乱扣盘工艺及钻φ4孔夹具设计[含CAD高清图工序卡说明书]
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辽宁工程技术大学课程设计17梧州学院机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目:乱扣盘加工工艺规程及钻4孔专用夹具设计 班级: 姓名: 指导教师: 完成日期: 成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业课程设计题目评语组长签字:成绩日期 20 年 月 日学 院机械学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号课程设计题目 乱扣盘零件的工艺规程及夹具设计实践教学要求与任务:1. 完成加工零件的零件图及毛坯图各一张(A3或A4);2. 编制工艺规程,完成机械加工工艺流程图一张(A0或A1);3. 完成三道重要加工工序卡片和一张质量检验卡片;4. 完成专用夹具设计一套,绘制专用夹具装配图一张(A0或A1);5. 绘制一张专用夹具的零件图(A2或A3);6. 编写设计说明书一份(不少于15页);7. 课程设计答辩。工作计划与进度安排:机械制造技术基础课程设计总用时2.5周。12月3日:课程设计总体讲解,布置课程设计任务,查阅资料;12月4-6日:完成加工零件的零件图,熟悉零件的特性;完成加工零件的毛坯图;12月7-10日:完成工艺流程图;12月11-15日:完成专用夹具装配图及零件图;12月16日:完成工序卡及检验卡;12月17-18日:完成设计说明书;12月19日:课程设计答辩。指导教师: 201 年 月 日专业负责人:201 年 月 日学院教学副院长:201 年 月 日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。乱扣盘的工艺规程及钻4孔的工装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。AbstractThe design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.Random snap disc process specification and 4 hole drilling fixture design is including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved.Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.目 录1、乱扣盘的工艺分析及生产类型的确定11.1、乱扣盘的用途11.2、乱扣盘的技术要求:21.3、审查乱扣盘的工艺性22、确定毛胚、绘制毛胚简图32.1选择毛胚32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量32.2.1公差等级32.2.2乱扣盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量32.2.3绘制乱扣盘毛坯简图43、拟定乱扣盘工艺路线53.1、定位基准的选择53.1.1精基准的选择53.1.2粗基准的选择53.2 、表面加工方法的确定63.3、加工阶段的划分63.4、工序的集中与分散63.5、工序顺序的安排63.5.1机械加工工序63.5.2热处理工序63.5.3辅助工序63.6、确定工艺路线74、加工余量、工序尺寸和工差的确定85、切削用量、时间定额的计算95.1、切削用量的计算95.2、时间定额的计算105.2.1基本时间tj的计算105.2.2辅助时间ta的计算105.2.3. 其他时间的计算105.2.4单件时间tdj的计算116.夹具设计126.1提出问题126.2设计思想136.3夹具设计136.3.1定位分析136.3.2切削力及夹紧力的计算136.3.3夹具操作说明157. 体会与展望16参考文献17 1、乱扣盘的工艺分析及生产类型的确定1.1、乱扣盘的用途1零件的作用在使用乱扣盘时,先将刀具移向工件起始端的适当位置,在不开车状态下,把对合螺母合上,使其啮合主丝杠,同时将乱扣盘上的刻度盘“0”刻线对准村线后紧固,然后就可以开车反复开合对合螺母去车削。2零件的工艺分析该零件为乱扣盘,主要用于加工时对刀,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30斜面表面粗糙度Ra0.8,25凸台面表面粗糙度Ra3.2,14H7孔,表面粗糙度Ra1.6,其余精度要求都不太高,其中25凸台面表面相对于基准A的圆跳动公差0.03,14H7孔右端面相对于基准A的圆跳动公差0.03。1.2、乱扣盘的技术要求:该乱扣盘的各项技术要求如下表所示: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)45孔端面45IT83.245孔45IT86.325凸台面25IT83.230斜面IT60.814H7孔14IT71.625端面25IT83.29孔9IT1012.515孔15IT1012.54孔4IT1012.56孔6IT81.61.3、审查乱扣盘的工艺性该乱扣盘结构简单,形状普通,属于类似回转类零件。主要加工表面有30斜面,表面粗糙度Ra0.8,其次就是;14H7孔,表面粗糙度Ra1.6,再次就是:25凸台面,25端面,与基准A的圆跳动公差为0.03。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,通过车削、钻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。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚零件材料为HT250,生产批量属于中批生产,且要求零件有较好的刚度和减振性等。结合该零件的结构特点和使用要求,通常选择毛坯为铸件。铸造的适应性广,可以制出形状复杂的毛坯,节约材料,减小切削加工的工作量。在铸造时,适当选择分型面,注意浇铸位置的安排,就可大大避免内部的缩孔、缩松、气孔、砂眼等腰三角形缺陷。毛坯选用砂型机器造型(级精度)。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知,可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1公差等级由乱扣盘的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为CT=8。2.2.2乱扣盘铸造毛坯尺寸工差及加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明45孔端面38mmG1.0单边余量45孔45mmG1.0双侧加工30斜面H25凸台面25mmG1.0单边余量25端面25mmG1.0单边余量9孔、15孔9mm15mmG4.57.5双侧加工4孔、6孔4mm6mmG2.03.0双侧加工14H7孔14mmG7.0双侧加工加工表面零件毛坯尺寸公差45孔42mm双侧加工45孔端面39mm单侧加工25凸台面18mm单侧加工25端面72mm单侧加工9孔0mm双侧加工15孔0mm双侧加工4孔0mm双侧加工6孔0mm双侧加工2.2.3绘制乱扣盘毛坯简图3、拟定乱扣盘工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1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45孔端面和45孔为主要的定位精基准,即以乱扣盘的45孔端面和45孔为精基准。3.1.2粗基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法进行。 粗基准的选择:对于零件的加工而言,粗基准的选择对后面的精加工至关重要。为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择重要表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面。因此,乱扣盘以25的外圆作为定位粗基准。3.2 、表面加工方法的确定 根据乱扣盘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:加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案45端面及30斜面IT83.2、0.8粗铣、精铣、磨削45孔IT86.3粗车、精车25凸台面IT83.2粗车、精车25端面IT83.2粗车、精车14H7孔IT71.6钻、铰15孔IT812.5 扩9孔IT812.5钻15孔IT812.5扩4孔IT812.5钻6孔IT81.6扩3.3、加工阶段的划分该乱扣盘加工质量要求一般,可将加工阶段划分为粗加工、精加工两个阶段。在粗加工阶段,首先将精基准(乱扣盘45孔端面和45孔)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;然后车削25端面。在精加工阶段,完成乱扣盘的45孔端面和45孔的加工。3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排乱扣盘的加工工序。该乱扣盘的生产类型为大批生产,可以采用普通机床配以能用夹具、专用夹具,以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,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。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准45孔端面和45孔。(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45孔端面再加工45孔3.5.2热处理工序铸造熔炼金属,制造铸型,并将熔融金属浇入铸型,凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。3.5.3辅助工序在半精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述,该乱扣盘工序的安排顺序为:在热处理基准加工粗加工半精加工精加工磨削。3.6、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,下表列出了乱扣盘的工艺路线工序号工序名称工序内容设备工艺装备10铸造铸造20热处理人工时效30铣粗铣、精铣45端面及30斜面CA6140卧式车床端铣刀、游标卡尺40车粗车、精车45孔CA6140卧式车床车刀、游标卡尺50车粗车、精车25凸台面 CA6140卧式车床车刀、游标卡尺60车粗车、精车25端面CA6140卧式车床车刀、游标卡尺70钻钻、铰14H7孔、扩14孔至15Z525立式钻床麻花钻、铰刀、扩孔钻、游标卡尺80钻钻9孔,扩9孔至15深9Z525立式钻床麻花钻、扩孔钻、游标卡尺90钻钻4孔,扩4孔至6深6Z525立式钻床麻花钻、扩孔钻、游标卡尺100刻字0用7号字,刻线宽度0.6,刻线深度0.4(刻线内涂黑色磁漆)110去毛刺去毛刺120质检检验至图纸要求130入库入库4、加工余量、工序尺寸和工差的确定加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明45孔端面38mmG1.0单边余量45孔45mmG1.0双侧加工30斜面H25凸台面25mmG1.0单边余量25端面25mmG1.0单边余量9孔、15孔9mm15mmG4.57.5双侧加工4孔、6孔4mm6mmG2.03.0双侧加工14H7孔14mmG7.0双侧加工加工表面零件毛坯尺寸公差45孔42mm双侧加工45孔端面39mm单侧加工25凸台面18mm单侧加工25端面72mm单侧加工9孔0mm双侧加工15孔0mm双侧加工4孔0mm双侧加工6孔0mm双侧加工5、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻4孔此工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算钻4孔1、加工条件加工材料:45钢,锻件。工艺要求:孔径d=4mm。通孔,精度H12H13,用乳化液冷却。机床:选用Z525钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头(如图3所示),其直径d=7mm 钻头几何形状为(根据切削用量手册表2.1及表2.2):标准钻头,后角,横刃长度,弧面长度。3选择切削用量(1)选择进给量按加工要求决定进给量:根据切削用量手册表2.7,当钢硬度200H有。(2)计算切削速度根据切削用量手册表2.15,当铸铁硬度=200220HBS时, , 时,。 切削速度的修正系数为:,故 =1074.8r/mm 根据Z525型钻床技术资料(见简明手册表4.2-12)可选择n=1000r/mm,v=26.8mm/min。5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tj的计算 钻孔工步根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(75+4+2)/fn 求得。式中切削工时 l=58mm; l=2mm; l=ap/2cotkr+(12)=4/2cot54+1.1mm=2mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间5.53s。tj =L/fn=(58+2+2)/fn=(58+2+2)/(0.351000)=0.177min=10.629s5.2.2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述,辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为:钻孔工步的辅助时间为:ta=0.1510.629s=1.594s;5.2.3. 其他时间的计算除了作业时间(基本时间和辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于轴承座的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作的时间tb是作业时间的2%7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%,这里均取3%,则各工序的其他时间可按关系式(3%+3%)(tj+ta)计算,它们分别为:钻孔工步的其他时间为:tb+tx =6% (10.629s+1.594s)=0.733s;5.2.4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为:钻孔工步tdj钻=10.629s+1.594s+0.733s =12.956s;因此,此工序的单件时间tdj=tdj钻=12.956s;将上述零件工艺规程设计的结果,填入工艺文件。6.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备,它广泛地运用于机械加工,检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中,提高加工精度和生产率,降低制造成本,一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具,是保证加工质量和提高生产率,从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。6.1提出问题(1)怎样限制零件的自由度;一个面与V型块限制四个自由度,三个挡销限制两个自由度。(2)怎样夹紧;设计夹具由铰链压板夹紧工件。(3)设计的夹具怎样排削;此次加工利用麻花钻,排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。(4)怎样使夹具使用合理,便于装卸。6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度,保证夹具的操作方便,夹紧可靠,使用安全,有合理的装卸空间,还要注意机构密封和防尘作用,使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对4孔进行加工,4孔尺寸精度要求为IT10,表面粗糙度Ra12.5,钻即可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率,降低劳动强度。6.3夹具设计6.3.1定位分析(1)定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工4孔时,采用固定V型块与挡销的配合方式来定位工件。(2)定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与一个销定位,因为该定位元件的定位基准为孔的轴线,所以基准重合b=0,由于存在间隙,定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=(TD+T d+S)/2=0.0655TD =0.09mmT d =0mmS=0.025mmj=0.016mm6.3.2切削力及夹紧力的计算1、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 2、夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉: 公称直径d=8mm,材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限: 极限应力幅:许用应力幅:螺钉的强度校核:螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,6.3.3夹具操作说明本工件采用固定V型块与挡销定位,通过铰链压板夹紧工件。这样操作更加简单,迅速,特别适合大批量生产,总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求7. 体会与展望 为期两周的机械制造工艺学设计即将结束了,两周是时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这两周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资料,为我们的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,它将是我们设计完成的更出色的关键一步。最后,衷心的感谢老师的精心指导和悉心帮助,使我顺利的完成此次设计。谢谢!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
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