K242-制定刀架零件的加工工艺设计钻2-Φ6销孔夹具设计[轴承座]带图纸
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宁XX大学课程设计(论文)刀架加工工艺及夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师摘 要本文是对刀架零件加工应用及加工的工艺性分析,主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程。此外还对刀架零件的两道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化,并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计刀架内孔端面铣床夹具和压盖安装孔钻床夹具设计。关键词:刀架,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具25AbstractThis article is for the bearing parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the bearing part two process designing special fixture.Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design the bearing seat hole end milling fixture and cover mounting hole drilling fixture design.Key Words: Bearing seat, processing technology, processing method, process documentation, fixture目 录摘 要IIAbstract1目 录2第1章 序 言4第2章刀架的加工工艺规程设计52.1零件的分析52.1.1零件的作用52.1.2零件的工艺分析52.2确定生产类型62.3确定毛坯62.3.1确定毛坯种类62.3.2确定铸造加工余量及形状62.3.3绘制铸造零件图72.4工艺规程设计72.4.1选择定位基准72.4.2制定工艺路线72.4.3选择加工设备和工艺设备92.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定102.5确定切削用量及基本工时112.5.1粗精铣底平面112.5.2铣左侧面、铣右侧面122.5.3粗、精铣16孔上端台阶面122.5.5粗精镗32的切削用量及基本工时132.5.6钻铰2-6孔142.5.7钻-扩4-11孔、4-16孔162.5.8 钻孔攻丝M8162.6本章小结18第3章 钻铰2-6孔夹具设计193.1 夹具的设计193.1.1 定位分析193.1.2 定位原理193.1.3 定位元件的分析203.1.4 夹紧元件的选择203.1.5定位误差的分析213.1.6切削力及夹紧力的计算223.2 夹具设计及操作的简要说明23结 论24参 考 文 献25致谢26第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。机壳零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下,进行的一个全面的考核。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,并设计出专用夹具,保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。第2章刀架的加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是刀架。刀架是用来支撑轴承的,固定轴承的外圈,仅仅 让内圈转动,外圈保持不动,始终与传动的方向保持一致(比如电机运转方向),并且保持平衡;,刀架的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中2.1.2零件的工艺分析图1.1 刀架零件图零件的材料为HT200,铸造性能和切削加工性能优良。以下是刀架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:(1) 中心圆孔32H8。(2) 两端面与中心孔32H8有垂直度(4) 底面与中心孔32H8有位置关系。由上面分析可知,可以先加工刀架中心孔,然后以此作为基准采用专用夹具进行加工,并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度,并且此刀架零件没有复杂的加工曲面,所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2确定生产类型已知此刀架零件的生产类型为大批量生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序应当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用工装。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类零件材料为HT200。考虑零件零件结构简单,根据任务书,故选择铸造毛坯。2.3.2确定铸造加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册172页表1-4-72.3.3绘制铸造零件图图2.1 零件毛坯图2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准粗基准的选择以零件的下端孔为主要的定位粗基准,以较大面a面为辅助粗基准。精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以加工后的通孔为主要的定位精基准,以下端孔为辅助的定位精基准。2.4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下:表2.1工艺路线方案一工序号工序内容工序一钻32H8的底孔31.5工序二铰32H8的通孔,达到图纸尺寸公差工序三粗铣32H8的两端面,使粗糙度达到6.3,使两面间的距离为80工序四精铣32H8的两端面,使粗糙度达到3.2,达到图纸尺寸公差工序五粗铣16孔上端台阶面工序六精铣16孔上端台阶面工序七钻铰2-6孔工序八钻-扩4-11孔、4-16孔工序九钻孔攻丝M8工序十终检入库表2.2工艺路线方案二工序号工序内容工序一时效工序二粗铣底面工序三精铣底面工序四铣左侧面工序五铣右侧面工序六粗铣16孔上端台阶面工序七精铣16孔上端台阶面工序八粗车轴承孔32孔工序九精车轴承孔32孔工序十钻铰2-6孔工序十一钻-扩4-11孔、4-16孔工序十二钻孔攻丝M8工序十三终检入库工艺方案的比较与分析:上述两个工艺方案的特点在于:方案二是加工工序分散,适合流水线生产,缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准,这样使工序非常清晰易提高加工精度,是对大批量生产是很合适的。方案一把工件加工工序分得很紊乱并且很集中,基准得不到保证,加工出来的精度低,不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多,但是考虑到加工零件的方便性,及加工精度,且还是大批生产,所以采用方案二比较合适。工序号工序内容工序一时效工序二粗铣底面工序三精铣底面工序四铣左侧面工序五铣右侧面工序六粗铣16孔上端台阶面工序七精铣16孔上端台阶面工序八粗车轴承孔32孔工序九精车轴承孔32孔工序十钻铰2-6孔工序十一钻-扩4-11孔、4-16孔工序十二钻孔攻丝M8工序十三终检入库2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择 工序3、4、5、6、7、8、9采用X52K铣床工序5、6、7、11采用Z525钻床选择夹具该刀架的生产纲领为大批生产,所以采用专用夹具。选择刀具在铣床上加工的各工序,采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。选择量具加工的孔均采用极限量规。其他对垂直度误差采用千分表进行检测,对角度尺寸利用专用夹具保证,其他尺寸采用通用量具即可。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量,现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下:表2.3各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度表面粗糙度工序余量最小最大1粗铣32H8的两侧面3IT116.3-0.10.12粗铣上端孔侧面的工艺凸台3IT116.3-0.10.13粗镗32H8通孔IT116.3-114精镗32H8通孔2.0IT113.2-0.050.055粗铣32H8的两侧面粗铣左面3IT116.3-0.10.1粗铣右面6钻6的孔IT136.3-112.5确定切削用量及基本工时2.5.1粗精铣底平面机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=3mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min2.5.2铣左侧面、铣右侧面机床:X52K刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀) 齿数粗铣a面铣削深度每齿进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-73,取铣削速度:参照机械加工工艺手册表2.4-81,取机床主轴转速:,取实际铣削速度:进给量:工作台每分进给量:根据机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.52min2.5.3粗、精铣16孔上端台阶面机床:X52K铣床刀具:两块镶齿套式面铣刀(间距为80),材料:, ,齿数,为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=3mm所以铣削深度:每齿进给量:根据参考文献3表2.4-73,取铣削速度:参照参考文献3表2.4-81,取机床主轴转速:,按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度: 进给量: 工作台每分进给量: :根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度:刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-45工步辅助时间为:1.23min2.5.5粗精镗32的切削用量及基本工时所选用刀具为硬质合金(钨钴类),直径为的圆形镗刀。.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知,当粗镗铸件时,镗刀直径,镗刀伸出长度为时: =0.150.40按CA6140机床的进给量(表4.29),选择, =0.25.确定切削速度 = (3-9) 式中=,=0.2,=0.20,=,=0.15 (3-10) =37 = (3-11)按CA6140机床的转速,选择 =160=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=,则=,则: =117 2.5.6钻铰2-6孔机床:Z525钻床刀具:5.4直柄短麻花钻确定钻削用量确定进给量 根据参考文献2,表28-10可查出,查Z525钻床说明书,取。 根据参考文献2表28-8,钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力(由机床说明书查出),根据参考文献2,表28-9,允许的进给量。 由于所选进给量远小于及,故所选可用。确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献2,表28-15,由插入法得 , , 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。根据参考文献2,由表28-3,故查Z525机床说明书,取。实际切削速度为 由参考文献2,表28-5,故 校验机床功率 切削功率为 机床有效功率故选择的钻削用量可用。即,相应地,切削工时 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间:查参考文献1,表2.5-41工步辅助时间为:1.58min2.5.7钻-扩4-11孔、4-16孔钻孔选用机床为Z525摇臂机床,刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻,机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度,根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 (3-20)查得参数为,刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间(一个孔) =2.5.8 钻孔攻丝M8机床:立式钻床Z525刀具:根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔切削深度: 进给量:根据参考文献3表2.438,取。切削速度:参照参考文献3表2.441,取。机床主轴转速:,按照参考文献3表3.131,取所以实际切削速度:切削工时 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取走刀次数为1机动时间: 攻丝M8机床:组合攻丝机刀具:钒钢机动丝锥 进给量:由于其螺距,因此进给量切削速度:参照机械加工工艺手册表2.4.105,取机床主轴转速:,取丝锥回转转速:取实际切削速度: 由工序2可知: 走刀次数为1机动时间:2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析,从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料,设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上,将两种方案进行比较,选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时,先选用刀具和机床,再查阅资料找出进给量,由它算出机床所需的转速,翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。第3章 钻铰2-6孔夹具设计3.1 夹具的设计在本次夹具设计中,设计钻2-6孔的夹具,在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是:针对性强,刚性好,容易操作,装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高,但是设计制造周期长,产品更新换代时往往不能继续使用适应性差,费用较高。3.1.1 定位分析在工件的定位中有很多种不同的定位方法,如:工件以平面定位,工件一心轴定位,工件以小V型块定位等。根据零件的形状,我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准,以便减小加工误差。所以在这道设计中采用外圆表面以及底平面和一侧端面为定位基准。3.1.2 定位原理在机械加工过程中,为了保证工件某道工序的加工要求,必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时,是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置,必须做到以下三点:(1) 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置;(2) 使夹具在机床上占有正确的位置;(3) 使刀具相对于夹具占有正确的位置。工件在夹具中定位,就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置,这就可以通过设置定位支承点,限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前,可视为一个处于空间自由状态的刚体,根据运动原理学可知,任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度,即沿三个坐标轴轴向移动的自由度,分别用、来表示;绕三个坐标轴的转动的自由度,分别用、来表示。由此看来,未限制六个自由度的工件的位置是不确定的,当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置,必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。工件的六个自由度都是客观存在的,是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度,限制工件在某一方向的自由度,工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位,意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。3.1.3 定位元件的分析在加工过程中,因为该零件较为复杂,加上零件的特殊性,因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度,定位板限制了零件的X 、Y的移动方向和旋转方向,设计一拉杆限制了零件绕Z轴旋转的方面,一共限制了零件的五个自由度,达到不完全定位状态。不完全定位可分为下列两种情况:. 由于工件的加工前的结构特点,无法也没有必要限制某些方面的自由度;. 由于加工工序的加工精度要求,工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。3.1.4 夹紧元件的选择工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中,即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力,由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差,必须进行自位平衡,则钻模板和夹具体之间采用铰链连接,使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为45钢,其外还有自制导轨。.选择钻套钻套装在衬套中,而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套,固定钻套直接压入钻模板采用或配合,磨损后不容易更换,适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。可换钻套:可换钻套装在衬套中,而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定,以防止转动。钻套与衬套间采用或配合,钻套磨损后,可以迅速更换。适于大批量生产。快换钻套:当要取出钻套时,只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面,即可取出钻套。在这次设计中我选择可换钻套,因为是大批量生产。但是本道工序里要用自制钻套和衬套,必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。快换钻套如图所示:图4-1 快换钻套.夹具底座与工作台的连接 由于加工过程中选用的机床为Z525摇臂钻床,机械加工工艺手册 孟少农 主编第二卷,表10.1-5摇臂钻床联系尺寸可得,底座T型槽数为5个,工作台上面T型槽数为5个,工作台侧面槽数为3个,。3.1.5定位误差的分析定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案,只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3,即可认为该定方案符合加工精度的要求。在用夹具装夹工件时,当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时,工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说,因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差,且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差,因此,虽然工件已经定位,但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化,这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。该夹具以2个平面和和1个活动V型块定位,螺旋机构, 要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得:1 定位误差: 当以任意边接触时 当以固定边接触时 式中为彼此最小间隙通过分析可得: 因此:当以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.1.6切削力及夹紧力的计算该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则;参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力:F夹KF (N)扭距:Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得:切削力公式: 式(2.17)式中 查表得: 即:实际所需夹紧力:由参考文献16机床夹具设计手册表得: 安全系数K可按下式计算,由式(2.5)有:式中:为各种因素的安全系数,见参考文献16机床夹具设计手册表 可得: 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用液压泵螺旋夹紧机构。取,螺旋夹紧时产生的夹紧力,由式(2.9)有:式中参数由16机床夹具设计手册可查得: 其中: 由16机床夹具设计手册表得:原动力计算公式:由上述计算易得: 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.2 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、心轴为定位基准,在V型块板上实现完全定位。采用螺旋夹紧压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。结论 结 论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品,中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产,工序就分得很散,中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在本次设计中已无大的问题,基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较,有所不足。参 考 文 献1 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具设计手册M,上海:上海科学技术出版社,1980。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社,1995。3 李庆寿。机床夹具设计。机械工业出版社,1991。4 李洪。机械加工工艺手册。北京出版社,1996。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册。上海科学技术出版社,2544。6 黄如林,刘新佳,汪群。切削加工简明实用手册。化学工业出版社,2544。7 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计M,重庆:重庆大学出版社,1995。8 周永强,高等学校课程设计指导M,北京:中国建材工业出版社,2542。9刘文剑,曹天河,赵维,夹具工程师手册M,哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1987。10 王光斗,王春福。机床夹具设计手册。上海科学技术出版社,2542。11 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社,1984。 12 李庆寿,机械制造工艺装备设计适用手册M,银州:宁夏人民出版社,1991。13 廖念钊,莫雨松,李硕根,互换性与技术测量M,中国计量出版社,2540:9-19。14 王光斗,王春福,机床夹具设计手册M,上海科学技术出版社,2540。15 乐兑谦,金属切削刀具,机械工业出版社,2545:4-17致谢致谢在课程设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声,谢谢!我想没有他们的帮助,课程设计就会做得很困难。这次课程设计是在老师悉心指导下完成的。X老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题,杨老师给了我许多关怀和帮助,并且随时询问我课程设计的进展情况、细心的指导我们,也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中,得到了XX学院有关领导和老师的帮助与支持,在此表示衷心的感谢。最后,在即将完成课程设计之时,我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了!机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共3 页产品名称连杆零(部)件名称连杆第 1 页车 间工序号工序名称材料牌号0145钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床卧式铣床X61夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣下端面卧式铣床X6131530.680.62120.9525.772精铣下端面卧式铣床X6131534.30.63.7120.9625.71编制(日期)审核(日期)会签(日期)刘萌萌标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期2015.11.20 机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共3页产品名称连杆零(部)件名称连杆第 2 页车 间工序号工序名称材料牌号02铣45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床卧式铣床X61夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液专用夹具工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1粗铣左端面卧式铣床X6131530.680.62120.9525.772精铣左端面卧式铣床X6131534.30.53.5125.1427.17编制(日期)审核(日期)会签(日期)刘萌萌标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期2015.11.20机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零(部)件图号图5-20第 1 页产品名称车床夹具零(部)件名称刀架共 1 页材料牌号45毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工艺装备工时准终单件1粗铣底面以轴承底座的上表面为粗基准加工轴承座的下底面金工卧式铣床X61铣刀铣床夹具卡尺40s2粗铣左端面以轴承右端面为粗基准加工轴承座的左端面金工卧式铣床X61铣刀铣床夹具卡尺40s3精铣底面进一步精加工底面金工卧式铣床X61铣刀铣床夹具卡尺40s4精铣左端面进一步精加工左端面金工卧式铣床X61铣刀铣床夹具卡尺60s5镗32孔以下底面为精基准粗镗、半精镗、精镗35孔金工镗床T68镗刀镗床夹具卡尺40s6钻6孔以左端面为精基准钻、粗铰、精铰两个6孔金工立式钻床535钻头钻床夹具卡尺40s7钻11孔以左端面为精基准钻、扩四个11孔金工立式钻床535钻头钻床夹具卡尺15s8钻16孔以左端面为精基准钻、扩、铰四个16孔金工立式钻床535钻头钻床夹具卡尺30s9攻M8螺纹以左端面为精基准攻M8内螺纹金工卧式车床CA6140丝锥车床夹具卡尺15s10去毛刺去除加工后铸件表面的毛刺金工钳工台平锉15s11中检对半成品的尺寸进行中期检验金工塞规百分表卡尺12热处理轴承座35孔局部淬火、低温回火金工淬火机13磨削加工磨削轴承座底面和左端面金工平面磨床M7120A砂轮磨床夹具卡尺14终检对最终成品进行尺寸上的检验金工塞规百分表卡尺编制 (日期)审核 (日期)会签 (日期)刘萌萌2015.11.20处 数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期哈尔滨理工大学课程设计说明书 机械制造技术课程设计说明书 设计题目:制定刀架零件(图5-20)的加工工 艺,设计镗32H7孔的车床夹具 专 业: 机械电子工程 班 级: 12-3 学 号: 1230120316 姓 名: 刘萌萌 指导教师: 张中然 机械工程系2015年11月20日目录序言1第1章 零件的分析21.1 刀架的用途21.2 刀架的工艺分析:31.3 确定刀架的生产类型3第2章 工艺规程设计42.1 确定加工方案42.2 用查表发确定加工余量42.2.1 计算各工序尺寸的基本尺寸42.2.2 确定各工序尺寸的公差及其偏差52.3 拟定刀架工艺路线62.3.1 定为基准的选择62.3.2 表面加工方法的确定62.3.3 加工阶段的划分72.3.4 工序的集中与分散72.3.5 工序顺序安排72.2.682.4 切削用量、时间定额的计算112.4.1 切削用量的计算112.4.2 时间定额的确定13第3章 车床专用夹具设计153.1 定位方案153.1.1 确定定位元件153.1.2 定位误差的分析153.1.3 定位元件的配合尺寸153.2 确定导向装置153.3 确定夹紧机构163.3.1 夹紧力的计算163.3.2 确定定位元件之间及定位元件与工件之间的尺寸16设计体会18参考文献19II序言机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的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.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。第1章 零件的分析1.1 刀架的用途通过给刀架上紧紧定螺丝,来达到内圈周向、轴向固定的目的,但刀架外圈与刀架内孔是间隙配合,一般只用于轻载、无冲击的场合。刀架在工作时,静力平衡。该刀架零件,用来安装刀架,形状一般,精度要求较高,零件的主要技术要求分析如下:由零件图可知,零件的底座底面、端面、孔有粗糙度要求,其余的表面精度要求并不高,也就是说其余的表面不需要加工,只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为Ra1.6,端面精度为Ra6.3, 32孔的精度要求为Ra1.6,6孔的精度要求为Ra3.2,孔内表面精度要求为Ra12.5,孔内表面精度为Ra6.3、底面精度为Ra3.2。图1-11.2 刀架的工艺分析:该刀架的各项技术要求如下表所示:表1-1加工表面尺寸偏差(mm)公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)刀架左端面60 IT136.332孔内表面IT81.6孔 IT8 3.2孔内表面 IT13 6.3孔底面 IT13 3.2孔 IT13 12.5刀架底面 IT13 1.6该刀架结构简单,形状普通,属一般类零件。主要加工表面有32孔内表面,要求其轴线与底面的平行度满足0.01mm,其次就是;11、16和6孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外,其余的表面加工精度均较低,不需要高精度机床加工,通过铣削的粗加工就可以达到加工要求。由此可见,该零件的加工工艺性较好。1.3 确定刀架的生产类型 本课程设计刀架的生产类型定为中批量生产。第2章 工艺规程设计2.1 确定加工方案 查阅机械制造基础课程设计指导书表2-40,对于基本尺寸为,公差为0.039mm,其公差等级为IT8。再由表1-7,确定其加工方案为粗镗半精镗精镗。2.2 用查表发确定加工余量毛坯总余量:由表2-1和2-5,对于中批量生产,砂型机造型,取尺寸公差等级为10级,加工余量等级为G级,这是底、侧面的加工余量等级。砂型铸造孔的加工余量等级降低一级选用,其加工余量等级为CT10级,RMA-H级。再由表2-4查得,每侧的加工余量数值为3mm,故毛坯孔的加工总余量为。 精镗余量 半精镗余量 粗镗余量 (表229)2.2.1 计算各工序尺寸的基本尺寸精镗后工序基本尺寸为(设计尺寸);其他各工序基本尺寸依次为: 半精镗 32-0.3=31.7mm 粗镗 31.7-3.7=28mm毛坯 28-2=26mm2.2.2 确定各工序尺寸的公差及其偏差工序尺寸的公差按加工经济精度确定:精镗:IT8,公差值为0.039mm(表240);半精镗:IT9 (表17);公差值为0.062mm(表240);粗镗: IT11(表17);公差值为0.160mm(表240);毛坯:CT10;公差值为2.6mm(表23)。工序尺寸偏差按“入体原则”标注:精镗:;半精镗:粗镗:; 毛坯孔: 工序尺寸及公差计算表(表1-2)工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差精镗0.3320.039半精镗3.731.70.062粗镗2280.160毛坯6262.6刀架的毛坯图如下图所示图1-22.3 拟定刀架工艺路线2.3.1 定为基准的选择1.粗基准的选择按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示,应选刀架底座上表面和右端面为粗基准,以此加工刀架底座底面和左端面以及其它表面。2.精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面和左端面为主要的定位精基准,即以刀架的下底面和左端面为精基准。2.3.2 表面加工方法的确定根据刀架零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度,确定加工件各表面的加工方法,如下表所示:表1-3加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案刀架左端面 IT136.3粗铣孔内表面IT81.6粗镗半精镗精镗 孔 IT8 3.2钻粗铰精铰孔内表面 IT13 6.3钻扩孔底面 IT3 3.2钻扩铰孔 IT12 12.5钻扩刀架10460底面 IT13 1.6粗铣精铣2.3.3 加工阶段的划分该刀架加工质量要求较高,可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工加工三个阶段。在粗加工阶段,首先将精基准(刀架底面和左端面)准备好,使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他表面的精度要求;然后粗镗孔,钻、孔。在半精加工阶段,完成半精镗孔,粗铰孔,扩、孔。在精加工阶段,完成精镗孔,精铰、孔以及M8内螺纹的加工。2.3.4 工序的集中与分散选用工序集中原则安排刀架的加工工序。该刀架的生产类型为大批生产,采用工序集中原则可以提高生产率;而且可以减少工件的装夹次数,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。2.3.5 工序顺序安排1.机械加工工序(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准刀架底面和左端面。(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。(3)遵循“先面后孔”原则,先加工刀架底面和左端面,再加工各孔。2热处理工序 铸造成型后,对铸件进行退火处理,可消除铸造后产生的铸造应力,提高材料的综合力学性能。该刀架在工作过程中不承受冲击载荷,也没有各种应力,故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3辅助工序在精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述,该刀架工序的安排顺序为:热处理基准加工粗加工半精加工精加工。2.2.6 确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,下表列出了刀架的工艺路线表1-4工序号工序名称工 序 内 容设 备工 艺 装 备1粗铣底面以刀架底座的上表面为粗基准加工刀架的下底面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺2粗铣左端面以刀架右端面为粗基准加工刀架的左端面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺3精铣底面进一步精加工底面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺4精铣左端面进一步精加工左端面卧式铣床X61铣刀、铣床专用夹具、游标卡尺5镗32孔以下底面为精基准粗镗、半精镗、精镗32孔车床T68镗刀、车床专用夹具、游标卡尺6钻6孔以左端面为精基准钻、粗铰、精铰两个6孔立式钻床532钻头、钻床专用夹具、游标卡尺7钻11孔以左端面为精基准钻、扩四个11孔立式钻床532钻头、钻床专用夹具、游标卡尺8钻16孔以左端面为精基准钻、扩、铰四个16孔立式钻床532钻头、钻床专用夹具、游标卡尺9攻M8螺纹以左端面为精基准攻M8内螺纹卧式车床CA6140丝锥、车床专用夹具、游标卡尺10去毛刺去除加工后铸件表面的毛刺钳工台平锉11中检对半成品的尺寸进行中期检验塞规、百分表、卡尺等12热处理刀架32孔局部淬火、低温回火淬火机13磨削加工磨削刀架底面和左端面平面磨床M7120A砂轮、磨床专用夹具、游标卡尺14清洗清洗加工后的刀架清洗机15终检对最终成品进行尺寸上的检验塞规、百分表、卡尺等2.4 切削用量、时间定额的计算在这只计算粗镗半精镗精镗32孔此工序的切削用量和时间定额。2.4.1 切削用量的计算粗镗阶段(1)背吃刀量的选择: 粗镗前孔的直径是29mm,因此粗镗的背吃刀量 (2)进给量的选择: (表529)(3)切削速度的选择:由表529知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为 由公式又由车床t68的18级转速 取实际切削速度半精镗阶段(1)背吃刀量的选择:半精镗孔的直径是31mm,因此粗镗的背吃刀量 (2)进给量的选择:(表529)(3)切削速度的选择:由表529知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为 由公式又由车床t68的18级转速 取实际切削速度精镗阶段(1)背吃刀量的选择:精镗孔的直径是31.7mm,因此粗镗的背吃刀量 (2)进给量的选择:(表529)(3)切削速度的选择:由表529知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为 由公式又由车床t68的18级转速 取实际切削速度2.4.2 时间定额的确定工步1:粗镗 工步2:半精镗 工步3:精镗 第3章 车床专用夹具设计3.1 定位方案3.1.1 确定定位元件刀架以底面、右端面、刀架底座侧面为定位基准,根据六点定位原理采用采用平面与定位销组合的定位方案。底面三个定位销限制 X Y Z刀架侧面两个定位销限制 Z X刀架右端面的定位销限制 Y定位元件能限制工件的六个自由度,能实现工件的正确定位。3.1.2 定位误差的分析对于工序尺寸55.02mm而言 3.1.3 定位元件的配合尺寸定位孔与定位销的配合尺寸取为 在夹具上标出定位销配合尺寸。3.2 确定导向装置本工序要求对被加工孔依次进行粗镗半精镗精镗等3个工步的加工,最终达到规定的加工要求,故选用快换镗套作为刀具的导向元件。通过查阅机床夹具设计手册确定镗套的长度H=(12.5d)=50mm,排屑空间h=0.5d=14.5mm。3.3 确定夹紧机构3.3.1 夹紧力的计算螺旋夹紧机构夹紧力 (21)式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度查机床夹具设计手册,螺纹直径为12mm,用扳手的六角螺母的夹紧力再根据理论力学公式: 3.3.2 确定定位元件之间及定位元件与工件之间的尺寸(1)定位销与定位销中心线之间的尺寸为30mm。(2)镗套中心线与工件底面定位销表面的的尺寸为(其基本尺寸取为零件相应尺寸的平均尺寸;其公差值为其相应位置度公差值的1/2,偏差对称标注)(3)定位销中心线与夹具底面的平行度公差取为0.02mm。(4)标注关键件的配合尺寸 、。设计体会三周的课程设计,使我掌握了机械零件加工方法以及专用机床夹具的设计。这是暨机械制造技术基础这门课理论知识学习后一次很好的实践。这个过程同时也锻炼了分析问题解决问题的能力。机械制造技术基础课程设计主要分为两个阶段,第一阶段是机械加工工艺规程的制定,主要让我们掌握一个工件是怎样从毛坯加工成成品的以及整个工件加工的流程其中包含它的工艺及工序的设计。第二个阶段是专用机床夹具的设计,此过程在确定定位元件及定位方案后通过查阅机床设计手册和课程设计指导书后设计出加工零件用的专用机床夹具。机床夹具的设计包括定位元件的设计,导向元件或堆到装置的设计,夹具体的设计。其中夹具体的设计还要考虑排屑的问题以及怎样确定夹具体与机床的正确位置。本次课程设计我觉得是一次很好的锻炼机会,不仅考察了我们识图、设计的能力而且提升了我们运用绘图软件制图、用WORD文档编辑论文的综合能力。我觉得这么好的机会值得珍惜。 参考文献1 李益民主编机械制造工艺设计简明手册,机械工业出版社。2 吴拓编著简明机床夹具设计手册,化学工业出版社。3 徐鸿本主编机床夹具设计手册,辽宁科学技术出版社。4 王连明,宋宝玉主编机械设计课程设计,哈尔滨工业大学出版社。5 陈家芳主编实用金属切削加工工艺手册,上海科学技术出版社。6 李旦,邵东向,王杰等著机床专用夹具图册,哈尔滨工业大学出版社。7 赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书,机械工业出版社。8 叶伟昌主编机械工程及自动化简明设计手册,机械工业出版社。9 曹岩,白瑀主编机床夹具手册与三维图库,化学工业出版社。19
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