CA6140床头盖机械加工工艺规程及夹具设计.doc

辽宁工业大学课程设计说明书（论文）辽 宁 工 业 大 学制造工程基础课程设计（论文）题目：CA6140床头盖机械加工工艺规程及夹具设计全套图纸加扣3012250582 学 院：机械工程与自动化学院 专业班级： 工业151 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间： 2018.07.02-2018.07.20课程设计（论文）任务及评语学 院：机械工程与自动化学院 教研室：机制教研室学生姓名专业班级工业151班课程设计（论 文）题 目CA6140床头盖机械加工工艺规程及夹具设计课程设计（论文）任务1.设计内容（1）设计对象来源于生产实践，用于机床等机械装备，属轴类或盘套类零件； （2）针对指定零件，利用相应工程软件（WORD，EXCEL，CAXA电子图版（或其它CAD软件）等）及相关参考资料（如工具书、指导书等）完成给定零件的工艺分析、制订机械加工工艺过程综合卡、设计夹具装配图，编写设计说明书等。2.技术参数与要求设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1；主要技术指标，包括产品规格、外型尺寸、重量和各种技术数据见零件图（零件图见附页）；3.工作量（1）设计零件毛坯，绘制毛坯图1张。（2）制订零件加工工艺规程，绘制机械加工工艺过程综合卡1张。（3）针对某工序设计专用夹具，绘制夹具装配图1张。（4）编写课程设计说明书1份。指导教师评语及成绩图纸( 20)说明书( 20)答辩( 40)平时( 20)成绩： 指导教师签字： 年 月 日目 录第1章 零件分析和毛坯的确定.11.1零件工艺分析及生产类型确定.11.1.1零件的作用、生产类型.11.1.2零件的工艺分析.11.2毛坯类型及毛坯设计.2第2章 机械加工工艺规程设计.42.1 基准选择.42.2 工艺路线设计.42.2.1零件表面加工方法的选择.42.2.2制定工艺路线.42.3 机械加工余量和工序尺寸的确定.52.3.1粗铣，半精铣端面及倒角工序尺寸及公差确定.52.3.2粗铣圆形槽工序尺寸及公差确定.62.3.3 mm沉头孔工序尺寸及公差确定.62.3.4 16mm螺纹孔工序尺寸及公差确定.72.4各工序机床、刀具、量具、夹具的选择.82.5主要工序切削用量及时间定额计算.92.5.1粗铣、半精铣一端面.92.5.2粗铣圆形键槽.122.5.3钻4个沉头孔的通孔8mm以及四个尺寸9mm-14mm的沉头孔.132.54钻螺纹孔的通孔14mm，用丝锥打出两个16mm的内螺纹孔.14第3章 专用夹具设计.153.1工序内容及加工要求.163.2定位基准选择.173.3夹具结构设计及工作流程.18第4章 结论.19参考文献.20第1章 零件分析和毛坯的确定1.1零件工艺分析及生产类型确定1.1.1零件的作用、生产类型本零件材料为HT150灰铸铁。其力学性能：。根据机械工程材料等相关资料可以知道：HT150铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约3-4倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；主要用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件 。因此毛坯形式为铸件，根据任务书技术参数与要求：设备年产量1万件，废品率、备品率各0.1%，每台设备含该零件件数：1；可知每年每年生产件数件，生产纲领为大批生产。零件主要作用是轴 向 定 位；防尘和 密封，除它本身可以防尘和密封外，它常和密封件配合以达到密封的作用。1.1.2零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件的需加工表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。由零件图可知，零件的内孔、端面及键槽顶面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。内孔的精度要求为Ra12.5。端面要求Ra3.2，键槽顶面要求Ra6.3。床头盖在工作时，静力平衡。 铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度， 在静力的作用下，不至于发生意外事故。可知该零件为粗加工和半精加工，加工不成问题。表1.1主要技术要求加工表面尺寸精度等级表面粗糙度键槽面IT126.3内孔面、IT1212.5端面-IT83.2图1.1 零件图1.2毛坯类型及毛坯设计1.选择毛坯该零件材料为HT150灰铸铁，考虑到车床车削产生碎屑，该零件在工作过程中起密封的作用，对其要求来说选用铸件即可。由于零件年产量为10021件，属于大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。2.确定机械加工余量根据铸件尺寸，零件表面粗糙度以及防尘密封的作用查下表机械加工余量等级为F,故机械加工余量为2mm。3.确定毛坯尺寸和公差铸铁的公差按GB/T 12362-2013确定。由该零件的公用和技术要求，其铸件公差为普通级。选用毛坯尺寸如图1-2所示。图1-2毛坯图第2章 机械加工工艺规程设计2.1 基准选择本零件是盘盖类的床头盖，其中心线是设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选中心线为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，先选用一端面和一侧面作为粗基准，铣出环形槽，然后选该环形槽和一端面作为精基准。2.2 工艺路线设计2.2.1零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有内孔、端面，螺纹孔等，材料为HT150灰铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，查询有关资料，其加工方法选择如下。（1） 35-70mm键槽 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定其公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3,需要进行粗铣，以一端面和侧面定位。（2） -14mm沉头孔 孔直径未标注公差尺寸，公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5，直接进行钻孔即可，又为保证两孔端面粗糙度为Ra6.3，故可选用带导柱直柄平底锪钻，钻沉头孔前用中心钻钻通孔以方便定位。（3） 16mm螺纹孔 为未标注公差尺寸，公差等级为IT8，内螺纹孔粗糙度无要求，故可以采用丝锥来钻螺纹孔。（4） 端面 本零件端面不是回转体端面，尺寸精度要求不高且要求有倒角，公差等级精度IT8，表面粗糙度为Ra3.2，故可用角铣刀和圆柱铣刀粗铣即可。2.2.2制定工艺路线床头盖的加工工艺路线一般是先进行毛坯的外型铸造，在进行其余的孔槽加工，按照先粗后精的原则，该零件可按下述工艺路线进行。工序1：以一端面和两侧面为粗基准定位，粗铣、半精铣另一端面。再以半精铣的一端面和两侧面为基准定位，粗铣、半精铣这一端面。工序2:以一端面和两侧面定位，铣出环形槽。工序3：以一端面和环形槽加上滑块定位，钻4个沉头孔的通孔8mm，再用专用锪钻钻出四个尺寸9mm-14mm的沉头孔。工序4：以一端面和环形槽加上滑块定位，钻螺纹孔的通孔14mm，用丝锥打出两个16mm的内螺纹孔。工序5：去毛刺工序6：检验工序7：入库2.3 机械加工余量和工序尺寸的确定2.3.1粗铣，半精铣端面工序尺寸及公差确定（1）加工方案 粗铣半精铣（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2-1 端面工序尺寸及其公差工序名称加工余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差粗铣2（单边）140.46半精铣1（单边）120.072（3） 查阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量3mm，工序尺寸为 mm。（4） 工序简图如图2-1所示。图2-12.3.2粗铣圆形槽工序尺寸及公差确定（1）加工方案 粗铣（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2-2 槽工序尺寸及其公差工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差成型铣削3（单边）350.46（3） 查阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量3mm，工序尺寸为 mm。（4） 工序简图如图2-2所示。图2-22.3.3 mm沉头孔工序尺寸及公差确定（1）加工方案 钻通孔、锪钻钻沉头孔（2）基本尺寸、工序公差及偏差表2-3 mm 孔工序尺寸及其公差工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻通孔0.27.80.15钻沉头孔0.10.043（3） 查阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量0.3mm，工序尺寸为 mm。（4） 工序简图如图2-3所示。图2-32.3.4 16mm螺纹孔工序尺寸及公差确定（1） 加工方案 钻通孔、钻螺纹孔（2） 基本尺寸、工序公差及偏差表2-4 16mm孔工序尺寸及其公差工序名称工序余量工序尺寸工序公差工序尺寸及偏差钻14mm通孔0.2140.18钻螺纹孔0.1160.033（3） 查阅加工余量，经济精度，公差尺寸等相关资料得，单边毛坯总余量0.3mm，工序尺寸为 mm。（4） 工序简图如2-4所示。图2-42.4各工序机床、刀具、量具、夹具的选择工序1：机床：铣床X5012型（立式铣床）刀具：硬质合金镶齿端铣刀D=125mm Z=8量具：游标卡尺0200（精度0.05）夹具：专用夹具1工序2：机床：铣床X5012型（立式铣床）刀具：端铣刀D=35mm量具：外径千分尺（精度0.01）夹具：专用夹具1工序3：机床：摇臂钻 Z3040刀具：1.直柄麻花钻钻（9mm） 2.带导柱直柄锪钻 （9-14mm）量具：塞规夹具：专用夹具2工序4：机床：摇臂钻 Z3040 刀具：1.直柄麻花钻钻（14mm）2.丝锥（16mm）量具：塞规夹具：专用夹具22.5主要工序切削用量及时间定额计算切削用量包括背吃刀量、进给量f和切削速度。确定顺序是先确定、f，再确定。2.5.1粗铣、半精铣一端面工步一:粗铣端面（1）计算切削用量本工步为粗铣端面，已知加工材料为HT150灰铸铁，铸件，机床为X5012立式铣床，工件夹装在专用夹具中。查阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀量=2mm，每齿进给量f=0.12mm/z，Z=8，从而选取切削速度=35m/min。主轴转速由机床转速表 取=130实际转速：（2）时间定额基本时间：L=202mm,式中i-为走刀次数；n-工件转速（r/min）；f-刀具进给量（mm/r）；辅助时间 Tf=25%103.2=25.8s作业时间 =129s 工作地点服务时间t=%T=6%129=7.74s休息和生理需要时间单件时间 工步二:半精铣端面（1）计算切削用量查阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀量=1mm，每齿进给量f=0.12mm/z，Z=8，从而选取切削速度=40m/min。主轴转速由机床转速表 取=130实际转速：（2）时间定额基本时间：L=202mm,辅助时间 Tf=25%103.2=25.8s作业时间 =129s 工作地点服务时间t=%T=6%129=7.74s休息和生理需要时间单件时间 工步三:粗铣另一端面（1）计算切削用量本工步为粗铣端面，已知加工材料为HT150灰铸铁，铸件，机床为X5012立式铣床，工件夹装在专用夹具中。查阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀量=2mm，每齿进给量f=0.12mm/z，Z=8，从而选取切削速度=35m/min。主轴转速由机床转速表 取=130实际转速：(2）时间定额基本时间：L=202mm,辅助时间 Tf=25%103.2=25.8s作业时间 =129s 工作地点服务时间t=%T=6%129=7.74s 休息和生理需要时间单件时间 工步四:半精铣端面（1）计算切削用量查阅相关资料，根据单边加工余量得背吃刀量=1mm，每齿进给量f=0.12mm/z，Z=8，从而选取切削速度=40m/min。主轴转速由机床转速表 取=130实际转速：(2）时间定额基本时间L=202mm,辅助时间Tf=25%103.2=25.8s作业时间 =129s 工作地点服务时间t=%T=6%129=7.74s休息和生理需要时间单件时间 2.5.2粗铣圆形键槽(1)计算切削用量按机床功率和工件材料每齿进给刀量f=0.18mm/z Z=8 i=2背吃刀量ap=2.5mm 取切削速度：=35m/min主轴转速由机床转速表 取=355r/min实际转速：(2)时间定额本时基间助间时辅tf=25%45.6=11.4s作业时间 =57s 工作地点服务时间t=%T=6%57=3.42s休息和生理需要时间单件时间 2.5.3钻4个沉头孔的通孔9mm以及四个尺寸9mm-14mm的沉头孔。工步一:钻左端第一个mm通孔（1）计算切削用量查相关资料按钻孔直径和工件材料取进给量f=0.17mm/r取切削速度：=22m/min主轴转速由机床转速表 取=800r/min实际转速：(2)时间定额基本时间：辅助时间：Tf=25%1.8=0.45s作业时间 =2.25s 工作地点服务时间t=%T=6%2.25=0.14s休息和生理需要时间单件时间 工步二、三、四的操作和工步一完全相同，故其切削用量和时间定额同工步一相同。工步五：钻左端第一个沉头孔（1）计算切削用量按机床功率和工件材料取f=0.32mm/r取切削速度：VC=7m/min主轴转速由机床转速表 取=200实际转速：(2)时间定额基本时间辅助时间Tf=25%13.2=3.3s作业时间 =16.5s 工作地点服务时间t=%T=6%16.5=0.99s休息和生理需要时间单件时间 工步六、七、八、的操作和工步五完全相同，故其切削用量和时间定额同工步五相同。2.54钻螺纹孔的通孔14mm，用丝锥打出两个16mm的内螺纹孔。工步一：钻左端第一个mm通孔（1）计算切削用量查相关资料按钻孔直径和工件材料取进给量f=0.27mm/r取切削速度：=24m/min主轴转速由机床转速表 取=630r/min实际转速：(2)时间定额基本时间辅助时间Tf=25%5.4=1.35s作业时间 =6.75s 工作地点间服务时t=%T=6%6=0.41s休息和生理需要时间单件时间 工步二的操作和工步一完全相同，故其切削用量和时间定额同工步一相同。工步三：攻左端螺纹孔（1）计算切削用量查相关资料按钻孔直径和工件材料取进给量f=0.31mm/r取切削速度：=10m/min主轴转速由机床转速表 取=250r/min实际转速：(2)时间定额基本时间辅助时间Tf=25%12.9=3.23s作业时间 =16.13s 工作地点服务时间t=%T=6%15.12=0.97s休息和生理需要时间单件时间 工步二和工步一相同，故其切削用量和时间定额相同。第3章 专用夹具设计3.1工序内容及加工要求机械制造业中广泛采用的能迅速把工件固定在准确位置上或同时能够确定加工工具位置的一种辅助装置，这种装备统称为夹具。在钻床上采用的夹具统称为钻床夹具。夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人劳动强度、生产率和成本。夹具作用实现必须满足以下条件：夹具在机床上的准确装夹、工件在夹具中占有正确的加工位置以及钻头相对于工件有准确的位置。工序内容：钻四个9通孔。加工要求：表面粗糙度无要求。3.2定位基准选择以一端面以及环形槽作为加工基准，钻4个沉头孔的通孔9mm。采用平面与轴与心轴组合的定位方案。夹具应用在立式钻床上。夹具的具体结构见夹具工程图。夹具的二维设计如下。图3-1图3-23.3夹具结构设计及工作流程此具是设计在钻床上使用的专用夹具，用来完成工序，钻平面上的孔。通过一次装夹，节约时间，降低成本。采用一个面和心轴的定位方式，利用螺栓、垫片和螺母对工件进行夹紧。由于本次设计要求是在批量生产的情况下，设计一