前盖零件的机械加工工艺规程及铣底平面夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】
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4张CAD图纸、工艺卡片和说明书
盖工艺及铣平面夹具设计【4张CAD图纸
工艺卡片和说明
工艺卡片和说明书】
的机械加工工艺规程及铣
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4张CAD图纸
的机械加工工艺规程及铣平面工艺
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18前盖零件图 1、端盖的工艺分析及生产类型的确定1.1、端盖的用途前盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，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、端盖的技术要求：该端盖的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)端盖左端面44IT1312.50.01A端盖右端面44IT1312.50.01A端盖中心孔22IT81.60.01AD8孔8IT1325ZG1/4孔11.5+IT13257孔7IT1312.511孔11IT1312.545外表面45IT1312.5R14弧R14IT1312.576外表面76IT1312.51.3、审查端盖的工艺性该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有端盖左、右端面，方形端面，要求其同心度度相对中心轴线满足0.01mm，其次就是22孔及ZG1/4孔，22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ZG1/4孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。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、确定端盖的生产类型依设计题目知，该端盖的生产类型为中批生产（500-5000个）2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1公差等级由前盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。2.2.2前盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm备注方形端面105*551.5*2=32.5表2-1至表2-5厚度370.5*2=11.8表2-1至表2-5方形断面厚度180.51.7表2-1至表2-545外圆面0.5*2=12表2-1至表2-522孔0.5*2=11.7表2-1至表2-52.2.3绘制端盖毛坯简图3、拟定前盖工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择 根据该前盖零件的技术要求，选择端盖左端面和22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。22孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位前盖两端面，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。选用端盖右端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该前盖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 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖右端面和45外圆面作为粗基准。采用45外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；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。3.2 、表面加工方法的确定 根据端盖零件图上的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：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注76端面IT1112.5粗铣-精铣表1-6至表1-8105x55端面IT113.2粗铣-精铣表1-6至表1-845端面IT1112.5粗铣-精铣表1-6至表1-822孔IT81.6钻-粗铰-精铰表1-6至表1-8D8IT925钻表1-6至表1-84x7孔IT1312.5钻表1-6至表1-84x11孔IT1312.5钻表1-6至表1-875外圆面IT93.2粗车-半精车表1-6至表1-83.3、加工阶段的划分该前盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（端盖右端面和22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；然后粗铣端盖左端面、方形端面、车76外圆、1X.0.5倒角。在半精加工阶段，完成端盖左端面的精铣加工和D8孔的钻-铰-精铰加工及117孔等其他孔的加工。3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排前盖的加工工序。该端盖的生产类型为中批生产，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对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准前盖左端面和22+0.033mm孔。（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，先加工前盖左端面，再加工22孔。3.5.2热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该前盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.5.3辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工精加工。3.6、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。工序号工序名称机床设备刀具量具1热处理退火2 粗铣端盖左右端面、方形端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺3精铣端盖左右端面、方形端面、立式铣床X51端铣刀游标卡尺4粗铣底面的R5.5圆弧立式铣床X51端铣刀、游标卡尺5粗铣后端面的R14圆弧立式铣床X516粗车、半精车45，76外圆CA6140外圆车刀游标卡尺7车1X45倒角CA6140端面车刀游标卡尺8钻-铰-精铰22孔四面组合钻床麻花钻、铰刀卡尺、塞规9钻-铰-精铰26孔四面组合钻床麻花钻、铰刀卡尺、塞规10钻ZG1/4孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规11钻4X11孔四面组合钻床麻花钻、卡尺、塞规12钻4X7孔四面组合钻床麻花钻、卡尺、塞规13钻-铰-精铰D8孔四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规14去毛刺钳工台平锉15清洗清洗机16终检塞规、卡尺、百分表等4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻-铰-精铰D8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=7.8mm。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：0.015mm;粗铰：0.058mm;钻：0.15mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：80+0.015mm;粗铰7.9600+0.058mm;钻：7.800+0.15mm,5、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻-铰-精铰D8孔此工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算5.1.1钻孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=7.8mm.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，按铸铁硬度为200241HBS计算，切削速度v选取为12m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=489.95 r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=492 r/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=12.05m/min。5.1.2 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2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=79.62 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=2.4 m/min。5.1.3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=159.2r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=160r/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=4.02m/min。5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tj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=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l=15.2mm; l2=2mm; l1=D/2*cotkr+(12)=7.8/2*cot54+2mm=4.8mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间。tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn=（15.2+2+4.8）/（0.1*489.85）=27s（2） 粗铰工步根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=3、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=15.2mm; 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=(15.2mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=47s。（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=（8-7.96）/2=0.02的条件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=15.2mm; 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=(15.2mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=44s。5.2.2辅助时间ta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=0.15x27s=4.05s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x47s=7.05s;精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x44s=6.6s;5.2.3. 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(27s+4.05s)=1.86s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(47s+7.05s)=3.24s;精铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(44s+6.6s)=3.04s;5.2.4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：钻孔工步tdj钻=27s+4.05s+1.86s=32.91s;粗铰工步tdj粗铰=47s+7.05s+3.24s=57.29s;精铰工步tdj精铰=44s+6.6s+3.04s=53.64s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=32.91s+57.29s+53.64s=143.84s。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。五 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，决定设计工序铣底端面的铣床夹具。5.1 问题的提出 本夹具主要用于铣端面，本道工序加工精度要求高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。5.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们采用外圆和底面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。5.3 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用端铣刀 31mm z=24机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力5.4定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。5.5夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了手柄夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。 本夹具的最大优点就是结构简单紧凑，夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。7. 体会与展望通过这两个星期的学习，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造基础课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段
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