上压盖零件的机械加工钻4-Φ21孔夹具设计【含CAD高清图纸】
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含CAD高清图纸
压盖
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目录序言01、零件分析11.1、检验、分析零件图11.2、零件技术经济分析11.3、确定端盖的生产类型22、制定工艺路线22.1、毛坯的选择及毛坯余量确定22.1.1、毛坯选择22.1.2、毛坯余量确定32.1.3绘制端盖毛坯简图32.2、基准的选择32.2.1、精基准的选择42.2.2、粗基准的选择42.3制定工艺路线，填写工艺过程卡42.3.1.机械加工顺序42.3.2.热处理工序52.3.3.辅助工序52.4切削用量的计算62.4.1钻孔工步62.4.2粗铰工步62.4.3精铰工步62.5 时间定额的计算72.5.1基本时间tj的计算72.5.2辅助时间tf的计算82.5.3其他时间的计算83、夹具的设计83.1确定加工部位，分析技术要求83.2确定定位方案93.2.1.选择定位元件，包括尺寸和公差93.2.2.分析定位的合理性，判断有无欠定位和过定位103.3确定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构104、夹具结构设计114.1、 夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。114.1.1、导向装置选择114.1.2、夹具总体形状确定134.1.3、机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面144.2、定位误差计算155、夹具体绘制156、设计心得体会16参考文献1717序言本课程设计是在学完了机械制造技术基础及与机械设计和大部分专业课的基础上进行的。本设计是根据学生的实际能力以及结合现代技术的发展趋势综合考虑而做的，主要培养学生综合运用学过的知识，独立地分析和拟定一个零件的合理工艺路线，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法。学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力，培养学生熟悉和应用各种手册、图片、设计表格等技术资料，以便掌握从事工艺文件的方法和步骤，培养学生解决工艺问题的能力。由于能力不及，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。 1、零件分析1.1、检验、分析零件图所给零件图为上端盖，零件图如下图。图1-1分析零件可知零件缺少部分尺寸，如沉头孔空心距、21孔偏离水平角度大小。45孔与M48螺纹孔干涉错误。1.2、零件技术经济分析上压盖共有两组加工表面，分析如下：90外圆面为中心的加工表面。这组加工表面包括：90的外圆面、外圆端面及其倒角，与90垂直的180mmx140mm表面，与90同轴的37、45孔、M48螺纹孔和83的槽。其中外圆端面、与90垂直的180mmx140mm表面、83的槽粗糙度要求都为6.3，故需要一次半精铣；与90同轴的37、45孔粗糙度要求为1.6，故最后要经过精镗才能达到技术要求。他们的位置要求为：37、45孔与90外圆同轴度为0.04。90外圆端面基准的加工表面。这组加工表面包括140mmx140mm表面，其他表面。由于各表面粗糙度要求也不是很高，为6.3，故需一次半精铣去除铸造表面硬皮就能达到技术要求。上压盖工作时受载荷较少，故不需太高强度，但由于铸造后留有应力，故需退火去应力。1.3、确定端盖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%。(要求生产类型是中批,(5005000),取Q=5000)代入公式得：N=5000台/年X1件/台X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75上压盖重量在12Kg以下，由表1-3知，上压盖属轻型零件；由表1-4验证，该上压盖的生产类型为中批生产。2、制定工艺路线2.1、毛坯的选择及毛坯余量确定2.1.1、毛坯选择零件材料为45#。考虑到零件结构较简单，加工工艺性好，在工作过程中受力不大，没有经常承受交变载荷，所以综合考虑，选择铸件，由于零件达到中大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，重量在12Kg以下，故可采用机械造型中的砂型模铸造，铸造后进行人工时效处理（可取要求的加工的机械加工余量等级为J；也可确定该零件的公差等级为CT=12）。这对于提高生产率，保证加工精度、加工质量也是有利的。2.1.2、毛坯余量确定根据上述原始资料，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及其毛坯尺寸如下：1.外圆表面（90mm）因其加工长度为15mm，表面粗糙度要求为6.3，查表可取加工余量为1；90mm表面尺寸公差为-0.0900.036，表面粗糙度为1.6，要求精加工，此时直径余量可取2.5。2.孔37.5因其表面粗糙度要求为1.6，查表可取余量为1。3.孔45因其他表面粗糙度要求为1.6，查表可取余量为1。4.孔34与孔18因其表面粗糙度要求为6.3，查表可取余量为1。2.1.3绘制端盖毛坯简图图2-12.2、基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分。通常先确定精基准，后确定粗基准。2.2.1、精基准的选择根据上压盖的技术要求和装配要求，选择上压盖的90mm的圆端面及其外圆面作为精基准。零件上的很多表面都可以采用它们作为基准来进行加工。即遵循了“基准统一”的原则。90mm外圆面是设计基准，选用其做精基准定位加工45mm孔和37.5mm孔以及M482mm螺纹孔。这样就实现了设计基准和定位基准的重合。同时也保证了被加工表面的平行度和同轴度要求。2.2.2、粗基准的选择选择粗基准，要注意表面是否平整，有没有飞边，毛刺或者其他缺陷。我选择140mm140mm平面做粗基准。2.3制定工艺路线，填写工艺过程卡制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。2.3.1.机械加工顺序（1）遵循“先基准后其他”的原则。首先加工精基准上压盖的90mm的圆端面及其外圆面。（2）遵循“先粗后精”的原则。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。（3）遵循“先主后次”的原则。先加工主要表面180mm140mm平面等。（4）遵循“先面后孔”的原则。首先加工各个端面和表面，后加工各个孔。2.3.2.热处理工序模锻成型后切边，进行调质。调制硬度为241285HBS，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面印脱碳而对机械加工带来的不利影响。2.3.3.辅助工序在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中检工序。综上所述，该上压盖的安排顺序为：基准加工主要加工表面粗加工以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。工序路线：工序1：铸造工序2：退火，去应力工序3：粗铣180mm140表面、90外圆的端面工序4：半精铣180mm140表面、90外圆的端面工序5：粗铣其他平面工序6：粗车90外圆的外圆面工序7：精车90外圆的外圆面工序8：粗车83槽工序9：半精车83槽工序10：钻7.5的孔、锪平底面工序11：钻37.5的孔工序12：钻218孔，锪234沉头孔工序13：粗镗、精镗37.5的孔工序14：粗镗、精镗45的孔工序15：攻螺纹孔M482工序16：钻421孔工序17：钳工去锐边毛刺 工序18：清洗零件工序19： 终检填写工艺过程卡：另附一页2.4切削用量的计算2.4.1钻孔工步1.背吃刀量的确定 取=20.8mm.2.进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.2 mm/r. 3.切削速度的计算 由表5-22，切削速度=24 m/min.,由公式n=1000v/d,得该工序钻头转速n=367.8r/min.,取立式钻床主轴转速为400r/min.,再代入n=1000v/d，得该工序的实际钻削速度=26.12 m/min.2.4.2粗铰工步1.背吃刀量的确定 取=0.14mm.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=4m/min.,由公式n=1000v/d,得该工序铰刀转速n=60.8r/min.,取立式钻床主轴转速为68r/min.,再代入n=1000v/d，得该工序的实际切削速度=4.47m/min.2.4.3精铰工步1背吃刀量的确定 取=0.06mm.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=5m/min.,由公式n=1000v/d,得该工序铰刀转速n=75.8r/min.,取立式钻床主轴转速为100r/min.,再代入n=1000v/d，得该工序的实际切削速度=6.59m/min.2.5 时间定额的计算2.5.1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=25mm；l2=1mm；l1=D2cotkr+（12）=20.82*cot54+1mm=16.1mm；f=0.2mm/r；n=400r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（25mm+16.1mm+1mm）/（0.2mm/r*400r/min）=0.53min=31.8s。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l1、l2由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=0.07mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=25mm；f=0.4mm/r；n=68r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（25mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r*68r/min）=1.48min=88.8s。3）精铰工步 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l1、l2由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=0.03mm的条件查得l1=0.19mm；l2=13mm；而l=25mm；f=0.3mm/r；n=100r/min。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=（25mm+0.19mm+13mm）/（0.3mm/r*100r/min）=1.273min=76.38s。2.5.2辅助时间tf的计算根据第五章第二节所述，辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf=（0.150.2）tj，取tf=0.15tj，则各工步的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间：tf=0.15*31.8s=4.77s粗铰工步的辅助时间：tf=0.15*88.8s=13.32s精铰工步的辅助时间：tf=0.15*76.38s=11.46s2.5.3其他时间的计算钻孔工步的其他时间：tb+tx=6%*（31.8s+4.77s）=2.19s粗铰工步的其他时间：tb+tx=6%*（88.8s+13.32s）=6.13s精铰工步的其他时间：tb+tx=6%*（76.38s+11.46s）=5.27s2.5.4单件时间tdj的计算钻孔工步tdj钻=31.8s+4.77s+2.19s=38.76s粗铰工步tdj粗铰=88.8s+13.32s+6.13s=108.25s精铰工步tdj精铰=76.38s+11.46s+5.27s=93.11s3、夹具的设计3.1确定加工部位，分析技术要求加工421孔，因孔内表面粗糙度要求为6.3，经比较考虑可采用一次加工成型就能达到要求。3.2确定定位方案3.2.1.选择定位元件，包括尺寸和公差分析零件图我做出了如下定位方案：采用一个定位销跟一个固定支承钉定位，其中固定支承钉定位侧平面，定位销选用短销，固定37.5孔，上下平面用压板夹紧。按基准重合原则，选择选90外圆端面为定位基准，用平板定位。侧面采用调节支承定位。定位销的公差都是自由公差。查金属切削机床夹具设计手册知，选择A型的定位销，如下图3-1所示尺寸；固定支承钉如下图4-1：图3-1图4-13.2.2.分析定位的合理性，判断有无欠定位和过定位短定位销限制了2个自由度，即限制了沿x、y轴的移动，固定支承钉限制了一个自由度，即限制了绕z轴的转动，平板限制了3个自由度，即限制了绕x、y轴的转动和沿z轴移动，故定位合理，符合六点定位原理。3.3确定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构选用直压板（图5-1）进行压紧图5-1压板用螺钉与钻模板拧紧，利用钻模板的升降将零件夹紧4、夹具结构设计4.1、 夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。4.1.1、导向装置选择导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用固定导向套加工工件，来提高其工作的连续性和其工作效率。选择导向装置：导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择。由于零件是大批量生产，钻套容易磨损，为了提高生产效率与工件利用率，同时为了工件更换方便，故查金属切削机床夹具设计手册选择导向件：可换钻套（GB/T2262-91),结构如下图6-1所示；因选用了可换钻套，故按标准其相应的钻套用衬套（A型）和钻套螺钉如图7-1、图8-1；图6-1图7-1图8-14.1.2、夹具总体形状确定机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。1、夹具的组成归纳为：1）、定位元件及定位装置：用于确定工件正确位置。2）、夹紧元件及夹紧装置：用于固定元件已获得的正确位置，防止工件在加工过程中走位或变形。3）导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置，可以减少定位时间，适用于成批生产中，可提高生产效率。4） 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。5） 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。6）其他元件及装置 根据加工具体需要来选择，如螺钉、螺栓、螺母等。2.确定夹具体夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、夹紧机构和联接体，并于机床可靠联接。夹具的详细结构如下图9-1所示：（图9-1）4.1.3、机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在中批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。夹具的详细结构如下图10-1所示：图10-14.2、定位误差计算竖直方向：设计基准、定位基准，调刀基准都是下面90的端面，即，故竖直方向的定位误差是。水平方向：设计基准、定位基准是上压盖侧面，故基准不重合度误差，调刀基准是钻套的轴线，基准位移误差故水平方向的定位误差是。5、夹具体绘制总装图绘制，零件图绘制（图纸另附）6、设计心得体会三周的课程设计结束了。在老师的细心指导下，我学到许多东西。本次设计通过理论与实践的结合，加深了我们对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。这次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；
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