机械制造技术课程设计-连接盘的加工工艺及钻削4Xφ10孔的夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学课程设计 i 一、设计题目一、设计题目(学生空出，由指导教师填写学生空出，由指导教师填写) 连接盘的机械加工工艺规程及钻削连接盘的机械加工工艺规程及钻削 4x10 孔工艺装备设计孔工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:中批或大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 (1) 绘制零件图 1 张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表 1) 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 (4) 夹具装配图 1 张 (5) 夹具体零件图 1 张 (6) 课程设计说明书(50008000 字) 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) (1) 熟悉零件,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5 天 (3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师：指导教师： 日日 期：期： 辽宁工程技术大学课程设计 ii 摘摘 要要 在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺 过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位 置，以保证零件和工件的质量。 本次设计主要是进行连接盘零件的专用夹具的设计， 是对我们以 往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。 本文主要从工艺 规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类 型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。 在工艺规程方 面：确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少 等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是回转体盘状零 件，加工 4x10 孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案， 最终完成本次设计。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 辽宁工程技术大学课程设计 iii abstract the machine made in the machine processes, examining, assembling, welding with heat handle to wait cold and hot craft process in, use a great deal of tongs, in order to the gearing process object, making it occupy right position to promise the quality of spare parts and work piece. this design is mainly the design of appropriation tongs which carries on land spare parts, is tally up the knowledge that we learn before and to the once expanding of the knowledge that we control.this text mainly sets out from the design both side of the specifying of craft rules distance and the tongs.according to the characteristics of spare parts, the function produced type and spare parts while concretely working choice the craft rules distance and tongs.in the craft rules distance aspect:assurance produce a type, comprehensive consider its ccurate degree high, produce an efficiency is high, consume economy little etc. aspect, choose the superior project;design aspect in the tongs, because of is a soild of revolution, process 4x 10 bores, the choice drills a bed to process, 辽宁工程技术大学课程设计 iv considering many factors to draw up the superior project, end completion originally time design. 目目 录录 1 零件的分析 5 1.1 零件的作用 . 6 1.2 零件的工艺分析 . 6 2 机械加工工艺规程设计 . 7 2.1 毛坯的制造形式 . 7 2.2 基准面的选择 . 7 2.2.1 粗基准的选择 7 2.2.2 精基准的选择 7 2.3 制订工艺路线 . 7 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 2.5 确定切削用量 . 9 2.5.1 工序38： 9 2.6 时间定额计算 10 3.指定工序的专用机床夹具设计 xi 3.1 问题的指出. xi 3.2 夹具设计 11 3.2.1 定位基准的选择 xi 3.2.2 切削力及夹紧力的计算 . 11 3.3 定位误差的分析 . xiii 3.4 夹具设计及操作的简要说明 . 13 辽宁工程技术大学课程设计 v 4.方案综合评价与结论 14 5. 本次课程设计体会与展望 . 14 参考资料 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 题目所给定的零件是连接盘， 连接盘的主要作用是连接管件和传 递运动。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 连接盘的零件图中规定了一系列技术要求： 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等级 表面粗糙度 ra/um 形位公差/mm 连接盘顶面 240 it12 6.3 0.10 a 连接盘底面 530 0- 0.070 it7 1.6 0.08 a 0.10 b 630 外圆表面 630 it12 6.3 辽宁工程技术大学课程设计 vi 440 外圆表面 440 it12 1.6 550 外圆表面 550 it12 6.3 420 外圆表面 420+0.086+0.023 it7 6.3 0.06 a 240 外圆表面 240 it12 6.3 10 孔 x4 10 it10 6.3 180 内孔 180 0 +0.04 it7 1.6 375 锥形内孔 3750+0.057 it7 3.2 连接盘厚度 160 it12 连接盘底面宽度 150+0.043 it9 1.6 630 外圆表面宽度 30 it12 1.6 440 外圆表面宽度 60 0 +0.074 it9 1.6 550 外圆表面宽度 15 it12 6.3 420 外圆表面宽度 15 it12 6.3 240 外圆表面宽度 25 0 +0.052 it9 6.3 180 孔键槽长 550- 0.074 it9 6.3 辽宁工程技术大学课程设计 vii 2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 2.1 毛坯的制造形式毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本 和加工成本,保证零件工作的可靠,且生产类型:中批或大批大量 生产，故采用金属模机器造型铸造。 2.2 基准面的选择基准面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。也是保证加工精 度的关键。 2.2.1 粗基准的选择粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这 里选择连接盘右端面和240 外圆面作为粗基准。采用240 外圆面 定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀； 采用端盖右端面作为粗基准加工 左端面，可以为后续工序准备好精基准。 2.2.2 精基准的选择 根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左端面和180 孔作为精 基准， 零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工， 即遵循 “基 准统一”原则。180 孔的轴线是设计基准，选用其作精基准定位连 接盘两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面 的端面跳动度要求。选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准 重合” 原则， 因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。 180 孔键槽宽 45 0 +0.3 it12 6.3 180 孔键槽高 11.4 it12 6.3 辽宁工程技术大学课程设计 viii 2.3 制订工艺路线制订工艺路线 以下工艺过程详见械加工工艺过程卡片 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 机械加工及毛坯尺寸的确定：综合铸件的材料、加工方式与生产 规模，选定毛坯公差等级为 ct9（表 2-1） ，毛坯铸件的机械加工余量 等级为 e（表 2-5） 项目 机 械 加 工 余 量 /mm 尺寸工差/mm 毛坯尺寸/mm 备注 连接盘轴向长度 160 1.1 2.8 163.6 表 2- 3、2- 4 连接盘底面 530 外圆表面 2.2 3.6 536.2 表 2- 3、2- 4 630 外圆表面 2.2 3.6 636.2 表 2- 3、2- 4 550 外圆表面 2.2 3.6 556.2 表 2- 3、2- 4 420 外圆表面 2.2 3.6 426.2 表 2- 3、2- 4 180 内孔 1.4 2.8 175.8 表 2- 3、2- 4 375 锥形内孔 孔 1.4 3.2 370.6 表 2- 3、2- 4 630 外圆表面 宽 0.4 1.8 31.7 表 2- 3、2- 4 550 外圆表面 宽 0.4 1.8 61.0 表 2- 3、2- 4 240 外圆表面 1.4 2.8 244.2 表 2- 3、2- 4 240 外圆表面 宽 0.4 1.8 24.8 表 2- 3、2- 4 工序尺寸确定：这里只确定钻、铰10 孔的加工余量、工序 尺寸和公差，如下图所示： 辽宁工程技术大学课程设计 ix 由表2-28可查得， 粗铰余量z粗铰 粗铰=0.16mm;钻孔余量z钻钻=9.8mm。 查表 1-20 可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为， 粗铰： it10； 钻：it12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的 公差值分别为，粗铰：0.15mm;钻：0.058mm。 综上所述，该钻孔工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗 铰：9.96 0 +0.058mm;钻：9.8 0 +0.15mm。 2.5 确定切削用量确定切削用量 （1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定 取 ap=9.8mm. 2) 进给量的确定 由表 5-22，选取该工步的每转进给量 f=0.1mm/r。 3）切削速度的计算 由表 5-22，按铸铁硬度为 hbs200241 计算， 切削速度 v 选取为 10m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d 可求得该 工序钻头转速 n=318.47 r/min ,参照 z3040 型摇臂钻床的主轴转速， 取转速 n=320r/min ,再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的 实际钻削速度为 v=3.14nd/1000=10.05m/min。 （2） 粗铰工步 1）背吃刀量的确定 取 ap=0.98mm。 2) 进给量的确定 由表 5-31， 选取该工步的每转进给量 f=0.5mm/r。 3）切削速度的计算 由表 5-31，切削速度 v 选取为 2m/min,由公式 辽宁工程技术大学课程设计 x （5-1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=63.69 r/min ,参照 z3040 型摇臂钻床的主轴转速，取转速 n=80r/min ,再将此转速代入 公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度为 v=3.14nd/1000=2.5 m/min。 2.6 时间定额的计算时间定额的计算 1基本时间 tj 的计算 （1） 钻孔工步 根据表 5-41， 钻孔的基本时间可由公式 tj =l/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l=30mm;l2=1mm;l1=d/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm; f=0.1mm/r;n=320mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=68s。 （2） 粗铰工步 根 据 表5-41 ， 铰 圆 柱 孔 的 基 本 时 间 可 由 公 式 tj =l/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1 由表 5-42 按 kr=15、ap= （d-d） /2= （9.96-9.8） /2=0.08 的条件查得 l1=0.37mm; l2=15mm; 而 l=30mm; f=0.1mm/r; n=80r/min.。将上述结果代入公式，则该工序 的基本时间 tj=340s。 2辅助时间 ta 的计算 根据第五章第二节所述， 辅助时间 ta 与基本时间 tj 之间的关系 为 ta=(0.150.2) tj ,这里取 ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分 别为： 钻孔工步的辅助时间为：ta=0.15x68s=10s; 粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x340s=51s; 3. 其他时间的计算 除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单 件时间还包括布置工作的时间、 休息与生理需要的时间和准备与终结 时间。由于端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与 终结时间甚微， 可忽略不计； 布置工作的时间 tb 是作业时间的 2%7%， 休息与生理需要时间 tx 是作业时间的 2%4%，这里均取 3%，则各工 序的其他时间可按关系式（3%+3%） （tj+ta）计算，它们分别为： 钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(68s+10s)=4.68s; 辽宁工程技术大学课程设计 xi 粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(340s+51s)=23.46s; 4单件时间 tdj 的计算 这里的各工序的单件时间分别为： 钻孔工步 tdj 钻=68s+10s+4.68s=82.68s; 粗铰工步 tdj 粗铰=340s+51s+23.46s=414.46s; 因此，此工序的单件时间 tdj=tdj 钻+tdj 粗铰 =82.68s+414.46s=497.14s。 3 指定工序的专用机床夹具设计指定工序的专用机床夹具设计 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。最后决定设计10 钻孔的钻床专用夹具。本夹具将用 于 z3040 摇臂钻床。刀具为麻花钻、铰。 3.1 问题的指出问题的指出 本夹具主要用来钻10 孔，由于工艺要求不高，因此，在本 道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 3.2 夹具设计夹具设计 3.2.1 定位基准的选择定位基准的选择 由零件图可知，4 个10 孔中在630 外圆端面上均匀、对称 分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为连接盘的轴 向内孔中心轴线，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以 180 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10 孔进行加工。同时，准备采用螺旋压板夹紧机构夹紧。 3.2.2 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具：10 的麻花钻，10 的锥度铰刀。 钻孔切削力：查机床夹具设计手册p70 表 3-6，得钻削力计算 公式： hbd sp 6 . 09 . 0 6 . 70= 辽宁工程技术大学课程设计 xii 式中 p钻削力 t钻削深度, 30mm s每转进给量, 0.1mm d麻花钻直径, 10mm hb布氏硬度，224hbs 所以 hbd sp 6 . 09 . 0 6 . 70= =1440.6（n） 铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册p70 表 3-6，得钻削力 计算公式： hbst p 6 . 04 . 02 . 1 1 . 9= 式中 p切削力 t钻削深度,30mm s每转进给量, 0.5mm d铰孔钻直径, 10mm hb布氏硬度，224hbs 所以 hbst p 6 . 04 . 02 . 1 1 . 9= = 1651.1（n） 夹紧力的计算 钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册p70 表 3-6，查得工件以一个 面和一个孔定位时所需夹紧力计算公式： 辽宁工程技术大学课程设计 xiii dtd f lq w gz1 3 2 )( 2 + = fa 式中 螺纹摩擦角 d1平头螺杆端的直径 f工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16 dz螺杆直径 a 螺纹升角 q 手柄作