根據參考文獻Ⅳ表4.2-13，取主軸速度：主軸轉速，根據參考文獻Ⅳ表4.2-12，取 故實際切削速度為 切削工時：，，，走刀次數i=1則機動工時為 工步二：鉆Φ9孔深25確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7根據Z525立式鉆床說明書，主軸進給量，根據參考文獻Ⅳ表4.2-13，取主軸速度：主軸轉速，根據參考文獻Ⅳ表4.2-12，取 故實際切削速度為 切削工時：，，，走刀次數i=1則機動工時為 工步三：攻M10×1螺紋深20選擇M10mm高速鋼機用絲錐等于工件螺紋的螺距，即f=0.5mm/r637r/min按機床選取n=680r/min切削工時：，，則機動工時為鉆床夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計工序09：鉆Φ8.5孔深80、鉆Φ9孔深25，攻M10×1螺紋深20的專用夾具。專用夾具的提出本夾具主要用于鉆Φ8.5孔深80、鉆Φ9孔深25，攻M10×1螺紋深20，粗糙度為Ra12.5，精度要求不高，故設計夾具時主要考慮生產效率，降低勞動強度。定位分析以Φ30端面及Φ16外圓定位，定位分析如下：頂桿Φ16外圓作為第一定位基準，與長V型塊相配合，限制四個自由度，即X軸轉動、Y軸移動、Y軸轉動和Z軸移動。頂桿Φ30端面作為第二定位基準，與A型支承釘相配合，限制一個自由度，即X軸移動。此時共限制五個自由度，而頂桿為回轉類零件，加工鉆Φ8.5孔深80、鉆Φ9孔深25，攻M10×1螺紋深20，欠定義是允許的，故定位合理。切削力和夾緊力的計算查表4得切削力計算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa,即==1547N所需夾緊力，查表5得，，安全系數K=式中為各種因素的安全系數，查表得：K==1.872，當計算K<2.5時，取K=2.5孔軸部分由M6螺母鎖緊，查表得夾緊力為12360N==30900N由上計算得》，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。定位誤差分析定位誤差是指采用調整法加工一批工件時，由于定位不準確而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。當采用夾具加工工件時，由于工件定位基準和定位元件的工作表面均有制造誤差使定位基準位置變化，即定位基準的最大變動量，故由此引起的誤差稱為基準位置誤差，而對于一批工件來講就產生了定位誤差。如圖1所示圖1用V型塊定位加工時的定位誤差當定位基準與工序基準不重合時，就產生了基準不重合誤差?；鶞什恢睾险`差即工序基準相對定位基準理想位置的最大變動量。定位誤差指一批工件采用調整法加工，僅僅由于定位不準而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準不重合誤差組成。根據相關公式和公差確定具體變動量。如圖2，兩個極端情況：情況1：d1=d1,d2=d2使工序基準盡可能地"高"得加工尺寸；情況2：d1=d1,d2=d2使工序基準盡可能地"低"得加工尺寸。且該工序定位誤差圖2定位誤差=O1O2+(d2-（d2-Td2))/2=Td1/(2sina/2)+Td2/2=0.043/2sin45+0.03/20.392夾具設計及操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為車床夾具選擇由螺母、圓墊圈、螺桿、鉸鏈壓板和帶肩螺母組成夾緊機構夾緊工件。本工序為鉆削余量小，鉆削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。總結本次設計綜合了大學里所學的專業(yè)