机械制造技术课程设计-端盖机械加工工艺规程设计及铣削交叉槽工序专用夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目： 端盖机械加工工艺规程设计及铣 削交叉槽工序专用夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机电 05-2 班 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2008.7.2 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 一、设计题目一、设计题目 端盖机械加工工艺规程设计及铣削交叉槽工序专 用夹具设计 端盖机械加工工艺规程设计及铣削交叉槽工序专 用夹具设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图（草图） 1 张 (2) 生产类型: 5000 件/年 三、上交材料三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程综合卡片 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(5000 字左右) 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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iii 摘摘 要要 本次课程设计的主要内容是夹具设计，目的在于通过该 课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到解决问题和 分析问题能力的初步培养，另外为以后搞好毕业设计、走上 工作岗位进行一次综合训练。通过该课程设计，学生应在下 述方面得到锻炼： 1. 使学生具有制定工艺规程的初步能力。能综合运用 械制造技术基础和其他课程的基本理论和方法，正确的制定 一个零件的机械加工工艺规程。 2. 具有设计专用夹具的初步能力，提高结构设计能力。 3. 结合工艺设计内容，能够熟练的应用工艺计算方法 正确的进行公义计算。 4. 进一步提高查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资 料等方面的能力。 5. 通过设计的全过程， 使学生学会进行工艺设计的程序 和方法，培养独立思考和独立工作的能力。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv abstract the curriculum design are the main contents of fixture design, aimed at the adoption of the curriculum design, will learn theory and practice of combining production, resolved the issue of capacity issues and the initial training, and to do a good job after graduating from design and embarked on work posts to conduct a comprehensive training. through the design of the course, students should receive training in the following areas: 1. so that students have developed a point of order of the initial capacity. can make comprehensive use of firearms manufacturing technology and other courses based on the basic theories and methods, the right to develop a parts order processing machinery. 2. fixture with the preliminary design for capacity and improve structural design capacity. 3. combination of design, the application process can be skilled calculation method the right to justice calculation. 4. further improve access to information, skilled use of design manual, the reference to funding materials such as the ability. 5. through the entire process of design, process design students to learn the procedures and methods, and foster independent thinking and the ability to work independently. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv 目目 录录 1 端盖的工艺性分析 1 1.1 端盖的用途 . 1 1.2 端盖的技术要求 . 1 1.3 审查端盖的工艺性 . 1 2 确定端盖的生产类型 2 3 确定毛坯、绘制毛坯件图 2 3.1 选择毛坯 . 2 3.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . 2 3.2.1 公差等级及尺寸公差 2 3.2.2 要求的机械加工余量 2 3.3 绘制端盖毛坯简图 . 3 4 拟定端盖工艺路线 4 4.1 定为基准的选择 . 4 4.1.1 精基准的选择 . 4 4.1.2 粗基准的选择 . 4 4.2 表面加工方法的确定 . 4 4.3 加工阶段的划分 . 5 4.4 工序的集中与分散 . 6 4.5 工序顺序的安排 . 6 4.6 确定工艺路线 . 6 5 加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 7 5.1 工序 1、工序 4 和工序 7-加工端盖两端面之设计 尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定。 . 7 5.2 工序 12 的设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的 确定 9 6 切削用量的计算 9 6.1 工序 1-粗车端盖左端面 . 9 6.2 工序 4-粗车端盖右端面 10 6.3 工序 7-精车端盖左端面 10 6.4 工序 12-粗铣左端槽. 10 7.专用铣床铣槽工序专用夹具设计 . 10 7.1 定位方案 10 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 v 7.2 夹紧机构 11 7.3 对刀装置 11 7.4 夹具与机床连接元件 11 7.5 夹具体 11 参考文献 . 12 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 1 端盖的工艺性分析端盖的工艺性分析 1.1 端盖的用途端盖的用途 1、轴承外圈的轴向定位。 2、防尘和密封，除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合 以达到密封的作用。 1.2 端盖的技术要求端盖的技术要求 加工表面 尺寸及偏差 / 公差及精度 等级 表面粗糙度 ra/um 形位公差/ f 80 沉孔 f 80h7 it7 3.2 0.03a f 60 孔 f 60 it7 6.3 f 180 左 端面 30 it12 3.2 0.03a f 12 孔 f 12 it7 f 130 圆 柱面 f 130g7 it7 1.6 端盖左端 面 42 it12 3.2 0.03a 端盖右端 面 42 it12 6.3 该端盖结构简单，属典型的盘盖类零件，为实现轴向定位功能， 端盖左端面与轴承外圈侧面有配合要求，因此，加工精度要求较高。 为实现密封和防尘功能，要求 f 130 圆柱面和箱体轴承孔有配合要求， f180 左端 面和 箱 体表面也要有配 合 要求，所以要求 f80h7 轴线对 f130g 轴 线 的 同 轴 度 公 差 为 f0.03， 端 盖 左 端 面 和 f180 左 端 面 对 f 130g 轴线的圆跳动公差为 0.03. 综上所述，该端盖件的各项技术要求制订的较合理，符合该零件 在变速箱中的功用。 1.3 审查端盖的工艺性审查端盖的工艺性 分析零件图可知，端盖 f 130 圆柱面要求切削加工，并在圆周上高 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 于其他表面，这样减少了加工面积；另外，该零件除主要工作表面外， 其余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；而主要加工表面虽然加工精度相对较 高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加 工出来。由此可见该零件的工艺性较好。 2 确定端盖的生产类型确定端盖的生产类型 依设计题目知：q=5000 台/年，m=1 件/台；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（1-1）得 n=5000 台/年1 件/台(1+3%)（1+0.5%）=5175.8 件/年 端盖重量为 4.5kg，由查表 1-3 知，端盖属轻型零件；由表 4-1 知，该端盖的生产类型为大批生产。 3 确定毛坯、绘制毛坯件图确定毛坯、绘制毛坯件图 3.1 选择毛坯选择毛坯 由于该端盖形状复杂，毛坯采用铸件。该端盖的轮廓尺寸不大， 且生产类型属大批生产，为提高生产效率和铸件精度，宜采用金属模 机器造型方法制造毛坯。材料选择灰铸铁。 3.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由表 2-1表 2-5 可知，要确定毛坯的尺寸公差及加工余量，应确 定如下各项因素。 3.2.1 公差等级及尺寸公差公差等级及尺寸公差 由端盖的功用和技术要求，由表 2-1 确定该零件的公差等级为 ct810，取 ct9 。 3.2.2 要求的机械加工余量要求的机械加工余量 由表 2-5 确定毛坯毛坯铸件的机械加工余量等级为 f，由表 2-4 确定铸件机械加工余量 rma 为 2 。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 表 2 端盖铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量 项目/mm 毛皮尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 备注 宽度 42 47 2 表 2-3 公 式 2-1 右端面直 径 f 180 185.4 2.8 表 2-3 公 式 2-1 左端 f 130 135.25 2.5 表 2-3 公 式 2-1 左端孔 f 106 106 2.5 表 2-3 右端孔 f 60 55 2 表 2-3 公 式 2-2 右端 f 80 沉 孔 74.8 2.2 表 2-3 公 式 2-2 右端孔 f 60 深度 16 16 1.6 表 2-3 右端 f 80 沉 孔深度 8 3.25 1.5 表 2-3 公 式 2-2 高度 30 25.1 1.8 表 2-3 公 式 2-2 3.3 绘制端盖毛坯简图绘制端盖毛坯简图 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 4 拟定端盖工艺路线拟定端盖工艺路线 4.1 定定为基准为基准的选择的选择 定为基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确 定粗基准。 4.1.1 精基准精基准的选择的选择 根据该端盖零件的技术要求和装配要求，选择端盖左端面和 f 130 轴线作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加 工，即遵循“基准统一” 原则。端盖 f 130 轴线是设计基准，选用其 作为精基准定位加工 f 180 圆柱面和 f 60、 f 80 的孔，实现了设计基准 和工艺基准的重合，保证了被加工表面的同轴度要求。选用端盖的左 端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该端盖在轴 向方向上的尺寸多以该端面作为设计基准；另外，由于端盖呈圆盘形， 选择 f 130 轴线作为精基准，定位可靠夹紧结构简单，操作方便。 4.1.2 粗基准粗基准的选择的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面欠缺，该 零件选择右端面作为粗基准加工左端面，为后续工序准备好精基准； 由于 f 130 圆柱面加工余量相对较小，所以选 f 130 轴线作为粗基准加 工 f 180 圆柱面，再以 f 180 圆柱面为基准精加工 f 130 圆柱面，为后续 加工准备好精基准。 4.2 表面表面加工加工方法方法的确定的确定 根据端盖零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加 工件各表面的加工方法，如下表所示。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 表 3 端盖零件各表面加工方案 加工表 面 尺寸精 度等级 表面粗 糙度 ra/um 加工方 案 备注 f 80 沉 孔 it7 3.2 粗铣- 半精铣-精 铣 表 1-8 f 60 孔 it8 6.3 粗镗 表 1-7 f 180 左 端面 it12 3.2 粗车- 半精车-精 车 表 1-8 f12 孔 it12 12.5 钻 表 1-7 f 130 圆 柱面 it7 1.6 粗车- 半精车-精 车 表 1-6 端盖左 端面 it12 3.2 粗车- 半精车-精 车 表 1-8 端盖右 端面 it12 6.3 粗车 表 1-8 左端的 槽 it12 12.5 粗铣 表 1-8 4.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该端盖加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加 工和精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基 准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，然后粗车右端面、粗镗 f 60 孔、 钻 f 12 孔、 粗铣槽。 在半精和精加工阶段， 完成 f 80 沉孔、 f 180 左端面、 f 130 圆柱面和端盖左端面的精车加工。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 4.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 本零件选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类 型为大批生产，可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卡夹次数少，不但可以缩短辅助时 间，而且一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的 相对位置精度要求。 4.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 机械加工工序 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准-端盖左端面和 f 130 圆柱面。 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 遵循“先面后孔”原则，先加工右端面，再加工 f 60 孔，在加工 钻 f 12 孔。 综上所述，该端盖工序的安排顺序为：基准加工-主要表面粗 加工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。 4.6 确定工艺路线确定工艺路线 在综合上述工序顺序的基础上，下表列出了端盖的工艺路线。 表 4 端盖的工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 1 粗车端盖左端 面 卧式车床 端面 车刀 2 粗车f130 圆 柱面 卧式车床 圆弧 车刀 3 粗车f126 圆 柱面 卧式车床 圆弧 车刀 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 4 粗车端盖右端 面 卧式车床 端面 车刀 5 粗车f180 外 圆柱面 卧式车床 圆弧 车刀 6 粗镗f60 孔 卧式车床 镗刀 7 精车端盖左端 面 卧式车床 端面 车刀 8 精车f130 圆 柱面 卧式车床 圆弧 车刀 9 粗车、精车 f180 左端面 卧式车床 端面 车刀 10 钻 6-f12 孔 z525 立式钻床 麻花 钻 11 粗铣、 精铣f80 沉孔 卧式双面铣床 镶齿 三面刃铣 刀 12 粗铣左端槽 立式铣床 高速 钢键槽铣 刀 5 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 5.1 工序工序 1、工序、工序 4 和工序和工序 7-加工端盖加工端盖两两端端面之面之设计尺寸设计尺寸 的加工余量、工序尺寸和公差的确定的加工余量、工序尺寸和公差的确定。 第 1、4、7 三道工序的加工过程为： 1）以右端面 b 定位，粗车左端面 a，保证工序尺寸 p1； 2）以左端面定位，粗车右端面，保证工序尺寸 p2； 3）已右端面定位，精车左端面，保证工序尺寸 p3，达到零件图 设计尺寸 d 的要求，d=42 。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 由下图所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，下图所示。求解 各工序尺寸及公差的顺序如下： 第 1、4、7 道加工工序加工方案示意图 从图 1-a 知，p3=d=42mm； 从图 1-b 所示知， p2=p3+z3 为精车余量， 查表 2-23 确定 z3=1.6mm， 则 p2=42+1.6=43.6mm。由于工序尺寸 p2 是在粗车加工中保证的， p p p d z1 z2 z3 a b p3 d z 3 p p z p p2 a） b） c） 图 1 第 1、4、7 道工序工艺尺寸链图 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 查表 1-20 知， 粗车工序的经济加工精度等级可达到 b 面的最终加工要 求-it12，因此确定该工序尺寸公差为 it12，其公差为 0.35mm， 故 p2=43.60.175mm 从图 1-c 所示工序尺寸链知，p1=p2+z2，其中 z2 为粗车余量，由 于 b 面的加工余量是经粗车一次切除的， 故 z2 应等于 b 面的毛坯余量， 即 z2=2mm，p1=43.6+2=45.6mm。由表 1-20 确定该粗车工序的经济加 工精度等级为 it12，其公差值为 0.35mm，故 p1=45.60.175mm 为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校 核。 余量 z3 的校核 在图 1-b 所示尺寸链中 z3 是封闭环，故 z3max=p2max-p3min=43.6+0.175-（42）=1.775mm z3min=p2min-p3max=43.6-0.175-42=1.425mm 余量 z2 的校核 在图 1-c 所示尺寸链中 z2 是封闭环，故 z2max=p1max-p2min=45.6+0.175-（43.6-0.175）=2.35mm z2min=p1min-p2max=45.6-0.175-（43.6+0.175）=1.65mm 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 将 工 序 尺 寸 按 “ 入 体 原 则 ” 表 示 ： p3=42mm， p2=43.6 0 0.35- mm， p1=45.6 0 0.35- mm 5.2 工序工序 12 的设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定的设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 由表 1-8 得粗铣经济精度为 it13，取粗铣余量 z 粗铣=12mm；根 据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差值为 0.27mm。 综上所述，该工序的各工步的工序尺寸及公差分别为 12 0.135 0.135 + - mm。 6 切切削用量的计削用量的计算算 6.1 工序工序 1-粗车端盖左端面粗车端盖左端面 （1） 背吃刀量的确定 工序 1 的背吃刀量 ap 取为 z1 （参见图 1） ， z1 等于 a 面毛坯总余量减去工序 8 的余量 z3， 即 z1=2-1.6=0.4mm。 （2）进给量的确定 由表 5-2，工件材料为 ht200，粗车，选 ca6140 车床，由表 4-2 该工序进给速度取 0.73mm/r。 （3）车削速度的计算 由表 5-2 车削速度可取为 v=50m/min。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 6.2 粗车端盖右端面粗车端盖右端面 （1）背吃刀量的确定 工序 4 的背吃刀量 ap 取为 z2，故 ap=z2=2mm。 （2）进给量的确定 由表 5-2，工件材料为 ht200，粗车， 选 ca6140 车床，由表 4-2 该工序进给速度取 0.73mm/r。 （3）车削速度的计算 由表 5-2 车削速度可取为 v=50m/min。 6.3 精车端盖左端面精车端盖左端面 （1）背吃刀量的确定 工序 7 的背吃刀量 ap=z3=1.6mm。 （2）进给量的确定 由表 5-2，工件材料为 ht200，精车， 选 ca6140 车床，由表 4-2 该工序进给速度取 0.2mm/r。 （3）车削速度的计算 由表 5-2 车削速度可取为 v=110m/min。 6.4 工序工序 10-粗铣左端槽粗铣左端槽 （1）背吃刀量的确定 工序 10 的背吃刀量 ap=z 粗铣=12mm。 （2）进给量的确定 由表 5-16，铣刀直径为 8mm，工件夹 具系统刚度为中等条件选取，该工序的进给量取为 40mm/min。 （3）铣削速度的计算 由表 5-16 取切削速度为 20m/min。由公 式 （ 5-1 ） n=1000v/ p d可 求 得 该 工 序 铣 刀 转 速 ， n=100020/ p 80=79.6r/min，参照表 4-15 所列 x51 型卧式铣床的主 轴转速，取转速 n=80r/mm。再将此转速代入公式（5-1），可求出该 工序的实际铣削速度 v=npd/1000=80 p80/1000=20.1m/min。 7.专用铣专用铣床床铣槽工序专用夹具设计铣槽工序专用夹具设计 7.1 定位方案定位方案 工件以两个对称的 f 12 孔和端面