插入耳环加工工艺及铣键槽夹具设计【6张CAD图纸、工艺卡片和说明书】
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插入
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第一节 零件分析
本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中的一个零件———插入耳环。其用于晾衣架的上端固定,当然插入耳环并不仅仅用于此,还有很多功能。从零件图上可以看出,标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔、键槽等。其中,表面粗糙度要求最低的是表面D、E,粗糙度为Ra50,粗糙度要求最高的是外圆Φ35,表面粗糙度为Ra1.6。该外圆也是插入耳环的主要设计基准。从工艺上看,键槽对Φ35轴线的对称度公差为0.1,孔Φ32轴线对Φ35轴线的垂直度公差为0.5/50,可以通过使用专用机床夹具来保证。Φ35的公差等级为IT7级,表面粗糙度为Ra1.6,可以通过精车来保证。表面D、E精度要去不高可以通过粗铣来完成,Φ32孔的内孔粗糙度为Ra6.5可以通过钻床,钻后再扩钻就可以达到精度。C面通过粗铣就可以达到要求。A面因为在零件工作过程中不起作用所以也通过粗铣。
对插入耳环零件图进行工艺审核后,可知该零件图视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全,加工要求合理,零件的结构工艺性较好。
第二节机械加工工艺规程制订
一、确定生产类型
按设计任务书,插入耳环年产量为4000件;每日3班,若插入耳环备品率为8%,机械加工废品率为1%,则该零件的年生产纲领为N=Qn(1+α%+β%)=4000×1×(1+8%+1%)件=4360件/年;可见,插入耳环的年生产量为4360件。插入耳环可看成独立的一部分,属轻型机械。因此,根据A表5-8,由生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产,其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点,如多采用通用设备配以专用的工艺装备等,其工艺特点见A表5-9.。
二、确定毛坯制造形成
由该零件的功用及其的工作状况知。因此,原设计单位选用了既能满足要求,价格又相对低廉的45钢,因此可以确定毛坯形式为锻造。由B表4-3中常用毛坯的制造方法与工艺特点选择模锻。
该零件的形状不是十分复杂,因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。所以用150×77×44的毛坯。确定加工余量及毛坯尺寸
该零件材料为45钢,屈服强度为600MPA,Φ35轴用单边余量2.5mm,两边余量5.0mm,所以毛坯尺寸Φ40,在轴向方向3mm,所以毛坯轴向长度为150mm
选择加工设备
三、选择定位基准
定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作,它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准,可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。
所以在做此零件时,我们选择Φ35轴线为基准,并且此基准为设计基准,即遵循“基准重合”的原则。该基准还可作为大部分工序的定位基准,加工其他的次要表面,体现了“基准统一”的选择原则。
四、选择加工方法
1.平面的加工
平面的加工方法很多,有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零件由于表面D、E粗糙度为Ra50,通过粗铣就可以达到。而对于C面粗糙度为Ra6.3通过粗铣也可以达到。而表面A的粗糙度要求为Ra12.5根据GB/T 1804-2000规定,选用中等级,相当于IT13级,故可考虑粗车或粗端铣。
2 外圆与退刀槽、攻螺纹
外圆Φ35的加工在本零件中很重要。本次选用CA6140车床,由于表面粗糙度Ra1.6,所以采用粗车-半精车-精车。而对于外圆Φ27,表面要进行攻螺纹,所以进行粗车就可以了。在粗车过后再用螺纹车刀进行攻螺纹。
3孔加工
Φ32孔内壁粗糙度为Ra6.3所以就用钻-扩,钻孔后扩孔就可以达到这个精度要求,满足安装配合E9,并且用YT锥柄麻花钻。Φ5的销孔,直接用枪孔钻就可以加工出来。
4槽加工
对槽的加工,槽的要求为Ra3.2所以用X6132万能铣床,进过粗铣-精铣就可以达到。
五、制定工艺路线
根据零件本身要求及先粗后精的加工原则,插入耳环的加工工艺路线如下:
工序05:模锻毛坯
工序10:45钢正火,为机加工作准备
工序15:粗铣二边表面
由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面为粗定位,用专用夹具夹紧,铣表面到尺寸。
工序20:粗铣C面
由于C面有粗糙度要求所以用专用夹具夹紧,铣表面到尺寸。
工序25:粗车Φ35外圆
粗车毛坯Φ40到Φ36外圆,用专用夹具夹紧,粗车到规定尺寸
工序30:粗车Φ27,倒角C1
在已经被粗车到Φ36的外圆上,用专用夹具夹紧,继续粗车相应的尺寸到Φ27,并且倒倒角C1
工序35:车退刀槽Φ24
在相应尺寸用切槽刀加工退刀槽Φ24,用专用夹具夹紧。
工序40:进行热处理调质
工序45:半精车Φ35
在粗加工过后进行半精加工,由Φ36的外圆车到Φ35.2
工序50:精车Φ35
在半精加工后进行精加工,由Φ35.2的外圆到Φ35
工序55:车锥面,倒角C2
进行车锥面,并且倒倒角C2
工序60:攻螺纹M27×1.5-6h
用螺纹车刀在Φ27外圆上进行攻螺纹。
工序65:钻Φ32的孔
用专业的钻床夹具,进行钻孔
工序70:扩Φ32的孔
为达到内壁粗糙度进行扩孔,满足精度要求。
工序75:钻Φ5的销孔
在螺纹规定尺寸处进行销孔的加工。
工序80:粗铣键槽
用铣床专用夹具,进行键的加工。
工序85:精铣键槽
用铣床专用夹具,进行键的加工
工序90:铣A面
按照零件图规定铣A面
确定加工余量
由《机械制造工艺学》第30至31页的表1—10,表1——11,表1——12确定其加工的的经济精度和经济粗糙度。







- 内容简介:
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1 第一节 零件分析 本次课程设计我们小组的任务是针对生产实际中的一个零件 插入耳环。其用于晾衣架的上端固定,当然插入耳环并不仅仅用于此,还有很多功能。从零件图上可以看出,标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔、键槽等。其中,表面粗糙度要求最低的是表面 D、 E,粗糙度为 糙度要求最高的是外圆 35,表面粗糙度为 外圆也是插入耳环的主要设计基准。从工艺上看,键槽对 35 轴线的对称度公差为 32 轴线对 35 轴线的垂直度公差为 0,可以通过使用专用机床夹具来保证。 35 的公差等级为面粗糙度为 以通过精车来保证。表面 D、 32 孔的内孔粗糙度为 后再扩钻就可以达到精度。 C 面通过粗铣就可以达到要求。 A 面因为在零件工作过程中不起作用所以也通过粗铣。 对插入耳环零件图进行工艺审核后,可知该零件图视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全,加工要求合理,零件的结构工艺性较好。 第二节 机械加工工艺规程制订 一、 确定生产类型 按设计任务书,插入耳环年产量为 4000 件;每日 3 班 ,若插入耳环备品率为 8% ,机械加工 废品率为 1% , 则 该 零 件 的 年 生 产 纲 领 为N=+%+%)=40001( 1+8%+1%)件 =4360 件 /年 ;可见,插入耳环的年生产量为 4360 件。插入耳环可看成独立的一部分,属轻型机械。因此,根据 A 表5生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产,其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点,如多采用通用设备配以专用的工艺装备等,其工艺特点见 A 表 5 二、 确定毛坯制造形成 由该零件的功用及其的工作状况知。因此,原设计单位选用了既能满足要求,价格又相对低廉的 45 钢,因 此可以确定毛坯形式为锻造。由 B 表 4常用毛坯的制造方法与工艺特点选择模锻。 该零件的形状不是十分复杂,因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。所以用1507744 的毛坯。 确定加工余量及毛坯尺寸 该零件材料为 45 钢,屈服强度为 600 35轴用单边余量 边余量 以毛坯尺寸 40,在轴向方向 3以毛坯轴向长度为 150择加工设备 2 三、 选择定位基准 定位基准的选择是工艺规程制订中的重要 工作,它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理地选择定位基准,可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。 所以在做此零件时,我们选择 35 轴线为基准,并且此基准为设计基准,即遵循“基准重合”的原则。该基准还可作为大部分工序的定位基准,加工其他 3 的次要表面,体现了“基准统一”的选择原则。 四、 选择加工方法 平面的加工方法很多,有车、刨、铣、磨、拉等。对于本零件由于表面 D、 过粗铣就可以达到。而对于 表面 A 的粗 糙度要求为 B/T 1804用中等级,相当于 可考虑粗车或粗端铣。 2 外圆与退刀槽、攻螺纹 外圆 35 的加工在本零件中很重要。本次选用 床,由于表面粗糙度 以采用粗车 精车。而对于外圆 27,表面要进行攻螺纹,所以进行粗车就可以了。在粗车过后再用螺纹车刀进行攻螺纹。 3孔加工 32孔内壁粗糙度为 扩,钻孔后扩孔就可以达到这个精度要求,满足安装配合 且用 柄麻花钻。 5 的销孔,直接用枪孔 钻就可以加工出来。 4槽加工 对槽的加工,槽的要求为 6132万能铣床 ,进过粗铣 五、 制定工艺路线 根据零件本身要求及先粗后精的加工原则,插入耳环的加工工艺路线如下: 工序 05: 模锻毛坯 工序 10: 45钢 正火, 为机加工作准备 工序 15: 粗铣二边表面 由于表面粗糙度要求很低所以以任意端面为粗定位,用专用夹具夹紧,铣表面到尺寸。 工序 20: 粗铣 由于 表面到尺寸。 工序 25: 粗车 35外圆 粗车毛坯 40到 36外圆,用专用夹具夹紧,粗车到规定尺寸 工序 30: 粗车 27,倒角 已经被粗车到 36的外圆上,用专用夹具夹紧,继续粗车相应的尺寸到 27,并且倒倒角 序 35: 车退刀槽 24 在相应尺寸用切槽刀加工 退刀槽 24,用专用夹具夹紧。 工序 40: 进行热处理调质 工序 45: 半精车 35 在粗加工过后进行半精加工,由 36的外圆车到 序 50: 精车 35 在半精加工后进行精加工,由 外圆到 35 工序 55: 车锥面,倒角 行车锥面,并且倒倒角 4 工序 60: 攻螺纹 螺纹车刀在 27外圆上进行攻螺纹。 工序 65: 钻 32 的孔 用专业的钻床夹具,进行钻孔 工序 70: 扩 32 的孔 为达到内壁粗糙度进行扩孔,满足精度要求。 工序 75: 钻 5 的销孔 在螺纹规定尺寸处进行销孔的加工。 工序 80: 粗铣键槽 用铣床专用夹具,进行键的加工。 工序 85: 精铣键槽 用铣床专用夹具,进行键的加工 工序 90:铣 A 面 按照零件图规定铣 确定加工余量 由机械制造工艺学第 30 至 31 页的表 1 10,表 1 11,表 1 12 确定其加工的的经济精度和经济粗糙度。 ( 1) 35 的外圆表面: 工序名称 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精车 35 精车 车 4 36 坯 40 ( 2) 加工 螺纹 : 工序 名称 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 攻螺纹 粗车 9 27 3) 32孔: 工序名称 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 扩 1 32 31 31 4)铣键槽 工序名称 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 精铣 精铣 2 7 铣 5 5 ( 5)轴向长度 84 尺寸: 工序名称 工序基本余量 工序尺寸 精度 粗糙度 车锥面 1 84 车 27 端面 1 85 5 粗车 35 端面 1 86 坯 87 选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点,。选择加工方法,因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号,主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量比较大,加工材料又较硬,有必要校验机床功率。 在本设计中,我们小组最终选择的机床,其经济精度和零件表面的设计要求相适应,初步选定各工序机床如下: ( 1) 工序 15: 床。 ( 2) 工序 20、 75、 80、 85: ( 3) 工序 25、 30、 35、 45、 50、 55、 60:选择 ( 4) 工序 65、 70:选用 选择夹具 对于成批生产的零件,大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高校的前提下,亦可部分采用通用夹具。本机械加工工艺规程中所有工序采用了专用机床夹具,需专门设计,制造。 确定切削用量及基本时间 切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量,确定方法是先确定背吃刀量,再进给量,最后确定切削速度。不同的加工性质,对切削加工的要求不一 样。粗加工时,应尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度,故一般优先选择尽可能大的背吃刀量,其次选择较大的进给量,最后根据刀具耐用度要求,确定适合的切削速度。精加工时,首先应保证工件的加工精度和表面质量要去,故一般选用较小的背吃刀量和进给量,而尽可能选用较高的切削速度。 (一) 工序 15 本道工序是粗铣端面,已知加工材料为 45钢,机床选用 式铣床,选用刀具为高速钢镶齿套式面铣刀,其参数:直径 径 D=40L=40数 z=8】表 5 择前角 =200,后角 =120,主偏角 k=600,,螺旋角 =100,已知铣削宽度为 57削背吃刀量为 根据【 8】表 5立式铣床的主电动机功率为 表 5齿端铣刀加工钢料时,其每齿进 5mm/z。由于本工序背吃刀量和铣削宽度较大,选择最小的每齿进给量 z。根2. 选择铣刀磨钝标准和耐用度 据【 8】 表 5高速钢镰齿端铣刀粗加工钢料时,选择铣刀后刀面磨损极限为 表【 8】 5d=125插值得端铣刀的合理耐用度 T=150削速度可以通过计算得出,但是其计算公式比较复杂,实际生产中使用并不多,这里通过查表确定。 6 和工作台每分钟进给量 表【 8】 5,高速钢铣刀铣削速度为 15所需铣床主轴转速范围是 n=d m 根据 床的标准主轴转速,由表 5取 n=60r/实际铣削速度为 V=1000作台每分钟进给量为 vf=fn=据表 5工作台标准纵向进给量,选取 0mm/实际的每齿进给量为 af=vf/z; 由表【 8】 5 5,铣削力 铣削功率 P 计算如下: F= P=后所确定的切削用量为 mm z 0mm/v=s 5 基本时间 T=l/t=二 )粗车 35 外圆 本道工序是粗车 35 外圆 , 已知加工材料为 45 钢 ,机床为 式车床, 专用夹具 ,所选刀具为 。 由前述可知,切削单边加工余量为 背吃刀量 根据金属加工工艺及工装设计第 95页表 4加工 45钢 时,车刀刀杆尺寸 B H 为 20 30,背吃刀量 进给量 f=r,根据金属加工工艺及工装设计第 91 页表 4给量值可知,取横向f=r。 根据金属加工工艺及工装设计第 98 页表 4圆切削速度参考值可知, s, 7 则所需车床主轴转速范围 n=09据金属加工工艺及工装设计第 91页表 4n=710r/c=100014.3 =l/三)粗车 27外圆 。 本道工序是粗车 27 外圆 , 已知加工材料为 45钢 ,机床为 用夹具 ,所选刀具为 由前述可知,切削单边加工余量为 背吃刀量 根据金属加 工工艺及工装设计第 95 页表 4知,当加工 45 钢 时,车刀刀杆尺寸 B H 为 20 30,背吃刀量 进给量 f=r,根据金属加工工艺及工装设计第 91 页表 4给量值可知,取横向f=r。 根据金属加工工艺及工装设计第 98页表 4s, 则所需车床主轴转速范围 n=09据金属加工工艺及工装设计第 91 页表 4知, n=710r/c=100014.3 =l/四 )半精车 35外圆 本道工序是 半精 车 35外圆 ,由粗车到 36后在进行半精车到 8 已知加工材料为 45 钢 ,机床为 式车床, 专用夹具 ,所选刀具为 质合金车刀 由前述可知,切 削单边加工余量为 背吃刀量 根据金属加工工艺及工装设计第 96 页表 4知,当加工 45 钢 时,背吃刀量 进给量 f=r,根据金属加工工艺及工装设计第 91页表 4 f 横向 =r。 根据金属加工工艺及工装设计第 98 页表 4削速度参考值可知,s, 则所需车床主轴转速范围 n=11682r/据金属加工工艺及工装设计第 91页表 4n=560r/c=100014.3 =l/五)精车 35外圆 本道工序是 精 车 35 外圆 ,由半精车到 35 已知加工材料为 45钢 ,机床为 专用夹具 ,所选刀具为 由前述可知,切削单边加工余量为 背吃刀量 根据金属加工工艺及工装设计第 96 页表 4知,当加工 45 钢 时,背吃刀量 进给量 f=r,根据金属加工工艺及工装设计第 91页表 4 r。 据金属加 工工艺及工装设计第 98页表 4削速度参考值可知, s, 9 n= 据金属加工工艺及工装设计第 91 页表 4n=320 00014.3 =l/六 )钻 32孔 本道工序是钻 32的孔。由钻 31的 刀具: 柄麻花钻用钻床专用夹在钻 床上进行加工。 已知加工材料为 45钢 ,机床为 由前述可知,切削加工余量为 36背吃刀量 6据金属加工工艺及工装设计第 101 页表 4得f=8】表 5f=据金属加工工艺及工装设计第 102 页表 4得=据【 8】表 5以查出 n=80 T=l/三节 专用机床夹具设计 本次专用机床夹具设计任务是设计用于插入耳环的 32 孔。即专用的钻床夹具。由零件图样和课程设计任务书中能得到本工序加工要求如下: ( 1) 1个 32 孔 表面粗糙度要求 ( 2) 1个 32 孔轴向长度为 36 (3) 1个 32 孔的配合为 4) 32 孔轴线对 35轴线的垂直度公差为 0 ( 5) 零件毛坯材料为 45钢 ( 6) 产品生产纲领: 4360件 /年 钻 32 孔在整个机加工工艺规程中为工序 65,加工之前 35外圆已经进行精加工,其尺寸为 35 面粗糙度为 加工表面经过模锻后粗加工已经达到 件外部未加工表面基本平整光滑。 10 由零件图样和该零件的机械加工工艺规程可知, 35外圆已经精加工完成,表面粗糙度 32孔的中心距离为 25,距离表面 8 以应以 35外圆的轴线为工序基准,在定位基准面以及定位方案选择上要尽可能以 35外圆的轴线为定位基准,以避免由于基准不重合带来的加工误差。 由零件的加工要求可知,工件定位是需要限制六个自由度,以 35外圆的轴线为定位基准,所以用一个通孔套块来限制零件在轴向和径向移动和二个旋转,同时通过一个压块来限制一个旋转,保证其能限制它的六个自由度。 在零件下部用一个螺栓来进行调整,以防止因为两边面不平而产生中心线倾斜,其目的为了更好的保证零件加工精度要求,夹紧力是用压块和螺栓产生的,夹具原理图如下 图 3 钻床夹具 夹具底座通过 当工件的 定位方案确定以后,还必须进行夹紧方案和夹紧机构的设计,以保证在切削加工过程中工件的正确位置不在切削力、重力、惯性力等作用下发生变化。根据工件的形状特点和定位方案,可以采用手动螺旋夹紧机构。为了克服单螺旋夹紧机构动作缓慢的缺点,此处采用开口垫圈。工人在操作时,不必将夹紧螺母全部拧下,只需拧松半扣后将开口垫圈径向取出,然后把压板向后推出,以实现快速装卸工作。 工件在机床上加工,能否保证加工精度,主要取决于设备自身精度以及夹具与工艺和合理性,及刀具与工件间的相对位置。在装配时采用样件对刀法,由于零件只加工一个孔。 不需要使用分度装置,零件较小,采用固定式钻模板加工孔时所获得位置精度较高。 由于铸造夹具体的工艺性好,可以铸造出各种形状,具有较好的抗压强度、刚度和抗震性,故选用铸造夹具体,材料选用 了使夹具体稳定,需要时效处理,以消除内应力,为增强夹具体的强度、刚度、应增加夹具体的壁厚,设置加强筋。 11 由加工误差不等式知,使用夹具加工工件时,加工误差的来源有工件的安装误差、夹具的对定位误差和在加工过程中的各种因素造成的误差。为了达到加工要求,必须是三个误差之和小于或等于工件的相应尺寸公差。在本夹具中,影响零件的误差主要是通孔套块轴线与钻套轴心的距离,通孔套块轴线与钻套轴心距离影
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