机械制造技术课程设计-端盖零件加工工艺及钻4-φ9孔夹具设计.docx

设计说明书题目：端盖零件的工艺规程及夹具设计本设计涉及到机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差和测量等方面的知识。端盖的加工工艺和夹具设计包括三个部分,包括工艺设计、工序设计和专用夹具设计。在设计的过程中应该首先理解的分析部分,工序过程的设计一个毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;然后每个切削用量的部分步骤大小计匏,是决定工艺的关键设符和切割过程的各种设计参数,然后一个专用夹具,夹具选择各种组件的设计,如定位和夹紧元件连接部分,导向元件,夹具和机床和其他组件,定位误差计算夹具,分析夹具结构的合理性和不足之处,改进和设计。关键词:工序、工艺、切削参数、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThisdesignre1.ates1.othemechanica1.manufacturingtechno1.ogyandmachinetoo1.fixturedesign,meta1.cuttingmachinet1.s.to1.erancesand11asuremcn1.s,andotherspcc1.sofknow1.edge.T1.iemachiningprocessandfixturedesignofthebaseconsistsofthreeparts,inc1.udingprocessdesign,processdesignandspecia1.fixturedesign.Indesignprocessshou1.dfirstunderstandtheana1.ysis,structureoftheprocessdesignofab1.ank,andchoosethegoodpartsmachiningreferencetodesignpartsoftheprocessroute;thenca1.cu1.atetheamountofeachcuttingpartofthestepsize,thedecisionprocessofkeyequipmentandcuttingprocessofvariousdesignparametersandaspecia1.fixture,thefixturese1.ectiondesignofvariouscomponents,suchaspositioningandc1.ampinge1.ementsconnectingpart,componentoriented,t1.sandfixturesandothercomponents,positioningerrorca1.cu1.atefixture,fixturestructureofrationa1.ityanddisadvantageana1.ysis,improvementanddesign.Keywords:process,process,cuttingparamc1.crs.c1.amping,positioning,cor.目录ABSTRCT3序言51端盖的工艺分析及生产类型的确定61.1端康的用途612端装的技术要求：61.3审衣端族的工艺性72,确定毛胚、绘制毛胚简图71 .1选择毛胚72 .2湘装铸造毛坯尺寸工基及加工余fit73 .3绘制端族毛坯简图83.拟定端盖工艺路城83. 1定位基准的选择83.1.1 精基准的选择83.1.2 .粗基准的选择93. 2表面加工方法的确定93. 3加工阶段的划分93. 4工序的集中与分故IO3. 5工序顺序的安排IO4 .6确定工艺路战IO4 .加工余量、工序尺寸和工差的确定115 .切削用盘、时间定额的计匏126时间定额的计算137,机床夹具的设计147.1提出何物157.2设计思想157.3夹具设计167.3.k定位分析167.3.2切削力及央紧力的计算1673夹具操作说明177.4.确定导向装祝178.参考文献17机械制造行业的生产一定形状和大小的零件和产品，并配备了机械设备行业。机械制造的产品可以直接使用的人使用，而且对其他行业的生产提供设备，有各种各样的社会机器或机械制造产品。我们的生活不能分开制造，所以制造业是国民经济发展的一个揖要的产业，是一个重要的基础,一个国家或地区的发展和强大的支柱在某种意义上,机械制造业的水平是衡址一个国家的国民经济的整体实力和科技水平的一个重要指标端盖的工艺设计和夹具设计的基础是一个教学环节完成的机械制图、机械制造技术、机械设计、机械工程材料课程设计,正确解决一部分的过程中定位，夹紧和工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题，并设计专用夹具，确保零件加工的质量。设计也开发自己的自学和创新能力。因此,本设计是全面和实用,涉及范闱广泛的知识。因此,在设计中应注意的基本概念,基本理论,而I1.还注意到生产实践的需要，只有各种理论与生产实践的结合,可以很好的完成设计。设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老加批评指正。1端盖的工艺分析及生产类型的确定1.1.端盖的用途端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机罂中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，：其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。1.2端盖的技术要求：该端薪的各项技术要求如卜表所示:加工表面尺寸偏差mm)公主及精度等级表面粗髓度(Um)形位公差(mm)端彘左端面58IT1.312.50.03B端羌右端面58IT1.33.20.03B方形米面115X115IT1.312.50.03B端前中心孔25ooIT83.2014孔14IT1.O12.5410孔o>o°,IT96369孔9IT1.312.544孔4IT1312.575外表面751,xM*0,IT93.2R33弧R33IT1312.51.3审杳蟠盖的工艺性该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有端盖左、右端面，方形端面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足0.03mm,其次就是25孔及巾10孔，巾25孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度：另外4>IO孔的加工表面虽然在圆周上，但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，通过铳削、钻床的相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。确定端盖的生产类型依设计题目知:Q=5000件/年,m=1.件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式得：N=5000台/年X1.件/台X(1+3%)X(1+0.5%)=5175.75端盖重量为05kg,由表1-3知，端盖属轻型零件：由表1-4知，该端盖的生产类型为大批生产。2.确定毛胚、绘制毛胚简图2.1 选择毛胚端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。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。1 .公差等级由端盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9.2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余出rmm尺寸工差mm毛坯尺寸mm备注方形端面1.52=32.5I19.25.25,23表2-1至表2-5115»115厚度580.5e2=1.260.,2-1.至表25方形断I1.ii厚度150.51.616.3J表2-1至表2-5和75夕卜阚面1*2=22.278.1.u表2-1至表2-5小75外B1.长度70.51.68.34户表2-1至表2-525孔0.5*2=I1.723.I5j>m表2/至表252 .3绘制蟠盖毛坯简图3 .拟定端盖工艺路线3.1 定位基准的选择3.1.1 精基准的选择根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左端面和625孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。25孔的轴线是设i基准，选用其作竞基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证，被加工表面的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准.1.1 .2.粗基准的选界作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛剌或其他表面欠缺.这里选择端盖右端面和巾60外圆面作为粗基准.采用4»6()外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀：采用端盖右端而作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。1.2 表面加工方法的确定根据端盖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而粗糙度Ra1,un加工方案备注75)三ITII12.5粗洗布蜕表1-6至衣1-8115x115端而!T1.1.3.2粗怅精蜕表1-6至表1-8&60缱面IT1.1.3.2粗铳-精跣表1-6至表1-825孔IT83.2钻扩较表1-6至表1-84»10孔IT96.3钻-校加饺我1-6至表1-84x9f1.!T1312.5钻表1-6至表1-8小4孔ITI312.5钻表1-6至表1-84x14孔IT1.312.5钻扩表1-6至表1-875外四面1T93.2祖东-半精车表1-6至表1-81.3 加工阶段的划分该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准(端盖左端面和625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：然后粗铳端盖右端面、方形端面、乍小75外圆、3X05倒角。在半精加工阶段，完成端盖右端面的精铳加工和IO孔的钻-铁-精锐加工及<1>14孔等其他孔的加工。1.4 工序的集中与分散选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产,可以采用万能型机床配以专用工、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T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，首先加工精基准一一端盖左端面和巾25o4°x,3mm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，先加工端盖右端面，再加工25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。该端盖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 .辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为：在、热处理基准加工一一粗加工精加工3.6确定工艺路线在踪合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，卜表列出了端盖供工艺路线。工序号工序名称机床设备刀具量具1热处理一一退火2粗铳端盖左右端面、方形端面立式铳床X5I端铳刀游标卡尺3精铳端盖左右端面、方形端面立式铳床X5I端铳刀游标卡尺4粗车、半精车巾75外圆CA6140外圆车刀游标卡尺5车3X0.5倒角CA6140端面车刀6粘-扩-较625孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、较刀卡尺、塞规7粘64孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规8钻锐-精较M0孔四面组合站床麻花钻、皎刀卡尺、塞规9钻9孔四面组合钻床麻花钻十尺、塞规IO钻-校精校114孔四面组合钻床麻花钻、较卡尺、塞规I1.铳R33圆弧数控铳床立铳刀游标卡尺12去毛刺钳工台平镂13清洗清洗机14终检塞规、卡尺、百分表等4 .加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻饺精钱14孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可杳得，精较余量Z*=005mm:祖校余量Z3=0.15mm:钻孔余量ZM=I3,0mm。铿表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为,精锐：IT7：粗钱：1TI0：钻：ITI2,根据上述结果，再杳标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为,精校：0.018mm;粗校：0.07Omm;钻：0.18mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精锐：4。叫nm;粗较B.OSomm;钻小13.01严%它们的相互关系如下图所示。加工方向5 .切削用量、时间定额的计算在这只计算钻彼精校<t>io孔此工序的切削用量和时间定额。一、切削用量的计算(1)钻孔工步1)背吃刀量的确定Kap=13.0mm.2)进给出的确定由表5-22,选取该工步的每转进给U=0.ImIwr.3)切削速度的计算由表5-22,按铸铁硬度为2(M)241HBS计算，切削速度V选取为I2mmin.由公式(5-1)n=1000v3.14d可求得该工序钻头转速n=389.96rnin.参照Z525型立式钻床的主轴转速.取转速n=392rnin.再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度为v=3.MndZI(X)O=I2.06m/min。(2)粗校工步I)背吃刀量的确定取a1.>=0.98mm.2)进给量的确定由表5-31,选取该工步的每转进给珏f=0.4mmr3)切削速度的计算由表5-31,切削速度V选取为2mmin,由公式(5-1)n=1.(XX)v3.14d可求得该工序钻头转速n=63.95r/min.参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97rmin,再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度为v=314nd'1000=3.0m,min.(3)精技工步I)背吃刀贵的硬定取ap=0.02mm2)进给量的确定由表5-31,选取该工步的每转进给量f=O.3mmr.3)切削速度的计算由表5-31,切削速度V选取为4mmin,由公苴(5-1)n=1.(XX)v3.14d可求得该工序钻头转速n=127.4rmin,参照Z525型立式钻床的主轴转速.取转速n=140rmin,再将此转速代入公式(5-1),可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd1.0=4.4mmin.6时间定额的计算1 .基本时间U的计算(1)钻孔工步根据表5-41,钻孔的基本时间可由公式(j=1.fn=(1.+1.+h)fn求得。式中1.=20mm;E=1.mm;1.=D2*cotkf+(I-2)=9.82*cot54+1mm=5.3mm;f=O.Imm/r;n=392mm/r.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12mn+5.3mm+1mm)/(0.1.mmminX392rmin)=O.47min=28s(2)粗校工步根据表5-41,较圆柱孔的基本时间可由公式tj=1.fn=(1+1.+h)fn求得.AI2J由表5-42按kr=15、却=(D-d)/2=(9.9698)2=O.O8的条件查得1.=0.37mm;2=5mm;而1.=12mm:f=0.4mmr;n=97Mnin.将上述结果代入公式,则该工序的基本时间Ij=(12mm÷0.37mm+15mm)/(0.4mnVminX97rmin)=0.7min=42s(3)精校工步同上，根据表5句可由公式tj=1.fn=(1.+1.+h)fn求得该工步的基本时间。式中11、h由表5-42按kr=15.=<D-d)f2=<10-9.96)/2=0.02的条件查得1.=O.I9mm;2=13mm;而1=1.2nnn;1=0.3mm11n=140Iymin.°将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(12mm+0.19mm+13mm)/(0.4mmminx97rmin)=0.6min=36se2 .辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述,辅助时间、与基本时间U之间的关系为II=(O502)M这里取1.=0.15ti.则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：a=01.5x28s=4.2s;粗校工步的辅助时间为：1.I=O.15x42s=6.3s;精校工步的辅助时间为：1.=O.15x36s=5.4s;3 .其他时间的计算除作业时间(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。由于端盖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S是作业时间的2%7%,休息与生理需要时间h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+1.三计算，它们分别为:钻孔工步的其他时间为：bHx=6%x(28s+4.2s)=1.93$;粗较工步的其他时间为：ib+1.x=6%x(42s÷6.3s)=2.9()s;精线工步的其他时间为：tb+b=6%x(36s+5.4s)=2.48s:4 .单件时间蚓的计算这里的各工序的堆件时间分别为：钻孔工步1.jv=28s+4.2s+I.08s=34.I3s;粗锐工步IdJw=42s+6,3s+2.90s=51.20s;精校工步Uj111.=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的单件时间JJ=QJw+tdjBK+tdjMu=34.13s+51.20s+43.88s=1.29.2Is。7 .机床夹具的设计夹具是种能够使工件按定的技术要求准确定位和牢固夹索的工艺装备，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涔的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成木，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Iii要手段。夹具装配图7.1 提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，短圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。（2）怎样夹紧：设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撞工件的作用。设计的夹具怎样排削:此次加工利用麻花钻和较刀,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。7.2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。本夹具主要是对4-9孔进行加工，孔的尺寸精度要求为GBT18O4-m表面粗糙度12.5,钻、粗较、精校可以满足其精度要求，所以要在满足其精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。7.3夹具设计7.3.1 、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:采用同定位基准进行加工。故加工由25孔时,采用端或底面为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准选合ab=O,由于存在间隙，定位博准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=<Td+TMS）/2TD=0.018mmTd=0.01ImmS=0.O1.Onmj=O.OI95mm7.3.2 切削力及夹索力的计算刀具：9的麻花钻，9的锥度较刀。2、夹索力的计算钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6,查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：&仆+3+：/4式中小螺纹摩擦角&平头螺杆端的直径f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1.手柄长度则所需夹紧力W=W(X)N根据手册杳得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。1 .3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过小25孔和底面为定位基准，定位元件：定位元件是用以确定正酹位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销圆柱销、实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。7 .4.确定导向装置本工序要求对被加工的孔依次进行钻、钱的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件。8 .参考文献1、机械制造技术基础黄健求主编机械工业出版社2005.112、机械制造技术基础方子良主编上海交通大学出版社2005.13、机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编化学工业出版社2007.24、机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.125、机械制造技术基础课程设计指导教程邹吉主编机械工业出版社2001.86、机床夹具设计（第二版）肖继德、陈宁平主编机械工业出版社2000.57、机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.128、机械精度设计与检测技术李彩霞主编上海交通大学出版社2006.9、机床夹具设计秦宝荣主编中国建材工业出版社1998.210、机床夹具的现代设计方法秦国华、张卫红主编航空工业出版社2006.11