壳体工艺及典型工序夹具设计【课程资料 含全套CAD图纸】

买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 学 课程设计论文 壳体工艺加工工艺及夹具设计设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 要 壳体零件加工工艺及钻床夹具设计 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 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 目 录 摘 要 . 录 . 1 章 序 言 . 7 第 2 章 零件的分析 . 8 . 8 . 8 第 3 章 工艺规程设计 . 9 定毛坯的制造形式 . 9 面的选择 . 9 定工艺路线 . 10 艺路线方案一 . 10 、 工艺路线方案二 . 10 艺方案的比较与分析 . 11 择加工设备和工艺装备 . 12 床选用 . 12 择刀具 . 12 择量具 . 12 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 12 定切削用量及基本工时 . 14 第 4 章 钻孔夹具设计 . 23 计要求 . 23 具设计 . 23 位基准的选择 . 23 切削力及夹紧力的计算 . 23 定位误差的分析 . 24 具设计及操作的简要说明 . 24 总 结 . 26 谢 . 27 参 考 文 献 . 28 买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 第 1 章 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。 壳体零件加工工艺及钻床夹具设计 是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。 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。 8 第 2 章 零件的分析 件的形状 题目给的零件是壳体零件，主要作用是 起连接作用。 零件 的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单 。 具体尺寸，公差如下图所示 。 件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 材料灰口铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 壳体零件主要加工表面为： 面粗糙度.2 m 。 面粗糙度.2 m 。 面粗糙度.2 m 。 表面粗糙度.2 m 。 .3 m 、 12.5 m ，法兰面粗糙度.3 m 。 壳体 共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1) 左端的加工表面： 这一组加工表面包括： 左端面， 225外圆， 180外， 150内圆，倒角 钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 其要求并不高，粗车后半精车就可以 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2) 这一组加工表面包括：右端面；并带有倒角；钻中心孔。其要求也不高，粗车后半精车就可 以达到精度要求。其中， 150、 130或内圆直接在上做镗工就行了。 第 3 章 工艺规程设计 本壳体来自注塑机，假设年产量为 10万台，每台车床需要该零件 1 个，备品率为19%，废品率为 每日工作班次为 2班。 该零件材料为 虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=100000 件 /年， n=1件 /台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和 入公式得该工件的生产纲领 N=2+ )（ 1+ )=238595 件 /年 定毛坯的制造形式 零件材料为 件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像壳体这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则 (即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，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应位置精度较高的不加工表面 10 做为粗基准 )。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准 不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 艺路线方案一 、 工艺路线方案二 铸造 铸造出毛坯 76 231 热处理 正火 车 粗车外圆 225、 180 及端面 车 半精车外圆 180 及端面 车 车槽 4 车内孔 150、 130 车 车槽 4 162 钻 钻，扩 20，攻丝 2 车 去毛刺，清洗 终检 入库 铸造 铸造出毛坯 76 231 热处理 正火 车 粗车外圆 225、 180 及端面 车 半精车外圆 180 及端面 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 车 车槽 4 钻，扩 20，攻丝 2 车内孔 150、 130 车 车槽 4 162 车 车 去毛刺，清洗 终检 入库 铸造 铸造出毛坯 76 231 热处理 正火 车 粗车外圆 225、 180 及端面 车 半精车外圆 180 及端面 车 车槽 4 车内孔 150、 130 车 车槽 4 162 钻 钻，扩 20，攻丝 2 车 去毛刺，清洗 12 择加工设备和工艺装备 床选用 工序是粗车、粗镗和半精车、半精镗。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 钻孔，选用 择刀具 一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位车刀 ( 考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸 。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表 12择双斜边二号砂轮。 择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “壳体” 零件材料为 机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 种铸铁的性能比较，球墨铸铁的硬度 43 269，表 墨铸铁的物理性能， =3，计算零件毛坯的重量约为 2 表 3械加工车间的生产性质 终检 入库 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 （零件重 2000 中型 （零件重1002000 轻型 （零件重 120250 、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切 削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编， 1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 序 粗车外圆 225、 180 及端面 端面的切削用量 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 00表 故选刀杆尺寸 = 516 ，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角 0V = 012 ，后角 0 = 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 = （ 3 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，530N 。 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = （ 3 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度 200 219pa f ，切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127481000 =120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所 16 选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量 y + = 则L =127 +1 = （ 3 定粗镗的切削用量及基本工时 5= f 根据切削用量简明使用手册 表 知，当粗镗铸件时，镗刀直径 pa 镗刀伸出长度为 ： f =按 9），选择， f = V =（ 3 式中 m =0.2，T = x =V（ 3 =37 000=71000 = （ 3 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 按 择 n =160 2.6 选镗刀的主偏角 045 ，则 1L = 9 ， 2 ， 03 L， ， 1i ，则： =117s 序 半精车外圆 180 及端面 车端面及倒角，可采用工序相同的可转位车刀。 采用工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下： f= n=3.8 v=50.4 56s 序 半精车右端面，半精车外圆 100，半精车外圆 85，半精车外圆 58，半精车各外圆台阶及圆弧圆角 所选刀具为 据切削用量简明手册表 于 1机床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸 = 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30，进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时， 18 径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 15质合金刀加工硬度 200 219pa f ， 切削速度 V = 切削速度的修正系数为.0，故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 f = n = r = V = m 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量 及超切量 y + = 则L =126+1 = = 所选用的刀具为 质合金 圆形镗刀，主偏角为 1500 ，直径为 16耐用度为 60T ap ，当半精镗铸料，镗刀直径为 镗刀伸出长度 给量为： 。 按表 的计算公式确定 V = （ 3 式中 m = V=124.6 选择 n= n =1200 20 实际切削速度为： v = 确定半精镗孔的基本时间 50s 序 车内孔 150、 130 本工序仍半精车。已知条件与工序相同，车端面，可采用工序相同的可转位车刀。 序 钻中心孔通孔，先钻底孔 20 10 00 r 20 定钻孔 20 的切削用量 钻孔 20，本工序采用计算法。 表 3速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（ 用途 柄麻花钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 柄长麻花钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 柄麻花钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 柄长麻花钻 各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 选用 25 摇臂钻床，查机械加工 工艺手册 孟少农 主编，查机头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为 15000，表 准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻 25 ，则螺旋角 =300 ，锋交 2 =1180 ，后角 00 ,横刃斜角 =500 ， L=197mm,116 表 3准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 径范围 直柄麻花钻 l 51 101 表 3用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 （ ） d ( 2 f 0 118 12 40 60 表 3头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （ 1）后刀面最大磨损限度 具材料 加工材料 钻头 直径 20 高速钢 铸铁 2）单刃加工刀具耐用度 T 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径 11 20 钻头（钻孔及扩孔） 铸铁、铜合金及合金 高速钢 60 钻头后刀面最大磨损限度为 = 60 查机械加工工艺手册 孟少农 主编 ，第二卷表 速钢钻头钻孔的进给量为 f=根据表 中可知，进给量取 f= 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 190钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得， V=12 参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 V=12 = （ 3 则 n = =131 （ 3 查表 可知， 取 n = 150 则实际切削速度 = =11.8 查机械加工 工艺手册 孟少农 主编，表 孔时加工机动时间计算公式： （ 3 其中 2 5 2 3则： t= =定钻孔的切削用量 钻孔选用机床为 臂机床，刀具选用 柄短麻花钻，机械加工工艺手册第 2卷。 根据 机械加工工艺手册第 2卷表 得钻头直径小于 10钻孔进给量为 则取 确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2卷表 削速度计算公式为 m 3 查得参数为 , 具耐用度 T=3525 1000 1000 22 则 v = =1.6 所以 n =72 选取 所以 实际切削速度为 1000 v =确定切削时间（一个孔） t = 28 螺纹底孔及攻螺纹 钻螺纹底孔 取 （ 所以 （ r ） 按机床选取r （ 所以实际切削速度 （ m ） 切 削工时（一个孔）： 212 攻螺纹 54 M 根据表 4 所以 （ 293 按机床选取 )2 7 2 所以实际切削速度 所以切削时间（一个孔）： 12 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 第 4 章 钻孔夹具设计 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为钻 60、 2夹具将用于 计要求 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考虑的问题。 具设计 位基准的选择 由零件图可知，分布尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一 ，只能以 130内孔面作为定位基准。 为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对孔进行加工，准备采用手动夹紧。 切削力及夹紧力的计算 刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为 20。 则轴向力：见工艺师手册表 =CF 中： 420， f=( 90200()190 20 )(2 1 2 N 转矩 T=CT 式中 : =( 功率 7 2 在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=2 式中 基本安全系数， 加工性质系数， 24 刀具钝化系数 , 断续切削系数 , F/ =( 钻削时 T= M 切向方向所受力 : 671065 取 1.0f 416 )( 所以 ,钻削时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为孔销配合，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。 定位误差分析 130H9/ 根据配合公差 130以上可知 1 2析定位误差： 基准不重合误差： 因钻孔时，定位基准为心轴的中心线，工序基准也为心轴的中心线。 故： 具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧轴的大平面定位三个自由度，短心轴定位 两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但侧面是经精铣的面，过定位是允许的。 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 26 总 结 课程设 计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 我们踏入社会打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这 次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。 买文档送 纸， 14951605 或 1304139763 致 谢 这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据