机械制造技术课程设计-底座零件的工艺规程及钻4-Φ28孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

设计说明书 题目题目：底座零件的工艺规程及钻底座零件的工艺规程及钻 4-28 孔夹具设计孔夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 底座加工工艺规程设计是包括零件加工的工艺设计、工序设 计两部分。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。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications 目目 录录 序 言 . 1 一 零件的分析 . 2 1.1 零件的作用 . 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 二. 毛坯的确定 4 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 毛坯形状及尺寸 5 三 拟定加工工艺路线 . 6 3.1 基准的选择 . 6 3.1.2 粗基准选择 6 3.1.2 精基准的选择 . 7 3.2 制定工艺路线 . 8 四 零件加工工序设计 . 10 工序 1：夹毛坯外形铣平面放佘量 2mm . 10 工序 2：粗铣外形尺寸放佘量 2mm 11 工序 3：平面精铣, 放平磨余量, 铣外形至图纸尺寸 . 12 工序 4：磨平面至图纸尺寸 . 13 工序 5：铣对称缺囗至图纸尺寸要求 . 14 工序 6：钻 4x28 孔. 15 工序 7：钻 4x10 锥销孔. 16 五 夹具设计 . 17 5.1 问题的提出 17 5.2 定位基准的选择 17 5.3 切削力和夹紧力的计算 17 5.4 定位误差分析 18 5.5 夹具设计及操作的简要说明 19 总 结 . 20 致 谢 . 22 参 考 文 献 . 23 第 1 页 共 29 页 序序 言言 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。 底座的加工工艺规程设计是在学完了机械制图、机械制造技 术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个 教学环节。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。 第 2 页 共 29 页 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 底座的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互 位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理， 是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有 进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 第 3 页 共 29 页 该零件为大量生产的小型零件，在生产时要注意零件的： 1 便于装夹 零件的结构应便于加工时的定位和夹紧，装夹次 数要少。 2 便于加工 零件的结构应尽量采用标准化数值，以便使用标 准化刀具和量具。同时还注意退刀和进刀，易于保证加工精度要 求，减少加工面积及难加工表面等。齿轮泵体有 3 组加工面他们 有位置度要求。 底座的工艺以下端面定位，这组加工面包括钻 4x28 孔，钻 4x 10 锥销孔。 第 4 页 共 29 页 二二. 毛坯的确定毛坯的确定 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 确定毛坯包括选择毛坯类型及其制造方法。 毛坯类型有铸、 锻、 压制、冲压、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素： 1）零件的材料及其力学性能。当零件的材料选定后，毛坯 的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料 是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件；当力学性能要求较低 时，可选型材或铸钢。 2）零件的形状和尺寸。形状复杂的毛坯，常用铸造方法。 薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、 小型零件可用较先进的铸造方法。 3）生产类型。大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯 制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械 加工费用的降低来补偿。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸 造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采 用木模手工造型或自由锻。 4）生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛 坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极 组织地区专业化生产，统一供应毛坯。 5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。目前 毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。例如，精 铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应 用日益增加。应用这些方法后，可大大减少机械加工量，有时甚 至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。 第 5 页 共 29 页 底座零件的材料 ht150， 考虑到零件在工作过程中经常受到冲 击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。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 2 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。 2.2 毛坯形状及尺寸毛坯形状及尺寸 毛坯的形状及尺寸 毛坯的形状和尺寸主要由零件组成 表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量 与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少 或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制， 以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以， 毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加 工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差 称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸 之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、部位及形 状有关。 第 6 页 共 29 页 三三 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线 3.1 基准的选择基准的选择 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，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则， 加工工艺过程中会问题百出。 3.1.2 粗基准选择粗基准选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 第 7 页 共 29 页 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取下端面为定位基准，利用挡销和定位 块为定位元件。 3.1.2 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： 1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应 选加工余量最小的面为粗基准。 2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应 选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的 相对位置要求高的不加工面为粗基准。 3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面 为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工 精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。 4)为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、 平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒 口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单， 操作方便。 5)粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上 只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大， 如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产 生较大的相互位置误差。 以错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。28 孔为定位精基准，加工其它表 第 8 页 共 29 页 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不 重合的时候， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要进行专门的计算， 在此不再重复。 3.2 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 1 检 查 检查毛坯是否有裂纹 2 粗铣 ,夹毛坯外形铣平面放佘量 2mm 3 铣 粗铣外形尺寸放佘量 2mm 4 热 处理 热处理 rcrc 5 精铣 平面精铣, 放平磨余量, 铣外形至图纸尺寸 6 平磨 磨平面至图纸尺寸 7 铣 铣对称缺囗至图纸尺寸要求 8 钻 专用夹具、钻头、游标卡尺 9 钻 钻 4x28 孔, 倒角 10 钻 钻 4x10 锥销孔 方案二 1 检 查 检查毛坯是否有裂纹 2 粗铣 ,夹毛坯外形铣平面放佘量 2mm 第 9 页 共 29 页 3 铣 粗铣外形尺寸放佘量 2mm 4 热 处理 热处理 rcrc 5 铣 铣对称缺囗至图纸尺寸要求 6 钻 专用夹具、钻头、游标卡尺 7 钻 钻 4x28 孔, 倒角 8 钻 钻 4x10 锥销孔 工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有平面精铣, 放平 磨余量, 铣外形至图纸尺寸，磨平面至图纸尺寸的工序，很难保 证内孔和外圆的加工精度要求。而方案一对于精铣和磨加工，能 够保证粗糙度要求， 可以更好的达到加工精度要求和位置度要求， 综合考虑我们选择方案一。 具体的工艺路线如下： 1 1 检 查 检查毛坯是否有裂纹 2 2 粗铣 ,夹毛坯外形铣平面放佘量 2mm 3 3 铣 粗铣外形尺寸放佘量 2mm 4 4 热 处理 热处理 rcrc 5 5 精铣 平面精铣, 放平磨余量, 铣外形至图纸尺寸 6 6 平磨 磨平面至图纸尺寸 7 7 铣 铣对称缺囗至图纸尺寸要求 8 钻 专用夹具、钻头、游标卡尺 9 钻 钻 4x28 孔, 倒角 10 钻 钻 4x10 锥销孔 第 10 页 共 29 页 四四 零件加工工序设计零件加工工序设计 工序工序 1：夹毛坯外形铣平面放佘量：夹毛坯外形铣平面放佘量 2mm 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd25 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 50 750 117.15/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 第 11 页 共 29 页 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 工序工序 2：粗铣外形尺寸放佘量：粗铣外形尺寸放佘量 2mm 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd32 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/48.663 32 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75032 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 第 12 页 共 29 页 6）计算工时 切削工时：mml39=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min34 . 0 2 . 0750 3939 21 = + = + = xfn lll t w m . 工序工序 3：平面精铣：平面精铣, 放平磨余量放平磨余量, 铣外形至图纸铣外形至图纸 尺寸尺寸 选择刀具 刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd40 0 =，min/75mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8）决定每次进给量及切削速度 根据 x62 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 .1194 40 7510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/12.182 1000 145040 1000 m dn v w = = 第 13 页 共 29 页 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1160= 9）计算工时 切削工时： mml24 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 243 2 ()2 ()0.12min 475 m w ll t n f + = 工序工序 4：磨平面至图纸尺寸：磨平面至图纸尺寸 1) 选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料 a46kv6p 35040127 其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为 46#,硬度为中轮 1 级， 陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为 35040127 2) 切削用量的选择。查机械加工工艺手册表 33- 42 有 工件速度 w v 18m/min 纵向进给量 a f 0.5b20mm(双行程) 切削深度 r f0.0157mm/st 3) 切削工时 ra b fvf kdbz t 1000 2 = 式中 d- - - 被加工直径 b- - - - 加工宽度 zb- - 单边加工余量 k- - - 系数 第 14 页 共 29 页 v- - - 工作台移动速度 a f - - 工作台往返一次砂轮轴向进给量 a f - - 工作台往返一次砂轮径向进给量 0157 . 0 220181000 1 . 115 . 0 91452 = t2.5(min) 工序工序 5：铣对称缺囗至图纸尺寸要求：铣对称缺囗至图纸尺寸要求 选择刀具 刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd80 0 =，min/75mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 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/5 .298 80 7510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 375min/r min/ 2 . 94 1000 37580 1000 m dn v w = = 当 w n 375r/min 时 rmmznff wzm /30037542 . 0= 第 15 页 共 29 页 按机床标准选取rmmfm/300= 3）计算工时 切削工时： mml21 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min5052 . 0 475 321 21 = + = + = fn ll t w m 工序工序 6：钻：钻 4x28 孔孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 28 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 30 28 341r/min 与 341r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 375r/min 。 现 选 取 w n =375r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 28 375 33.18/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=60mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 6043 375 0.13 + =1.186 min 第 16 页 共 29 页 工序工序 7：钻：钻 4x10 锥销孔锥销孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 10 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 30 10 1194r/min 与 1194r/min 相近的机床转速为 1450r/min。现选取 w n =1450r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 10 1450 25.3/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=60mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.131450 3460 + =0.355min 第 17 页 共 29 页 五五 夹具设计夹具设计 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。 由指导老师的分配第 9 道工序的钻 4x28 孔的钻床夹具。 5.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻 4x28 孔，精度要求不高，和其他面没 有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则 不予考虑。 5.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工 4x28 孔，精度不高，因此我们采用已加工 好的下端面和侧面定位，下端面采用支撑板定位，限制 3 个自由 度，左侧采用支撑钉定位，限制 2 个自由度，后侧面采用定位挡 销定位， 限制 1 个自由度， 这样空间的六个自由度就限制完全了， 同时采用宽头压板压紧工件即可满足要求。 5.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 第 18 页 共 29 页 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：28dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x28x0.20x1741028n= 190.80.6 t10x28 x0.20x17442458n.m= 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 5.4 定位误差分析定位误差分析 工件的工序基准为孔心， 当工件孔径为最大， 定位销的孔径为 最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大 间隙量。本夹具是用来在钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的 定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方 向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。 工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误 差为： td=dmax-dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用支撑板，支撑钉和定位销定位，工件始终靠近定 位销的一面，故应当能满足定位要求。 第 19 页 共 29 页 5.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用支撑板和支撑钉和定位挡销定位， 宽头压板的压紧力即可 指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损 后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样 就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。 第 20 页 共 29 页 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设 计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到 更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论 与实践也存在差异。 回顾