设计纺织机械托脚零件的机械加工工艺规程及工艺装备.doc

机械制造技术课程设计说明书题目： 设计“纺织机械”托脚零件的机械加工工艺规程及工艺装备（批量）目 录第一章、设计任务书.第二章、零件分析第三章、工艺方案制定第四章、切削参数及工时制定第五章、夹具方案分析第六章、夹具设计参数计算.参考文献第一章机械制造工艺及机床夹具课程设计任务书一、 设计题目：1、 机械零件加工工艺过程设计；2、 机床专用夹具设计。二、 设计原始资料：1、 零件图；2、 零件的生产类型。三、 基本要求：1、 理论联系实际，根据图纸的技术要求做相关的技术分析，提出设计的总体方案。2、 设计过程中要综合运用已学过的相关知识（如机械制图、力学、机械零件设计、金属材料及热处理、公差配合与技术测量、机械制造技术等课程），分析解决工艺设计及专用夹具设计问题，提高综合应用能力。3、 培养工艺设计及夹具机构设计的能力。四、 设计内容：1、 熟悉零件图，分析技术条件。2、 选择毛坯。3、 确定各加工表面的加工方法。4、 合理选择各工序的定位基准、计算定位误差。5、 拟定零件的机械加工工艺过程。6、 确定各工序的定位夹紧方案。7、 确定各加工表面的加工余量。8、 选定各工序所使用的加工设备。9、 确定各工序切削用量。10、 填写工艺卡、工序卡。11、 设计指定工序的专用夹具（1） 判断切削力与作用位置并计算切削力。（2） 计算所需夹紧力。（3） 尽可能按1：1比例绘制夹具装配图。12、 编写设计说明书（1） 论述设计方案确立的理由和依据（包括工艺方案和夹具设计方案）（2） 整理各有关计算主要过程。（3） 总结设计结果的优缺点。第二章、零件分析 本零件为纺织机械“托脚”零件，经分析批量生产时，毛坯采用金属膜铸造较为合理。从零件图纸可知，只有四处需进行机械加工，其余部分直接铸出即可。零件两端面进行铣削加工，表面粗糙度为Ra6.3。中间30H9，表面粗糙度Ra3.2孔需进行钻、扩、铰加工即可达到技术要求。M10-6H螺纹孔为普通粗牙螺纹，查相关手册可知，钻孔钻头为8.5.在批量生产时，为提高机械加工效率和加工精度，三个机加工表面均需要设计专用夹具。第三章、工艺方案制定一、零件的工艺分析 1、零件材料为HT150，毛坯采用金属模精密铸造，拔模斜度以及圆角均采用通用标准。在毛坯加工之前需进行热处理工序，采用消除内应力退火，即人工时效处理。 2、合理选用粗精基准对零件进行机加工，工艺路线定为：铣端面钻孔30扩孔30铰孔30钻孔8.5攻丝M10.二、毛坯尺寸确定由零件图可知，毛坯材料为HT150，选择的毛坯铸造方法是金属模机器造型，零件最大尺寸，铸件的机械加工余量等级则为57级，选择6级，从铸件尺寸公差与机械加工余量(GB/T64141999)或铸铁件机械加工余量、尺寸偏差和重量偏差（JB28541980）中差得全长54mm的加工余量为2mm，底面加工余量留1mm。即该毛坯筒径尺寸为57mm。30H9孔的加工余量为3mm，毛坯尺寸为27mm。毛坯图另附。三、基准的选择 1、粗基准的选择：因为要保证30孔与底面的垂直度，所以选择底面为粗基准，来铣削加工60外圆端面。 2、精基准的选择：在钻削8.5孔时，为保证孔中心轴线与30孔中心轴线的垂直度，选择30中心轴线为精基准。四、制定工艺路线1、工序： 10、下料 毛坯铸造 20、 热处理 消除内应力退火 30. 刨 粗刨两13*105底面40. 铣 粗铣60端面，留0.5mm余量 半精铣60端面至尺寸 50. 钻 钻孔28.5 扩孔29.8 铰孔30H9 60. 钻 钻孔8.5 70攻丝 攻丝M10-6H 80.检验2、工序余量的确定 （1）、毛坯材料为HT150，采用金属模精密铸造而成，加工余量等级为6级，待加工表面余量按铸件尺寸公差与机械加工余量(GB/T64141999)标准执行。 （2）、在加工30H9孔时，工序余量按尺寸公差与机械加工余量执行，分别为钻孔28.5，扩孔29.8，铰孔30。半精铰孔即可达到Ra3.2的技术要求。 （3）、M10-6H螺纹孔为普通粗牙螺纹孔，内螺纹顶径公差带代号为6H。查机械制造技术课程设计指导书可知钻孔为8.5。 （4）、60端面的工序余量 此工序分为2个工步，、粗铣端面；、精铣端面 粗铣60端面的工序余量为1.5mm。 精铣60端面的工序余量为0.5mm。第四章、切削参数及工时制定一、工时制定在批量生产（月产5000件）托脚零件时， 工时定额：T定额 = （基+辅）（1+(+)/100）+准终/N零；准终准备与结束时间；+一般取0.07辅，在批量生产时一般去基的1/2.T基 = 3.14DLZ/1000fp；D切削直径 ； L切削行程长度 ；Z 工序余量 ； v切削速度 ； Ap 背吃刀量 ；f进给量二、加工过程参数及工时计算1、铣削加工过程 根据托脚零件材料，选择硬质合金杆形铣刀进行切削加工。由HT150查切削用量简明手册表3.2可知，此铣刀的Rn为12.主刃Kr为45.杆形铣刀直径为20.刀具寿命T为60min。、粗加工过程： 此加工过程工序余量Z为1.5mm，Ap=（56-54.5）/2 =0.75mm；查切削用量简明手册表3.3可知每齿进给量fz为0.25mm/z。查切削用量简明手册表3.17可知切削速度V在200-235之间，去220m/min。切削行程长度L为60mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =1.75min代入公式T定额 =（基+辅）（1+(+)/100）+准终/N零 =2.15min。、精加工过程 此加工过程工序余量Z为0.5mm，Ap=（54.5-54）/2 =0.25mm；查切削用量简明手册表3.3可知每齿进给量fz为0.15mm/z。查切削用量简明手册表3.17可知切削速度V在200-235之间，去180m/min。切削行程长度L为60mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =2.00min.代入公式T定额 =（基+辅）（1+(+)/100）+准终/N零 =2.45min.2、刨削加工过程此加工过程工序余量Z为1.0mm，Ap=（1.0）/2 =0.5mm；查切削用量简明手册可知进给量f为1.5mm。查切削用量简明手册可知切削速度V取19m/min。切削行程长度L为105mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =3.10min3、钻削加工过程、钻孔28.5此加工过程工序余量Z为1.0mm，Ap=（28.5-27）/2 =0.75mm；查切削用量简明手册可知进给量f为1.0mm。查切削用量简明手册可知切削速度V取19m/min。切削行程长度L为54mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =1.05min、扩孔29.8此加工过程工序余量Z为0.65mm，Ap=（29.8-28.5）/2 =0.65mm；查切削用量简明手册可知进给量f为1.2mm。查切削用量简明手册可知切削速度V取19m/min。切削行程长度L为54mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =0.80min、铰孔30H9此加工过程工序余量Z为0.10mm，Ap=（30-29.8）/2 =0.1mm；查切削用量简明手册可知进给量f为0.5mm。查切削用量简明手册可知切削速度V取13m/min。切削行程长度L为54mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =1.20min本道工序钻扩铰，因更换刀具及更换钻套等需要辅助时间较长，故去T辅=T基，则工时为T定额 =（基+辅）（1+(+)/100）+准终/N零 =6.30min。机床功率：根据切削用量简明手册表3.28 公式 圆周力 fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2103=15.9NM Pc=FcVc/1000=1.18km 根据X62W型铣床说明书，功率足够4、钻孔及攻丝过程M10-6H螺纹孔为普通粗牙螺纹孔，内螺纹顶径公差带代号为6H。查机械制造技术课程设计指导书可知钻孔为8.5。钻头采用硬质合金材料。此加工过程工序余量Z为8.5mm，Ap=（8.5-0）/2 =4.25mm；查切削用量简明手册可知进给量f为0.86mm。查切削用量简明手册可知切削速度V取15m/min。切削行程长度L为15mm。综上所述，代入公式T基 = 3.14DLZ/1000fp =0.95min。T定额 =（基+辅）（1+(+)/100）+准终/N零 =1.35min。攻丝采用手动攻丝，选择熟练程度高的工人进行加工，T单件=1.5min。第五章、夹具方案分析一、定位基准选择 对钻孔30工序进行分析可知，选择六点定位对托脚零件进行定位。底面利用一对支承板限制三个自由度，即Z移动，X旋转、Y旋转。一侧面利用两个支承钉限制Y移动、Z旋转两个自由度。利用一个支承钉限制X移动自由度。除此之外，在加工此孔时需使用一辅助支承，放在60圆孔下面，起支承作用，但不起定位作用。如右图所示二、夹紧装置选择 此道工序夹具设计，夹紧装置采用螺旋压板夹紧装置。夹紧位置选择尽量靠近切削部分，以减小扭矩。对于本零件而言，底面有一凹槽且待加工孔底面为空，因此在钻孔过程中会产生很大的扭矩，所以两个压板位置分别为零件60孔两侧，对称分布。（如图所示）在批量生产零件时，钻套一般采用可换钻套，但本工序需经多个工步，钻扩铰方可达到技术要求，故此夹具设计时钻套采用可快速更换的快换钻套，提高加工效率。三、定位误差分析由于待加工孔的的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，符合基准重合原则，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差要求，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的定位面的制造精度和安装精度即可。第六章、夹具设计参数计算一、夹紧力方向的确定在夹具设计时，夹紧力方向应朝向主要定位基准面。本道工序夹紧装置采用压板螺旋夹紧机构。夹紧力方向布置在60外圆两侧。尽可能的减小加减力，防止零件变形。二、夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力（或力矩）的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系的影响，略去次要因素在力系的影响。估算的步骤：、建立理论夹紧力Fj理与主要最大切削力Fp的静平衡方程：Fj理=（Fp）、实际需要的夹紧力Fj需，应考虑安全系数Fj需=KFj理、校核夹紧机构产生的夹紧力Fj是否满足条件：Fj Fj需在此夹具设计时，夹紧力作用点对工件轴线垂直，由于工件较轻，其重量忽略不计。因此，在以工件为受力体的平衡力系中，钻削的轴向力P和夹紧力Fj由支承力平衡，而钻削扭矩有使工件产生转动的趋势。为了保证夹紧可靠，夹紧力和轴向钻削力在夹紧面上所产生的摩擦阻力矩之和，必须满足 Mt = Mo + M式中，Mt为钻削扭矩，其值由切削原理的公式计算或由经验确定；查切削用量简明手册可得Mt为31.78N.m。Mo为钻削时，压板与工件接触处由于夹紧力的作用所引起的摩擦力矩，因压板为活动件，其值可忽略不计，取Mo = 0；M为钻削时，由于夹紧力Fj和钻削轴向力P的作用，支承面上所产生的摩擦阻力矩M=（Fj+P）fr，f为工件与支承接触面的摩擦因数（查相关手册）；r为当量摩擦半径。r = （D3 Do3）/3（D2 Do2）所以 Mt = M = （Fj+P）fr Fj = Mt/ fr P故实际所需夹紧力 Fj = K/2（Mt/ fr P