机械制造技术课程设计-CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及铣12mm左右端面夹具设计【全套图纸】.doc

1 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 .1 1 第二章第二章 零件的分析零件的分析 .2 2 第三章第三章 工艺规程设计工艺规程设计 .3 3 3.1 确定毛坯的制造形式 .3 3.2 基面的选择 .3 3.3 制定工艺路线 .3 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .5 3.5 确立切削用量及基本工时 .7 第四章第四章 夹具设计夹具设计 .1919 4.1 铣 12MM左右端面夹具设计 .19 4.2 定位基准的选择.19 4.3 切削力及夹紧力计算.19 4.4 夹具设计及操作简要说明 .21 总总 结结 .2222 参参 考考 文文 献献 .2323 致致 谢谢 .2424 2 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 第一章第一章 绪论绪论 毕业设计在我们大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在进行毕业设 计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在 我们的大学生活中占有重要的地位。另外在做完这次毕业设计之后，我得到一次在毕 业工作前的综合性训练，我在想我能在下面几方面得到锻炼： （1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识， 正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题， 保证零件的加工质量。 （2）提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求， 设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处， 能够做到熟练的运用。 就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应 性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国的“四 化”建设打一个良好的基础。 由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表 示真诚的感谢！ 3 第二章第二章 零件的分析零件的分析 前刹车调整臂外壳共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1.以 60mm 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：82mm 孔的上下两表面，其中主要加工表面为H7mm 通 12 18 . 0 06 . 0 孔。 2.以 12mm 孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：镗 60 孔，30 其两端面，13 孔锪 16 沉孔，螺纹顶面及 攻 M10 以及 5孔 0.16 0 4.3 3.拉 26H11 的槽 这一组加工表面包括：此槽的端面,底面，16H11mm 的槽两侧面。 4 第三章第三章 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 KT350。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单， 故选择铸件毛坯。 3.2 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量 得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造 成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件， 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择 原则，现选取 32 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一 V 形块，一圆柱销，一 支撑钉，一平面定位，然后进行铣削。 （2）精基准的选择。 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算， 这在以后还要专门计算，此处不再重复。 3.3 制定工艺路线制定工艺路线 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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专 用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生 产成本尽量下降。 （1）工艺路线方案一 5 工序一 铣 8232 上下端面， 工序二 镗 60 孔 工序三 粗铣 30 孔左右两端面。 工序四 铣螺纹孔顶面 工序五 钻、铰，精铰 12 孔，孔的精度达 IT7。 工序六 钻 13 孔锪沉头 16 孔 工序七 钻 8.5 的螺纹底孔，攻深 10 的 M10 螺纹孔 工序八 钻 5 个 4.3 孔 工序九 拉宽 26 的槽 工序十 检验，入库 上面的工序加工不太合理，因为由工件零件图我们知道应该先加工 12 孔，那样后面 工序加工定位方便，效率高，其先镗 60 孔，后面工序加工定位相对较难，对设备有 一定要求。且看另一个方案。 （2）. 工艺路线方案二 工序一 铣 8232 上下端面， 工序二 钻、铰，精铰 12 孔，孔的精度达 IT7。 工序三 粗铣 30 孔左右两端面。 工序四 铣螺纹孔顶面 工序五 镗 60 孔 工序六 钻 13 孔锪沉头 16 孔 工序七 钻 8.5 的螺纹底孔，攻深 10 的 M10 螺纹孔 工序八 钻 5 个 4.3 孔 工序九 拉宽 26 的槽 工序十 检验，入库 虽然工序仍然是十步，但是效率大大提高了。工序一和工序二比起工艺路线方案二快 了一倍。 6 以上工艺过程详见图 3。 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “CA10B 前刹车调整臂外壳” ；零件材料为 KT350，硬度150HBW，毛坯重量 2.5kg， 生产类型为中批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯 尺寸如下： （1）外圆表面（R41） 考虑其零件外圆表面为非加工表面，所以外圆表面为铸造毛坯，没有粗糙度要求，因 此直接铸造而成。 （2）外圆表面沿轴线方向长度方向的加工余量及公差（12，60 端面） 。 查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 3.126，取 12，60 端面长度余量均为 2.5（均为双边加工） 铣削加工余量为： 7 粗铣 2mm 精铣 0.5mm （3）. 内孔（60 已铸成 50 的孔） 查工艺手册表 2.22.5，为了节省材料，取 60 孔已铸成孔长度余量为 5， 铸成孔直径为 55mm。 工序尺寸加工余量： 镗孔 2.5mm (5).螺纹孔顶面加工余量 铸出螺纹孔顶面至 60 孔轴线且平行轴线方向 72mm 的距离，余量为 1.5 mm 工序尺寸加工余量： 精铣 1.5 mm (6). 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工 余量时应按调整法加工方式予以确认。 8 3.5 确立切削用量及基本工时确立切削用量及基本工时 工序 I 以 R41 上下表面互为基准，铣 8232 上下端面 工步一：以 R41 下表面互为基准，铣 8232 上端面 1. 选择刀具 刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 1mmd60 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/48.663 60 12510001000 r d v ns 按机床标准选取750 w nmin/r min/ 3 . 141 1000 75060 1000 m dn v w 当750r/min 时 w n rmmznff wzm /60075042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 3）计算工时 切削工时：，则机动工时为mml157mml9 1 mml3 2 min127 . 1 2 . 0750 39157 21 xfn lll t w m 工步二：以 R41 上表面互为基准，铣 8232 下端面 与工步一相同 9 工序 II 以 R41 下表面为基准，钻、铰，精铰 12 孔，孔的精度达 IT7。 工步一钻孔至 10 确定进给量：根据参考文献表 2-7，当钢的，fMPa b 800 时，。由于本零件在加工 10 孔时属于低刚度mmd10 0 rmf/47 . 0 39 . 0 零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所以min/18mv min/573 10 1810001000 r d v n w s 根据机床说明书，取，故实际切削速度为min/600rnw min/84.18 1000 60010 1000 m nd v ww 切削工时：，则机动工时为mml12mml3 1 mml2 2 min11 . 0 25 . 0 600 2312 21 fn lll t w m 工步二： 粗铰切削用量如下： 粗较：选高速钢铰刀 1）确定进给量 f 根据表 3.4-5，取 f=（0.70.8）*0.7mm/r=0.490.56mm/r。根据 z535 型机床说明书， 取 f=0.57mm/r 2)确定切削速度 v 及 n 根据表 3.4-34，取 v=25m/min 由于切削条件与上表不同，故应该乘以以下修正系数： 10 0.88,1.02 p mva v kk 故 25/min*0.88*1.0222.44/minvmm 1000*22.44 /min *24.7 nr 3)计算工时: 粗铰孔： 100 /minnr1.5 3.0/fmm r 0 11.94dmm 3 122 0.1min 1.5 100 m L t nf 工步三: 精铰切削用量如下： 精较：选高速钢铰刀 1）确定进给量 f 根据表 3.4-5，取 f=（0.70.8）*0.7mm/r=0.490.56mm/r。根据 z535 型机床说明书， 取 f=0.57mm/r 2)确定切削速度 v 及 n 根据表 3.4-34，取 v=25m/min 由于切削条件与上表不同，故应该乘以以下修正系数： 0.88,1.02 p mva v kk 故 25/min*0.88*1.0222.44/minvmm 1000*22.44 /min *24.7 nr 3)计算工时: 精铰：选高速钢铰刀 100 /minnr1.5 3.0/fmm r 0 11.94dmm 3 122 0.1min 1.5 100 m L t nf 1234 0.46min mmmmm Ttttt 工序 III 粗铣 30 孔左右两端面。 工步一：铣 30 左端面 11 1. 选择刀具 刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 1mmd60 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1 5）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/48.663 60 12510001000 r d v ns 按机床标准选取750 w nmin/r min/ 3 . 141 1000 75060 1000 m dn v w 当750r/min 时 w n rmmznff wzm /60075042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 6）计算工时 切削工时：，则机动工时为mml30mml3 1 mm l 2 2 min23 . 0 2 . 0750 2330 21 xfn lll t w m 工步二:铣 30 右端面与左端面相同 工序 IV 铣螺纹孔顶面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 YG8, ，。mmap5 . 1mmd60 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 12 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1 8）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 ，则齿/2 . 0 mmfz min/48.663 60 12510001000 r d v ns 按机床标准选取750 w nmin/r min/ 3 . 141 1000 75060 1000 m dn v w 当750r/min 时 w n rmmznff wzm /60075042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 9）计算工时 切削工时：，则机动工时为mml24mml3 1 mm l 2 2 min19. 0 2 . 0750 2324 21 xfn lll t w m 工序 V 镗 60 孔 工步 1 粗镗 60 孔 1加工条件 加工要求：粗镗 60 孔，单侧加工余量 Z=2.5mm。 机床：选用 T740 镗床和专用夹具。 刀具：硬质合金单刃镗刀。 2、选择切削用量 （1）选择切削深度 p a 由于单侧加工余量 Z=2.5mm，故可在一次镗去全部余量，则。 2.5 p a (2)选择进给量 z f 13 根据【6】 实用机械加工工艺手册 （以下简称工艺手册 ）表 11-313，查得粗 镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁： =40-80m/min f=0.3-1.0mm/r v 选择 60/minvm 则 D v n 1000 1000 60 183.73 / 3.14 104 r mm 根据简明手册表 4.2-204.2-61，选择，。 0.74/ z fmm r200 /min w nr （3）计算基本工时 根据公式，式中，当加工一个孔时， fn L t w m 32 lllL 32l 5 2 l3 3 l 403532L 故有=0.27min 74 . 0 200 40 X t 工序 VI 钻 13 孔锪沉头 16 孔 工步一 钻13 孔 1、加工条件 加工材料: HT200，硬度 200220HBS，铸件。 工艺要求：孔径 d=13mm。通孔 机床：选用 Z3025 摇臂钻床和专用夹具。 2、选择钻头 选择高速钢麻花钻头（如图 3 所示） ，其直径 =13mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表 2.1 及表 2.2）：标准钻头， 25 ，后角，横刃长度，弧面长度。 2120 ,Kr 0 1150 2.5bmm5lmm 3选择切削用量 （1）选择进给量 f 按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当铸铁硬度200H 14 有。 rmmf/39 . 0 31 . 0 （2）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.15，当铸铁硬度=200220HBS 时， , b 0.40/fmm r 时，。 0 20dmm18/min c vmm 切削速度的修正系数为：， 0 . 1 Tv K0.88 Mv K0.75 Sv K0 . 1 tv K 故 vc kvv 18 1.0 1.0 0.75 1.0/minm 13.5/minm 0 1000v n d = 1314 . 3 5 . 131000 X X =331r/min 根据 Z525 钻床技术资料（见简明手册表 4.2-12）可选择， 400 /min c nr 。 13.06/min c vmm 4计算基本工时 根据公式 nf L tm 式中，l=84mm，入切量及超切量由切削用量手册表 2.29 查出 ylL ，计算得， 6ymm L=（84+6）mm=90mm 故有： min58 . 0 39 . 0 400 90 X tm 工步二：锪孔 16mm 孔 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的 实心孔时的进给量与切削速度之关系为 钻 ff)8 . 12 . 1 ( 钻 vv) 3 1 2 1 ( 15 式中的、加工实心孔进的切削用量. 钻 f 钻 v 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表 2.7 钻 f =42.25m/min (切削手册)表 2.13 钻 v 1) 给量 取 f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取 0.5mm/r 2) 削速度 v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速 ns= 271.8r/min W d 1000 c v 20 9 . 161000 与 271.8r/min 相近的机床转速为 275r/min。现选取=275r/min。 w n 所以实际切削速度 = c v 1000 s dn min/ 8 . 13 1000 27516 m 5) 削工时，按工艺手册表 6.2-1。 t =i ;其中 l=2mm; =2mm; =0mm; m fn l w 21 ll 1 l 2 l t = =0.029(min) m fn l w 21 ll 0.5275 4 工序 VII 钻 8.2 的螺纹底孔，攻深 10 的 M10 螺纹孔 钻 M10 螺纹孔的切削用量及基本工时的确定 钻底孔，攻螺纹 M10mm。mm2 . 8 工步一：钻底孔：mm2 . 8 选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表 3.16）mm2 . 8 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得0.28/fmm r 机 （切削表 2.15）16/min c Vm 查 10001000 16 600( /min) 8.5 c V nr D 查 查 16 按机床选取545 /minnr 机 8.5 545 1455(/min) 10001000 c Dn Vm 机 机 基本工时： 12 1033 0.10(min) 545 0.28 lll t n f 机机 攻螺纹 M10mm： 选择 M10mm 高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即fp1.25/fmm r 7.5/min c Vm 机 = d Vc nm 1000 min/239min/ 1014 . 3 5 . 71000 rr X X 按机床选取272 /minnr 机 6.8/min c Vm 机 基本工时： 12 1033 0.05(min) 272 1.25 lll t n f 机 工序 VIII 钻 5 个 4.3 孔 工步 1 钻 5-4.3 孔 1、加工条件 加工材料: HT200，硬度 200220HBS，铸件。 工艺要求：孔径 d=4.3mm，孔深 l=32mm 通孔，精度 H7,用乳化液冷却。 机床：选用 Z525 钻床和专用夹具。 2、选择钻头（如图 3 所示） ，其直径mm do 3 . 4 钻头几何形状为（根据切削用量手册表 2.1 及表 2.2）： ，后角 25 ，横刃长度，弧面长度。 0 1150 1202Kr2.5bmm5lmm 3选择切削用量 （1）选择进给量 f 17 1）按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表 2.7，当铸铁硬度 200HBS，当时，有。mm do 3 . 4 rmmf/39 . 0 31 . 0 孔深修整系数，则： 0.8 lf K (0.31 0.39) 0.80.250.31/fmm r 2）按钻头进给机构强度决定进给量：根据切削用量手册表 2.8，当灰铸铁硬 度=200220HBS，钻头强度允许的进给量。 b mm do 3 . 4 1.2/fmm r 3）按机床进给机构强度决定进给量：根据切削用量手册表 2.9，当灰铸铁硬 度，机床进给机构允许的轴向力 3420N 时，进给量为 b HBS2100 9dmm 。 0.25mm/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 。根据 Z525 钻床技术资料，选择。 0.250.31/fmm r0.25/fmm r 由于是加工通孔，为了避免即将钻穿时钻头折断，故在孔即将钻穿时停止自动进 给而采用手动进给。 由切削用量手册表 2.19 可查钻孔时的轴向力,当 f=0.25mm，时,mm do 3 . 4 轴向力.轴向力的修整系数均为 1.0,故。 NFf3580NFf3580 根据 Z525 钻床技术资料（见简明手册表 4.2-11） ，机床进给机构强度允许的 最大进给力为所以选择.。 max,max ,7848FFNF f 由于 0.25/fmm r （2）查钻头磨钝标准及寿命 根据切削用量手册表 2.12，当时，钻头后刀面最大磨损量取为mm do 3 . 4 0.6mm，寿命。 min60T （3）计算切削速度 根据切削用量手册表 2.14，当铸铁硬度=200220HBS 时，由表 2.13，得 b ，标准钻头的进给量，。 0.25/fmm rrmmvt/11 mm do 3 . 4 切削速度的修正系数为：， 0 . 1 Tv K0.88 Mv K0.75 Sv K0 . 1 tv K 故 vc kvv 18 11 1.0 0.88 0.75 1.0/minm 7.26/minm 0 1000 d v n =min/ 3 . 414 . 3 26 . 7 1000 r X X =538r/min 根据 Z525 钻床技术资料（见简明手册表 4.2-36）选择min/550r nc （4）检验机床扭矩及功率 根据切削用量手册表 2.20，当，扭 rmmf/33 . 0 0 9dmmmNMt55.12 矩的修正系数均为 1.0，故。根据 Z3025 型摇臂钻床技术资料（见简 mNMc55.12 明手册表 4.2-11） ，。 mNMm 2 . 196 根据切削用量手册表 2.23，当铸铁硬度=200220HBS，进 b mm do 3 . 4 给量，时，。 rmm f/38. 0min/4 .17 mvckwPc0 . 1 根据 Z525 钻床技术资料（见简明手册表 4.2-11） 81. 02 . 2 E P kw78 . 1 由于，故选择的切削用量可用，即 mc MM Ec PP ，n=，。 0.20/fmm r min/550r nc 7.71/min c vm 4计算基本工时 根据公式 nf L tm 式中，l=32，入切量及超切量由切削用量手册表 2.29 查出 ylL ，计算得 10ymm =0.38minmin 2 . 0550 1032 Xnf yl tm 19 故该工步（钻 5-4.3 孔）总工时：25 0.38=1.9min。 工序 IX 拉宽 26 的槽 单面齿升：根据有关手册，确定花键拉刀的单面齿 为 0.06mm 拉削速度： 根据机械加工工艺师手册表 321 灰铸铁硬度大于 180HBS，拉 刀速度分组：二，槽表面粗糙度为 6.3，拉削速度范围：4.53.5 v=0.06m/s(3.6m/min) 拉削进给量： 根据机械加工工艺师手册表 323，拉刀型式矩形齿拉刀，灰铸 铁 f=0.040.1 切削工时 未知拉刀长度公式： t=Zblk/1000vfzZ 式中： Zb 单面余量 1.5mm(由 21mm 拉削到 25mm)； L 拉削表面长度，80mm； 考虑校准部分的长度系数，取 1.2； k 考虑机床返回行程系数，取 1.4 ； v 拉削速度（m/min） ； fz 拉刀单面齿升； Z 拉刀同时工作齿数，Z=l/p； P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm 拉刀同时工作齿数 z=l/p=80/127 其本工时 Tm=1.5801.21.4/10003.60.067=0.13(min) 工序 X 检验，入库 20 第四章第四章 夹具设计夹具设计 4.1 铣 12mm 左右端面夹具设计 本夹具要用于铣 12mm 左右端面，粗糙度为 6.3，本道工序只粗铣一下即达到各要求， 因此，在本道工序加工时，我们应首先考虑如何提高生产效率，降低劳动强度。 4.2 定位基准的选择定位基准的选择 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。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对 称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度，本道 工序铣 12mm 左右端面，以 60 孔及端面作为定位基准，采用心轴定位，开口垫圈压 紧工件即可满足要求。 4.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 21 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。 4.4 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