机械制造技术课程设计-箱体零件的工艺规程及钻12-M8孔夹具设计（全套图纸）.doc

摘 要本设计的内容包括了箱体的机械加工工艺过程及其中工序的夹具设计。 本设计中加工工序内容主要有铣端面、镗孔和钻孔等。 在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步, 加工各工序的机车及机床的进给量、主轴转速、切削速度和切削工时。然后进行夹具设计,首先应考虑工件的定位与夹紧。选择合适的定位元件和夹紧元件可以节约工时、提高工作效率。其次是引导装置。在选择元件时,应该尽量选择标准件。最后计算该工序的基本时间、辅助时间和工作地服务时间。关键词 工序、定位、夹紧、夹具设计全套图纸加153893706ABSTRACTThis design content has included the diesel engine organismmachine-finishing technological process and its center the workingprocedure jig design. In this design processes the working procedurecontent mainly to have the mill end surface, boring and the drill hole and so on. In the formulation technological process, must determine various working procedures the installment location and this workingprocedure need the labor step, processes various working procedures the locomotive and engine bed entering for the quantity, the main axleotational speed, the cutting speed and the cutting man-hour. Then carries on boring the jig design, first should consider the work piece the localization with clamps. Chooses the appropriate localization part and clamps the part to be allowed to save man-hour, the enhancement working efficiency. Next is the guiding arrangement. When chooses the part, should choose the standard letter as far as possible. Last count this working procedure basic time, non-cutting time and job site service time.Keywords： The process, The localization, clamps, jig design目 录中文摘要英文摘要第1章 箱体零件分析3 1.1 箱体的主要作用4 1.2主要技术条件分析5 1.2.1形位误差的要求及分析61.2.2 主要尺寸公差及分析71.2.3 表面粗糙度要求8第2章 毛坯的确定92.1 毛坯材料及制造形式的确定102.2 铸造的加工余量及尺寸公差的确定11第3章 工艺规程的设计123.1 定位基准选择13 3.1.1粗基准的选择12 3.1.2 精基准的选择12 3.2 制订加工工艺路线14 3.3 刀具、量具、夹具及设备的选择153.4 加工工序的设计16第4章 专业镗床夹具设计224.1 定位的选取234.2 各元件的选取244.4 定位误差分析25结论26参考文献27致谢28前言本次课程设计是对所学课程进行的一次的复习和总结，其目的是通过设计来将大学所学课程联系起来，用于设计，提高我们的设计能力，。本次课程设计的题目是“ 箱体械加工工艺夹具设计”， 箱体属于比较复杂的箱体零件，属于形状复杂，精度要求高，刚性差，工艺性差的壳体，其加工工艺复杂，涉及到许多零件，例如：螺纹，曲轴孔，曲面，支架等等，这些零件要求的精度要求比较高，这对工艺规程设计更加有难度。本次课程设计的内容包括了零件的工艺路线的制定及其指定工序的夹具设计，涉及到所学的多方面知识，培养我们综合运用机械制造专业知识的基本理论和思想独立地分析和解决实际生产中问题的能力，并能独立地分析生产工艺，有效地巩固所学知识，为即将面临的工作打下坚实的基础。第一章 零件分析1.2.1箱体工艺分析箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件的一些轴、套、轴承和齿轮等有关零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。箱体零件虽然结构多种多样，但有共同的特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大。既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固件。箱体类零件上面的孔与孔之间有较高的位置精度（孔与孔的平行度、孔的轴线与面有垂直度要求），其加工质量的好坏精度和使用性能，箱体的主要作用1、支承所有运动部件，使它们在工作时保持相互准确的位置关系；2、在箱体上加工有水道和油道，保证各零件工作时必要的冷却与润滑；1.2.1形位误差的要求及分析以列表方式对形位误差进行分析1.2.2 主要尺寸公差及分析从零件图尺寸标注分析，尺寸要求较高的有128，60等孔，可由刀具及机床的精度保证；128孔系与60孔系的Y向中心距尺寸为等，可由夹具保证。1.2.3 表面粗糙度要求本产品为4000件/年属于中批量生产，以专用机床为主要的加工设备，根据图纸要求，部分孔的圆柱面要求为Ra1.6，而平面上粗糙度的最高要求为Ra3.2，T618机床完全能达到此精度要求。27第二章 毛坯的确定2.1毛坯材料及制造形式的确定由于箱体类零件形状复杂，有腔形，故一般需要铸造成型。机体结构复杂，部位结构尺寸精度较高，受到高频的变载荷及振动，故零件材料可选用HT200（灰铸铁），硬度为170-240HBS，因为它强度较高、耐磨、耐热性能好，但需人工时效处理，适用于承受较大应力（2942N/cm），摩擦面间单位压力大于49N/cm和要求一定的气密性的零件，适用于汽缸体等。其工作条件：承受高弯曲应力（0.49）及抗拉应力；摩擦面间的单位面积压力1.96；要求保持高气密性。根据以上要求，由于零件结构复杂、形状材料方面的要求，批量较大，毛坯确定为砂型机器造型，通过在震击后加压紧实铸造，机器造型成本低，生产率较高。（机械加工工艺手册第一卷） 2.2铸造的加工余量及尺寸公差的确定根据机械加工工艺手册表2.3-1，2.3-3，2.3-4，2.3-5，2.3-9，查得各加工余量及公差如下表所示：表2.1 加工余量分析表 基本尺寸加工余量 公差高度方向234mm单边余量4.5mm2.8mm宽度方向176mm单边余量3.5mm2.5mm长度方向194mm单边余量3.5mm2.5mm128 60孔双侧加工，单边余量为3.0 mm2.0mm2.2mm其他尺寸公差数值为：表2.2 尺寸公差分析表基本尺寸公差基本尺寸 公差1625 mm1.7 mm63100 mm3.2 mm2540 mm1.8 mm100160 mm2.5 mm4063 mm2.0 mm160250 mm2.8 mm第三章 工艺规程的设计3.1定位基准选择3.1.1 粗基准的选择选择粗基准的原则：（1）应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准；（2）当必须保证加工表面与不加工表面的余量的位置和尺寸时，应选不需要加工的毛坯表面作粗基准；（3）要保证工件上某重要表面的余量时，则应选择该表面作为定位粗基准；（4）当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为粗基准，以保证该表面有足够的加工余量。因此，对于底面的加工，选择工件的前面或后面作为加工基准面，应该尽量使底面的切削深度均匀，以提高其精度。3.1.2精基准的选择精基准的选择应该以保证零件的加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单，应遵循以下原则：量选择零件的设计基准作为精基准，可以避免基准不重合引起的定位误差，即“基准重合”原则；尽可能的使工件各主要表面的加工采用统一的定位基准，即“基准统一”原则；当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则；选择加工表面本身作为定位基准，这是自为基准；选择的定位精基准应该保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便的原则。即底面加工后，应该以底面作为精基准，因为底面是设计基准，符合“基准重合”原则。根据不同的加工表面加工方式不同，定位方式应该主要以一面两孔定位，这是箱体零件加工的典型加工定位方式，并根据加工要求不一样也可以选择用两面组合定位及其它定位方式。3.2制订加工工艺路线根据各表面的加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法：根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则拟定加工路线如下：表3.2 加工路线表工序号 工序内容1铸铸造毛坯2时效处理时效处理，去除铸造应力3铣粗,精铣下平面。4铣铣128孔两侧面5铣铣60孔两侧面6铣铣M10端面7钻钻扩4-13孔8钻钻M10孔9钻钻12-M8孔10钻钻8-M6孔11钻钻M16孔12钻钻25孔13镗镗128孔14镗镗60孔15钳工去除锐边毛剌16检终检，按图纸尺寸进行检查17入库吹气，清洗，入库以上确定的加工方式是根据其尺寸及形位公差的精度，参照互换性与测量技术基础上公差等级和简明机械制造工艺手册上所述各种加工方式的经济加工精度确定的。 根据上面的方案，在中批量的生产过程中适合在自动化生产线上进行生产。它把每道工序分得相当细致以至某些工序出现杂乱现象，根据形位公差原则并查阅机械加工工艺设计实用手册。3.3刀具、量具、夹具及设备的选择由于本产品属于中批量生产，所以应该以专用为主，辅以少量通用机床。以流水生产线的生产方式提高生产效率，工件在机床上的装夹主要以专用主要装夹方式，具体选择如下（主要参考机械加工工艺手册第三章机床，第四章刀具）。1、铣底面时，选择定位基准为前面，所以采用立式铣床，选用铣刀为镶齿套式面铣刀，具体参数如下： D=80，Z=10，L=36，D=27 选用X52K，P=7.5KW2、钻底面413孔，由于表面粗糙度为3.2m，钻削不能达到要求，安排有铰削，应留有铰削余量，采用组合机床加工，选择9.8的普通麻花钻。3、粗铰底面413孔，选择d=10mm的锥柄机用绞刀，以钻床机床加工。4、粗铣128孔两端面，以底面和一个与之垂直的平面作定位基准，用组合机床加工，采用卧式铣床，选用铣刀D=125镶齿三面铣刀。5、粗铣60孔两端面，以底面为基准，采用立铣，用组合机床加工，加工选择铣刀为：D=63的套式铣刀加工B面，D=100的套式面铣刀加工C面。6、粗镗孔128 、60孔，T618机床加工，以底面作为定位基准，采用一面两孔定位，选用刀具为粗镗刀，以双刀镗128、38且镗60孔镗刀，8、钻前面8M6螺纹底孔，标准麻花钻钻后面8M6螺纹底孔，选用5的麻花（根据零件结构尺寸，标准麻花钻不能达到要求）9、钻12M8螺纹底孔，8孔，螺纹底孔以底面为基准采用一面两孔定位，立式钻机床加工，选用=7mm 10、精镗128，60孔，与粗镗时一样，选用同一直径的精镗刀。量具的选择，流水线加工作业中，零件在不同的工序中需抽查，根据零件图上要求不同，选用游标卡尺、百分表、千分尺、螺纹通规、止规等量具。3.4加工工序的设计工序：铣底面加工条件：铣削尺寸为15mm的底面，铣削宽度a=190mm定进给量：查机械加工工艺手册表2.473，硬质合金端铣刀进给量： a=0.18mm/z确定切削速度，查机械加工工艺手册2.481，硬质合金切削用量及功率：V=2.38m/s=142.8m/min由查机械加工工艺手册表2.494和2.495可得： K=1.0=1.032确定主轴转速： 参考P902，取相近。 机床实际切削速度为： 计算切削时间： 同上：当铣削别的平面时，即铣削宽度 故： 工序：钻孔4-13mm按机械加工工艺手册李洪主编表2.4-39得：当铸铁硬度HB200HBS，d812mm 时，, 由于孔深为12mm故 由表2.4-43查得 按机床选取 机械加工工艺手册李洪主编表3.5-35故机床实际切削速度： 切削工时： 因为有四个孔需加工，所以切削工时应为：工序：钻铰-25孔查机械加工工艺手册表2.3-48，此道加工序余量为0.2mm;查机械加工工艺实用手册表15-43，机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀,f=1.2mm/r。查机械加工工艺实用手册表15-44铰孔时切削速度的计算公式：其中： 机动时间定额的计算：工序：粗铣128孔两端保证尺寸166mm按机械加工工艺手册P497查得，粗加工后，铣削余量为1.5mm，所以ap=1.0mm。加工条件：铣削尺寸为116mm的面，即铣削宽度，确定进给量，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定切削速度，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定主轴转速： 查机床使用手册，取相近转速。故机床实际铣削速度为： 计算切削时间： 因为加工前后面，所有的铣削速度及主轴转速都一样，故铣削时间应为： 工序：铣60孔端面按机械加工工艺手册P497查得，粗加工后，铣削余量为1.5mm，所以ap=1.0mm。：加工条件：铣削尺寸为130mm的面，即铣削宽度，确定进给量，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定切削速度，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定主轴转速： 查机床使用手册，取相近转速。故机床实际铣削速度为： 计算切削时间： C面：方法同上 取 故： 计算切削时间： 工序：镗孔128mm、60mm1 镗128mm的孔确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66可得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取800r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 粗镗孔60mm确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66，即查得：切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取800r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 精镗128mm，60mm，加工余量的确定，查机械加工工艺手册表2.3-48得：基本尺寸： 140mm 65H7mm 加工余量： 2mm 2mm 查机械加工工艺手册表2.2-2精镗所能达到的尺寸精度为IT8-IT10级，查机械制造技术基础P113，根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 根据上面可以确定其主轴转速为：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：时间定额的计算：故总机动时间： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 精镗60mm孔加工余量： 基本尺寸：60mm 加工余量： 1.0mm 进给量的选择与确定：（查机械加工工艺手册表2.1-66） 镗削速度： 根据上面可以确定其主轴转速为：根据表3.1-41,取机床转速相近值:n=160(r/min)故求出实际切削速度应为：机动时间定额的计算：其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序：钻8- M6螺纹孔，钻5底孔： 选用5高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：攻螺纹M6mm： 选择M6mm高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 按机床选取 基本工时：工序：钻12M8螺纹底孔，（1）钻头的选择 选用6.8标准高速钢钻头并磨出双锥和修磨横刃，修磨后的钻头几何参数按表10.2-19及表10.2-14取为：110，70，55，2，27，1，2。（2）钻削用量 1）确定进给量：根据表10.4-1可查出=，由于孔深与孔径之比=72.5=1.5，故=（0.310.57）0.75=0.230.43。按钻床说明书，取=0.25。 根据表10.4-4，钻头强度所允许的进给量1.0。根据表10.4-5，由于机床进给机构允许的轴向力=15690N，允许的进给量1.8。由于所选择的进给量远小于和，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、扭矩M及切削功率：用不同刀具材料进行钻、扩、铰孔的、F、M、均可按表10.4-9及表10.4-11进行计算。但根据实际条件，可直接在表10.4-17中利用插入法查出，即 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同进行修正。切削速度的修正系数可由表10.4-10查出： 则按机床说明书取这时实际切削速度为为攻丝12-M8 1）进给量 根据机械手册表3-38，由于该孔钻孔后用丝锥攻螺纹，所以要乘以系数0.5，即 根据Z535立式钻床说明书，取 2） （机械手册表3-42） 则 按照机床说明书，取 3）切削工时（12个孔）： 工序，钳工，检验第四章 夹具设计4.1 概述在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置，都可统称为“夹具”。对于单件、小批量生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但是由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。本次论文要求设计工序镗60孔的镗床夹具，该零件属于中批量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为保证工件加工精度，提高生产效率，设计专用镗床夹具就显得非常必要。4.2 镗床夹具设计要则镗床夹具是保证达到工件上孔的尺寸精度、几何精度、表面光洁度以及多孔镗削时孔距和孔的位置精度的精密工艺装备。镗床夹具的主要加工对象是薄壳箱形铸件，因此在设计镗床夹具时，主要考虑的问题是工件的正确定位与夹紧、夹具的刚性，以及镗孔刀具导向装置的合理性，以保证达到产品的工艺要求。应着重考虑的问题，具体如下：1） 设计镗床夹具涉及镗孔要求、镗杆结构、镗刀位置、导向装置、机床工作行程等多方面的问题。为了防止产生错误，在设计镗床夹具时应首先根据工艺提供的加工工序图，绘制包括工件加工部位及尺寸要求，加工时的刀具布置及始末位置，镗杆结构、导向元件结构及安装位置等在内的刀具布置图或在总图上表示清楚。2） 镗床夹具的刚性和抗振性与其他夹具相比特别重要，为此应提高夹具底座的高度，高度与长度之比推荐取1：7。镗模架亦应具有足够的刚性和稳定性。3） 在设计定位与夹紧结构时，应保证夹紧后工件的弹性变形最小。4） 滑动轴承要有充分的润滑。5） 设置必要的起吊装置，并保证起吊时夹具不致变形4.3 夹具设计4.3.1 问题的提出本夹具为镗60孔的专用夹具，安装在镗床上。本工序体现了“工序集中”的原则，在充分发挥卧式镗床的基础上，进行了下面工作：粗精镗孔60mm，4.3.2 镗套的结构 镗套的结构和精度直接影响到加工孔的尺寸精度、几何形状和表面粗糙度。设计镗套时，可按加工要求和情况选用标准镗套，特殊情况则可自行设计。一般镗孔用的镗套，主要有固定式的回转式两类，都已标准化了。本夹具选用B型固定式镗套（如下图3-1）镗套 B45H755g545 GB2266-80，它与镗相似，加工时镗套不随镗杆转动。B型固定式镗套带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能允分地润滑，从而减少镗套的磨损。图4-固定式镗套4.3.3 镗套的布置形式 镗套的布置形式主要根据被加工孔的直径D以及孔长与孔径的比值L/D和精度要求而定，一般有以下四种形式：单支承后引导；单支承前引导；双支承前后引导；双支承后引导。其中双支承前引导如图3-2所示，导向支架分别装在工件两侧。因为工件镗孔长度L1.5D，加工孔径较大，并且各个孔系之间的位置精度也要求较高，宜采用“双支承前后引导”。另外镗套采用的是固定式镗套，故按H(1.52)d来选取，则取H63mm。图4-2双支承前后引导图4-3 镗杆导向部分的结构4.3.4 镗杆图3-3为用于固定式镗套的镗杆导向部分的结构。当镗杆导向部分直径d，此夹紧机构是可靠的。4.4 夹具工作原理及动作说明本夹具由三部分组成：镗模底座、支架和（详见夹具装配图）。装夹工件时，利用垂直面和两定位销，与箱体底面和两销孔配合，将工件定位机床上。当要求夹紧工件时，只需将两个压板分别压住箱体底座两凸台，然后拧紧螺母，直至工件夹紧为止。为了防止在切削时因切削力和自身重力的作用而使工件发生变形，影