机械制造技术课程设计-壳体工艺规程及铣28槽的夹具设计【全套图纸】 .pdf

目目 录录 第一章 工艺规程设计 1 11 毛坯的制造形式 . 1 1. 2 零件分析 . 1 13 基面的选择 2 1.3.1 粗基准的选择原则 2 1.3.2 精基准选择的原则 . 2 14 制定工艺路线 . 3 第二章 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 5 2.1 确定各工序的加工余量 . 5 2.2 确定切削用量及基本工时 . 7 第三章 铣床夹具设计 21 3.1 问题的提出 . 21 3.2 定位基准的选择 . 21 3.3 切削力及夹紧力计算 21 3.4 定位误差分析 . 23 3.5 铣夹具的说明 . 23 总 结 24 致 谢 25 参 考 文 献 26 1 第一章第一章 工艺规程设计工艺规程设计 11 毛坯的制造形式毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造， 采用机械翻砂造型，铸造精度为 8 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证 加工精度上考虑也是应该的。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1. 2 零件分析零件分析 要对该零件的平面、孔、槽和螺纹进行加工。具体加工要求如下： 壳体底面 粗糙度 a r 25 壳体顶面 粗糙度 12.5 30h7 孔 粗糙度 a r 6.3 48h7 孔 粗糙度 a r 6.3、ra12.5 12 孔 粗糙度 a r 25 m6 螺纹 4-16 粗糙度 a r 25 4-7 孔 6-14 孔 粗糙度 a r 25 6-7 孔 285 槽 粗糙度 a r 12.5 6 孔 粗糙度 a r 25 12 孔 粗糙度 a r 6.3、ra25 2 2-m6 螺纹 30 端面上12 孔 粗糙度 ra25 30 端面上20 孔 粗糙度 ra12.5、ra25 13 基面的选择基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证 质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批 报废，使生产无法进行。 1.3.1 粗基准的选择原则粗基准的选择原则 1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面 作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求 较高的表面作粗基准。 2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。 3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。 4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。 5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。 由以上及零件知，选用 30h7 毛坯孔及其顶面作为定位粗基准。 132 精基准选择的原则精基准选择的原则 选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、 可 靠、方便。 精基准选择应当满足以下要求： 1）用设计基准作为定位基准，实现“基准重合” ，以免产生基准不重合误差。 2）当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组 精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。 3）当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身 作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度 要求由先行工序保证。 4）为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准” 、反复加工的 原则。 3 5）有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单 的表面作为精基准。 由上及零件图知，选用30h7 孔及其底面作为定位精基准。 14 制定工艺路线制定工艺路线 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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机 床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济 效果，以便降低生产成本。 方案一： 工序 01：铸造 工序 02：时效处理，消除内应力 工序 03：铣壳体底面 工序 04：铣壳体顶面 工序 05：扩28 孔至29.8；铰29.8 孔至30h7；倒角 c2 工序 06：扩30 孔至48h7；倒角 c2 工序 07：钻壳体顶面12 孔深 40；钻壳体顶面 m6 螺纹底孔5.1 深 18；攻壳体顶 面 m6 螺纹深 16 工序 08：锪平 4-16 工序 09：钻 4-7 孔 工序 10：锪平 6-14 工序 11：钻 6-7 孔 工序 12：铣 285 槽 工序 13：钻6 孔；扩6 孔至12 深 8；钻 2-m6 螺纹底孔5.1 深 15；攻 2-m6 螺纹深 13 工序 14：钻30 端面上12 孔；扩12 孔至20 深 12；倒角 c2 工序 15：去毛刺 工序 16：检验至图纸要求 工序 17:入库 4 方案二： 工序 01：铸造 工序 02：时效处理，消除内应力 工序 03：铣壳体底面 工序 04：铣壳体顶面 工序 05：扩28 孔至29.8；铰29.8 孔至30h7；倒角 c2 工序 06：扩30 孔至48h7；倒角 c2 工序 07：钻壳体顶面12 孔深 40；钻壳体顶面 m6 螺纹底孔5.1 深 18；攻壳体顶 面 m6 螺纹深 16 工序 08：锪平 4-16；钻 4-7 孔 工序 09：锪平 6-14；钻 6-7 孔 工序 10：铣 285 槽 工序 11：钻6 孔；扩6 孔至12 深 8；钻 2-m6 螺纹底孔5.1 深 15；攻 2-m6 螺纹深 13 工序 12：钻30 端面上12 孔；扩12 孔至20 深 12；倒角 c2 工序 13：去毛刺 工序 14：检验至图纸要求 工序 15:入库 工艺路线比较：方案一与方案二的区别在于，方案二把锪平 4-16；钻 4-7 孔放 在了一道工序里，把锪平 6-14；钻 6-7 孔也放到一个工序里，方案一则是把它们分 开来加工，通过零件图观察分析，我们知道，如果两个合在一个工序里，钻孔时麻花钻 没法钻部分被挡到的孔，故采用方案一。 5 第二章第二章 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差 2.1 确定各工序的加工余量确定各工序的加工余量 1. 壳体底面的加工余量 铸件尺寸公差等级 8 级，加工余量等级 ma-e，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 得铸件的单边加工余量 z=1.5mm,表面粗糙度 a r 25，查机械制造工艺设计简明 手册表 1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。 2. 壳体顶面的加工余量 铸件尺寸公差等级 8 级，加工余量等级 ma-e，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 得铸件的单边加工余量 z=1.5mm,表面粗糙度 a r 12.5，查机械制造工艺设计简 明手册表 1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。 3. 30h7 孔的加工余量 铸件尺寸公差等级 8 级，加工余量等级 ma-e，查机械制造工艺设计简明手册表 2.2-4 得铸件的单边加工余量 z=1.0mm,表面粗糙度 a r 6.3，查机械制造工艺设计简明 手册表 2.3-8 知，需经过扩铰方能满足其精度要求，首先扩28 孔至29.8，再 铰29.8 孔至30h7。 4. 48h7 孔的加工余量 铸件尺寸公差等级 8 级，加工余量等级 ma-e，因其尺寸与30h7 孔相差不大，故 采用相同的毛坯孔，加工30h7 孔后，直接扩30h7 孔至48h7 深 14。 5. 12 孔的加工余量 6 因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，孔的表面粗糙度 ra25，查机械制造工艺设计 简明手册表 1.4-7 知，一步钻削即可达到其精度要求。 6. m6 螺纹的加工余量 因螺纹的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 2.3-20 知，先钻 m6 螺纹底孔5.1，再攻 m6 螺纹。 7. 4-7 的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-7 知， 一步钻削即可达到其精度要求。 8. 6-14 孔的加工余量 因本工序只是锪平，不需要留余量，表面粗糙度 ra25，查机械制造工艺设计简明 手册表 1.4-7 知，一步锪削即可满足其要求。 1. 6-7 孔的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-7 知， 一步钻削即可达到其精度要求。 2. 285 槽的加工余量 因尺寸较小，故不留余量，表面粗糙度 ra12.5，查机械制造工艺设计简明手册 表 1.4-8 知，一步铣削即可满足其要求。 3. 6 孔的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，孔的面粗糙度 ra25，查机械制造工艺设计简 明手册表 1.4-7 知，一步钻削即可达到其精度要求。 4. 12 孔的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，由零件图知，12 在6 孔的基础上进行加 工，也是就扩6 孔至12，表面粗糙度 ra6.3、ra25，查机械制造工艺设计 简明手册表 1.4-7 知，一步加工即可满足其精度要求。 13. 2-m6 螺纹的加工余量 因螺纹的尺寸较小，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简明手册表 2.3-20 知，先钻 m6 螺纹底孔5.1，再攻 m6 螺纹。 14. 30 端面上12 孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用实心铸造。粗糙度 ra125，查机械制造工艺设计简明手 7 册表 1.4-7 知，一步削即可满足其精度要求。 15. 30 端面上20 孔的加工余量 因孔的尺寸较小，故采用实心铸造，由零件图知，20 在12 孔的基础上进行加 工，也是就扩12 孔至20，表面粗糙度 ra12.5、ra25，查机械制造工艺设计简明 手册表 1.4-7 知，一步加工即可满足其精度要求。 16其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。 2.2 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 01：铸造 工序 02：时效处理，消除内应力 工序 03：铣壳体底面 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap5 . 1=，mmd60 0 =，min/150mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/2 .796 60r d v ns= = 按机床标准选取 w n 800min/r min/ 7 . 150 1000 80060 1000 m dn v w = = 当 w n 800r/min 时 rmmznff wzm /64080042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时： mml92 1 =，mml5 . 1 2 =，mml3 3 =，则机动工时为 min206 . 1 min2 2 . 0800 35 . 192 321 + = + =i fn lll t w m 工序 04：铣壳体顶面 8 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀 mmap5 . 1=，mmd80 0 =，min/150mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/597 80r d v ns= = 按机床标准选取 w n 600min/r min/ 7 . 150 1000 60080 1000 m dn v w = = 当 w n 600r/min 时 rmmznff wzm /64060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时： mml89 1 =，mml5 . 1 2 =，mml3 3 =，则机动工时为 min779 . 0 min1 2 . 0600 35 . 189 321 + = + =i fn lll t w m 工序 05：扩28 孔至29.8；铰29.8 孔至30h7；倒角 c2 工步一：扩28 孔至29.8 利用扩孔钻将mm28孔扩大至mm 8 . 29，根据有关手册规定，扩钻的切削 用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书取min/68rnw=，实际 切削速度为 min/4 . 6 1000 68 8 . 29 1000 m nd v ww = 9 切削工时：mml80=，mml9 . 0 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min165 . 2 57 . 0 68 39 . 080 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：铰29.8 孔至30h7 根据参考文献表 2- 25，rmmf/4 . 02 . 0=，min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表 4.2- 2，按机床实际进给量和实际转速，取rmmf/35 . 0 =， min/198rnw=，实际切削速度min/3 . 9 mv =。 切削工时：mml80=，mml1 . 0 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min199 . 1 35 . 0 198 31 . 080 21 + = + = fn lll t w m 工步三：倒角 c2 工序 06：扩30 孔至48h7；倒角 c2 工步一：扩30 孔至48h7 利用扩孔钻将mm30孔扩大至mm48，根据有关手册规定，扩钻的切削用 量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书取min/68rnw=，实际 切削速度为 min/5 . 8 1000 6840 1000 m nd v ww = 切削工时：mml14=，mml9 1 =，mml0 2 =，则机动工时为 min593 . 0 57 . 0 68 0914 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：倒角 c2 工序 07：钻壳体顶面12 孔深 40；钻壳体顶面 m6 螺纹底孔5.1 深 18；攻壳体顶 面 m6 螺纹深 16 工步一：钻壳体顶面12 孔深 40 1、加工条件 10 加工材料:铸铁。 工艺要求：孔径 d=12mm，精度 h12h13,用乳化液冷却。 机床：选用 z525 立式钻床和专用夹具。 2、选择钻头 选择高速钢麻花钻头（如图 3 所示） ，其直径 d=12mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表 2.1 及表 2.2） ：标准钻头， 25 =， 2120 ,kr = ，后角 0 11 =，50 = ，横刃长度 2.5bmm= ，弧面长度 5lmm= 。 3选择切削用量 （1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当铸铁硬度200h 有 rmmf/30 . 0 15 . 0 = 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200h 有 rmmf/39. 031. 0= 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200h 有 rmmf/30 . 0 15 . 0 = 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200h 有 rmmf/39. 031. 0= 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200h 有 rmmf/30 . 0 15 . 0 = 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200h 有 rmmf/30 . 0 15 . 0 = 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm200h 有 rmmf/30 . 0 15 . 0 = 。 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度 b =200220hbs 时， 0.40/fmm r= , 0 20dmm 时， c v =30mm/min。 切削速度的修正系数为： 0 . 1= tv k ， 0.88 mv k= ， 0.75 sv k= ， 0 . 1= tv k ， 故 vc kvv= =301.01.00.751.0m/min22.5m/min 0 1000 d v n = 12 5 . 221000 r/mm=651.4r/mm 根据卧式钻床技术资料 （见 简明手册 表4.2-12） 可选择n=600r/mm，cv =20mm/min。 4计算基本工时 20 根据公式 nf l tm= 式中， +=yll ，l=36mm，入切量及超切量由切削用量手册表 2.29 查出 6ymm+ = ，计算得， l=（36+6）mm=42mm 故有： t=min 25 . 0 600 42 =0.280min 工步二：扩12 孔至20 深 12 利用扩孔钻将mm12孔扩大至mm20，根据有关手册规定，扩钻的切削用 量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按钻床说明书取min/68rnw=，实际 切削速度为 min/3 . 4 1000 6820 1000 m nd v ww = 切削工时：mml12=，mml4 1 =，mml0 2 =，则机动工时为 min413 . 0 57 . 0 68 0412 21 = + = + = fn lll t w m 工步三：倒角 c2 工序 15：去毛刺 工序 16：检验至图纸要求 工序 17:入库 21 第三章第三章 铣床夹具设计铣床夹具设计 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。 由指导老师的分配，决定设计工序 12：铣 285 槽的夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于铣 285 槽，表面粗糙度 ra12.5，与其它面没有任何位置度要求， 精度要求不高，在设计夹具时，只考虑生产效率，精度则不予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所 制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使 工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精 度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合 理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有 较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高 加工精度。我们采用已加工过的壳体底面、30h7 孔及7 作为定位基准。 3.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀 机床： x62 卧式铣床 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 68= f c 83 . 0 = f q 0 . 1= f x 22 65 . 0 = f y 83 . 0 = f u 8= p a z=24 0= f w 代入上式，可得 f=2016n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 k= 4321 kkkk 其中： 1 k 为基本安全系数 1.5 2 k 为加工性质系数 1.1 3 k 为刀具钝化系数 1.1 4 k 为断续切削系数 1.1 所以 nkff4025= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()fkffn=+ 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 = ff f= z p +g g 为工件自重 n ff f n5034 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=12mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 mpa b 1006= mpa b s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 mpa120= = 8 . 2 2 4 2 c h d f 满足要求 23 = mpa d n c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 3.4 定位误差分析定位误差分析 一面两销，定位误差分析： (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 xdd+= （式 3-1） 式中： 1 d 心轴孔的最大偏差 1 d 心轴孔的最小偏差 1min 心轴定位孔与心轴最小配合间隙 代入（式 3-1）得： yj min111 xdd+=0.00900.016+ =0.025mm (2) 转角误差 l xddxdd tg 2 min222min111 + = （式 3-2） 式中： 1 d 心轴孔的最大偏差 1 d 心轴孔的最小偏差 1min 心轴定位孔与心轴最小配合间隙 2 d 两可调支承钉的最大偏差 2 d 两可调支承钉的最小偏差 2min x 两可调支承钉最小配合间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 x x lglx += 则代入（式 3-2）得： 4 846 . 1 9 . 1022 004 . 0 0009 . 0 016 . 0 0009 . 0 + =etg 则： 0 011 . 0 3.5 铣夹具的说明铣夹具的说明 1.夹具体凸台面与工件底面配合限制三个自由度。 2.心轴与工件35h7 孔配合限制两个自由度。 3.削边销与7 孔配合限制一个自由度，属于完全定位。 4.铣刀的位置由直角对刀块与塞尺保证。 5.夹具体与工作台的位置由两个定位键保证。 24 6.工件的夹紧为心轴、快换垫圈和螺母组成的夹紧机构。 总总 结结 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，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不 足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的 意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。 这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢 我的指导老师， 特别是每次都放下他的休息时间， 耐心地帮助我解决技术上的一些难题， 他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。 从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日 日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关 怀，除了敬佩指导老师的专业水