机械制造技术课程设计-CA6140床头盖机械加工工艺规程及夹具设计.docx

辽宁工业大学机械制造基础课程设计（论文）题瓦CA6140床头盖机械加工工艺规程及夹具设计学院：机械工程与自动化学院专业班级I机械学.号：.学生姓名：指导教师：教师职称，.起止时间：2020.11.30-2020.12.11目录第1章零件工艺分析和毛坯设计11.1.零件工艺分析及生产类型确定11.2毛坯类型及毛坯图设计1第2章机械加工工艺规程设计32. 1基准选择33. 2工艺方案拟定34. 2.1零件表面加工方法选择35. 2.2机械加工工艺路线拟定46. 3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定47. 4切削用证及时间定额计算78. 4.I基本计算公式79. 4.2工序计算710. 经济分析15第3章专用夹具设计173.1 工序内容及加工要求173.2 定位方案及定位误差计算173.2.1定位方案173.2.2定位误差计算173.3夹具结构设计及工作流程18第4章结论20参考文献21第1章零件分析和毛坯的确定1.1零件工艺分析及生产类型确定本零件材料为HTI50灰铸铁。其力学性能：C1.1.=150WUHAS=190.根据£机械工程材料B等相关资料可以知道：HT1.50铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效：有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小：综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好：可承受较大的弯曲应力：主要用丁强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件。因此毛坯形式为铸件，根据任务书技术参数与要求：设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设缶含该零件件数：1：可知每年每年生产件数N=100(X)×1.×(1.+0.1.%)(1.+0.1.%)=10021件，生产纲领为大批生产。零件主要作用是轴向定位：防尘和密封，除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用.通过对该零件图的全新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件的需加工表面的加工精度和表面粗糙度都不雄获得。由零件图可知，零件的内孔、端面及键槽顶面有粗糙度耍求，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。孔的精度要求为R.12.5。端面要求R.3.2,键槽顶面要求R.6.3。床头盖在工作时，静力平衡。铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度，在净力的作用下，不至于发生意外事故。可知该零件为粗加工和半精加工，加工不成问题。主要技术要求如表1.1所示。1.2毛坯类型及毛坯设计I.选择毛坯该零件材料为HTI50灰铸铁，考虑到车床车削产生碎屑，该零件在工作过程中起密封的作用，对其要求来说选用铸件即可。由于零件年产量为10021件，属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。这从提面生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。毛坯图设计：根据零件形状，加工先后顺序,预留一定加工余量,对零件图进行分析计算，设计的毛坯图如图1.1所示：表1.1主要技术要求加工表面尺寸精度等级表面粗粒度键植面35-7OIT126.3内孔面4×9>I4IT1212.5那面IT83.2图1.1毛坯图第2章机械加工工艺规程设计2.1 基准选择本零件是盘盖类的床头盖，其中心线是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由基准不重合而产生的误差，应选中心线为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，先选用一端面和一侧面作为粗基准，铳出环形槽，然后选该环形槽和端而作为精基准。2.2 工艺方案拟定2.3 2.1零件表面加工方法选择本零件的加工表面有内孔、端面，螺纹孔等，材料为HTI50灰铸铁.以公差等级和表面粗糙度要求，杳询有关资料，其加工方法选择如下。（1）中35-4>70三键槽为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定其公差等级为112,表面粗糙度为Ra6.3,需耍进行粗铳、半精铳,以一端面和两通孔定位。（2） 49-中14nm沉头孔孔直彳仝未标注公差尺寸，公差等级为IT12,表面粗糙度为网12.5,直接进行钻孔即可中16mm螺纹孔为未标注公差尺寸，公差等级为IT8,内螺纹孔粗糙度无要求，也可以可以采用钻孔。（3）端面本零件端面不是回转体端面，尺寸精度要求不高且要求有倒角，公差等级精度IT8,表面粗糙度为Ra3.2,故可用端铳刀和网柱铳刀粗铳以及半精铳即可。2.2.2机械加工工艺路线拟定根据该零件的技术要求，选择端盖底面和616孔作为精基准,零件的很多表面都可以采用他们作为基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。16两孔是设计基准。选用其作定位端盖的测面，实现了设计基准和工艺基准重合。粗基准的选择：作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛剌或其他表面欠缺，这里选卜端面作为粗基准。拟定工艺路线如下：I粗铳端盖上，下端面I1.半精铳端盖上，下端面III 钻孔IV 粗铳环形键槽V 半精诜环形键槽VI 攻螺纹2. 3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定3. 3.1祖铳，半精铳端面工序尺寸及公差画定（1）加工方案粗洗一半精铳（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2.1端面工序尺寸及其公差工序名称加工余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铳2（单边）140.46心半精铳1（单边）120.072122（3）直阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量3mm,工序尺寸为I2%07j11iiio（4）工序简图如图2.1所示。图2.1工序简图2.3.249-I4nm沉头孔工序尺寸及公差确定（1）加工方案钻通孔（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2.24x9-34mn孔工序尺寸及其公差工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻2皿4孔0.213.20.184i,"钻4-¢9孔0.28.80.158.8/s钻4例4孔0.113.90.04313.9ttn（3）查阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量0.3un,工序尺寸为4xVwj-14,°mm4（4）工序简图如图2.2所示。图2.2工序筒图2.3.2祖铳、半精铳圆形槽工序尺寸及公差确定（1）加工方案粗铳,半精铳（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2.3槽工序尺寸及其公差工序名称工序余址工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铳3（单边）350.4635二半精铳1（单边）320.1132，。（3）隹阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量311m,工序尺寸为35%4f,mm。<4）工序简图如图2.3所示。图2.3工序简图2.3.416mm螺纹孔工序尺寸及公差确定（1）加工方案钻通孔、钻螺纹孔（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2.416三孔工序尺寸及其公差工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差攻螺纹孔0.1160.03316产(3)瓷阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量O.3un.工序尺寸为16jItzn.2.4切削用房及时间定额计算工序一：工步:粗铳端面(1)计算切削用量本工步为粗铳端面，已知加工材料为HTI50灰铸铁，q=15(),Ma,"RS=I(X),铸件，机床为X5012立式铳床，工件夹装在专用夹具中。查阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀量叫=2mm,每齿进给量f=0.12mmz,Z=8,从而选取切削速度匕=35mmin.Ifa100O匕I(XX)X35g-,主轴转速n=S-=89.2,力”In11dn3.14x125由机床转速表取，=130r/11in实际转速：V="=-=51.03nmn100OIO(X)(2)时间定额基本时间：1.=202三,1.a=yjaf,(d0-at,)+(1-3),1.b=2-5T1mu凡.(202+9.78+3)x1S12x8X100=1.72nin=103.2s式中i-为走刀次数：n工件转速(rmin)：刀具进给母(mr):辅助时间=25%X103.2=25.8s作业时间.7=4+7；=129s工作地点服务时间t=%×T=6%×129=7.74s休息和生理需要时间=2%×T=2%X129=2.58S单件时间心=/+，X1.+a%+2%)=139.32s工步二:粗铳另一端面(1)计算切削用量本工步为粗跣端面，已知加工材料为HTI50灰铸铁，=150,WUH噂=190,铸件，机床为X5012立式铳床，工件夹装在专用夹具中。查阅相关资料，根据堆边加工余量得背吃刀量=2三,每齿进给量f=0.I2m11z,Z=8,从而选取切削速度.=3511min.+ifc±rt.I(XX)1.I(XX)×35，r,主轴转速H=89.17必In11o3.I4×I25由机床转速表取*=130r/ninr+.r-tf.ihRdg3.14×125×130.1,头叼;必速：V=j1.-三-=5103，"/nnIO(X)IO(M)(2)时间定额基本时间：1.-202三,Ia=yap(<t0-ap)+(I3),fc=2-5Ti=1.72Hin=103.2s(1.+1.+h)i(202+9.78+3)1.K0.12x8x130辅助时间Tr=25%×103.2=25.8s作业时间T=Ti+Tf=I29s工作地点服务时间t=%×T-6%×129=7.74s休息和生理需要时间r,=2%T=2%1.29=258s单件时间7；=(7+7)X1.+«%+2%)=159.32.V工序二：工步一:半精铳端面（1）计算切削用量查阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀I<=1.>三,每齿进给任f=0.12mmz,Z=8,从而选取切削速度匕=40mmin.主轴转速=I21=0×40=1019r/z,n3.14×125由机床转速表取3=130nin实际转速：V=5.03mmnIOIO(2)时间定额基本时间：1.-20211un,Ia=+(1-3),Ih=2-5=1.72nin=103.2s二(/+/“+4"(202+978+3)x1.fit,-0.12×8×130辅助时间T,-25%×103.2=25.8s作业时间=T+,=129s工作地点服务时间t=%×T-6%×129-7.74s休息和生理需要时间/,=2%×T=2%×129=2.585单件时间7>=(7z+7;X+%+2%)=139.32s工步二:半精铳端面计算切削用量杳阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀址,=1.mm,每齿进给量f=0.12mmz,Z=8,从而选取切削速度匕=40mmin.由100o匕I（XX）×40,zc,主轴转速n=IOI.9rmm11J03.14×125由机床转速表取,=130r/n加hyf,由五d/W3.14×125×13O.夫小也，：，=51.03m/，”In100O100O(2)时间定额基本时间1.=202三,Ia=Ta)Ia。-aj+(1-3),Ih=2-5T,=1.72nin=103.2s(1+-202+9.78+3)x1Jh-0.12x8x130辅助时间T,=25%×103.2=25.8s作业时间T=T.+Tf=129s工作地点服务时间=%×T=6%×129=7.74s休息和生理需要时间r.=2%xT=2%x1.29=2.58.v单件时间7；,=（7；+7；X1.+%+2%）=139.325工序三：工步一:钻2-e14通孔：进给速度由表取f=0.4mmr切削速度由表取V1.50m'min机床主轴转速=产=一,一=”37.40r,minm1.,3.14×14IO由机床转速衣并考虑机床，取n-1600rminrv-rt1.1.i-乃IOCX)X2001八CCI/实际切削速度V4.=1005.31.nmnI(MK)100o切入行程/产2帧切出行程/广3mm切削长度/“=8E基本时间7上铲/=言/浣rx4=O"Zn辅助时间4=0.271=0.02作业时间T=TI+T2=O.I311in切入行程=211un切出行程”=3mm战本时间T1.=1."1.±./fi12+2+3rCzv-.X2=0.07nnn0.3×16(X)辅助时间4=0.271=0.02作业时间T=T+T2=0.09IIiin工步二:钻2-4*9通孔:（1）计算切削用量由表5-22按钻孔直径和工件材料取f-0.17mmr背吃刀量p-砧/2=4.5mm切削速度由表5-22得：v-1811min比小I(XX)1.I(X)OX18.主轴转速n=6196”，In冗43.14×9I1.由机床转速表取*=620rmin实际切削速度：y=*=?4X9X630=7,8而加IO(M)I(XX)(2)时间定额基本时间1.=12mIi=-XcotK,+(1-2),K.=30o,12=1-4,D=9mn,汨h=9三12=3mm71.t1.2AXi=0.95min'K.辅助时间tr=0.2X0.95=0.19min作业时间=7j+fr=0.95+0.19=1.14min工步三:整4-14沉头孔:(1)计算切削用量由表5-34按钩刀直径，加工类型和工件材料取f=0.16三r背吃刀珏等于加工余量sp=2.5mm切削速度由表5-34得：e=8mmin主轴转速”=1.21.=12=181邓加加11dn3.14×14由机床转速表取.=200r/min实际切削速度：V=314x14x200=8.8ninIO(X)1000(2)时间定额基本时间1.=8mm由表545得I1.=I2mm,取1.=2IanT.=-=I.25minA辅助时间tr=0.2×1.25=0.25min作业时间T=7j+fy=1.25+0.25=1.5min工序四：工步1粗铳环形槽(1)计算切削用量由表5-7按铳床功率和工件材料取f=0.35×2=0.7三r背吃刀量等于加工余量8pMm切削速度由实用机械加工工艺手册表11-94得：v=70mmin>心红也I(XX)匕I(XX)×7().rcc/,主轴转速=1392.6/win11(Jn3.14×I6由机床转速表取人=1390r/minrKi4Wi1.,ir<y"4""3.1.4639OACC9W'VjIJijaJS：V=J=69.9;n.77nnIO(X)I(XX)(2)时间定额基本时间1.=139.8mm11=1-2,d=16,T1=/+/，+/1.-=0.15mi11fix”辅助时间tf=0.2×0.15=0.03min作业时间T=7+fr=0.15+0.03=0.18min工步2半精铳环形槽(1)计算切削用量由表5-7按铳床功率和工件材料取f=0.5ran,r背吃刀量等于加工余量三p=1.mm切削速度由实用机械加工工艺手册表11-94得：v=80mnin十*”.由100O匕.100OX80.主轴转速n=产=-_=1455.9rwn11dn3.14×17.5由机床转速表取.产1500rmin实际切削速度：V=314x1.75x1.5°°=82.5；M/wm100OIO(2)时间定额战本时间1=139.8nm1.=1.-2,d=16,”=2正电=0.2OminJhw辅助时间tf=0.2×0.19-0.04min作业时间=T>+tj=0.20+0.04=0.24min工序五：工步一：攻左端中螺纹孔(1)计算切削用量查相关资料按粘孔直彳仝和工件材料取进给量f=0.3111mr取切削速度：v-1011nin,M好山I(XX)匕,I(XX)×109.主轴转速n199.04”,In11d03.14x16由机床转速表取“j250rmin.vkfjn11<Aw3.I4×I6×25O.实际转速：V=2-三=12.56为“inIO(X)1.0(2)时间定额./,=-co1.K+(1*-2).1.,.I=12/tun122=1-4Kr=45基本时间TU+1.+1.2)i(12+2.71+2)x1八”.1.I,=!=0.22mu=12.9s'山O.31×25O辅助时间T,=25%×12.9=3.23s作业时间T=T+T1=16.13s工作地点服务时间t=%×T=6×15.12=0.97s休息和生理需要时间，=2%7=2%613=O32s单件时间TD=(T.+Tri+%+2%)=I7.42.S工步二:攻右端,螺纹孔(1)计算切削用量查相关资料按钻孔直径和工件材料取进给量f=0.31.mnr取切削速度：-10mmi11,自好办100O匕,10()0×1O“g.主轴转速"=199.04，/，In11do3.14x16由机床转速表取，-250rminfcr-f4nMi"”3.1.462501.c.实际转速：V=2-三=12.56力MIn10100O(2)时间定额.,e/,=cotkr+(I*-2)>1.,.I=12/tun,2A=1-4Kt=45基本时间任*=0必而s1.29s'fit”O.31×25O辅助时间T,=25%×12.9=3.23s作业时间T=T.+7；=16.13s工作地点服务时间t-0%×T-6%×15.12-0.97s休息和生理需要时间r.=2%T=2%1.6.13=0325单件时间7；,=(7;+7)X1.+%+2%)=1.7.422. 5经济分析(1)铳床：选择型号:X5012立式铳床、数控铳床普通铳床成本=100oOX16×4×2.15/60=22900数控铳床成本=100oOX18×(0.18W.24)/60=3540钻床:选择型号:摇着钻床Z3025、摇蹲钻床Z3040摇臂钻Z3025成本=100oOX20X(0.09+1.14+1.50)/60=9100摇忤站Z3010成本=100OX16X0.28×2/60=1493.32 .折旧费计算月折旧额=机床原值X(I-预计净残值率)/折旧年限/12铳床月折旧额=500OOX(1-5%)/10/12=395.83数控铳床月折旧额=360000×(1-5%)/10/12=2850钵床月折旧额-385OOX(1-5%)/10/12-304.793 .人工费用铳工人工费:2.15/60X10000X15=5375数控洗工人工费：(0.18+0.24)60×25×10000=3500钻工人工费：(0.09+1.14+1.50+0.28X2)/60X10000X25=13708.33综上成本共计:631667.91第3章专用夹具设计3. 1工序内容及加工要求机械制造业中广泛采用的能迅速把工件固定在准确位巴上或同时能够确定加工工具位置的种辅助装置，这种装备统称为夹具。在钻床上采用的夹具统称为钻床夹具。夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影晌机械加工的质址、工人劳动强度、生产率和成本。夹具作用实现必须满足以卜条件：夹具在机床上的准确装夹、工件在夹具中占有正确的加工位置以及钻头相对于工件有准确的位%工序内容：钻四个09通孔。加工要求：表面粗糙度无耍求.机械制造业中广泛采用的能迅速把工件固定在准确位置上或同时能够确定加工工具位置的种辅助装置，这种装备统称为夹具。在钻床上采用的夹具统称为钻床夹具。夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人劳动强度、生产率和成本。夹具作用实现必须满足以卜条件：夹具在机床上的准确装夹、工件在夹具中占有正确的加工位置以及钻头相对于工件有准确的位置。工序内容：钻四个09通孔。加工要求：表面粗糙度无要求。.3.2 定位方案及定位误差计算3. 2.1定位方案采用“一面两销（其中一个销限制绕轴向的转动）”的定位方式，以床头盖卜表面和两个M的孔为定位基准。4. 2.2定位误差的计算（零件图如图2）图3.1零件图由课程设计指导教程表814一面两销定位得基准位移误差Aj.=O基准不重合误差Ajb=TW+TqZSS0.018+0.018>0=0.036E该加工部位两个误差变动方向相同故定位误差A11.=AJW+Aj1.,=0+0.036=0.03611m经与零件偏差相比较，A1.）WViTU,1.<0.18=0.06所以满足要求.3.3 夹具结构设计及工艺流程夹具设计的主要目的是保证加工孔的同轴度。为完成钻孔，采用可换钻套以提而效率。夹具应用在摇臂钻床Z3025上。夹具采用三个支撑钉、定位销定位，使用移动压板，双头螺柱+锋面里片+球面带肩六角螺母,调整支撑对工件夹紧，同时用两个圆柱销把钻模板固定在夹具体上。夹具的优点是夹索快速简单，适合大批生产。夹具图如图3.1所示图3.2夹具图此具是设计在钻床上使用的专用夹具，用来完成工序IH,钻平面上的孔。通过次装夹，节约时间，降低成本。采用面两销定位方式，利用螺栓、垫片和螺母对工件进行夹米.由丁本次设计要求是在批量生产的情况下，设计一个专用夹具符合事实要求。夹具中的压板、弹黄、螺钉等均按照标准件表选取的。夹具应用在描将钻Z3040摇村钻床机床上，夹具的具体结构见央具工程图。第4章结论课程设计共分为两部分两个部分，任务分别是：第一阶段机械加工工艺规程设计，第二阶段专用夹具设计。此设计的工件是床头盖,由于工件形状不规则，难以定位。在工序设计中完成了毛坯的选择以及加工工艺路线的确定。对床头盖进行r分析后，设计了两条工艺路线，分析对比后选择r此工艺路线并完成工艺卡制作。夹具设计部分通过分析工件，确定设计方案从而选择了定位元件，分析计算后满足该工件大批任生产要求，在分析定位后，选择了大部分钻床打孔夹具的框架，对其进行专用数据及定位的改造和设计完成了夹具设计，最终确定装配图。此次设计经过了基准选择、机床选用、时间定额计算、工件定位、夹紧机构等过程，完成r工件的加工过程分析、工艺卡的编制、专用夹具设计的方法和步骤等任务。通过铳床和钻床加工表面和打孔。最后设计钻床打孔专用夹具。满足该工件生产需要。参考文献1崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南：化学工业出版社，2017,第2版2邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社，20043李铁军主编.机械制造实习教程：延边大学出版社，2001,第1版4张耀宸主编,机械加工工艺设计实用手册北京:航空工业出版社，1993,第1版5秦宝荣主编.机械制造工艺学与机床夹具设计中国建材工业出版社，19986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，19947孟少农主编,机械加工工艺手册第一卷机械工业出版社，1991,第1版