机械制造技术基础课程设计-盘套加工工艺规程及钻φ11孔的夹具设计【全套图纸】 .pdf

摘 要 . 1 1、盘套的工艺分析及生产类型的确定 3 1.1、盘套的用途 3 1.2、盘套的技术要求： 3 1.3、审查盘套的工艺性 . 4 1.4、确定盘套的生产类型 . 4 2、确定毛坯、绘制毛坯简图 4 2.1 选择毛胚 4 2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 4 2.2.1 盘套锻造毛坯尺寸工差及加工余量 5 2.2.2 绘制盘套毛坯简图 5 3、拟定盘套工艺路线 6 3.1、定位基准的选择. 6 3.1.1精基准的选择 . 6 3.2.2粗基准的选择 . 6 3.3、加工阶段的划分. 6 3.4、工序的集中与分散 6 3.5、工序顺序的安排. 7 3.5.1 机械加工工序 7 3.5.2辅助工序 . 7 3.6、确定工艺路线 . 7 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 8 5、切削用量、时间定额的计算 8 5.1、切削用量的计算. 8 5.1.1 钻孔工步 8 5.1.2 粗铰工步 . 9 5.1.3 精铰工步 9 5.2、时间定额的计算. 9 5.2.1基本时间 tj 的计算 . 9 5.2.2辅助时间 ta 的计算 . 10 5.2.3. 其他时间的计算 . 10 5.2.4单件时间 tdj 的计算 . 11 6.夹具设计 . 11 6.1 设计思想 11 6.2 夹具设计 12 6.2.1 定位分析 12 6.2.2 切削力及夹紧力的计算 12 6.2.3 夹具操作说明 14 6.2.4 确定导向装置 14 7. 体会与展望 14 8.参考文献 . 16 辽宁工程技术大学课程设计 1 摘摘 要要 这次设计的是盘套，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机 械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和 了解其作用。然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确 定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定双联齿轮的工艺路线图， 制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 此次课程设计我了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩 固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从 中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良 好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。对我们动手动脑的能 力有了提高。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 辽宁工程技术大学课程设计 2 summary what this design is the plate wrap, include spare parts diagram, semi- finished product diagram and assemble diagram one for each, the machine processes craft process card with and work preface the card be an one for each.we want to acquaint with spare parts and understand its function first.then, process amount of remaining according to size and xie which makes sure semi- finished product of each rough degree which carry noodles of property and the top of the spare parts diagram of spare parts.finally draft the craft route that the pair unites wheel gear diagram, draw up that of clip a tight project, draw a tongs to assemble diagram. this time course design i understand and know general machine parts of production craft process, make stronger and deepen have already learned of the knowledge of the lesson and professional lesson of the technique foundation, theories contact actual, toughen from it oneself analysis problem, problem- solving ability, lay the next and good foundation for aftertimes work, and for follow- up course of the study lay good foundation.began ability 辽宁工程技术大学课程设计 3 of move the brain to have an exaltation to us. 1、盘套的工艺分析及生产类型的确定、盘套的工艺分析及生产类型的确定 1.1、盘套的用途、盘套的用途 盘套主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用，其在机器 中起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时 候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。 1.2、盘套的技术要求：、盘套的技术要求： 该盘套的各项技术要求如下表所示： 项目 公差等级 偏差（mm） 粗糙度 定位基准 28 的轴孔 it9 +0.045 0 6.3 盘套中心线 11 的孔 it12 +0.20 0 6.3 盘套中心线 前后两个端面 12.5 花键孔中心线 尺寸 8 的键槽 it12 +0.09 - 0.09 6.3 孔母线 左端面宽度 it9 0 - 0.05 3.2 孔中心线 盘厚 3.2 左端面 辽宁工程技术大学课程设计 4 1.3、审查盘套的工艺性、审查盘套的工艺性 该盘套结构较简单，形状比较普通，属盘盖类零件。主要加工表 面有端盖左、右端面，要求左端面垂直度相对中心轴线满足 0.04mm， 其次就是28 孔及11 孔，28 孔的加工端面为平面，可以防止加 工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外11 孔的加工通过专 用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求，键槽加工要求较严格，既 有偏差要求，又有粗糙度要求，还要保证平行度。该零件除主要加工 表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过 铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工 工艺性较好。 1.4、确定盘套的生产类型、确定盘套的生产类型 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 0.5%。代入公式得： n=5000 台/年 x1 件/台 x（1+3%）x（1+0.5%）=5175.75 盘套重量为 0.6kg，由表 1- 3 知，盘套属轻型零件；由表 1- 4 知， 该端盖的生产类型为大批生产。 2、确定毛坯、绘制毛坯简图、确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛胚选择毛胚 盘套在工作过程中承受冲击载荷，键槽处存在应力，为保险起见 毛胚选用锻件即可满足工作要求。 2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 1）公差等级 由盘套零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普 通级。 辽宁工程技术大学课程设计 5 2）锻件重量 根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量 为 tm =0.9kg。 3）锻件复杂系数 对零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径 d=110mm，高 h=30mm。由公式 s= nmmt/ =0.9kg/3.14*55*55*30kg 0.39。由此可确定该分度盘零件的复杂系数为 2s 级。 4）锻件材质系数 由于该分度盘零件材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65% 的碳素钢，故该锻件的材质系数为 1m 级。 2.2.1盘套锻造毛坯尺寸工差及加工余量盘套锻造毛坯尺寸工差及加工余量 项目 机 械 加 工 余 量 /mm 尺寸工差/mm 毛 坯 尺 寸 /mm 两个端面 1.5 +1.2 33 - 0.4 厚度 7mm 2.0 +0.9 11.5 - 0.3 端面宽度 40 2.0 +1.1 - 0.5 28 孔 2 +1.0 24 - 0.4 2.2.2 绘制盘套毛坯简图绘制盘套毛坯简图 辽宁工程技术大学课程设计 6 3、拟定盘套工艺路线、拟定盘套工艺路线 3.1、定位基准的选择、定位基准的选择 3.1.1精基准的选择精基准的选择 根据该盘套零件的技术要求，选择左端面和28 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。左端面是设计基准，选用其作精基准定位其他尺寸， 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28 孔作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为 该盘套在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。 3.2.2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。 这里选择盘套右端面作为粗基准。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。 3.3、加工阶段的划分、加工阶段的划分 根据加工质量要求，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精 加工三个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（左端面和28 孔）准备好，使后 续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗 铣盘套右端面、盘厚。在精加工阶段，完成端盖左端面的精铣加工和 11 孔的钻- 铰- 精铰的加工，并插键槽。 3.4、工序的集中与分散、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排盘套的加工工序。 该盘套的生产类型为 大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率； 而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间， 而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相 辽宁工程技术大学课程设计 7 对位置精度要求。 3.5、工序顺序的安排、工序顺序的安排 3.5.1 机械加工工序机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准端盖左 端面。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加 工工序。 （3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面以及盘厚，再 加工28 孔和11 孔。 。 3.5.2辅助工序辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 3.6、确定工艺路线、确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了端盖的 工艺路线。 工序名称 设备 工艺装备 1 粗铣前后两端面至 30.5mm 立式铣床 x51 高速钢套式面铣刀、游标卡 尺、专用夹具 2 半精铣后端面至 30mm 立式铣床 x51 高速钢套式面铣刀、游标卡 尺、专用夹具 3 粗铣 7mm 厚前后两端面 立式铣床 x51 高速钢套式面铣刀、游标卡 尺、专用夹具 4 粗扩、精扩、铰28mm 孔 立式钻床 z525 麻花钻、扩孔钻、铰刀、卡 尺、塞规 5 车倒角 1x45 ca6140 车床 车刀、专用夹具 6 插键槽至尺寸 31.3mm 插床 专用夹具 辽宁工程技术大学课程设计 8 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定、加工余量、工序尺寸和工差的确定 在这只确定钻- 粗铰- 精铰11 孔的加工余量、工序尺寸和公差。 由表 2- 28 可查得，精铰余量 z 精铰=0.04mm；粗铰余量 z 粗铰 =0.16mm;钻孔余量 z 钻=10.8mm。查表 1- 20 可依次确定各工序尺寸 的加工精度等级为，精铰：it7；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，精铰： 0.018mm;粗铰：0.07mm;钻：0.18mm。 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰： 110+0.018mm;粗铰10.9600+0.07mm;钻：10.800+0.18mm 5、切削用量、时间定额的计算、切削用量、时间定额的计算 在这只计算钻- 粗铰- 精铰11 孔此工序的切削用量和时间定额。 5.1、切削用量的计算、切削用量的计算 5.1.1 钻孔工步钻孔工步 1）背吃刀量的确定 取 ap=10.8mm. 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 45 刚硬度计算，切削速度 v 选取为 22m/min,由公式（5- 1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=648 r/min ,参照 z525 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=680 r/min , 7 钻、粗铰、精铰11mm 孔 立式钻床 z525 麻花钻、铰刀、内径千分尺 8 车圆角 r3 ca6140 车床 车刀、专用夹具 9 去毛刺 钳工台 平锉 10 清洗 清洗机 11 终检 塞规、百分表、卡尺等 辽宁工程技术大学课程设计 9 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=23.1 m/min。 5.1.2 粗铰工步粗铰工步 1）背吃刀量的确定 取 ap=0.16mm。 2) 进 给 量 的 确 定 由 表5- 31， 选 取 该 工 步 的 每 转 进 给 量 f=0.4mm/r。 3）切削速度的计算 由表 5- 31，切削速度 v 选取为 3m/min,由 公式（5- 1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=87.13 r/min ,参 照 z525 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=97r/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=3.3 m/min。 5.1.3 精铰工步精铰工步 1）背吃刀量的确定 取 ap=0.04mm。 2) 进 给 量 的 确 定 由 表5- 31 ， 选 取 该 工 步 的 每 转 进 给 量 f=0.3mm/r。 3） 切削速度的计算 由表 5- 31，切削速度 v 选取为 4m/min, 由公式（5- 1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=115.7r/min , 参照 z525 型立式钻床的主轴转速， 取转速 n=140r/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=4.84m/min。 5.2、时间定额的计算、时间定额的计算 5.2.1基本时间基本时间 tj 的计算的计算 （1） 钻孔工步 根据表 5- 41， 钻孔的基本时间可由公式 tj =l/fn=(7+0+4.9)/fn 求 得。式中l=7mm; l2=0mm; l1=d/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm*4.9mm; f=0.1mm/r;n=680mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(7+0+4.9)/0.1*680=0.175min=10.5s （2） 粗铰工步 辽宁工程技术大学课程设计 10 根 据 表5- 41 ， 铰 圆 柱 孔 的 基 本 时 间 可 由 公 式 tj =l/fn=(7+15+0.37)/fn 求得。 式中 l2、 l1 由表 5- 42 按 kr=15、 ap= （d- d） /2= （10.96- 10.8） /2=0.08 的条件查得 l1=0.37mm; l2=15mm; 而 l=7mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(7mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.576min=34.6s。 （3） 精铰工步 同上， 根据表 5- 41 可由公式 tj =l/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的 基本时间。式中 l2、l1 由表 5- 42 按 kr=15、ap=（d- d）/2=（11- 10.96） /2=0.02 的条件查得 l1=0.19mm; l1=13mm; 而 l=7mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min. 。 将 上 述 结 果 代 入 公 式 ， 则 该 工 序 的 基 本 时 间 tj=(7mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 140r/min)=0.48min=28.8s。 5.2.2辅助时间辅助时间 ta 的计算的计算 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=0.15x10.5s=1.575s; 粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x34.6s=5.19s; 精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x28.8s=4.32s; 5.2.3. 其他时间的计算其他时间的计算 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(10.5s+1.575s)=0.72s; 粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(34.6s+5.19s)=2.39s; 精铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(28.8s+4.32s)=1.99s; 辽宁工程技术大学课程设计 11 5.2.4单件时间单件时间 tdj 的计算的计算 这里的各工序的单件时间分别为： 钻孔工步 tdj 钻=10.5s+1.575s+0.72s=12.795s; 粗铰工步 tdj 粗铰=34.6s+5.19s+2.39s=42.18s; 精铰工步 tdj 精铰=28.8s+4.32s+1.99s=35.11s; 因 此 ， 此 工 序 的 单 件 时 间tdj=tdj钻 +tdj粗 铰 +tdj精 铰 =12.795+42.18+35.11=90.085s。 将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。 6.夹具设计夹具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧 的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程 中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降 低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的 使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要 技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 6.1 设计思想设计思想 设计必须保证零件的加工精度， 保证夹具的操作方便， 夹紧可靠， 使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设 计的夹具完全符合要求。 本夹具主要用来对11 孔进行加工， 这个孔尺寸精度要求为 it9， 可以采用钻、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计时要在满足精度 的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 辽宁工程技术大学课程设计 12 6.2 夹具设计夹具设计 6.2.1 定位分析定位分析 （1）定位基准的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工 件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工11 孔时，采用端盖右端面和28 孔中心线作为定位基准。 （2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两 个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位 移误差。 j=（td+t d+s）/2 td =0.050mm t d =0.011mm s=0.010mm j=0.0355mm 6.2.2 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 刀具：10.8 的麻花钻，11 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= 式中 p钻削力 t钻削深度,12mm s每转进给量, 0.1mm d麻花钻直径, 10.8mm hb布氏硬度，140hbs 辽宁工程技术大学课程设计 13 所以 hbd sp 6 . 09 . 0 6 . 70= =762（n） 钻孔的扭矩： hbsd m 6 . 094 . 0 2 014 . 0 = 式中 s每转进给量, 0.1mm d麻花钻直径, 10.8mm hb布氏硬度，140hbs hbsd m 6 . 094 . 0 2 014 . 0 = =8200(nm) 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, 12mm s每转进给量, 0.4mm d铰孔钻直径, 10mm hb布氏硬度，140hbs 所以 hbst p 6 . 04 . 02 . 1 1 . 9= = 73（n） 铰孔的扭矩： dp hbst = 4 . 06 . 075 . 0 031 . 0 式中 t钻削深度, 12mm s每转进给量, 0.4mm d铰刀直径, 10mm hb布氏硬度，140hbs dp hbst = 4 . 06 . 075 . 0 031 . 0 =600（nm） 钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册p70 表 3- 6，查得工件 辽宁工程技术大学课程设计 14 所需夹紧力计算公式： 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 手柄作用力 l 手柄长度 则所需夹紧力 dtd f lq w gz1 3 2 )( 2 + = fa =766（n） 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。 6.2.3 夹具操作说明夹具操作说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过盘套中心线作为定位基准，在 定位套定位下实现完全定位，以快换钻套引导刀具