K293-连接壳体机械加工工艺规程及钻Φ12孔夹具设计【含CAD图纸+PDF图纸+文档】
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机械加工工序卡片产品型号零件图号01产品名称 连接壳体零件名称 连接壳体共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号 金工1铣端面HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 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 X511夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件0.44工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1 钻12孔专用夹具,麻花钻,扩孔钻标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字日 期 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称连接壳体共页第页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件01铸造铸造锻造05热处理时效处理热处理10铣铣40左端面以40右端面的外圆和R10半圆定位,采用活动V型块和固定V型块定位夹紧机加工X51专用夹具,端铣刀,游标卡尺15铣铣40右端面以40左端面的外圆定位,采用活动V型块和固定V型块定位夹紧机加工X51专用夹具,端铣刀,游标卡尺20车车30,31孔,40外圆,55端面以40右端面的外圆和R10半圆定位,采用活动V型块和固定V型块定位夹紧机加工C6140专用夹具,外圆车刀,游标卡尺25钻钻3-7孔,扩3-12孔以30孔定位,采用心轴定位夹紧,用盖板式钻模板机加工Z525专用夹具,麻花钻,游标卡尺30钻钻6孔,扩12孔以30孔定位,采用心轴定位夹紧机加工Z525专用夹具,麻花钻,游标卡尺35钻钻12孔以40右端面的外圆和R10半圆定位,采用活动V型块和固定V型块定位夹紧机加工Z525专用夹具,麻花钻,游标卡尺40铣铣M6孔所在的端面机加工Z525专用夹具,端铣刀,游标卡尺45钻钻M6螺纹底孔,攻丝以30和7孔定位,采用一面2销定位机加工Z525专用夹具,麻花钻,丝锥,游标卡尺50磨磨40外圆。55端面检验入库 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期 辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目:连接壳体工艺规程及钻12孔夹具设计班 级:机械10-2 姓 名:仇 迪 指导教师:魏 永 乐 完成日期:2013.7.1 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。连接壳体的加工工艺规程及其钻12孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。关键词:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择 52.3制定工艺路线 82.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 112.5确定切削用量及基本工时14三 夹具设计 173.1问题的提出173.2定位基准的选择183.3切削力及夹紧力计算193.4定位误差分析203.5夹具设计及操作简要说明21总 结22致 谢24参考文献 25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。连接壳体的加工工艺规程及其钻孔的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、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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。一、 零件的分析1.1 零件的作用连接壳体的作用待查1.2 零件的工艺分析从连接壳体的零件图上可以看出,它有两组加工表面,这两组加工面之间也有一定的位置要求,现将这两组加工面分述如下: 1. 以上下端面为基准的加工面 这一组加工面包括:上下端面自身,12.30的孔2. 以30孔为中心的加工面 这一组加工面包括:这组加工面包括剩余的各面和孔。二. 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200,由于零件成批生产,而且零件的轮廓尺寸不大,选用砂型铸造,采用机械翻砂造型,铸造精度为2级,能保证铸件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择的选择粗基准选择应当满足以下要求:(1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。(4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。(5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的生产是非常重要的。先选取40外圆为定位基准,利用V型块为定位元件。3.2.2 精基准的选择精基准的选择应满足以下原则:(1)“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3)“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。(5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以6和30孔(一面2销)为定位精基准,加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合的时候,应该进行尺寸换算,这在以后还要进行专门的计算,在此不再重复。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降下来。 方案一工序:铸造。 工序:时效处理工序:铣40左端面工序:铣40右端面工序:车30,31孔,40外圆,55端面工序:钻3-7孔,扩3-12孔工序:钻6孔,扩12孔工序:钻12孔工序:铣M6孔所在的端面工序X:钻M6螺纹底孔,攻丝工序XI:磨40外圆。55端面工序XII:终检,入库。方案二工序:铸造。工序:时效处理工序:铣40左端面工序:铣40右端面工序:车30,31孔,40外圆,55端面工序:钻3-7孔,扩3-12孔工序:钻6孔,扩12孔工序:钻12孔工序:铣M6孔所在的端面工序X:钻M6螺纹底孔,攻丝工序XI:终检,入库方案一和方案二的区别在于,方案一在加工完所有的后,在最后增加了一道磨40外圆和70端面的工序,因为这2个端面的粗糙度要求为0.8,车很难满足要求,因此我们增加此道磨的工序是比较合理的,综合考虑我们选择方案一,具体的加工路线如下工序:铸造。工序:时效处理工序:铣40左端面工序:铣40右端面工序:车30,31孔,40外圆,55端面工序:钻3-7孔,扩3-12孔工序:钻6孔,扩12孔工序:钻12孔工序:铣M6孔所在的端面工序X:钻M6螺纹底孔,攻丝工序XI:磨40外圆。55端面工序XII:终检,入库。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的加工余量和工步如下: 1.30mm的孔查机械加工工艺手册P49页表2-33可知铸造单边余量为2mm2. 30mm的孔端面,查机械加工工艺手册P49页表2-33可知铸造单边余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序:铣40左端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量1) 决定铣削深度 因为加工余量不大,故可在一次走刀内铣完,则2) 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取3) 计算工时切削工时:,则机动工时为工步二:铣刀右端面的切削用量的计算如上,其计算工时的计算如下切削工时:,则机动工时为工序III:钻,扩,绞12孔工步一钻孔至11确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工14孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则根据Z525机床说明书,现取切削速度:根据参考文献表2-13及表2-14,查得切削速度所以 根据机床说明书,取,故实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工步二:扩孔利用钻头将孔扩大至,根据有关手册规定,扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书,选取则主轴转速为,并按车床说明书取,实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工步3:铰孔根据参考文献表2-25,得查参考文献表4.2-2,按机床实际进给量和实际转速,取,实际切削速度。切削工时:,则机动工时为工序20:车30孔工步一:粗车30的内圆粗车30mm内圆柱面1) 切削深度 单边余量为Z=1.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时, t=i ;其中l=47mm; =4mm; =0mm; t=0.085(min)工步二:精车30内圆1) 切削深度 单边余量为Z=0.5mm 分两次切除。 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.2mm/r 3) 计算切削速度其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m/min4) 确定机床主轴转速ns= 585r/min与585r/min相近的机床转速为600r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度=5)切削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=47mm; =4mm; =0mm; t=i=0.4833(min)工序25 钻3-7孔锪孔12深7个钻7孔的切削用量及基本工时(1)钻7mm孔机床:Z525立式钻床 刀具:根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻91)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=10m/min3)确定机床主轴转速ns= 454r/min与454r/min相近的机床转速为475r/min。现选取=475r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=12mm; =4mm; =3mm;t= =0.3077min)(工步二:锪孔 12mm孔根据有关资料介绍,利用钻头进行扩钻时,其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 448r/min与448r/min相近的机床转速为475r/min。现选取=475r/min。所以实际切削速度=5) 削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=7mm; =6mm; =0mm; t= =0.0547(min)工序30:钻孔6,锪孔12的切削用量的计算如上,具体的工时计算如下钻6孔切削工时,按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=10mm; =4mm; =3mm;t= =0.2753min)锪孔12的切削工时5) 削工时,按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=2mm; =6mm; =0mm; t= =0.03367(min)工序35:铣M6所在的端面,立式铣床X53选择刀具刀具选取高速钢三面刃铣刀,刀片采用YG8,,。2. 决定铣削用量4) 决定铣削深度 因为加工余量不大,故可在一次走刀内铣完,则5) 决定每次进给量及切削速度 根据X53型铣床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 ,则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6) 计算工时切削工时: ,则机动工时为工序40:钻M6螺纹孔钻M6螺纹底孔确定进给量:根据参考文献表2-7,当钢的,时,。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则根据Z525机床说明书,现取切削速度:根据参考文献表2-13及表2-14,查得切削速度所以根据机床说明书,取,故实际切削速度为切削工时:,则机动工时为工序:攻丝M6攻螺纹M6mm。 按机床选取,则机动时,攻M6孔工序45:磨40外圆,70端面磨40外圆 (1) 磨40mm外圆柱面机床M6025K万能磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为:砂轮磨料为刚玉,粒度为46#,硬度为中轮1级,陶瓷结合剂,6号组织,平型砂轮,其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.55(min)磨70端面的切削用量及基本工时的计算如上,在此不再累述三、 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。由指导老师的分配,决定设计钻12孔的钻床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻12孔,精度要求不高,为此,只考虑如何提高生产效率上,精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求,从保证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求,也没有较高的平行度和对称度要求,所以我们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。30,7的孔已加工好,为了使定位误差减小,选择已加工好的30孔和7作为定位基准,即采用经典的一面两销定位。采用40端面限制3个自由度,圆柱销限制2个自由度,削边销限制一个自由度,这样空间的6个自由度都已经限制完,我们既可以开始加工工件。3.3 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工,钻削力。由切削手册得:钻削力 式(5-2)钻削力矩 式(5-3)式中: 代入公式(5-2)和(5-3)得 本道工序加工孔时,夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4 定位误差分析一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 (式5-5)式中: 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入(式5-5)得: = = (2) 转角误差 (式5-6)式中: 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中: 则代入(式5-6)得:则: 3.5 夹具设计及操作简要说明本夹具采用一面两销定位,最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大,故使用手动夹紧。为了提高生产力,使用快速螺旋夹紧机构。总 结设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年第 24 页 共 29 页
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