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1、机械制造工程学课程设计设计说明书设计题目：弹簧夹头零件机械加工工艺规程及夹具设计院 系：学 号：设 计 者：日 期：目 录1零件工艺分析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析32工艺规程设计及计算52.1毛坯制造52.2基准选择52.3工艺路线拟定52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5切削用量的确定72.6工艺文件填写103夹具设计113.1设计要求113.2夹具的设计113.3该夹具的简要说明114总结12参考文献131零件工艺分析1.1零件的作用本次课程设计所采用的零件为弹簧夹头其作用如下：(1)能精确的定位与夹紧工件（或刀具），具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能。
2、(2)具有增大驱动力（拉力）和转换驱动力为工件（或刀具）夹紧力的功能。(3)具有快速松开工件（或刀具）的功能。(4)具有在不降低加工精度和使工件不受损害前提下的高重复精度。(5)具有能在较宽的主轴转速范围内工作与只有极小的夹紧力损失的能力。(6)在高速切削中的转动惯量最小。弹簧夹头通常在装有机床主轴的孔内使用，在工作中弹簧夹头必须保持与工件(或刀具)的定位基准相同如主轴。弹簧夹头和工件（或刀具）之间的相对运动将导致不正确的零件加工。弹簧夹头与工件（或刀具）的相对转动或相对轴向移动都会使加工工件尺寸的一致性和几何精度受到影响。弹簧夹头采用弹性较好的优质合金钢制成，并经热处理使头部外锥与夹爪内壁有
3、较高硬度以保证坚硬耐磨。每种规格的弹簧夹头所能夹紧工件的尺寸范围很小，所以它的应用范围很广，消耗量较大，适用于自动车床、万能铣床、螺纹磨床等各类设备。1.2零件的工艺分析假设生产类型为中批生产，由生产类型可知该零件的工艺特点为：毛坯的制造方法部分铸件用金属模，部分锻件用模锻，毛坯精度中等，加工余量中等；机床通常采用通用机床，部分采用专用机床；夹具广泛使用专用夹具和可调夹具；刀具和量具按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；工件的装夹方法部分采用划线找正，广泛采用通用或专用夹具装夹。弹簧夹头为了保证其精度,它的52的孔与38的外圆表面与图中30外圆锥表面及回转轴线有一定
4、的要求。现分述如下:a.应保证52的孔与图中外圆锥表面及回转轴线的圆跳动为0.02。A面的表面粗糙度为3.2。b. 38的外圆表面与图中外圆锥表面及回转轴线的圆跳动为0.05，38外圆表面粗糙度为0.8。 由以上分析可知,应先加工A面的外圆锥表面，,再以该圆和回转轴B为基准,加工52的孔与38的外圆表面。2工艺规程设计及计算2.1毛坯制造选取弹簧夹头的制造材料为65Mn，其具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。假设生产类型为中批生产，所以毛坯采用模锻件
5、。2.2基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，可能还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。a.粗基准的选择：因为弹簧夹头的毛坯属于轴类零件,所以应选择外圆为粗基准。b.精基准的选择： 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题.当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。2.3工艺路线拟定制定工艺路线的出发点是应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善保证，在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，
6、除此之外还应当尽量考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序1: 备料（经过模锻的毛坯料）。工序2: 夹外圆分别车外圆各部及锥面（须精加工的留磨量0.5mm），孔除须配合的孔留0.5mm磨量外，其余干到图纸尺寸。工序3：铣四等份槽达到图纸要求。工序4: 粗镗细镗内孔,达到图纸要求.工序5: 粗车、精车M33的外螺纹。工序6: 铣三等份槽但不铣通，端面留45mm量。工序7: 去毛刺。工序8:对27 淬火HRC50，发蓝。其余HRC为43。工序9: 两端倒角。工序10: 顶两端倒角处磨外圆及锥面至尺寸。工序11: 夹外圆磨内孔至尺寸。工序12: 上磨床割开三条均布槽,去销子。工序13
7、: 去毛刺。工序14: 刻标记。工序15: 终检、入库。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定弹簧夹头所使用的材料为65Mn，硬度为HV500,生产类型为中批生产，采用模锻毛坯3级精度组（成批生产）。 根据上述原材料及加工工艺分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：1.外圆表面（35，38及锥面）35的外圆长度为45mm，结合38的外圆为了简化模锻毛坯的外形，现直接取外圆毛坯直径为50。35表面为自由尺寸公差，其表面粗糙度要求为3.2，只要求粗加工，此时留模量0.5mm可以满足要求。38外圆表面是需要保证的尺寸，需要进行精加工，精度等级为4，此时留模量为0.4mm 可
8、以满足要求。结合锥面的最大直径及加工方法，考虑模锻毛坯外形的简化，可以去毛坯直径为70，长度取为35mm。考虑到节省材料及零件尺寸要求，由以上分析可确定毛坯图（见附图“弹簧夹头毛坯图”）。2.外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（38的端面）结合零件图查表，长度余量及公差分别取0为上偏差，-0.011下偏差3.内孔毛坯是带有20孔的棒料，其中30的内孔精度要求不高，其中20和52的内孔及M33的螺纹孔精度要求较高，精度等级介于IT9IT11之间，参照机械制造工艺手册表1-29及表1-34确定工序尺寸及余量。对于52的孔：扩钻51.5 2Z=1精镗51.8 2Z=0.1细镗52上偏差+0.074下偏
9、差0 2Z=0.1对于26的孔：扩钻25.6 2Z=1精镗25.9 2Z=0.1细镗26上偏差+0.13下偏差0 2Z=0.1对于30的孔：钻孔28 2Z=7扩钻30 2Z=2对于M33的螺纹：直接用攻丝刀攻螺纹即可。2.5切削用量的确定工序2：车外圆及端面本工序采用计算法 加工条件： 工件材料65Mn，模锻。 加工要求：车70及33端面，粗车外圆38、35及圆锥面。 机床：CA6140普通车床 刀具： 断面车刀：刀片材料YT15，刀杆尺寸16X25平方毫米,Kr=90度,0=15，0=12，r=0.05mm 计算切削用量：粗车端面：根据零件图及加工要求直接加工到尺寸：走刀量f=0.4mm/r
10、(表3-13):计算切削速度（表3-18）耐用度t=45min V=163m/min：确定机床主轴转速 Ns=13.3r/s按机床选取机床主轴转速760r/min（表14-3）所以实际切削速度v=2.57m/s(154.4m/min)粗车外圆：根据机械制造工艺手册表1-34确定工序尺寸及余量。 对于38的外圆面：粗车39 2Z=8精车38上偏差+0.016下偏差0 2Z=0.1细镗52上偏差+0.074下偏差0 2Z=0.1：走刀量f=0.4mm/r(表3-13):计算切削速度（表3-18）耐用度t=45min V=163m/min：确定机床主轴转速 Ns=13.3r/s按机床选取机床主轴转速
11、760r/min（表14-3）所以实际切削速度v=2.57m/s(154.4m/min)工序3：铣四槽此四槽由于也不与别的零件配合,故可用1mm的成型铣刀直接加工出来。工序4：内孔加工(52mm，30mm，26mm) 钻内孔为26 mm,钻通.f=0.42mm/r,Klf=0.42*0.9=0.38mm/r(表3-38)v=0.25m/s(15m/min)(表3-42)Ns=1000v/Dw=250/31.4=7.96r/s按机床选取Nw=7.65r/s所以实际切削速度V=（107.65）1000=0.24m/s切削加工时：切入L1=20mm,切出L2=5mm L=110mmTm=(L+L1+
12、L2)（Nwf）=46.44s 由于26mm的孔要与别的零件(也就是刀具)相配合,故其精度要求比较高，所以得留下0.05mm的精磨余量.也就是在本工序把此孔加工到25.55mm f=0.1mm/r Nw=1000r/min(16.6r/s) v=122.2m/min(2.03m/s)切削工时（一个孔）：（表7-1）L=52mm,L1=2mm,L2=1mmTm=(L+L1+L2)（Nwf）=3.31s精镗孔至26上偏差+0.13下偏差0选用一个刀杆，利用M120W外圆磨床同时对工件进行精磨孔，故切削用量及工时都与前面相同即：f=0.1mm/rNw=1000r/min(16.6r/s)Tm=3.3
13、1s 加工孔30mm,此孔由于不与别的零件配合,故粗糙度要求不高,直接车出来要求尺寸30mm就行了。加工方法粗车。由于67mm的孔精度要求最高,所以得留下0.05mm的精磨余量.也就是在本工序把此孔加工到51.95mm f=0.1mm/r Nw=1000r/min(16.6r/s) v=122.2m/min(2.03m/s)切削工时（一个孔）：（表7-1）Tm=(L+L1+L2)（Nwf）=1.24s。工序5：攻M33的螺纹v=0.123m/s(表3-42)所以Ns=4.89r/s(293r/min)按机床选取Nw=272r/min则实际切削速度v=0.113m/s。注：以上所出现的表都见参考
14、文献4。2.6工艺文件填写依据以上分析与计算，完整填写工艺卡片，具体内容参见工艺规程共11张附后。3夹具设计为了提高生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。在编制完工艺规程后，经过反复的思考和大量的资料搜集整理后，拟设计第6道工序铣三等份槽但不铣通，端面留45mm余量。本夹具将用于卧式铣床。刀具为一把厚为2mm，直径为100mm的成型铣刀。3.1设计要求本夹具用来车出3个宽为3mm，相差120的槽，这就要求夹具不但得起加紧作用，而且还应有准确的转过120角的作用。3.2夹具的设计1.定位基准选择由零件图可知，30的锥面要求与A面同心度为0.02，故其设计基准应为A表面的轴心线。为了使定位误差为零，应选择以A面
