毕业设计（论文）-ZQ3080X20压盖的加工工艺规程及夹具设计（全套图纸）.docx

设计说明书 ZQ308020压盖的加工工艺规程及夹具设计 全套图纸加153893706院 、 部： 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 设 班 完成时间： 2018年 月 目 录1 零件分析11.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析22 工艺规程设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 基面的选择32.2.1 粗基准选择3根据以上原则选用85圆柱面为粗基准。32.2.2 精基准的选择32.3 制定工艺路线42.4 机械加工余量、毛坯尺寸的确定52.4.1 加工外圆表面（85mm）52.5 确定切削用量及基本工时62.5.1工序一：粗车81.5外圆、端面及倒角62.5.2工序二：钻孔4082.5.3工序三：粗车孔4592.5.4工序四：精车外圆达81.5 0 -0.2、内孔达45、按长度5.5切断，去毛刺102.5.5工序六 钻4-5.8及11孔90达所需要求122.5.6工序七 铣38及28平面142.5.7工序八 磨上下端面至保证尺寸5+0.3 0及表面粗糙度1.6152.5.8工序九、十： 检验入库153.车削夹具设计164铣削夹具设计174.1 问题的提出174.2 定位基准的选择174.3 定位误差分析184.4 切削力的计算与夹紧力分析194.5定导向元件的设计194.6夹具设计及操作简要说明21参考文献221 零件分析毕业设计零件图如下图1、2 图21.1 零件的作用本次毕业设计的课题的ZQ 308020压盖的加工工艺规程及夹具设计，该零件材料为45号刚，毛坯为铸件，用途广泛，主要应用于摇臂钻床上，起到压紧及固定作用，为大量生产类型产品。此零件由外圆、內圆、沉头孔、平面及倒角组成。1.2 零件的工艺分析根据ZQ308020压盖的零件图纸可看出，该零件的主要加工部位有81.5圆柱面、45内孔、 4个5.8的沉头孔、下端面及28、38平面。机构比较简单，主要用到粗车、精车、粗磨、钳、钻、铣等加工工序。主要加工表面及要求1外圆柱面尺寸为81.5 0 -0.2，内孔尺寸45。24个沉头孔尺寸5.8、11及90位置度公差0.4，偏中心线45两孔关于中心线对称，偏中心线125两孔关于中心线对称。3零件深度尺寸5-0.1 -0.2，下端面表面粗糙度1.62 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式此设计零件材料为圆钢，型号为45。由于零件比较简单，考虑到生产效率及生产成本，将毛坯用车床从圆钢上切下，毛坯尺寸为8555。2.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，只有选好了基面，确定了加工基准，才能加工出质量好、精度高的合格成品。基面选择的正确与合理，可以有效的提高生产效率、保证零件的技术要求。否则，可能导致在生产加工过程中会出现一系列的加工难题，以至于生产无法进行，甚至更严重者还会使零件大量报废，产生较大的经济损失。所以在进行设计加工时，基准的选择是基础。2.2.1 粗基准选择1、 选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。 2、 选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工表面。3、 选择加工余量最小的表面为粗基准 4、 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 以便工件定位可靠、夹紧方便。根据以上原则选用85圆柱面为粗基准。2.2.2 精基准的选择1、基准重合原则，选用设计基准作为定位基准。2、基准统一原则，应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。3、自为基准原则，某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准。4、互为基准原则，当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准。5、便于装夹原则。根据以上原则，该零件选用45内圆、下端面作为精基准，它是零件的设计基准，符合基准重合原则，且便于装夹，定位准确、装夹稳定。2.3 制定工艺路线制定机械加工工艺路线的出发点，应该是在保证零件的几何形状、精度等级等技术要求的前提下，设计出一条加工简单快捷，经济成本低廉的工艺路线。这样既保证了零件技术要求，又会是经济成本降低，所以正确合理的工艺路线是机械加工的指导书。根据零件的外形尺寸和精度要求我制定了两套加工方案。1、工艺路线方案一工序一 下料85x55工序二 粗车81.5外圆、端面及倒角工序三 打中心孔，钻孔40工序四 粗车孔45工序五 精车外圆达81.5 0 -0.2、内孔达45，按长度5.5切断，去毛刺工序六 钳、划第六、七工序线工序七 钻4-5.8及11孔90达所需要求工序八 铣38及28平面工序九 磨上下端面至尺寸5+0.3 0及表面粗糙度1.6工序十 终检工序十一 入库2、工艺路线方案二 工序一 下料85x55工序二 钳、划第二、四工序线工序三 铣38及28平面 工序四 粗车端面、外圆、及倒角 工序五 打中心孔、钻孔40、钻4-5.8及11孔90达所需要求 工序六 粗车孔45工序七 精车精车外圆达81.5 0 -0.2、内孔达45，按长度5.5切断，去毛刺 工序八 磨上下端面至尺寸5+0.3 0及表面粗糙度1.6工序九 终检工序十 入库 比较以上两种方案，由于方案二中在零件铣削加工之后再进行车削加工，这样容易对铣削加工过的表面造成一定的影响且不便车削装夹，两个孔的分开加工，加工工序明确，井然有序。所以比较之后选用第一种工艺路线方案。2.4 机械加工余量、毛坯尺寸的确定ZQ308020压盖零件材料为45刚，硬度207241HBW，小批量生产。2.4.1 加工外圆表面（85mm）确定81.5 0 -0.2外圆表面的尺寸。粗车：参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-2，得其粗车余量为12mm，现取2mm。精车：参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-5，其精车余量为0.5mm所以最大外圆柱面的毛坯尺寸为：81.5+2+0.5+=84mm根据机械制造工艺设计简明手册表2.2-27,热轧圆钢直径和方钢边长得：取圆钢直径尺寸为85mm。确定零件的毛坯长度零件的基本长度尺寸为5mm，由于圆钢在车断时会产生毛坯长度尺寸的误差，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-35，得到切宽余量为2mm，为了保证尺寸精度，端面切断之后还需进行加工，其余量为2mm，所以可确定该零件毛坯的长度尺寸为5+2+2=9mm。此零件加工5件连下，由此所给毛坯的基本尺寸为8555，得毛坯图如下图3图32.5 确定切削用量及基本工时2.5.1工序一：粗车81.5外圆、端面及倒角加工条件 工件材料：45钢。加工要求：粗车外圆、内孔，粗车端面、倒角1、粗车81.5外圆柱面，由工件的基本尺寸可选择机床：CA6140卧式车床 由于CA6140卧式车床的中心高为200mm，由切削用量简明手册表1.1得刀具横断面为BH为1625，刀片厚度为4.5，由切削用量简明手册表1.2可选择刀具为YT15。已知精车加工余量Z=0.5mm，故毛坯粗车最大加工余量Zmax=3mm，分两次走刀。第一次走刀1）被吃刀量 =1.5mm， 2）进给量f：根据切削用量简明手册 表1.4查得f=0.50.7mm，取f=0.6mm。3）切削速度： 按切削用量简明手册表1.10查得切削速度V=130m/min，4）机床主轴转速： ns =1000Vcdw=10001303.1485=487.034r/min (1)式中 d为毛坯直径按切削用量简明手册表1.31查得，与487.034r/min相近的转速为500r/min，则：.实际切削速度： V=dwns1000=3133.45r/min (2)5）由切削用量简明手册表1.31，得机床功率为7.5kw6）计算切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-1，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm 刀具切入长度： =/tg+(23)主偏角=0,L1=2mm走刀次数l为3至5mm，取其为4mml由表6.2-1查得为5mm Tj=Lifn=l+l1+l2+l3fn=9+2+4+50.6500=0.067min (3)第二次走刀1）被吃刀量 =1.5mm， 2）进给量f：根据切削用量简明手册 表1.4查得f=0.50.7mm，取f=0.6mm。3）切削速度： 按切削用量简明手册表1.10查得切削速度V=130m/min，4）机床主轴转速： ns =1000Vcdw=10001303.1483.5=495.82r/min (4)式中 d为毛坯直径按切削用量简明手册表1.31查得，与495.82r/min相近的转速为500r/min，则：.实际切削速度： V=dwns1000=3.1483.55001000=131.095r/min (5) 5）由切削用量简明手册表1.31，得机床功率为7.5kw6）计算切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-1，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm 刀具切入长度： =/tg+(23)主偏角=0,L1=2mm走刀次数l为3至5mm，取其为4mml由表6.2-1查得为5mm Tj=Lifn=l+l1+l2+l3fn=9+2+4+50.6500=0.067min (6)所以粗车81.5mm外圆柱面，所花的时间为0.0672=0.134min2.5.2工序二：钻孔40 由工件的基本尺寸可选择机床：Z5140A立式钻床 选择钻头：选莫式锥柄麻花钻，其直径d0=40mm，钻头几何形状：双锥修磨横刃、棱带，=30，2=118，21=70，0=10，=50。进给量：由切削用量简明手册表1.5，当钢的b0.784GPa，d0=40m 时，f=0.390.47mm/r，由于l/d=9/45=0.2，故应乘孔深修正系数Klf=0.95，则f=（0.390.47）0.95=0.3710.447mm/r，按机床取f=0.43mm/r。切削速度：由切削用量简明手册表1.11，b=0.735GPa的40Cr钢加工性属7类。由表1.12，当加工性为第7类，f0.49mm/r，双横刃磨的钻头，d0=40mm时，Vt=0.30m/s（18m/min），切削速度的修正系数：KTV=1.0 KCV=1.0 Klv=1.0 Ktv=1.0）故V=0.30 m/s主轴转速：ns =1000Vtdw=1000183.1440=143.31r/min (7) 按机床说明书取：ns=300r/min所以实际切削速度为： V=dwns1000=337.68r/min (8) 切削工时：Tj=Lfn=l+y+fn=9+70.6300=0.089min （9） 式中：y+=7mm 由切削用量简明手册表1.22查得2.5.3工序三：粗车孔45由工件的基本尺寸可选择机床：CA6140卧式车床 由于CA6140卧式车床的中心高为200mm，由切削用量简明手册表1.1得刀具横断面为BH为1625，刀片厚度为4.5，由切削用量简明手册表1.2可选择刀具为YT15。已知精加工余量0.5mm，故最大加工余量Zmax=4.5mm，分两次走刀。第一次走刀1）被吃刀量=2.5mm， 2）进给量f：根据切削用量简明手册 表1.4查得f=0.50.7mm，取f=0.6mm。3）切削速度： 按切削用量简明手册表1.10查得切削速度V=130m/min，4）机床主轴转速：与粗车81.5时相同，即ns=500r/min. 实际切削速度： V=dwns1000=362.8r/min (10) 5）由切削用量简明手册表1.31，得机床功率为7.5kw6）计算切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-1，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm 刀具切入长度： =/tg+(23)主偏角=0,L1=2mm走刀次数l为3至5mm，取其为4mml由表6.2-1查得为5mm Tj=Lifn=l+l1+l2+l3fn=9+2+4+50.6500=0.067min (11) 第二次走刀1）被吃刀量=2mm， 2）进给量f：根据切削用量简明手册 表1.4查得f=0.50.7mm，取f=0.6mm。3）切削速度： 按切削用量简明手册表1.10查得切削速度V=130m/min，4）机床主轴转速：与粗车81.5时相同，即ns=500r/min 实际切削速度： V=dwns1000=3.1442.55001000=66.73r/min (12)5）由切削用量简明手册表1.31，得机床功率为7.5kw6）计算切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-1，取被切削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm 刀具切入长度： =/tg+(23)主偏角=0,L1=2mm走刀次数l为3至5mm，取其为4mml由表6.2-1查得为5mm Tj=Lifn=l+l1+l2+l3fn=9+2+4+50.6500=0.067min (13)所以粗车45孔，所花的时间为0.0672=0.134min2.5.4工序四：精车外圆达81.5 0 -0.2、内孔达45、按长度5.5切断，去毛刺 1、加工条件工件材料：45钢。 加工要求：精车外圆达81.5 0 -0.2、内孔达45 机床：CA6140卧式车床 刀具：YT15精车81.5 0 -0.21）被吃刀量=0.5mm 2）进给量f：根据切削用量简明手册 表1.4查得f=0.50.7mm，取f=0.5mm。3）切削速度： 按切削用量简明手册表1.10查得切削速度V=140m/min， 4）机床主轴转速：ns =1000Vcdw=10001403.1482=543.73r/min (14)式中 d-工件直径按切削用量简明手册表1.31查得，与543.73r/min相近的转速为500r/min，则：.实际切削速度： V=dwns1000=3128.74r/min (15)5）由切削用量简明手册表1.31，得机床功率为7.5kw6）计算切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-1被切削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm刀具切入长度：=/tg+(23)主偏角=0, =2mm走刀次数取 l由表6.2-1查得为5mm所以由公式 Tj=Lifn=l+l1+l2+l3fn=9+2+4+50.5500=0.08min (16) 精车45孔 1）被吃刀量=0.5mm 2）进给量f：根据切削用量简明手册 表1.4查得f=0.50.7mm，取f=0.5mm。3）切削速度： 按切削用量简明手册表1.10查得切削速度V=140m/min， 4）机床主轴转速：与精车81.5相同，即ns=500r/min. 实际切削速度： V=dwns1000=3.1444.55001000=69.86r/min (17)5）由切削用量简明手册表1.31，得机床功率为7.5kw6）计算切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.2-1被切削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm刀具切入长度：=/tg+(23)主偏角=0, =2mm走刀次数取 l由表6.2-1查得为5mm所以由公式 Tj=Lifn=l+l1+l2+l3fn=9+2+4+50.5500=0.08min (18)最后按长度5.5车断，去毛刺。2.5.5工序六 钻4-5.8及11孔90达所需要求 钻床的选择：查书机械制造工艺设计简明手册表4.2-14可得，选择立式钻床Z525主电动机功率为2.8kw，最大钻孔直径为25mm。 钻5.8孔 钻头的选择：选用5.8的高速钢麻花钻。切削用量的选择1）决定进给量f按加工要求决定进给量，查切削用量简明手册表2.7得进给量为0.190.23，选择进给量f=0.20mm/r。根据钻头强度决定进给量，查切削用量简明手册表2.8得进给量f=0.550.65，取f=0.6mm/r。根据机床进给机构强度决定进给量，查切削用量简明手册表2.9得进给量f=0.88mm/r从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.330.41mm/r。根据Z525的说明书，选择进给量f=0.36mm/r。2) 决定钻头的磨钝标准及寿命，由切削用量简明手册表2.12，查得钻头后刀面最大磨损量为0.8，查得使用寿命为T=45min。3) 决定切削速度，由切削用量简明手册表2.14确定加工性为5类，由表2.13查得v=17m/min。切削速度的修正系数为： (19) ns=1000Vcdw=100014.13.145.8=774.2r/min (20) 由公式算的n=774.2r/min，查表2.35可得与774.2r/min相近的主轴转速为680r/min，所以选择钻床主轴转速为680r/min。4，计算基本工时由机械制造工艺设计简明手册表6.2-5被钻削层长度：由毛坯尺寸可知=9mm Tj=Lifn=l+l1+l2fn=9+70.36680=0.065min (21) 其中为入切量及超切量由表切削用量简明手册表2.29查得为68mm，取7mm钻11孔 钻头的选择：选用11的高速钢麻花钻。切削用量的选择1）决定进给量f按加工要求决定进给量，查切削用量简明手册表2.7得进给量为0.190.23，选择进给量f=0.20mm/r。根据钻头强度决定进给量，查切削用量简明手册表2.8得进给量f=0.550.65，取f=0.6mm/r。根据机床进给机构强度决定进给量，查切削用量简明手册表2.9得进给量f=0.88mm/r从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.330.41mm/r。根据Z525的说明书，选择进给量f=0.36mm/r。2) 决定钻头的磨钝标准及寿命，由切削用量简明手册表2.12，查得钻头后刀面最大磨损量为0.8，查得使用寿命为T=45min。3) 决定切削速度，由切削用量简明手册表2.14确定加工性为5类，由表2.13查得v=17m/min。切削速度的修正系数为： (22) ns=1000Vcdw=100014.13.1411=408.22r/min (23) 由公式算的n=408.22r/min，查表2.35可得与408.22r/min相近的主轴转速为392r/min，所以选择钻床主轴转速为392r/min。4，计算基本工时由机械制造工艺设计简明手册表6.2-5被钻削层长度：由加工尺寸可知=2.5mm Tj=Lifn=l+l1+l2fn=2.5+70.36392=0.067min (24) 其中为入切量及超切量由表切削用量简明手册表2.29查得为68mm，取7mm 锪沉头孔5.8及11达90要求2.5.6工序七 铣38及28平面 铣38面 由机械制造工艺设计手册中表3-28，取每齿进给量 由机械制造工艺设计手册中表3-30，取切削速度V=1.5 mm/s。选取YG6硬质合金端铣刀 该刀直径d=250mm 齿数Z=10. 依据机械加工工艺手册表2.4-81查得： 切削速度： =1.16m/s=69.6 m/min 主轴转速：=，取 (25) 工作台的进给量=mm/min 取mm/min 基本工时=其中L=13.75mm, 切入长度=+（13）mm, 切出长度=13mm 根据 机械制造工艺设计手册中表7-7 取mm mm Tj=L1+L2+Lfm=250+3+13.75175=1.52min (26)铣28面 由机械制造工艺设计手册中表3-28，取每齿进给量 由机械制造工艺设计手册中表3-30，取切削速度V=1.5 mm/s。选取YG6硬质合金端铣刀 该刀直径d=250mm 齿数Z=10. 依据机械加工工艺手册表2.4-81查得： 切削速度： =1.16m/s=69.6 m/min 主轴转速：=，取 (27) 工作台的进给量=mm/min 取mm/min 基本工时=其中L=63.75mm, 切入长度=+（13）mm, 切出长度=13mm 根据 机械制造工艺设计手册中表7-7 取mm mm Tj=L1+L2+Lfm=250+3+63.75175=1.81min (28)2.5.7工序八 磨上下端面至保证尺寸5+0.3 0及表面粗糙度1.6 选择砂轮：查工艺手册第三章中磨料选择各表，为WA46KV6P350x40x127 其含义：砂轮磨料为白刚玉，粒度F46，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350mm x 40mm x 127mm（DxBxd）。 切削用量的选择：砂轮转速n砂=1500r/min由机床说明书查得，v砂=27.5m/s。 轴向进给量fa=0.5B=20mm（双行程）。 工件速度vw=10m/min. 径向进给量fr=0.015mm/双行程。 切削工时 当加工一个表面时 t1=2LbZbK1000vfafr=273680.251.1100010200.25=0.91min （29） 公式参见工艺手册表6.2-8中类似公式式中：L加工长度，取73mm b加工宽度，取68mm Zb单面加工余量，取0.25mm K系数，取1.10 v工作台移动速度 fa工作台往返一次砂轮轴向进给量 fr工作台往返一次砂轮径向进给量当加工两端面时 tm=0.91x2=1.82min （30）2.5.8工序九、十： 检验入库最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡。 3.车削夹具设计夹具是一种装夹工件且保证工件夹紧和定位的工艺装备，每种加工方法都有其相应的夹具。夹具被广泛的用在切削、装配、热处理等加工工艺过程中。夹具在机床中的作用主要有以下几个作用：（1）定位 保证工件正确的加工位置，以工件的定位基准面与夹具定位元件的定位面接触实现的，确保零件的精度要求。（2）加紧 加紧是在工件定位后的前提下，使工件固定，便于对工件进行加工。（3）对刀 调整刀具相对工件的位置，使在加工下刀工程中准确。（4）导向 导向是确定刀具相对夹具的位置，能准确的引导刀具进行加工。（5）分度 分度的作用是确定多个加工表面间位置的分度间距或角度。另外夹具在机械加工中也有不可忽视的作用：（1）保证加工精度，确保零件质量，用夹具加紧工件加工，能很好的保证加工精度，减少加工误差，满足加工的技术要求。（2）提高劳动生产率，使用夹具之后加工零件，能准确迅速的对零件进行加工，大大的缩短了加工时间。（3）改善了工人的劳动条件，使用夹具加工零件方便，快捷，省力，安全。（4）降低生产成本，在零件的批量生产中，由于使用夹具加工零件能大大提高劳动生产率，所以也能降低生产成本。（5）保证良好的工艺纪律。（6）获得良好的经济效益。本次设计加工的轴类零件比较简单，使用一般通用可调夹具即可。将会用到卡爪，顶尖。查阅相关资料如下： 车床夹具按照工件定位方式的不同可分为：定心式夹具（心轴式）、夹头式夹具、卡盘式夹具、角铁式夹具和花盘式夹具等。1定心式车床夹具：在定心式车床夹具上，工件常常以孔或着外圆定位，此时夹具采用定心夹紧机构，以保证工件的定位夹紧。2角铁式车床夹具：在车床上加工接头，支座，杠杆，壳体等零件的回转端面时，由于零件形状相对复杂，很难将其装夹在通用夹具上，因此必须设计专用夹具。这种专用夹具的夹具体呈角铁状，所以被称为角铁式车床夹具。3花盘式车床夹具：这种车床夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装分度元件，夹紧元件，定位元件等辅助元件，也可以加工形状复杂外圆和内孔。由于这类夹具不对称，所以在使用时要注意平衡。 由以上车床通用夹具，再根据本课题的加工工艺特点及加工精度等级要求，我选用定心式车床夹具（卡爪）。4铣削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，决定设计铣28平面和铣38平面的夹具。4.1 问题的提出 本夹具主要用于铣28平面和铣38平面，表面粗糙度Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主发考虑如何提高生产效率。4.2 定位基准的选择选择已加工好的底面和两个5.8孔来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是支承板和A型固定式定位销及B型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对支承板和A型固定式定位销及B型固定式定位销，夹紧则是由移动压板、螺母、圆垫圈、弹簧、带肩螺母、调节支承和螺杆等组成的夹紧机构来完成。1、 底面与支承板相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 5.8孔与A型固定式定位销相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3、 另一个5.8孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Z轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3 定位误差分析 1、移动时基准位移误差 （式3-1）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： =0.012+0+0.01 =0.0221（mm) 2、 转角误差