【1A043】端盖零件的工艺规程及钻Φ16H7孔的工装夹具设计
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1A043
端盖零件的工艺规程及钻Φ16H7
孔的工装夹具设计
端盖零件的工艺规程及钻Φ16H7孔的工装夹具设计
端盖零件的工艺规程及钻Φ 16H7 孔的工装夹具设计
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机械加工工艺卡片工件名称端盖工序号零件名称端盖零件号零件重量同时加工件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具钻床Z252安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻16H7孔麻花钻扩孔钻铰刀游标卡尺323设计者 指导老师共 1 页第 1 页机械加工工艺过程卡片零件号工序号工序名称设备夹具刀具量具名称型号名称规格名称规格名称规格 铸造时效处理铣M27端面立式铣床X51专用夹具高速钢端铣刀25铣大端底面立式铣床X51专用夹具高速钢端铣刀25 钻扩绞16H7孔，锪孔20H7 立式钻床Z525专用夹具麻花钻，扩孔钻，铰刀钻扩绞16H7深11孔立式钻床Z525专用夹具 麻花钻，扩孔钻，铰刀钻6-6孔锪孔11深6.8立式钻床Z525专用夹具 麻花钻VIII钻2-5定位销立式钻床Z525专用夹具麻花钻IX车M27退刀槽，车M27螺纹卧式车床CA6140专用夹具螺纹车刀入库课程设计说明书题目：端盖零件的工艺规程及钻16H7孔的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：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。端盖加工工艺规程及其钻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 140 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22.1确定毛坯的制造形式 32.2毛坯的设计32.3基面的选择传 52.4制定工艺路线 52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5确定切削用量及基本工时8三 夹具设计213.1问题的提出213.2定位基准的选择213.3定位元件的设计223.4定位误差分析233.5切削力及夹紧力计算243.6钻套设计243.7夹具设计及操作简要说明25总 结28致 谢29参考文献 30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。端盖的加工工艺规程及其钻16H7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 零件的作用端盖的具体作用，待查1.2 零件的工艺分析从端盖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，以外圆和低面为基准的加工面，这组加工面包括，底面，顶面，2-16孔2：一个底面和16孔为基准的加工面，这个主要是16H7孔的加工和6-6.6沉孔11深6.8的钻削。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。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：毛坯的设计端盖零件材料为 HT200，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。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，对毛坯初步设计如下： 1. 16mm的孔 因为孔只有16mm大，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。2. 端盖底面该端盖底面粗糙度都是3.2，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，端盖底面余量为2mm，符合要求。3. 端盖上面 端盖上面，是加工螺纹时的旋入部分，光洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级，4. 钻孔、 在16mm的孔处钻孔 在此处，因为加工的孔不是很大，所以可以不必留铸造底孔。 因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图.2 “拖拉机倒挡拨叉”零件毛坯简图。2.3：基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。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。从零件图上可以看出，端盖零件比较规则，所以粗基准较容易选择。我们采用2个不加工的外圆作为粗基准，用一固定V型块和一活动V型块定位，这样限制空间的5个自由度，有因为钻削时钻削力是向下的通过钻削力来限制上下的自由度，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用已经加工好的16孔做为精基准2.4： 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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：铣M27端面。工序：铣大端底面工序：钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工序：钻扩绞16H7深11孔工序：钻6-6孔锪孔11深6.8工序VIII：钻2-5定位销工序IX: 车M27退刀槽，车M27螺纹工序X：检验方案二工序：铸造工序：时效处理工序：铣大端底面工序：铣M27端面。工序：钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工序：钻扩绞16H7深11孔工序：钻6-6孔锪孔11深6.8工序VIII：钻2-5定位销工序IX: 车M27退刀槽，车M27螺纹工序X：检验工艺方案一和方案二的区别在于方案一与方案二相比，方案一先加工M27端面，然后以M27端面为基准加工底面，这样能为下面的加工16孔更好地提供定位基准，确保加工的精度，如果按方案二的话，要先下加工下底面，加工下底面的时间我们用的是M27未加工的端面作为基准，很难保证底面的一些加工质量和精度，增加了辅助工时，不适合大批量生产，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下工序：铸造工序：时效处理工序：铣M27端面。工序：铣大端底面工序：钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工序：钻扩绞16H7深11孔工序：钻6-6孔锪孔11深6.8工序VIII：钻2-5定位销工序IX: 车M27退刀槽，车M27螺纹工序X：检验2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定端盖零件材料为HT200生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、 端盖的底面和顶面因端盖的底面和顶面的精度要求都不是很高，其加工余量为2.5mm。2、端盖的16孔因为孔的尺寸太小，毛坯铸造为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，16的粗糙度要求为1.6，需要钻，扩，绞3次加工，参照参数文献。钻孔15扩孔15.85绞孔162.6：确定切削用量及基本工时工序：铣端盖M27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1450当1450r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序二：铣大端底面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1450当1450r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序三：钻扩绞16H7孔，锪孔20H7 工步一钻孔至15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：，则机动工时为锪扩20H7钻、扩20的孔 (1) 钻19mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V. 1)进给量 根据切削手册表10-66,当铸铁HB200时，D=19时，取f=0.3mm/r 2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=35m/min. 3)确定机床主轴转速ns= 586.65r/min,与586.65r/min相近的机床转速为555r/min。现选取=555r/min。所以实际切削速度=4)削工时。 t=i ;其中l=11mm; =7mm; t= =0.108(min)(2) 20mm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= 271.8r/min与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/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=11mm; =8mm; t= =0.069(min)工序IV:钻扩绞16H7孔 工步一钻孔至15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VII：钻6-6孔，锪孔13深6.8 钻6孔，扩13孔(1)钻6mm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4.1)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1592r/min与1592r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/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=11mm; =4mm; t= =0.1034(min)(2) 扩13深6.8mm孔 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻6.1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3) 确定机床主轴转速ns= 734.9r/min与734.9r/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，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=6.8mm; =4mm; t= =0.0697(min)工序VIII：钻2-5销孔钻5孔的切削用量及基本工时(1)钻5mm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51)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 2388r/min与2388r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/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=9mm; =4mm; =3mm; tt= =0.6177(min)工序IX：车M27螺纹退刀槽，车M27螺纹粗车M27螺纹退刀槽1) 切削深度。单边余量Z=1.2mm2) 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=187m/min3) 确定机床主轴转速ns= 553r/min与553r/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=2mm; =4mm; t=i=x1=0.0111(min)(2) 车M27螺纹1) 切削深度 单边余量为Z=2.2mm 分两次加工成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=13mm; =4mm; =2mm; t=i=0.03166(min)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，决定设计第V道工序钻16H7孔夹具设计 钻16H7孔夹具设计3.1：问题的提出 本夹具主要用于加工16H7孔，因为16H7孔有位置精度要求，定位要较不高，因此我们在保证加工精度的同时在考虑提高生产效率的，加工16H7孔时我们采用外圆定位。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。我们采用一面，一固定V型块，一活动V型块定位。3.3：定位元件的设计对于定位元件，因为定位基准为外圆，故选择长V型块作为定位元 件。至于使用的V型块个数，应使用2个V型块进行定位。一个位固定长V型块，它主要限制了y轴的旋转、位移和z轴的旋转、位移四个自由度，保证了孔的尺寸精度，另一块为滑动长V型块，防止过定位的形成。具体的示意图如下图所示： 3.4定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。3.5切削力的计算与夹紧力分析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 本道工序加工工艺孔时，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。3.6钻套设计16孔的加工需钻，因为钻后还要扩孔，铰孔，为了我们钻后能及时的的扩孔，铰孔，我们切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔16H7孔分钻、扩、铰三个工步完成加工。即先用15的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为15。再用标准15.6锪孔钻扩孔，根据的规定15.6扩孔钻的尺寸为15.6，钻套尺寸为15。图 5.3 快换钻套图扩工艺孔钻套结构参数如下表：表 5.1 扩工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差152222-0.006-0.0183430125.512123.7夹具设计及操作的简要说明使用手动夹紧，即可靠的夹紧。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们
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