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尾座体
课程设计
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尾座体课程设计,尾座体,课程设计
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一、机械制造工艺学课程设计任务书题目: “尾座体”机械加工工艺规程制订及“精磨 17H6孔”工序专用夹具的设计内容:(1)毛坯图、零件-毛坯合图各 1张(2)关键机械加工工艺卡片 1张(3)夹具总装图 1张(4)夹具零件图 1张(5)课程设计说明书 1份 (6)夹具3D效果图 1张班级: 学生: 指导教师: 年 月 日 二、设计的目的和要求1， 目的机械制造工艺课程设计是在全部学完机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础是进行的一个教学环节。它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计，也为以后搞好毕业设计进行一次预备训练。其目的在于：（1） 培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性 与测量技术、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实践中学到的知识， 独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2） 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，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（3） 培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（4） 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。2， 要求本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师的指定设计其中的一套工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师的指导下，认真、有计划地按时完成设计任务。学生必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果，注意理论与实践的结合，以期使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产中是可行的。 三、设计说明 在各种主要的课程学习完成之后，来一次机械制造工艺的课程设计，不仅检验了我们的学习质量，还让我们重新翻起了这些久未阅读的课本。为了这次设计，来回图书馆与教室便成了必然。俗话说，实践是检验真理的唯一标尺。那么，这次的夹具设计能帮助我们认识到自己学习上的不足与缺陷，这对我们以后有很大的益处。我希望我能在这次的设计中提升自己，加强分析、解决问题的能力，为社会主义建设贡献自己的一份绵力。最后，要感谢各位教师的大力指导。 四、零件的分析1， 零件的作用题目所给定的零件是工具磨床上的“尾座体”（见附图1），17H6的孔与顶尖研配，底面和75斜面与磨床工作台相连，通过14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。主要作用是固定顶尖。圆柱体形的部分有一个17H6孔，并且有一个M6的螺纹孔，顶尖穿过17H6孔，将螺钉拧紧，这样就将顶尖固定。2， 零件的工艺分析“尾座体”共有三组加工表面，其中两组有位置度要求。（1） 以14mm孔为中心的加工表面。这一组表面包括14mm孔以及261的沉头孔和粗糙度Ra=12.5m的凸台面。（2） 以基准面A为中心的加工表面。这一组表面包括Ra=6.3m的基准面A和基准面B，Ra=12.5m的凹槽底面和Ra=6.3m的右端面。（3） 以17H6孔为中心的加工表面。这一组表面包括17H6孔以及145的倒角，左右端面和M6的螺纹孔。其中主要加工面为17H6孔内壁。第二组和第三组加工表面有位置度要求，如下：17H6孔圆度公差为0.003mm；17H6孔圆柱度公差为0.004mm；17H6孔中心线与基准面A平行度公差的要求为0.005mm；17H6孔中心线与基准面B平行度公差的要求为0.005mm； 由以上分析，可以先加工第二组加工表面。 五、工艺规程的设计1， 确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，硬度为170-241HB。考虑到零件的形状，由于零件年产量为6000件，已达到大批量生产水平，故可以采用砂型铸造。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。 2， 基准的选择（1） 粗基准的选择。对于本零件，选择17H6孔的外壁作为粗基准会造成加工余量不均匀，因此，选择底部的四个端面做为粗基准是合理的。这样限制了 ,x , ,y和z这五个自由度,再用一个螺钉之类的紧固件卡在17H6孔下方的表面上用来限制 方向的自由度.那么,就一共限制了6个自由度,达到完全定位。(2) 精基准的选择。精度高的基准面A和基准面B自然就成了精基准, 17H6孔两个端面。 3， 制订工艺路线由于生产类型为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应降低生产成本。（1） 工艺路线方案一： 工序1：钻15mm孔 工序2：粗铣基准面A与底部Ra=12.5m的凹槽面 工序3：粗铣22的槽 工序4：粗铣基准面B 工序5：钻14mm孔，锪261的沉头孔 工序6：粗铣凸台面 工序7：钻孔，扩孔和攻M6的螺纹 工序8：粗铣圆柱体左右端面 工序9：粗铣右端面 工序10：粗、精磨17H6孔 工序11：精铣基准面A 工序12：精铣基准面B 工序13：精铣22的槽 工序14：半精铣圆柱体左右端面 工序15：半精铣右端面 工序16：车17H6孔145倒角，去毛刺 工序17：检查（2）工艺路线方案二： 工序1：粗铣基准面A与底部Ra=12.5m的凹槽面 工序2：粗铣22的槽 工序3：粗刨基准面B 工序4：钻14mm孔，锪261的沉头孔 工序5：粗铣凸台面 工序6：钻15mm孔 工序7：车M6螺纹 工序8：粗铣圆柱体左右端面 工序9：粗铣右端面 工序10：粗、精磨17H6孔 工序11：精铣基准面A 工序12：精刨基准面B 工序13：精铣22的槽 工序14：半精铣圆柱体左右端面 工序15：半精铣右端面 工序16：车17H6孔145倒角，去毛刺 工序17：检查（3）工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一是先加工17H6孔，然后加工基准面A；而方案二是先加工基准面A和B，后加工17H6孔。经比较，方案一能保证17H6孔中心线到基准面A和B的距离，符合位置度的要求。方案二就不会确保17H6孔到基准面A和B的距离，因此不满足位置度要求。所以，可以知道，方案一优于方案二。但是，方案一中有许多不合适的工序，比如，钻孔之前要先铣端面，还有，基准面B 要刨。凸台面先加工，然后钻孔等等。所以，修改后确定工艺如下：工序1：粗铣圆柱体左右端面。以底面为粗基准，选用X63卧式铣床。工序2：钻15mm孔。以工序1加工的左右端面作为粗基准，选用Z525立式钻床。工序3：粗铣基准面A与底部Ra=12.5m的凹槽面。17H6孔为定位粗基准，选用X63卧式铣床。工序4：粗铣22的槽。以基准A为粗基准，选用X63卧式铣床。工序5：粗刨基准面B。基准面A为定位粗基准，选用B6035牛头刨床。工序6：粗铣右端面。基准面A为定位粗基准，选用X63卧式铣床。工序7：粗铣凸台面。以基准面A为定位粗基准，选用X63卧式铣床。工序8：钻14mm孔，锪261的沉头孔。以尾座体端面定位，选用Z525立式钻床。工序9：钻孔，扩孔和攻M6的螺纹。以17H6孔为粗基准，选用Z525立式钻床。工序10：粗磨17H6孔。基准面A和B为定位粗基准，选用M2110内圆磨床。工序11：半精铣圆柱体左右端面。以17H6孔为精基准，选用X63卧式铣床。工序12：半精铣右端面。基准面A为定位精基准，选用X63卧式铣床。工序13：精铣基准面A。以17H6孔为精基准，选用X63卧式铣床。工序14：精铣22的槽。以17H6孔为精基准，选用X63卧式铣床。工序15：精刨基准面B。基准面A为定位精基准，选用B6035牛头刨床。 工序16：精磨17H6孔。基准面A和B,右端面与17H6孔两端面为定位精基准，选用M2110内圆磨床。 工序17：车17H6孔145倒角，去毛刺。以17H6孔为精基准，选用C620-1卧式。工序18：检查。 以上工艺过程详见附表(机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片)。4, 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “尾座体”零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用砂模铸造。根据上述原始资料及加工工艺，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） 尾座体基准面A。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）表5-6，铸件偏差1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第414页可知，加工余量为：粗铣：Z=3.5mm，精铣：Z=0.5mm。粗铣削的加工精度IT11级，因此偏差0.11。精铣削偏差即为零件偏差： 。 （2） Ra=12.5m的底面。只要求粗加工。参照切削手册第414页可知，加工余量：Z= 5mm。 （3） 基准面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗刨Z=3mm,精刨Z=1mm。刨削公差即为零件公差： 0.3mm。 （4） 右端面。Ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣Z=3mm，半精铣Z=1mm。 （5） 凸台面。Ra=12.5m。只要求粗加工。参照切削手册第414页可知，加工余量Z=5mm。 （6） 圆柱体形左右端面。Ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣Z=3mm，半精铣Z=1mm。 （7） 17H6孔。粗磨和精磨。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm（见互换性与测量技术表1-8），所以，偏差 。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。 本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，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定。 基准面A与17H6孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图如下： 基准面A与17H6孔的中心线之间的尺寸公差分布图(调整法) 由图可知： 毛坯名义尺寸：105+4=109（mm） 毛坯最大尺寸：109+1=110（mm） 毛坯最小尺寸：109-1=108（mm） 粗铣后最大尺寸：105+0.61=105.61(mm) 粗铣后最小尺寸：105.61-0.22=105.39(mm) 精铣后尺寸即达到105 (mm)。 整理成下表。“尾座体”的毛坯图见附图2。 工 序加工尺寸及公差 铸 件 毛 坯(17H6孔中心与基准面A之间的尺寸105 粗 铣 精 铣加工前尺寸 最大 110 105.61 最小 108 105.39加工后尺寸 最大 110 105.61 105.1 最小 108 105.39 105加工余量(单边) 3.5 最大 4 0.5 最小 2 0.38加工公差(单边) -0.22 -0.12 5， 确定切削用量及基本工时(关键工序) 工序16：精磨17H6孔。选用机床：M2110内圆磨床。(1) 选用砂轮。见工艺手册第章各表，结果如下：WA46KV5P10905 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软级，陶瓷结合剂，号组织，平型砂轮，其尺寸为10905（d）。(2) 切削用量的选择。砂轮转速n砂18000r/min。(见工艺手册表4.2-31)背吃刀量ap=0.25mmv砂9.42m/min主轴转速n600r/min。(见工艺手册表4.2-31) 轴向进给量fa(0.250.4)bs,式中bs砂轮的宽度。fa0.390=27mm/r。 (见金属切削原理与刀具表11-7)径向进给量fr=0.002mm/双行程。(见工艺手册表4.2-31)(3) 切削工时。t=2lZbk/nfrfr (见工艺手册表6.2-8) 式中：Zb单面加工余量l加工长度k修磨系数 (见工艺手册表6.2-，表6.2-10)n主轴转速fa轴向进给量fr径向进给量t=2820.251.1/(600270.002)=1.4(min) 六、专用夹具设计为了提高劳动生产效率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过与指导教师协商,决定设计第16道工序精磨17H6孔。本夹具用M2110内圆磨床。刀具为WA46KV5P10905,对内圆进行精磨。1， 问题的提出本夹具主要用来精磨17H6孔。精磨后，内孔要达到H6的精度要求,表面粗糙度Ra=0.4m,圆度为0.003mm,圆柱度0.004mm,与基准面A和基准面B的平行度为0.005mm。为了达到这些要求,应考虑如何增加夹具精度,在达到要求的前提下,降低劳动强度,提高劳动生产效率。2， 夹具设计(1) 定位基准的选择。因为17H6孔对基准面A和B都有平行度要求,因此,应以基准面A和B。还有, 17H6孔的两个端面和工件右端面也应该作为夹具装夹的基准。采用手动夹紧。(2) 切削力的计算。n主轴=600r/min v主轴=0.5m/s。fa=27mm/rfr=0.002mm/双行程由人员手册表10-229可知,切削功率P=1.48kw切削力 Fc=P/ v工件=1.48103/0.5=2960N 在计算切削力时,必须考虑安全系数,K=K1K2K3K4 式中: K1-基本安全系数;1.5 K2-加工性质系数;1.1 K3-刀具钝化系数;1.1 K4-断屑切削系数;1.1 则切削力Fc=FcK=29601.11.11.1=6021。由夹紧装置可知,加紧力完全可以达到要求。(3) 定位误差的分析。定位误差就是各基准面的加工误差,只要基准面的误差在要求之内,就可使定位误差,就可以使定位误差符合要求.定位误差的来源主要有两个方面:一,由于工件的定位表面或是夹具的定位元件制作不准确引起的定位误差,称为基准位置误差;二,由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差,称为基准不重合误差。 定位元件公差。夹具定位端面加工方式为铣,精铣公差0.08mm。(人员手册表4-33) 计算最大转角。定位元件本应与17H6孔中心线垂直,现在因为定位误差。使得定位元件端面与中心线不成直角。那么,这个转角就是最大转角。定位元件与工件的最大问题。 bmax=0.08mm,因此,引起的最大转角=arctanbmax/D=arctan0.08/17=0.270。 计算17H6孔与基准面A的最大平行度误差。 17H6孔与水平线间的最大间隙max=Dsin=80sin0.270=0.376,又工件17H6孔长80mm, 则上述间隙引起的最大平行度误差为max/80=0.0047mm。 由于,最大平行度误差0.0047mm0.005mm。(4) 夹具设计及操作的简要说明。本夹具采用手动夹紧方式,比起其他机动夹紧方式,生产率不高,但是生成成本比较低,结构不复杂。本工序是精加工,工件转速高,砂轮主轴转速也很高,造成切削力比较大。因此,夹具的壁厚要适当厚一点。夹紧螺钉要有锁紧螺母。夹具可采用45钢铸造,然后通过焊接方式连成一个整体。具体的夹具零件的形状和尺寸及精度要求见附图3和4。夹具与零件的装配图见附图5。七、设计总结 设计人员都是以一个个简单基本的设计开始成长的,他(她)每次能力的提升,都离不开自身的努力与每次的设计任务。我作为一个学机械社与制造的，就要在设计中获取技能。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，这句名言告诉我们要身体力行。在这次设计中，我汲取了很多养料。从事设计的原则就是要设计简单，易用，成本低和效率高的机器或者是零件。不要追求复杂，能用简单的夹具装夹一个零件，就觉对不要为了花俏而追求夹具的漂亮和新意。一个新型夹具不一定比原来工厂所具有的夹具优良。应该首先考虑工厂原有夹具的设计，参考这些原有的夹具形式，也许能获益不少。夹具本来就是给普通工人使用的，因此，没必要设计太复杂的夹具，易用成了设计原则。工人用起来才会得心应手，有能提高生产效率。经济因素是值得重视的，工厂生产产品的目的在于获取利润。当你设计的夹具的费用比较昂贵的时候，这个夹具设计是失败的。没人愿意做亏本生意。还有，你工作的单位有很多比较拿手的工艺（对于他们说），对于某些工艺不一定在行（不熟悉）。因此，尽量避免这些你单位不拿手的工艺。也许，你的单位所拥有的机床种类不多。工艺流程中就不能要求使用那些没有的机床，要适宜的该用
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