压盖零件的机械加工钻4-Φ21孔夹具设计

0 目录 序言 . 0 1、零件分析 . 1 验、分析零件图 . 1 件技术经济分析 . 1 定端盖的生产类型 . 2 2、制定工艺路线 . 2 坯的选择及毛坯余量确定 . 2 坯选择 . 2 坯余量确定 . 3 制端盖毛坯简图 . 3 准的选择 . 3 基准的选择 . 4 基准的选择 . 4 定工艺路线，填写工艺过程卡 . 4 . 4 . 5 . 5 削用量的计算 . 6 孔工步 . 6 铰工步 . 6 1 铰工步 . 6 间定额的计算 . 7 本时间 的计算 . 7 助时间 的计算 . 8 他时间的计算 . 8 3、夹具的设计 . 8 定加工部位，分析技术要求 . 8 定定位方案 . 9 括尺寸和公差 . 9 断有无欠定位和过定位 . 10 定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构 . 10 4、夹具结构设计 . 11 夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。 . 11 向装置选择 . 11 具总体形状确定 . 13 床夹具应满足的基本要求包括下面几方面 . 14 位误差计算 . 15 5、夹具体绘制 . 15 6、设计心得体会 . 16 参考文献 . 17 2 序言 本课程设计是在学完了机械制造技术基础及与机械设计 和大部分专业课的基础上进行的。 本设计是根据学生的实际能力以及结合现代技术的发展趋势综合考虑而做的，主要培养学生综合运用学过的知识，独立地分析和拟定一个零件的合理工艺路线，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工 艺规程的能力，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力，培养学生熟悉和应用各种手册、图片、设计表格等技术资料，以便掌握从事工艺文件的方法和步骤，培养学生解决工艺问题的能力。 由于能力不及 ，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。 3 1、零件分析 验、分析零件图 所给零件图为上端盖， 零件 图如 下 图。 图 1析零件可知零件缺少部分尺寸，如沉头孔空心距、 21 孔偏离水平角度大小。 45 孔与 纹孔干涉错误。 件技术经济分析 上压盖共有 两 组加工表面，分析如下： 90 外圆面为中心的加工表面。 这组加工表面包括： 90 的外圆面、 外 圆端面及其倒角，与 90 垂直的 180面，与 90 同轴的 37、 45 孔 、 纹孔 和 83的槽 。 其中外圆端面、 与 90 垂直的 180面 、 83 的槽粗糙度要求都为 需要一次半精铣； 与 90 同轴的 37、 45 孔 粗糙度要 4 求为 最后要经过精镗才能达到技术要求。 他们的位置要求为： 37、 45 孔与 90 外圆同轴度为 90 外圆端面基准的加工表面。 这组加工表面包括 140他表面。由于各表面粗糙度要求 也不是很高， 为 需一次 半精铣 去除铸造表面硬皮就能达到技术要求。 上压盖工作 时受载荷较少，故不需太高强度，但由于铸造后留有应力，故需退火去应力。 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 (要求生产类型是中批 ,(5005000),取 Q=5000) 代入公式得： N=5000 台 /年 /台 X（ 1+3%） X（ 1+ =压盖 重量 在 12下 ，由表 1， 上压盖 属轻型零件；由表 1证 ，该 上压盖 的生产类型为中批生产。 2、 制定工艺路线 毛坯的选择及 毛坯余量确定 毛坯选择 零件材料为 45#。考虑到零件结构较简单，加工工艺性好，在工作过程中受力不大，没有经常承受交变载荷，所以综合考虑， 选择铸件，由于零件达到中大 批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在 12下，故可采用机械造型中的砂型模铸造，铸造后进行人工时效处理 （可取要求的加 5 工的机械加工余量等级为 J；也可确定 该零件的公差等级为 2） 。这对于提高生产率，保证加工精度、加工质量也是有利的。 毛坯余量确定 根据上述原始资料，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及其毛 坯尺寸如下： 90 因其加工长度为 15面粗糙度要求为 表可取加工余量为 1；90面尺寸公差为 面粗糙度为 要求精加工，此时直径余量可取 其表面粗糙度要求为 表可取余量为 1。 45 因 其他表面粗糙度要求为 表可取 余量为 1。 34 与孔 18 因其表面粗糙度要求为 表可取余量为 1。 制端盖毛坯简图 图 26 准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分。 通常先确定精基准，后确定粗基准。 基准的选择 根据上压盖的技术要求和装配要求，选择上压盖的 90圆端面及其外圆面作为精基准。零件上的很多表面都可以采用它们作为基准来进行加工。即遵循了“基准统一”的原则。 90 圆面是设计基准，选用其做精基准定位加工 45和 以及 2纹孔。这样就实现了设计基准和定位基准的重合。同时也保证了被加工表面的平行度和同轴度要求。 粗基准的选择 选择粗基准，要注意表面是否平整，有没有飞边，毛刺或者其他缺陷。我选择 140140面做粗基准。 定工艺路线，填写工艺过程卡 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 生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 （ 1）遵循“先基准后其他”的原则。首先加工精基准 上压盖的 90 （ 2）遵循“先粗后精”的原则。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。 （ 3）遵循“先主后次”的原则。先加工主要表面 180140 。 7 （ 4）遵循“先面后孔”的原则。首先加工各个端面和表面，后加工各个孔。 模锻成 型后切边，进行调质。调制硬度为 241285进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面印脱碳而对机械加工带来的不利影响。 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中检工序。 综上所述，该上压盖 的安排顺序为：基准加工 主要加工表面粗加工以及一些余量大的表面粗加工 主要表面半精加工和次要表面加工 热处理 主要表面精加工。 工序路线： 工序 1：铸造 工序 2：退火，去应力 工序 3：粗铣 180140 表面、 90 外圆的端面 工序 4：半精铣 180140 表面、 90 外圆的端面 工序 5：粗铣其他平面 工序 6：粗车 90 外圆的外圆面 工序 7：精车 90 外圆的外圆面 工序 8：粗车 83 槽 工序 9：半精车 83 槽 工序 10：钻 孔 、 锪平底面 8 工序 11：钻 孔 工序 12： 钻 2 18 孔， 锪 2 34 沉头孔 工序 13： 粗镗、精镗 孔 工序 14： 粗镗、精镗 45 的孔 工序 15： 攻螺纹孔 2 工序 16：钻 4 21 孔 工序 17：钳工去锐边毛刺 工序 18：清洗零件 工序 19： 终检 填写工艺过程卡：另附一页 切削用量的计算 孔工步 取 由表 5取该工步的每转进给量 f=0.2 mm/r. 由表 5削速度 v =24 m/由公式n=1000v/ d,得该工序钻头转速 n=取立式钻床主轴转速为400r/再代入 n=1000v/ d，得该工序的实际钻削速度 v =m/铰工步 定 取 由表 5取该工步的每转进给量 f=r. 由表 5削速度 v =4m/由公式n=1000v/ d,得该工序铰刀转速 n=取立式钻床主轴转速为68r/再代入 n=1000v/ d，得该工序的实际切削速度 v =铰工步 1背吃刀量的确定 取 9 2进给量的确定由表 5取该工步的每转进给量 f=r. 3. 切削速度的计算 由表 5削速度 v =5m/由公式n=1000v/ d,得该工序铰刀转速 n=取立式钻床主轴转速为100r/再代入 n=1000v/ d，得该工序的实际切削速度 v =间定额的计算 本时间 的计算 1）钻孔工步 根据表 5孔的基本时间可由公式 =L/ l+ + ） /得。式中 l=25=1= （ 1 2） = *1f=r； n=400r/上述结果代入公式，则该工序的基本时间 =（ 25（ r*400r/= 2）粗铰工步 根据表 5圆柱孔的基本时间可由公式 =L/ l+ + ） /得。式中 、 由表 5 =15、 =（ ；=15 l=25f=r； n=68r/将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 = （ 255 / （ r*68r/= 3）精铰工步 10 根据表 5圆柱孔的基本时间可由公式 =L/ l+ + ） /得。式中 、 由表 5 =15、 =（ ；=13 l=25f=r； n=100r/将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 =（ 253（ r*100r/ 助时间 的计算 根据第五章第二节所述，辅助时间 与基本时间 之间的关系为 =（ ，取 =则各工步的辅助时间分别为： 钻孔工步的辅助时间： =铰工步的辅助时间： =铰工步的辅助时间： = 其他时间的计算 钻孔工步的其他时间： + =6%*（ =铰工步的其他时间： + =6%*（ =11 精铰工步的其他时间： + =6%*（ = 单件时间 的计算 钻孔工步 =铰工步 =铰工步 =、 夹具的设计 定加工部位，分析技术要求 加工 4 21 孔，因孔内表面粗糙度要求为 经比较考虑可 采用一次加工成型就能达到要求。 定定位方案 括尺寸和公差 分析零件图我做出了如下定位方案： 采用一个定位销跟一个 固定 支承 钉 定位，其中 固定支承钉 定位 侧 平面，定位销选用短销，固定 ，上下平面用 压 板夹紧。 按基准重合原则，选择选 90 外圆端面为定位基准，用平板定位。侧面采用 调节支承 定位。定位销的公差都是自由公差。查金属切削机床夹具设计手册知，选择 A 型的定位销 ， 如下图 3示尺寸 ； 固定支承钉 如下图 4 12 图 3 4断有无欠定位和过定位 短定位销限制了 2 个自由度，即限制了沿 x、 y 轴的移动， 固定支承钉限制了一个自由度，即限制了绕 板限制了 3个自由度，即限制了绕 x、 定位合理，符合六点定位原理。 定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构 选用 直 压板 （图 5行压紧 13 图 5板用螺钉与钻模板拧紧，利用钻模板的升降将零件夹紧 4、 夹具结构设计 夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。 向装置选择 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用固定导向套加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。 选择导向装置：导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、 对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。由于零件是大批量生产，钻套容易磨损，为了提高生产效率与工件利用率，同时为了工件更换方便，故查金属切削机床夹具设计手册选择导向件：可换钻套（ 2262结构如下图 6示； 因选用了可换钻套，故按标准其相应的钻套用衬套 （ 和钻套螺钉如图 7 8 14 图 6 715 图 8、夹具总体形状确定 机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。 1、 夹具的组成归纳为： 1） 、定位元件及定位装置：用于确定工件正确位置。 2） 、夹紧元件及夹紧装置：用于固定元件已获得的正确位置，防止工件在加工过程中走位或变形。 3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置，可以减少定位时间，适用于成批生产中，可提高生产效率。 4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。 5） 夹具体用于 将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6）其他元件及装置 根据加工 具体 需要来 选择，如螺钉、螺栓、螺母等 。 夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时， 16 但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、 夹 紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 夹具的详细结构如下图 9 （图 9 床夹具应满足的基本要求包括下面几方 面 1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在中 批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要 减轻工人劳动强度。 4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。 5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。夹具的详细结构如下图10 17 图 10定位误差计算 竖直方向：设计基准、定位基准，调刀基准都是下面 90 的端面，即0 0竖直方向的定位误差是 0 水平方向：设计基准、定位基准是 上压盖侧面 ，故基准不重合度误差0调刀基准是钻套的轴线，基准位移误差 水平方向的定位误差是 5、 夹具体绘制 总装图绘制，零件图绘制 （图纸另附） 18 6、设计心得体会 三周的课程设计结束了 。在老师的 细 心 指导下， 我 学到许多东西 。本次设计通过理论与实践的结合，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。 这次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专