安装底板零件机械加工工艺规程设计

航空制造工程学院机械制造工艺课程设计课程名称： 机械制造工艺课程设计设计课题： 安装底板零件机械加工工艺规程设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： 学号： 评分： 指导老师：（签字） 2012 年 12 月 5 日2航空制造工程学院机械设计制造及其自动化专业机械制造工艺及装备课程设计课题单班级 090319 学生 胡勇 课 题 安装底板 零件机械加工工艺规程设计 原始条件 安装底板 零件图 生产纲领：中等批量 设计要求 1.绘制安装底板零件图 2.编制安装底板零件机械加工工艺规程 （含机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡） 3. 设计“刨削上表面” 夹具 。 （含装配图 1 份、零件图 13 张） 4编写课程设计说明书。 课 题 发 给 日 期 2012 年 11 月 12 日 课程设计完成日期 2012 年 11 月 30 日 指 导 教 师 （签名） 3目录第一部分工艺设计1.设计任务.42.零件工艺分析.53.毛坯的选择.64.艺过程设计.75.毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸.11第二部分夹具设计1.计任务.142.定位方案、选择定位元件.153.夹紧机构的选择和设计.164.定位误差的计算.175.对刀装置的选择.186.夹具在机床上的定位和夹紧.18小结.19参考书目.204航 空 制 造 工 程 学 院 机 械 制 造 工 艺 课 程 设 计 课 程 名 称 ： 机 械 制 造 工 艺 课 程 设 计 设 计 课 题 ： 安 装 底 板 零 件 机 械 加 工 工 艺 规 程 设 计 专 业 ： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 评 分 ： 指 导 老 师 ： （ 签 字 ） 2012 年 12 月 5 日 5第一部分工艺设计1.设计任务本次所要加工的零件为安装底板，示意图如下图 1：图 16技术要求：1.棱边倒钝，去毛刺2.发黑材料：45零件生产类型：中等批量。2.零件工艺性分析安装底板零件图的视图正确、完整，尺寸、公差齐全，但技术要求中未注明淬火层的深度，且底板下表面及与其他部件配合的地方的表面粗糙度要求最高，为 0.8。销孔配合的销孔内表面粗糙度精度要求也比较高，为 1.6。所有的螺栓紧固孔粗糙度要求适中，为6.3。其他的表面精度要求不高，为 12.5。表 1 铣安装底板的技术要求加工表面 基本尺寸/mm 公差及精度等级表面粗糙度Ra/m安装的上底板表面 - IT7 0.8螺栓紧固孔 11 IT8 6.3其余 - IT9 12.5底板表面精度要求高，刨削需要刨床或者铣床，然而表面的精度要用磨床磨削加工来要保证。零件为长方体形状，所以在表面磨削加工过程中可设计专用夹具7在机床上加工。3.毛坯的选择由于安装底板所受载荷不大，底板的生产纲领为中等批量生产，所以可以选用型材直接加工，以提高生产效率，节约成本。毛坯的尺寸通过确定加工余量后确定为 1758446，毛坯示意图如图 2：图 1 长高图 1 长宽84.工艺过程设计4.1 零件定位基准的选择对于此安装底板的各表面的加工均利用外表面定位，对于相对的面定位以“基准重合”原则，当掉头装夹的时候使用相对的那面来定位。加工键孔、槽平面使用外表面以及与之最靠近的表面来定位，这也符合“基准重合”原则，示意图如图 3：图 34.2 零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有外表面、销孔、槽等，这里只列举其中较为典型的三个表面来说明其加工方法：（1）底板与其他部件配合的地方的表面粗糙度要求最高，粗糙度：为 Ra0.8，精度等级：IT7能达此要求的加工经济精度的加工路线有：91粗铣精铣 刮研 /宽刃精刨（IT6IT7，Ra0.10.8）2粗铣精铣 磨削（ IT7，Ra0.20.8 ）3粗铣精铣 粗磨 精磨（IT6IT7 ，Ra0.0250.4 ）第一种方法对中等大批量生产的零件而言成本 成本较高， 第三种方法精度太高，在此处用不着，所以第二种方法比较容易实现。（2）所有的螺栓紧固孔粗糙度要求适中，粗糙度：为Ra6.3，精度等级：IT8能达此要求的加工经济精度的加工路线有：1钻粗铰 精铰（ IT7IT8，Ra0.81.6 ）2钻（IT8IT10，Ra1.66.3）3钻扩（ IT10IT11，Ra6.312.5）第三种方法适用于孔径较大的孔加工（大于 15mm20mm)， 第一种方法精度太高，在此处用不着，所以第二种方法比较容易实现。（3）其他的表面精度要求不高，粗糙度：为 Ra12.5，精度等级：IT9能达此要求的加工经济精度的加工路线有：1粗铣（IT8IT10， Ra12.550）2粗铣精铣（IT8IT10 ，Ra1.66.3 ）3粗铣精铣 刮研 /宽刃精刨（IT6IT7，Ra0.10.8）相对来说第一种方法才适用。4.3 制定工艺路线10机 械 加 工 工 序（ 1） 遵 循 “先 基 准 后 其 他 ”原 则 ， 首 先 加 工 精 基 准 前横 架 前 面 。（ 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 前 面 ， 后 加 工 螺 纹孔 以 及 垫 片 圆 槽 。这里制定了两种工艺路线方案，并进行比较，从中选出最合理的一种方案。方案一：工序 00：下料工序 05：粗铣底面工序 10：粗铣上表面及前后面工序 15：粗铣左右面工序 20：精铣底面工序 25：精铣上表面工序 30：钻 4X11 的沉头孔工序 35：钻 3X9.5 的沉头孔工序 40：磨削底面工序 45：磨削上表面工序 50：棱边倒钝，去毛刺工序 55：发黑工序 60：终检工序 65：油封入库11方案二：工序 00：下料工序 05：粗铣底面工序 10：粗铣上表面及前后面工序 15：粗铣左右面工序 20：精铣底面工序 25：精铣上表面工序 30：磨削底面工序 35：磨削上表面工序 40：钻 4X11 的沉头孔工序 45：钻 3X9.5 的沉头孔工序 50：棱边倒钝，去毛刺工序 55：发黑工序 60：终检工序 65：油封入库方案比较：方案二中将磨削放在钻孔加工之前，其理由是为其后的钻孔加工和铰孔加工准备较好的辅助基准，但这样做会使工件在两台机床之间来回移动，浪费工时，降低了生产效率，而且这样做对提高钻孔加工精度的意义并不大。在淬火前进行磨削加工，由于材料较软，对磨削加工不利，且会在零件的表面产生很大的残余应力。方案二还缺少必要的中检工序。在磨削后无去应力处理，会使表面有较大的残余应力。综上所述，选择方案一作12为此零件的加工路线。5.确定毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸5.1 确定毛坯尺寸铣削安装底板的上表面1. 加工条件：工件材料：#45,b =170240MPa;加工要求：铣削安装底板的上表面，加工余量 3mm；机床：X6132B刀具： YG8 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数z=8,故根据机械制造工艺设计简明手册 （后简称 简明手册 ）表 3.1，取刀具直径 d0=100mm。根据切削用量手册 （后简称切削手册 ）表 3.16，选择刀具前角 00后角 08，副后角 0=10，刃倾角：s =10,主偏角 Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角 Kr=5。2.零件的长、宽、高最大值为 1718040 外表面的路线为：粗铣精铣粗铣的余量为 2mm精铣的余量为 1mm所以选择的毛坯的尺寸：长为 171+22=175mm，宽为80+22=84mm，高为 40+（1+2）2=46mm 的长方体块料。3. 切削用量131）确定切削深度 ap 因为余量较小，故选择 ap=2mm，一次走刀即可完成。2）确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表 3.5，使用 YG8 硬质合金端铣刀加工，机床功率为 4.5kw（据简明手册表 4.2-35，X62 卧式铣床）时： f z=0.20.29mm/z故选择：f z=0.2mm/z3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径 d0=100mm，故刀具使用寿命 T=180min（据简明手册表 3.8） 。4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf根据切削手册表 3.16，当d0=100mm，Z=8，a p7.5，f z0.18mm/z 时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：k MV= 1.0，k SV= 0.8。切削速度计算公式为： vpevzpTc kuayfxqdvm0其中 ， ， ， ， ，6map203vC2.qv15.0xv， ， ， ， ，35.0yv 8.0.1kSvMv .uvp3m， ， ，将以上数据代入公式：in18Tzfz/8Z14min/18.012.635.0.4801232.vc确定机床主轴转速： 。min/3rdvwcs根据简明手册表 4.2-36，选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc= = m/min=94m/min10nd304.f zc= = mm/r=0.16mm/rzcf895)校验机床功率 根据切削手册表 3.24，近似为 Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率 Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格。最终确定:ap=2.0mm，n c=300r/min，v f=390mm/s，v c=94m/min，f z=0.16mm/r。6）计算基本工时tmL/ v f，L=l+ y+，l=175mm.查切削手册表 3. 26，入切量及超切量为：y+=40mm，则：tmL/ V f=(175+40)/390=0.55min。5.2 确定加工余量、工序尺寸以及表面粗糙度工序双边余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度磨削 0.6mm 40+0.015 Ra0.815+0.002精铣 1mm 40.660 +0.084 Ra6.3粗铣 2mm 41.66 Ra12.5第二部分夹具设计1 设计任务设计刨削加工安装底板上表面上的平面铣床夹具，因为是批量生产，所以要求夹具有一定的效率和稳定性。各个平面有一定的平行度和垂直度的要求。夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础件组成一个有机整体。（1）足够的刚度和强度 设计夹具时，应保证在夹紧力和切削力等外力条件下，不产生过大的变形和振动。必要时，可在适当位置设置若干条加强筋。（2）夹具安装稳定 机床夹具通过夹具体安装在机床工作台上，安装应稳定，为此，机床夹具重心和切削力等力的作用点应处在夹具安装基面内。机床夹具高度越大，要求夹具体底面面积也越大。为使夹具体平面与机床工作台接触良好，夹具体底平面中间部位应适当挖空。（3） 夹具体结构工艺性良好 设计时应注意夹具体的毛坯制造工艺16性、机械加工工艺性和装配的工艺性。（4）便于清除切屑 为防止加工中切屑聚积在定为元件工作表面或其他装置中，影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计家具时，要考虑切屑排除问题2 确定定位方案、选择定位元件本设计为加工底板表面，综合考虑，采用定位钉可以限制 1 个自由度，即将工件与板用一个定位长钉靠在一起，B 面在底面上被支撑钉支撑，这样可以限制 X 转动，Y 转动，Z 转动、平动 4 个方向的自由度。再将底板夹紧即共限制了 6 个方向的自由度。遵循六点定位原则。本平面的加工共需限制 6 个自由度，由于此零件为长方体类零件，定位元件可以选择支撑钉或者定位销，在这里选择支撑钉比较简单方便。如图 5：17图 53.夹紧机构的选择和设计夹紧机构有斜夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、联动夹紧机构等。该平面的加工为铣削加工，铣削加工的切削力比较大，且为间歇切削，震动较大，所以不适合选用偏心夹紧机构，斜夹紧机构的效率比较低，联动夹紧机构的机构太复杂，这里可以选择螺旋夹紧机构或者铰链夹紧机构。选用螺旋夹紧机构使用压板压紧块的宽度有限，当采用铰链夹紧机构选择压板，也能很稳定的夹紧，且铰链夹紧机构的夹紧力效率比螺旋夹紧机构高。所以在这里选用铰链夹紧机构。对夹紧机构要求：181.夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置；2.夹紧力要适当，既保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形；3.夹紧机构操作安全、省力、夹紧迅速；4.夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应。结构应尽量简单，便于制造与维修；5.具有良好的自锁性。4.定位误差的计算这里只计算定位钉的定位精度是否满足所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准19的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向的最大变动量，以 表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称b基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上得最大变动量，以 表示。则定位误差 = 。j dbj工序尺寸 01.4工序基准与定位基准不重合所以 基准误差d w=|jb+jw|基准不重合误差jb=0.084基准位置误差jw=0所以位置误差d w=0.0840.1能满足精度要求5 对刀装置的选择 在加工中要确定铣刀的端面处于加工表面的位置，且最好能保证刀具轴线与底板侧面的距离，所以选择直角对刀块，塞尺选择 塞尺 1GB2244-80。6 夹具在机床上的定位和夹紧20此道工序所选用的机床为 X61，梯形槽的宽度。夹具用工坐台的表面定位可限制 3 个自由度，另外选用两个定位钉与梯形槽的侧面来定位限制其余的自由度。夹具在机床上的夹紧：在夹具的两端使用梯形螺栓夹紧。小结时光飞逝，日月如梭，转眼几周的工艺课程设计就结束了。在这次的课程设计中，我学到了很多。从一开始拿到零件图，对零件图的分析理解到加工工艺的编制，专用夹具的设计。在这期间遇到了许多的问题，在指导老师的耐心指导下