机械零件制造工艺与夹具设计

机械制造工程原理课程设计计算说明书题目：机械零件制造工艺与夹具设计学生姓名：学号：系别：机电工程系专业班级：起止时间：2009年6月15—27日目录1、机械制造工程原理课程设计任务书……………３2、零件的工艺分析及生产类型确实定…………………4〔1〕零件的作用………4〔2〕零件的工艺分析…………………43、确定毛坯,绘制毛坯简图…………5〔1〕、毛坯的加工方法及材料选择……5〔2〕、毛坯尺寸公差及机械加工余量………………6〔3〕、绘制毛坯简图……………………64、拟定零件的工艺路线………………6〔1〕、基面的选择………6〔2〕、定位基准的选择…………………7〔3〕、外表加工方法确实定……………8〔4〕、加工阶段的划分…………………8〔5〕、工序的集中与分散………………9〔6〕、工序顺序的安排…………………9〔7〕、确定工艺路线……………………105、加工余量工序尺寸和公差确实定……………11〔1〕、机械加工余量……………………11〔2〕、工序尺寸…………12６、机械加工工序卡…………………147、夹具设计……………14设计总结……………16参考文献……………17一、机械制造工程原理课程设计任务书学生姓名专业班级学号指导教师姓名及职称题目机械零件制造工艺与夹具设计主要任务与具体要求1。教材P283图7-64所示零件工艺分析；〔N=10000件〕2。毛坯选择及毛坯图设计〔3号图〕；3。加工方法及工艺路线确实定；4。工序内容确实定及机械加工工序卡设计；5。钻4*φ11和4*φ16夹具设计〔总图≥1号图；零件图≥4号图〕；6。编印设计计算说明书一份〔10页、1。5万字以上〕进度安排〔共二周12天，含第一周星期六、日〕第1天:工艺分析；第2天：毛坯选择及毛坯图设计；第3-6天：加工方法、工艺路线确实定及工序内容确实定；第7-10天:机床夹夹具设计；第11天:编印设计计算说明书；第12天〔星期五〕:辩论评定成绩。主要参考文献机械制造技术根底机械制造技术根底课程设计机床夹具设设计图册机械制图系审核意见：审核人签名及系公章：年月日任务下达人〔签字〕2007年5月日任务接受人〔签字〕年月日备注：1、本任务书一式三份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系、教师和学生各执一份。2、本任务书须与学生的毕业设计〔论文〕一并装订存档。二、零件的工艺分析及生产类型确实定1、零件的用途教材P283图7-64题目给定的零件为轴承座，一般轴承座加工精度要求都不高，最高的加工精度为外表粗糙度1.6μm，其中心孔及其顶上的M8孔的加工精度要求比拟高，要确保所需的垂直度及平行度要求。2、零件的工艺分析〔一〕轴承座总共有三个加工外表、一个轴承孔、四个螺栓孔、一个加油孔和两个定位孔。它们之间有一定的粗糙度要求如下：前端面：外表粗糙度为1.6μm。后端面：外表粗糙度为6.3μm。底面：外表粗糙度为1.6μm，外表加工方法为刮研。轴承孔：直径为Ø32H8mm，孔中心线到底面的尺寸为55±0.02mm，孔中心线相对于轴承座底面的平行度精度要求为0.01。四个螺栓孔：沉头孔直径为Ø16mm，外表粗糙度为6.3μm，螺栓孔直径为Ø11mm，孔外表粗糙度为12.5μm，沉头孔底面的外表粗糙度为3.2μm。定位孔：Ø8H8mm，外表粗糙度为1.6μm。加油孔：M8螺纹孔。〔二〕，该零件共有两组加工外表和孔系，它们之间有一定的位置要求。现分述如下：1、以工件前端面为加工外表这一组加工外表包括：直径为Øφ32H8的孔。2、以工件下底面为基准的加工外表这一组加工外表包括：钻孔系4-Ø11mm，锪4-Ø16mm3，从零件图知,该零件的轴向向两端而需用要铣削加工到达所需的加工精度要求.从左视图上看,工左端面的粗糙度要求是6.3,可由半精铣按经济精度等级(IT8~11)保证,右端面的粗糙度是1.6,可由精铣按经济精度等级(IT7~9)保证,加工性良好.φ32孔与φ16、φ11孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钏偏，以保证也的加工精度要求，除了要以这些孔的端面为平面加，还要求将底面作为定位基准，且有粗糙度为1.6mm的精度要求，但此平面也可通过精铣床来到达，基余外表加工精度要求低，不需要高精度机床加工，通过铣削的粗加工就可以到达目的，而主要工作外表加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用经济加工方法保质保量加工出一。可见，该零件的工艺性较好3、毛坯选择及毛坯图设计〔1〕、确定零件的生产类型：由任务书可知零件的生产纲领为10000件，因其为轻型零件，故其生产类型为大批量生产。初步确定工艺安排的根本思路为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装。这样安排，生产准备工作投资较少，生产效率高，且转产容易。〔2〕毛坯的加工方法及材料选择该毛坯的工作条件平稳，主要受挤压应力。选毛坯时主要考虑的是此毛坯是否具有一定抗挤压强度，选铸件作为毛坯符合这一条件。因该零件属于大批量，外型尺寸偏复杂，要求精度不高，宜选用砂型机器造型，毛坯的材料用HT150。〔3〕毛坯尺寸公差及机械加工余量工程/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度601.8()表2-42．5〔双边余量〕表2-5底座高度201.8()表2-43．0表2-5〔4〕绘制毛坯简图。〔详见手工绘图A3图纸〕4、加工方法及工艺路线确实定〔1〕基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。正确、合理地选择基面，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。分析零件图，得知该零件的前端面粗糙度是1.6μm，且底面也是1.6μm，加工精度较高，除后端面外其余面都为不加工外表，其精度由砂型的精度来保证。因此，我们可以选择零件的前端面及下底面来作为零件定位及加工的基准面。〔2〕定位基准的选择定为基准选择是制订工艺规程的一项重要工作。定位方案的选择直接影响加工误差，影响夹具的复杂性及操作方便性。定位基准有粗基准和精基准之分，基准选择一般按一下顺序进行：首先选定最终完成零件主要外表加工和保证主要技术要求所需的精基准；接着考虑为了可靠地加工出上述主要精基准，是否需要选择一些外表作为中间精基准，然后再选择粗基准。下面按零件具体情况进行粗基准和精基准的选择。①精基准的选择：选零件的前端面和零件的下底面作为精基准，零件上的各个孔都能以它们作基准加工出来，即遵循了”基准统一”原那么。该零件在轴向方向上的孔的定位都以垂直于其中心线的面作为基准，定位基准和设计基准重合，保证了孔的垂直度要求，也遵循了”基准重合”的原那么。该零件选用下底面作基准，使用定位心轴与支承钉，可以将零件可靠地定位及紧固，同时与前端面作为基准，加上另一端的快换垫圈，就可以牢固将工件紧固并保证垂直度要求，遵循了“便于装夹原那么”。②粗基准的选择：作为粗基准的外表，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其它缺陷，以便于定位准确、可靠。本课程设计选择工件底座及后端面作为粗基准，可以为前端面及下底面的精基准加工作好准备。〔3〕外表加工方法确实定加工外表尺寸精度等级外表粗糙度Ra/μm加工方案备注下底面IT81.6粗铣—精铣—刮研前端面IT81.6粗铣—精铣—磨削后端面IT116.3粗铣—半精铣φ32孔IT81.6钻—扩孔—粗铰—磨削M8孔IT1112.5钻—攻丝4×φ11孔IT1112.5钻4×φ16孔IT116.3锪〔4〕加工阶段的划分该工件的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工和外表加工几个阶段。在粗加工阶段，主要任务是高效切除各加工外表上的大局部余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，并将工件的的精基准，即工件下外表和工件前端面加工好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工外表的精度要求。在半精加工阶段，粗铣工件前后两个端面，使得这些主要外表消除粗加工后留下的误差，到达一定得精度，为后面的精加工作好准备，同时要完成一些次要外表的加工，例如钻φ32这个孔等。在精加工阶段，完成前端面的精铣加工，以及工件下底面的精铣加工，保证各主要加工平面到达所规定的质量要求。最后在外表加工阶段，完成对工件下底面的刮研，使之保证精度要求。〔5〕工序的集中与分散安排零件的加工工艺过程时，还要考虑工序集中和工序分散的问题。我们把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散。本课程设计选用工序集中原那么安排工件的加工工序。工序集中就是在每个工序中加工内容很多，尽可能在一次安装中加工许多外表，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。该工件的生产类型为大批生产，可以采用专用机床配以专用工具和夹具进行加工，以提高生产率。运用工序集中原那么，可以减少工件的安装次数，有利于保证各加工外表及孔之间的相对位置精度要求。运用工序集中原那么，可以减少工件的装夹、运输等辅助时间，通过利用高效机床和专用刀具缩短加工时间，从而缩短零件的生产周期，提高劳动生产率。〔6〕加工顺序的安排零件上的全部加工外表应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工本钱都至关重要。①机械加工工序安排一、遵循“基准先行”原那么，工件的下外表及前端面作为其他外表加工的精基准，一般都安排在工艺过程一开始就进行加工。二、遵循“先主后次”原那么，先加工底座的下底面及工件前端面；再加工工件的后端面。三、遵循“先粗后精”原那么，在零件的切削过程中，先安排粗加工工序，再安排半精加工工序，最后是精加工和外表加工。四、遵循“先面后孔”原那么，平面作为定位基准面比拟稳定可靠。所以要先加工前后两个端面及下底面，再加工φ32、M8，4×φ11及4×φ16孔。五、装配完之后配作2×φ8孔。②热处理工序砂型机器造型铸造后，进行回火处理，减少工件的内应力，减少其变形与开裂倾向。稳定工件的组织和尺寸。调整零件的力学性能，回火后工件硬度到达60HRC③辅助工序零件表层或内部的毛刺，影响装配操作、装配质量，应给予充分重视。所以在粗加工工件两端面和热处理后，应安排去毛刺和中间检验工序。精加工后，砂粒易附在工件外表上，应安排清洗，最后还要安排终检工序。综上所述，该工件的安排顺序为：基准加工——主要外表及次要外表的粗加工——主要外表的精加工——孔的粗加工——孔的精加工——下底面刮研——装配后配作M8的孔。〔7〕确定工艺路线工件工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1时效处理2粗铣/半精铣/精铣底面立式铣床端铣刀游标卡尺3粗铣/半精铣后端面卧式铣床端铣刀游标卡尺4粗铣/半精铣/精铣前端面，卧式铣床端铣刀游标卡尺5磨前端面磨床砂轮游标卡尺6刮研下底面平口钳刮刀游标卡尺、7钻/扩孔/粗铰/磨削φ32H8孔摇臂钻床、内圆磨床麻花钻、扩孔钻，机用铰刀、砂轮游标卡尺、塞规8钻4×φ11孔摇臂钻床麻花钻游标卡尺、塞规9锪4×φ16孔摇臂钻床锪钻游标卡尺、塞规10钻φ7.2孔/攻丝M8摇臂钻床麻花钻，机用丝锥游标卡尺、塞规11尺寸检查游标卡尺12去毛刺钳工台平挫13清洗清洗机14终检5、加工余量、工序尺寸及公差确实定工件选用的材料为HT150，硬度163～229HBS，毛坯重量约为1。7kg，生产类型为大批生产，采用砂型机器造型模铸造毛坯，公差等级为CT8。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工外表的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：〔1〕、机械加工余量①毛坯铸件根本尺寸公差等级CT取8级精度。查表2-5得：底面的根本尺寸公差为CT=1.8mm前、后端面的根本尺寸公差为CT=1.8mm②毛坯铸件的机械加工余量等级取G级精度。查表2-4得：要求的底面的机械加工余量〔RMA〕为3mm。要求的前、后台面的机械加工余量〔RMA〕为2.5mm〔双边余量〕。③确定机械加工尺寸底面的机械加工尺寸：R=F+RMA+CT/2=(20+3±0.9)mm=23±0.9mm前、后台面机械加工尺寸：R=F+2RMA+CT/2=(60+5±0.9)mm=65±0.9mm〔2〕工序尺寸①确定底面工序余量、工序尺寸、工序公差及外表粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm外表粗糙度/μm刮研0.1520+0.06Ra=1.6精铣0.6520.15h8()Ra=3.2半精铣0.720.8h11()Ra=6.4粗铣1.521.5h13()Ra=12.5毛坯-23±0.9②确定前、后端面工序余量、工序尺寸、工序公差及外表粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm外表粗糙度/μm磨前端面0.460h8()Ra=1.6精铣前端面0.660.4h8()Ra=3.2粗铣前端面1.561h13()Ra=12.5半精铣后端面1.062.5h11()Ra=6.3粗铣后端面1.563.5h13()Ra=12.5毛坯-65±0.9③确定φ32H8孔工序余量、工序尺寸、工序公差及外表粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm尺寸公差/mm外表粗糙度/μm磨削0.0732H8()Ra=1.6粗铰0.1831.93H9()Ra=3.2扩孔1.7531.75H10()Ra=6.3第二次钻1530H12()Ra=12.5第一次钻1515H12()Ra=25毛坯实心毛坯④确定M8螺纹孔工序余量、工序尺寸、工序公差及外表粗糙度：工序名称工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差/mm外表粗糙度/μm攻丝M80.88--钻7.27.2H11()-毛坯实心毛坯⑤钻4×φ11孔用d=11钻头一次完成⑥锪4×φ16孔用d=16钻头一次完成，保证锪孔深10mm6、机械加工工序卡见工序卡附件7、夹具设计7.1专用夹具设计1、专用夹具的根本要求〔1〕、稳定地保证工件的加工精度专用夹具要有合理的定位方案，必要时进行定位分析和计算，同时要合理地确定夹紧力三要素，尽量减少因加压、切削、振动所产生的变形，这是对专用夹具设计的最根本要求。〔2〕、提高生产率，降低本钱，提高经济性根据工件生产批量的大小，设计不同结构的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产率。夹具设计时要力求结构简单，尽量采用标准元件，经缩短设计和制造周期，降低夹具制造本钱，提高经济性。〔3〕、操作方便、省力和平安有条件时尽可能采用气动、液压等机动夹紧机构，同时，要从结构上合格证操作的平安性，必要时要设计和配备平安防护装置。〔4〕有良好的结构工艺性设计的夹具应有便于制造、检验、装配、调整和维修等。在上述的根本要求下，为了提高劳动生产率，保证加工精度，降低劳动强度，故在钻孔系4×φ11mm和4×φ16mm时需要设计专用夹具。本夹具将用于摇臂钻床，刀具为φ11mm的麻花钻和φ16mm的锪钻，对工件的四个孔系依次进行钻孔加工和锪钻加工。7.2定位基准的选择由零件图可知，该零件可以底面的两个支承钉作为定位基准，限制加工工件的一个自由度，以心轴限制加工工件的5个自由度，台阶面限制加工工件的三个自由度，从而保证工件在加工方向上具有确定的加工位置。7.3定位误差分析〔1〕定位元件尺寸及公差确实定。夹具的主要定位元件为心轴，该心轴的尺寸与其相配合的孔的