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機械制造技術課程設計說明書
設計題目：制定開合螺母座（圖5-12）的加工 工藝，設計鉆2×Ф7孔的鉆床夾具
專 業(yè)： 機電一體化技術
班 級：
學 號：
姓 名：
指導教師：
機械工程系
前 言
機械制造工藝學設計是我們在學校的最后一個教學環(huán)節(jié)。本次畢業(yè)設計題目是產品（或工程）設計類題目。
我們這次畢業(yè)設計題目，以曾經(jīng)在實習工廠實習所參觀的并以此設備為參考，結合所學機械的各方面的知識，在老師指導下，查閱了許多手冊，經(jīng)過不斷的改進，最終設計出了此次機構，從而避免了加工質量差，生產效率低，設備昂貴的問題。
在實際工程設計中，我們得到所學過的理論基礎，技術基礎，專業(yè)課全面的訓練，為將來做好機械設計工程師的工作提供全面的鍛煉機會。
我此次設計的題目是CA6140開合螺母工藝工裝設計，對原有的結構進行了改進，從而可以減少勞動強度，計算正確，五張零號圖紙，符合工作量的要求。
通過這次設計，我在計算，制圖，機械原理，機械設計，機械制造工藝等方面的知識受到全面的綜合訓練，并有所提高，在夾具設計方面受益匪淺。特別是老師在工作中對我耐心輔導，有時甚至錯過了午飯時間。他對學生強烈的責任感和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，無不給我以深刻的影響。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性的訓練，希望在設計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加實際工作打下一個良好的基礎。
由于類似的大型課題第一次接觸，經(jīng)驗能力方面的欠缺，錯誤之處一定存在，懇請各位老師給予批評指正。
目 錄
前 言 1
1、零件的分析 3
1.1 零件的作用 3
1.2零件的工藝分析 3
2、工藝規(guī)程設計 4
2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2基面的選擇 4
2.3制定工藝路線 5
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7
3、鉆2-Φ7孔夾具設計 17
3.1研究原始質料 17
3.2定位基準的選擇 17
3.3切削力及夾緊力的計算 18
3.4誤差分析與計算 19
3.5 零、部件的設計與選用 20
3.5.1定位銷選用 20
3.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 20
3.6夾具設計及操作的簡要說明 22
總結 24
參考文獻 25
1、零件的分析
1.1 零件的作用
開合螺母的作用是用來聯(lián)接絲桿的傳動到溜板箱。因為溜板箱有兩套傳動輸入，即光桿和絲桿。一般的走刀用光桿傳動，加工螺紋時用絲桿傳動。而這兩者是不能同時咬合的，否則會因傳比動不一造成傳動系統(tǒng)破壞。開合螺母的作用相當于一個離合器，用來決定溜板箱是否使用絲桿傳動。
1.2零件的工藝分析
開合螺母座的加工表面可以分為三組：一是以燕尾凸臺為加工的加工表面，二是以半圓筒兩側面為加工的表面，三是以半同筒的內部的加工表面。
①加工燕尾凸臺的加工表面，底面長度是75.2mm 以及倒角，還有底面的φ12H7深為了16mm的孔，側面的M10深為 30mm的螺紋孔，正面的φ8的通孔。加工兩邊的為55°斜度，還有燕尾凸臺與半筒想接處的凹槽部分。
②加工半圓筒兩側面，左面的半圓筒表面上的平面，以及上面的以中心線到燕尾凸臺頂面距為330.05mm的2xφ7xφ11的埋頭孔，右面的表面，以中心線到右邊距為49mm上表面總長為96mm,下表面總長105mm
③加工半圓筒內表面，這個則沒有多大的要求，只要內表面粗糙度達到1.6就可以了。
①②兩組有些要求：
半圓筒左右兩側面的垂直度公差為0.03，下表面粗糙度為3.2，上表面粗糙度1.6。
燕尾凸臺兩個側面的M10之間的平行度是0.04，垂直度是0.03，還要刮前。
正面的埋頭孔的孔間距達到60mm,右孔中心到右側上表面為17.5mm。
燕尾凸臺高度的公差是
由以上的數(shù)據(jù)可知道，對于這三組數(shù)據(jù)而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另二組，并保證它們之間的位置精度要求。
2、工藝規(guī)程設計
2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料為35鋼。由于零件不算是比較的復雜，所以這里采用煅件，而且零件是年產量是10000件，已達到大批量生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。
2.2基面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理，可以保證加工質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使搔到生產無法進行。
①粗基準的選擇
經(jīng)分析這個零件圖，粗基準選擇燕尾凸臺底面和半圓筒兩個端面，因為從圖中可以看出，燕尾凸臺的高度，是以底面標出的，則是以底面為基準，圓筒左側也是標出了數(shù)值。所以，按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準：若零件有若干個不加工時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高度的不加工表面作為粗基準）選擇這三個面，因為，這個零件基本每個面都要加工，而且也不是很好裝夾，也只有這三個平面好裝夾些，這樣可以，限制、、、，再用壓釘壓住半圓筒下面的底座部分，可以限制、這六個自由度，以達到完全定位。
②精基準的選擇
精基準的選擇主要應該考慮準基重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。
2.3制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以采用萬能機床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應該考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產成本。
①工藝路線一：
工序1：模鍛
工序2:熱處理————正火
工序3:銑削銑燕尾凸臺并保證槽底長75.2mm，槽兩邊斜度為55°
工序 4：銑削銑兩端面，下端保證總長為105mm,上端保證總長95cn,并且中心到右邊端面為49mm, 并且上下端面距為8mm，面銑正。
工序5:銑削半圓筒外側面，并保證側面到中心距離為34mm。
工序6:鏜削半圓筒內面并保證內圓直徑為φ52mm。
工序7:鉆孔2xφ7xφ11的埋頭孔，孔間距為60mm，右側孔到右側上端邊為17.5mm，兩 孔 中心到燕尾凸臺頂端距為33mm，鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。
工序8:鉆削底座左側的M10螺紋孔，孔深30mm。攻螺紋孔M10mm。
工序9:鉆削燕尾凸臺底面 φ12孔深16mm。
工序10：研磨燕尾凸臺，并保證精度。
工序11:質檢
②工藝路線二：
工序1：模鍛
工序2:熱處理————正火
工序3:銑削銑燕尾凸臺并保證槽底長75.2mm，槽兩邊斜度為55°
工序 4：銑削銑兩端面，下端保證總長為105mm,上端保證總長95cn,并且中心到右邊端面為49mm, 并且上下端面距為8mm，面銑正。
工序5:銑削半圓筒外側面，并保證側面到中心距離為34mm。
工序6:鉆孔2xφ7xφ11的埋頭孔，孔間距為60mm，右側孔到右側上端邊為17.5mm，兩孔 中心到燕尾凸臺頂端距為33mm，鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。
工序7:鏜削半圓筒內面并保證內圓直徑為φ52mm。
工序8:鉆削底座左側的M10螺紋孔，孔深30mm。攻螺紋孔M10mm。
工序9:鉆削燕尾凸臺底面 φ12孔深16mm。
工序10：研磨燕尾凸臺，并保證精度。
工序11:質檢
③工藝方案的比較分析
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先鏜削內孔，再鉆削埋頭孔，而方案二則與其相反，先鉆埋頭孔，而后鏜削內孔。經(jīng)比較可見，先鏜內孔，而后鉆孔，這樣對于定位比較的精確，對加工也比較的方便，對加工精度的提高也是很好的，因為后面幾個工序是鉆孔，這樣方案一就少了幾次的裝夾次數(shù)，從而提高了加工精度及提高了工作效率，所以，選擇方案一作為加工工藝方案。
2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“開合螺母座”零件材料為35鋼，尺寸也不是很大，生產類型為大批生產，可以采用模鍛生產毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
①對于整個“開合螺母座”的尺寸:
其長度為105mm,高度83mm,寬度，上面半圓筒是mm,下面座體寬是57.5mm.其表面粗糙度要求是3.2和1.6,所以，有粗加工，也有表精加工，所以雙邊加粗加工余量2Z=5mm,單邊粗加工余量Z=2mm可以滿足加工要求。精加工，表面的尺寸有，105，34，18，而雙邊的只有105，所以，它的粗加工余量，是2Z=4mm,精加工余量是2z=1mm,也可以滿足加工要求，而34和18是單邊，它們的粗加工余量Z=1.8mm精加工余量z=0.2mm。而34的尺寸偏差對余量也滿足。對于，燕尾凸臺的寬度75.2mm，兩邊的斜度表面粗糙度要求也不高，就粗加工也可以，所以其加工余量2Z=5mm也是可以滿足要求的。
②半加圓筒內孔：
其表面粗糙度要求也比較的高為1.6所以要精加工，先是粗鏜，后是精鏜。所以粗加工的余量2Z=1.8mm，精加工余量2z=0.2mm，也可以滿足加工要求。
2.5確定切削用量及基本工時
工序3：銑燕尾凸臺并保證槽底長75.2mm，高mm，槽兩邊斜度為55°。
=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關手冊，確定v=20m/min
采用高速鋼立銑刀，在=50mm,齒數(shù)z=5。則
==r/min=127.4r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =125r/min,故實際切削速度為
V===19.6m/min
當nw=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量應為
=0.085125mm/min=50mm/min
查表知，剛好有=50mm/min
切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面窄，所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程2=4=240mm。因此，機動工時為
===4.8min
工序4：銑兩端面，下端保證總長為105mm,上端保證總長95cn,并且中心到右邊端面為49mm, 并且上下端面距為8mm。
工步1:粗銑，=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關手冊，確定v=20m/min
采用采用高速鋼圓柱形銑刀,=50mm,齒數(shù)z=4,則
==r/min=127.4r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =125r/min,故實際切削速度為
V===19.6m/min
當=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應為
=0.084125mm/min=40mm/min
經(jīng)查表知道，剛好有=40mm/min
切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面寬所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程+82=83-26+16=73mm,由于是兩端，所以=732=146mm因此機動工時為：
==min=3.65min
工步2:精銑，=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關手冊，確定v=45m/min
采用采用高速鋼圓柱形銑刀,=50mm,齒數(shù)z=8,則
ns==r/min=286.6r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =300r/min,故實際切削速度為 v= =47.1m/min
當nw=300r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應為
=0.088300mm/min=192mm/min
切削工時：行程和粗銑的一樣，所以切削工時為，
==min=0.76min
工序5:銑削半圓筒外側面，并保證側面到中心距離為mm。
工步1:粗銑，=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關手冊，確定v=20m/min
采用高速鋼立銑刀，在=50mm,齒數(shù)z=5。則
ns==r/min=127.4r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =125r/min,故實際切削速度為
V==mm/min=19.6mm/min
當=125r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應為
=0.085125mm/min=50mm/min
查表知，剛好有=50mm/min
切削工時：由于銑刀的直徑比工作表面窄，且是兩面，所以一刀就不可以銑完整個工作表面，于是可以用作圖法得出銑刀的行程==330mm,所以得出切削工時是
==mm/min=6.6mm/min
工步2：精銑，fz=0.08mm/ 齒（參考《切削手冊》表3-3）
切削速度：參考有關手冊，確定v=35m/min
采用高速鋼立銑刀，在=50mm,齒數(shù)z=8。則
ns==r/min=223r/min
現(xiàn)選用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，查表，取 =210r/min,故實際切削速度為
V==mm/min=32.97mm/min
當nw=210r/min時，工作臺的每分鐘進給量 應為
==0.088210mm/min=134.4mm/min
查表知，剛好有=130mm/min
切削工時：行程和粗加工一樣，
==mm/min=2.53mm/min
工序6：鏜削半圓筒內面并保證內圓直徑為φ52mm。
選用機床；T740金剛鏜床。
鏜削至φ52mm.單邊余量Z=2mm,所以他四次鏜去全部余量，進給量
=0.1mm/r
根據(jù)有關手冊，確定金剛床的切削速度為v=100m/min,則
==r/min=612r/min
由于金剛鏜床的主軸轉速為無極調查速，故以上轉速即可作為加工時使用的轉速。
切削工時：=95mm
=min=1.55min
所以加工這個孔的機動時間為4t=41.55=6.2min
工序7：鉆孔2xφ7xφ11的埋頭孔，孔間距為60mm，右側孔到右側上端邊為17.5mm，兩孔中心到燕尾凸臺頂端距為33mm，鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。
工步1:鉆孔2xφ7孔，孔間距為60mm，右側孔到右側上端邊為17.5mm，兩孔中心到燕尾凸臺頂端距為33mm。
查相關的表知，=0.2mm/r,
選用Z35 搖臂鉆床，所以有：
==r/min=227r/min
按機床選取=265r/min。
所以實際切削速度為：
m/min=5.82m/min
切削工時：
由于是兩個孔，所以，切削用時為min.
工步2:擴φ11的埋頭孔，查相關的表知， ，，
機床不變，所以有:
==r/min=87r/min
按機床選取=85r/min.
所以實際的切削速度為
m/min=2.93m/min
切削工時：
=0.078min
由于是兩個孔，所以，切削用時為min
工序3:鉆削燕尾凸臺正面 φ8孔。查表知，,,
選用Z35 搖臂鉆床，所以有
==r/min=199r/min
按機床選取=170r/min
所以實際切削速度為：
=4.27m/min
切削工時：
=1.78min
工序8：鉆削底座左側的M10螺紋孔，孔深30mm并攻螺紋孔M10mm。
工步1:鉆削底座左側的M10螺紋孔，孔深30mm。 查相關的表知，，，選用Z35 搖臂鉆床，所以有
按機床選取=170r/min
所以實際切削速度為：
切削工時：
工步2:攻螺紋孔M10mm,查相關的表知，,,機床不變，換上M10mm的絲錐。
按機床選取
所以實際切削速度為：
切削工時：
工序8：鉆削燕尾凸臺底面 φ12孔深16mm。查相關的表知，，
選用Z35 搖臂鉆床，所以有
按機床選?。?。
所以實際切削速度為：
切削工時：
23
3、鉆2-Φ7孔夾具設計
3.1研究原始質料
利用本夾具主要用來鉆2-Φ7孔，加工時要滿足粗糙度要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
由零件圖可知：在對2-Φ7孔進行加工前，底平面進行了精加工，Φ52孔進行了進行了精加工。因此，定位、夾緊方案有：
選一面一心軸一個支撐釘定位方式，其中一個工藝孔用短圓柱銷限制2個自由度，孔端面限制3個自由度，一個支撐釘限制1個自由度，一共限制6個自由度。
夾緊方式用操作簡單，通用性較強的開口墊圈和螺母來夾緊。
3.3切削力及夾緊力的計算
鉆該孔時選用：鉆床Z525，刀具用高速鋼刀具。
由參考文獻[5]查表可得：
切削力公式：
式中
查表得：
其中：
即：
實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：
有：
安全系數(shù)K可按下式計算有：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[5]表 可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
取，，
查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由上述計算易得：
因此采用該夾緊機構工作是可靠的。
3.4誤差分析與計算
(1)影響孔位置度的因素有：
（1）鉆模板上裝襯套孔的尺寸公差：
（2）襯套的同軸度公差：
（3）襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4）鉆套的同軸度公差：
（5）鉆套與鉆頭配合的最大間隙：
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
所以能滿足加工要求。
3.5 零、部件的設計與選用
3.5.1定位銷選用
本夾具選用一可換定位銷，其參數(shù)如表6.1和6.2：
表6.1可換定位銷
d
H
D
公稱尺寸
允差
5
16
15
～0.011
22
5
1
4
M12
4
3.5.2 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
圖6.1 可換鉆套
鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表6.4：
表6.4 鉆套
d
H
D
公稱尺寸
允差
5
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
襯套選用固定襯套其結構如圖所示：
圖6.2 固定襯套
其結構參數(shù)如下表6.5：
表6.5 固定襯套
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
5
+0.034
+0.016
12
18
+0.023
+0.012
0.5
2
鉆模板選用固定式鉆模板，用4個沉頭螺釘和2個錐銷定位于夾具體上。
3.6夾具設計及操作的簡要說明
本夾具用于在鉆床上加工2-7孔。采用手動螺旋壓板機構夾緊工件。該夾緊機構操作簡單、夾緊可靠。
總結
盡管這次作業(yè)的時間是漫長的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的.不僅僅掌握了開合螺母座鉆床夾具的設計步驟與方法;也不僅僅對制圖有了更進一步的掌握Auto CAD ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié).
總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進.有時候,一個人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會更完美!
參考文獻
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