导向套设计说明书.doc

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第一章 绪论

我们在进行设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：
1. 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。
2. 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。
3. 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。
就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不断提高自己。
我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。
在此次课程设计过程中，查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其是何亚银老师，在此表示感谢！由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

第二章 机械加工工艺规程的制定

第一节 零件的分析

2.1零件的作用

据资料所示，可知该零件是ZQSN6-6-3导向套，是机床进给机构的零件，具有确保加工工件位置准确度的作用。
2.2零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为ZQSN6-6-3，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
由零件图可知，导向套有两组加工面有位置准确度要求。该零件的主要加工面可分为两组：
1.以外园为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，内圆。
2.一个是以内圆为基准的加工面，这个主要是外圆的加工和各个孔槽的钻削。

第二节 工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式
零件的材料为ZQSN6-6-3，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用机器砂型铸造。毛坯图如图：
2.2 基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出。
粗基准的选择:对导向套这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要的。对回转体零件我们通常以外园作为粗基准。
精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用孔作为精基准。由参考文献可知，查得该铸件的尺寸公差等级IT为8～10级，加工余量等级MA为G级，故IT=10级，MA为G级。
表3.1用查表法确定各加工表面的总余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
说明
Φ105的端面
75
H
4.0
顶面降一级，单侧加工
Φ105的外圆柱端面
10
G
2.5
整体加工（取下行值）
Φ10的孔
Φ10
H
3.0
孔降一级，双侧加工
Φ70的端面
Φ70
G
2.5
双侧加工（取下行值）
槽
R1.5
G
0
加工（取下行值
Φ60的孔
Φ60
H
3.0
孔降一级，双侧加工

表3.2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：
主要加工表面
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
圆柱的两端面
长75
4
79
12.5
内孔面
Φ60
3
57
12.5
小圆柱面
Φ70
5
Φ75
12.5
孔内表面
Φ10
4
Φ6
12.5
大外圆柱面
Φ105
5
Φ110
12.5
面的加工（所有面）

根据加工长度的为75mm，毛坯的余量为4mm，粗加工的量为2mm。根据《机械工艺手册》表2.3-21加工的长度的为75、加工的宽度为105，经粗加工后的加工余量为1.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。

2.2.2孔的加工

1. φ60mm.
毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于IT7～IT8之间。查《机械工艺手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量。
钻孔：φ59mm. 2z=0.75mm
扩孔：φ59.75mm 2z=0.18mm
粗铰：φ59.93mm 2z=0.07mm
精铰：φ60H9
2. φ10mm.
毛坯为实心，冲孔，孔内要求精度介于IT7～IT8之间。查《机械工艺手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量。
钻孔：φ9mm. 2z=0.85mm
扩孔：φ9.85mm 2z=0.1mm
粗铰：φ9.95mm 2z=0.05mm
精铰：φ10
5.钻φ6mm孔
毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8～IT9之间。查《机械工艺
手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量。
钻孔：φ5.8mm 2z=0.02mm
精铰：φ6H7

第三节 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，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合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：
方案一：
工序01：工艺准备机器砂型铸造
工序05：人工时效处理
工序10：车两端面
工序15：车外圆Φ105、Φ70及台阶面
工序20：车内孔Φ60
工序25：车倒角
工序30：钻Φ6孔

工序35：钻4xΦ10孔
工序40：拉削槽R1.5
工序45：清洗去毛刺
工序50：检验
工序55：入库
方案二：
工序01：工艺准备机器砂型铸造
工序05：人工时效处理
工序10：车外圆Φ105、Φ70
工序15：车两端面
工序20：车内孔Φ60
工序25：车倒角
工序30：钻4xΦ10孔
工序35：拉削槽R1.5
工序40：清洗去毛刺
工序45：检验
工序50：入库
比较2种方案，可见区别在于是先加工外圆还是车端面的问题，由于有台阶，一般先车端面，以保证必要的定位尺寸，故选择方案一。（当然选择方案二也没大的问题，只是相对而言进行比较）
3.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
导向套零件材料为ZQSN6-6-3,生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。
1、 导向套的外圆和端面
因轴套的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为1.5mm.
2、 导向套的轴孔
毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7-IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2.5
表面粗糙度均为圆柱外表面1.6大孔内表面为3.2
1、 孔端面
采用4次走刀完加工表面，表面粗糙度为3.5，根据参考文献，其余量Z=1.0mm

3.2、加工工艺过程及确定切削用量和工时
3.2.1：工艺准备机械铸造铸造
3.2.2：时效处理

3.2.3：车端面A、B
选硬质合金车刀
1） 车削深度，因为本工序为车φ105mm孔的端面。已知工件材料为ZQSN6-6-3，因为尺圆弧面车时精度要求不高，所以选择a=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 机床功率为7.5kw。查，《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查的Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.据CA6140卧式车床 车床参数
选择nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3mm/min，实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。
5）机床校验功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc。故校验合格
最终确定ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z.
6)计算工时
Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min。
3.2.4车外圆1、2
选硬质合金刀
1）车削深度，因为尺圆弧面车时精度要求不高，所以选择a=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
3） 机床功率为7.5kw。查，《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查的Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.据CA6140卧式车床 车床参数
选择nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。
4） 机床校验功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc。故校验合格
5） 最终确定ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z.
6)计算工时
Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min。

3.2.5工序20切削用量及基本时间的确定

1.切削用量

本工序、车孔φ10、车孔φ60、孔口倒角，加工条件为：工件材料为ZQSN6-6-3,选用CA6140车床。刀具选择，后角αo＝120°，45度车刀。
1.车孔切削用量
查《切削手册》 所以，按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。
2.车刀磨钝标准及寿命：　
后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.5～0.8mm，寿命。
　 切削速度，查《切削手册》：
修正系数
故

查《切削手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
3.校验扭矩功率
所以
故满足条件，校验成立。查《切削手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
3.校验扭矩功率
所以
故满足条件，校验成立。

计算工时：tm=L+l/nf=85/316=0.2689min
3.2.6 车倒角1.5x45’

3.2.7钻孔
机床：Z526式立式钻床
刀具：根据《机械加工手册》表10-61选取高速钢麻花钻
1.切削用量

本工序为钻、半精铰，精铰φ6mm的孔。铰刀选用φ5.95的标准高速钢铰刀，r0=0,a0=8°,kr=5°铰孔扩削用量：
1. 确定进给量f
根据参考文献三表10.4-7查出f表=0.65～1.4.按该表注释取较小进给量，按Z525机床说明书，取f=0.72。
2. 确定切削速度v和转速n
根据表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系数可按表10.4-10查出，kmv=1。
Apr/ap=5.81-5/1x0-0.104=3.89
故K=0.87
故V’=14.2×0.87×1=12.35m/min
N’=
根据Z525机床说明书选择n=275r/min.这时实际的铰孔速度V为：
V=
根据以上计算确定切削用量如下：
钻孔：d0=5mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min
半精铰：d0=5.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min
精铰：d0=5.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min

2.时间计算：

1.钻孔基本工时：
T =
式中，n=400,f=0.3,l=10mm,
T= 0.32s
3. 半精铰基本工时：
l=1.75-2.75
n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm,
T= 0.126
4.精铰基本工时：
l=2.77-3.77
取l1=3.5mm, l2=3mm.
T= 0.185s Vc =
Vc==56.52m/min
f==0.16mm/z
5.钻头磨钝标准及寿命：　
后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.5～0.8mm，寿命。
　 切削速度，查《切削手册》：
修正系数
故

查《切削手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
3.校验扭矩功率
所以
故满足条件，校验成立。

6 计算工时：

1.确定进给量f
由于孔径和深度都很小，宜采用自动进给，fz=0.20mm/r。
2.选择钻头磨钝标准及耐用度
根据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。
3.确定切削速度V
由表5-132，σ=670MPa的HT200的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根据Z536立式钻床说明书选择主轴实际转速.
3.2.4精车车外圆1、2内孔
选硬质合金刀
1）车削深度，因为尺圆弧面车时精度要求不高，所以选择a=0.14mm，两次次走刀即可完成所需长度。
6） 机床功率为7.5kw。查，《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。

3）查后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min

查《切削手册》表3.8，寿命T=180min
4）计算切削速度按《切削手册》，查的Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.据CA6140卧式车床 车床参数
选择nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。
7） 机床校验功率 查《切削手册》Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率Pcm>Pcc。故校验合格
8） 最终确定ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z.
6)计算工时
Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min。

3.2.5工序60切削用量及基本时间的确定

1.切削用量

本工序、车孔φ10、车孔φ60、孔口倒角，加工条件为：工件材料为ZQSN6-6-3,选用CA6140车床。刀具选择，后角αo＝120°，45度车刀。
1.车孔切削用量
查《切削手册》 所以，按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。
2.车刀磨钝标准及寿命：　
后刀面最大磨损限度（查《切削手册》）为0.5～0.8mm，寿命。
　 切削速度，查《切削手册》：
修正系数
故

查《切削手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
3.校验扭矩功率
所以
故满足条件，校验成立。查《切削手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
3.校验扭矩功率
所以
故满足条件，校验成立。

3.2.6 计算工时：tm=L+l/nf=88. 5/316=0.280min
3.2.7拉槽
3.2.8表面清洗去毛刺
3.2.9检验3.2.10入库

1 3．夹具设计：
为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为钻Φ6孔的专用夹具，本夹具将用于Z525摇臂钻床。
1.1 3.1设计要求
本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考虑的问题。
1.2 3.2夹具设计的有关计算
定位误差分析：
1.定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位元件为一平面一短销，该定位短销的尺寸与公差规定和本零件在工作时的尺寸与公差配合，即60H9
2.由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为
3.钻削力的计算：
刀具选用高速钢材料查《机床夹具设计手册》表1-2-8

D=6、、

4.夹紧力计算：
查《机床夹具设计手册》由表1-2-23
可以知道采用点接触螺旋副的当量摩擦半径为0，查表1-2-21： ，2°29′。
选用梯形螺纹有利于自锁8°50′

由于工件为垂直安装在夹具之间，所以夹紧力，即夹具设计符合要求。
1.3 3.3夹具设计及操作的简要说明

由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧轴的大平面定位三个自由度，短心轴定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但侧面是经精磨的面，过定位是允许的。
操作过程是用手柄通过加紧移动，将零件放于其上，然后往上移动并夹紧。由于利用手柄锥面夹紧，因此夹紧可靠。

2 4.小结
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此手动夹紧满足夹紧要求。
完成了本次毕业设计，通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。

3
4 参 考 文 献

[1] 陈宏钧．实用金属切削手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2005．1．
[2] 强 毅．设计制图实用标准手册［Ｍ］．北京：科学出版社，2000．1．
[3] 李 洪．机械加工工艺手册［Ｍ］．北京出版社，1996．1．
[4] 陈宏钧．实用机械加工工艺手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2003．1．
[5] 杨叔子．机械加工工艺师手册［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2001．8．
[6] 马贤智．机械加工余量与公差手册［Ｍ］．中国标准出版社，1994．12．
[7] 王先逵．机械制造工艺学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，1995．11．
[8] 莫雨松．互换性与技术测量［Ｍ］．中国计量出版社，2000．1．
[9] 何玉林，贺元成．机械制图［Ｍ］．重庆大学出版社，2000．8．
[10] 王光斗，王春福．机床夹具设计手册［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，2000．11．
[11] 唐云支．机床夹具［Ｍ］．中国劳动社会保障，2001．1．
[12] 李家宝．夹具工程师手册［Ｍ］．黑龙江科学技术出版社，1987．
[13] 李庆余，张 佳．机械制造装配设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，2003．8．
[14] 纪名刚，濮良贵．机械设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2001．8．
[15] 李旦，邵东向．机床专用夹具图册［Ｍ］．哈尔滨工业大学出版社，2005．2．
[16] Ball and Roller Screw.Engineering Material and Design.19(12),1975
[17] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering.Katson Publ.House,1986
[18] Kuehnle M R.Toroidal Drive Combines.Product Engingneering.Aug,1979

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