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缸体
工艺
夹具
设计
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缸体加工艺及夹具设计2,缸体,工艺,夹具,设计
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目 录摘 要1序 言3一. 零件分析 41.1 零件作用 41.2零件的工艺分析 4二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择传 42.3制定工艺路线 52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 72.5 切削用量及基本工时的确定7三 镗夹具设计173.1问题的提出173.2定位基准的选择173.3定位误差的分析173.4车床车削力的计算193.5夹具的简要说明19四 夹具设计214.1问题的提出214.2定位基准的选择214.3切削力夹紧力的算214.4定位误差的分析224.5钻套的设计224.6夹具的简要说明23总 结25致 谢26参考文献 27摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。缸体加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。缸体的加工工艺规程及镗35孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1 零件的作用缸体的作用，待查。1.2 零件的工艺分析缸体有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，上端面和35的内圆还有4-9孔2，以不加工的大圆面为基准的加工面主要是底面二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：缸体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。我们选择不加工的底面为粗基准。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。 2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：铣上端面工序：铣下端面工序：钻4-9孔锪孔25工序：钻2-3.5销孔工序：车44.5孔卡槽工序：钻2-M12孔锪孔24深2工序：车左端面工序X：镗35孔工序XI：磨35孔工序XII：钻6-M6孔工序XIII：检验工序XIV：入库方案二工序：铸造工序：时效处理工序：铣上端面工序：铣下端面工序：钻4-9孔锪孔25工序：钻2-3.5销孔工序：车44.5孔卡槽工序：钻2-M12孔锪孔24深2工序：车左端面工序X：镗35孔工序XI：磨35孔工序XII：钻6-M6孔工序XIII：检验工序XIV：入库方案三：工序I：铸造毛坯工序II：铣B端面工序III：粗铣左端面工序IV：精铣右端面工序V：镗C孔工序VI：半精镗C孔工序VII：钻6-M6螺纹底孔并攻丝M6工序VIII：粗铣上表面工序IX：钻2-4孔，钻2-M12孔工序X：钻2-3.5孔，钻4-9孔工序XI：锪孔4-9工序XII：精磨C孔工序XIII：清洗 检验三种方案的比较分析，综合考虑我们选择方案三，具体的工艺路线如下工序I：铸造毛坯工序II：铣B端面工序III：粗铣左端面工序IV：精铣右端面工序V：镗C孔工序VI：半精镗C孔工序VII：钻6-M6螺纹底孔并攻丝M6工序VIII：粗铣上表面工序IX：钻2-4孔，钻2-M12孔工序X：钻2-3.5孔，钻4-9孔工序XI：锪孔4-9工序XII：精磨C孔工序XIII：清洗 检验2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定缸体零件材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、 缸体的上端面因为缸体的上端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为2.5mm。2、缸体的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为2.52.5 切削用量及基本工时的确定工序：铣B端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则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 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序III:铣左端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则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 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序IV：精铣左端面的切削用量及基本工时如上在此不再累述工序V：镗35孔机床：卧式车床CA6140刀具：高速钢刀具（1）、粗镗孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：工序VI:精镗C孔的切削用量及基本工时与上相近在此不再累述工序VII：钻6-M6螺纹 孔的切削用量及基本工时计算钻M6螺纹底孔5确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序：攻丝M6攻螺纹M6mm。 按机床选取，则机动时，攻M6孔工序VIII：钻2-4孔，2-M12孔钻孔： 选用高速钢锥柄麻花钻（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： min工步二：钻M12螺纹底孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序：攻丝M10攻螺纹M10mm。 按机床选取，则机动时，攻M6孔工序IX：锪孔24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 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 271.8r/min与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=2mm; =6mm; =0mm; t= =0.072(min)工序XI：钻4-9孔的切削用量及基本工时的计算如下钻9孔的切削用量及基本工时(1)钻9mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻91)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1194r/min与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=60mm; =4mm; =3mm;t=4x（） =2x（）=0.6048min)三 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，决定设计第VI道工序车35孔夹具设计车35孔夹具设计3.1：问题的提出 本夹具主要用于加工35孔，因为35孔有精度要求，定位要求高，因此我们在保证加工精度的前提下还要考虑提高生产效率的。 3.2：定位基准的选择根据零件结构分析可得，因为工件底面是工件的设计基准，也是装配基准。所以以底平面为主要的定位面，则采用经典的一面两销定位，底面将限制工件Z方向的移动、X方向上的旋转、Y方向上的旋转三个自由度。一个圆柱销限制X方向和Y方向的移动，另一个削边销则限制Z方向的转动。这样可以限制工件的六个自由度,实现完全定位。考虑到尽可能的减小工件装夹时的转角误差，同时使工件能顺利装卸，。3.3：定位误差分析 基准不重合误差在加工过程中，定位基准为底平面，设计基准为中心线，所以基准不重合，并且两基准的垂直距离为72mm，另外根据给出的零件图上这两个主轴孔还有圆度公差的要求为0.015mm ,故基准不重合所带来的误差0.105mm。2 一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 （式5-5）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： = = (2) 转角误差 （式5-6）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 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 3.4、车床切削力的计算查表1-2-3 圆周力： 径向力： 轴向力：其中：查机床夹具手册表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3.5：夹具的简要操作说明使用一面2销定位。采用移动压板压紧，需要装工件时间只需移动移动压板，把工件装上。四：钻夹具的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。由指导老师的分配我们设计钻2-M12孔的钻床夹具。4.1问题的提出 本夹具主要用于钻2-M12孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑，4.2定位基准的选择本道工序加工2-M12孔，精度不高，因此我们采用已加工 好的2-9孔定位，即采用的是经典的一面2销定位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，压板的压紧力即可以满足要求4.3切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。4.4定位误差分析定位误差分析同铣夹具相同在此不再累述。4.5钻套设计M12的加工需钻，然后攻丝，因为钻后还要攻丝，为了我们钻后能及时的的攻丝，我们切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间，M12的螺纹底孔为10.2，查机床夹具标准件可知快换钻套的结构如下具体的尺寸如下4.6夹具设计及操作的简要说明使用一面2销定位，采用铰链压板快速夹紧，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产总 结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚
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