机械制造技术课程设计说明书谷有珑.doc

苏州大学本科生毕业论文（设计）单位： 07机械 学号：0717418042苏州大学文正学院机械制造技术课程设计挡环上10H7小孔的钻、铰孔工序钻床夹具设计姓 名 谷 有 珑 专 业 机械工程及自动化指导老师 卫 瑞 元 苏州大学文正学院二零一零年九月1摘要此次设计是对挡环零件的加工工艺和夹具设计。其零件为铸造件，具有体积小，结构简单的特点。对孔的加工，采用一次装夹，多工位加工，达到图样的精度要求。提高了生产率，使生产成本下降。关键词：挡环 加工工艺 专用夹具 设计ABSTRACTThe design is a retaining ring machining process and fixture design. With small, simple features, the part is a casting.Processing of the hole, using a single setup, multi-bit processing, achieves the designed precision which Increases the productivity and reduces the costs of production. Key words: Retaining ringProcessingspecial fixturedesign目 录摘要IABSTRACTII目 录11前 言12零件的分析22.1零件的作用22.2零件的工艺性分析33工艺规程设计43.1加工工艺过程43.2确定各表面加工方案43.2.1影响加工方法的因素43.2.2加工方案的选择53.3确定定位基准53.3.1粗基准的选择53.3.2精基准的选择63.4工艺路线的拟订73.4.1拟订工艺路线73.5挡环的加工余量、工序尺寸和公差的确定83.5.2 挡环的偏差计算93.6确定切削用量及基本工时103.6.1 切削用量103.6.2 基本工时114钻孔夹具的设计134.1研究原始质料134.2定位基准的选择134.3切削力及夹紧力的计算144.4误差分析与计算144.5零部件的设计与选用144.5.1定位销的选用144.5.2钻套、衬套、钻模板设计与选用15结论1参考文献2致谢31前 言机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。2零件的分析2.1零件的作用挡环是一个重要的零件，保证轴上零件在高速运转时保持一定的位置，在工作时，挡环不受冲击载荷，仅起到保护零件及系统的作用。图2- 12.2零件的工艺性分析该挡环有4个加工表面，现分述如下：1 距离左端面35的凹平面，其粗糙度要求是Ra=6.32 50孔加工，粗糙度要求是Ra=6.33 孔加工，粗糙度要求是4 孔加工，粗糙度要求是将该挡环的全部技术要求列于表2-1中：表2- 1加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度Ra形位公差凹平面35IT136.350孔50IT116.3孔IT73.2孔IT73.23工艺规程设计3.1加工工艺过程由以上分析可知，该挡环零件的主要加工表面是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于挡环来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系以及各尺寸精度。由上面的一些技术条件分析得知：挡环的尺寸精度，形状精度以及位置关系精度要求都不是很高，这样对加工要求也就不是很高。3.2确定各表面加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保证加工的质量，同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计挡环的加工工艺来说，应选择能够满足平面和孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格较底的机床。3.2.1影响加工方法的因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削加工。 要考虑被加工材料的性质，例如：淬火钢必须采用磨削或电加工；而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。3.2.2加工方案的选择由参考文献1表1-8可以确定，平面的加工方案为：粗车（IT1011），粗糙度为Ra12.56.3。由参考文献1表1-7可以确定，孔的粗糙度要求为：，选择加工方案为：粗镗孔的加工方案：由于粗糙度要求为：，所以选择加工方案为：粗镗精镗孔的加工方案：粗糙度要求：，选择加工方案为：钻粗铰精铰3.3确定定位基准3.3.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证挡环在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从挡环零件图分析可知，主要是选择加工挡环外圆面的装夹定位面为其加工粗基准。3.3.2精基准的选择精基准选择的原则1 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。3 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。4 自为基准原则，有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。从挡环零件图分析可知，以挡环的左端面和为精基准可以保证孔的精度要求。3.4工艺路线的拟订3.4.1拟订工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，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工卡具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：1.工艺路线方案一工序 I车左端面工序II粗镗孔工序III车凹面工序IV粗镗，精镗孔工序V钻、粗铰、精铰孔工序VI检查2.工艺路线方案二工序 I车左端面工序II粗镗，精镗孔工序III粗镗孔及内凹面工序IV钻、粗铰、精铰孔工序V检查3.4.2加工工艺方案的比较方案一先车左端面再以左端面为精机准加工孔，可以保证孔相对于左端面的垂直度要求，但是将工序分开，不符合工序集中的原则。而方案二中，粗镗、精镗孔，及车左端面安排在同一道工序，采用外圆为粗精准，符合基准统一的原则，并且避免的工件多次装夹。由以上分析：方案为合理、经济的加工工艺路线方案。3.5挡环的加工余量、工序尺寸和公差的确定3.5.1 毛坯尺寸的确定，绘制毛坯图挡环的材料为HT200，由于产品的精度要求不高，生产纲领为大批生产，所以毛坯选用砂型铸造。毛坯铸造后进行时效处理。由参考文献1表2-1和表2-5，对于大批生产，砂型机器造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量等级为G级，这是底、侧面的加工余量等级。砂型铸造孔的加工余量等级需降低一级选用，其加工余量等级为CT-10级，MA-H级。主要毛坯尺寸及余量如表3-1所示：表3- 1铸造表面零件尺寸/ 毛坯余量/ 铸件公差/ 毛坯尺寸/ 左端面650.73.2内凹面350.52.6孔5012.8孔2442.4毛坯图：图3- 1图3- 2图3- 33.5.2 挡环的偏差计算孔由参考文献1表2-28可差得，精铰余量；粗铰余量；钻孔余量。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：IT10；钻：IT12.根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差分别为，精铰：0.015mm；粗铰：0.058mm；钻：0.15mm。图3- 4综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差为别为，精铰：；粗铰：；钻孔：，他们的相互关系如图3-2所示。3.6确定切削用量及基本工时3.6.1 切削用量工序IV钻、粗铰、精铰孔钻孔工步背吃刀量的确定 取。进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量。切削速度的计算 由表5-22，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度可取为。由公式可求得该钻头钻速，参照参考文献1表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速。再将此转速带入公式可求出该工序的实际钻削速度。粗铰工步被吃刀量的确定 取。进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量。切削速度的计算 由表5-31，切削速度可取为。由公式可求得该工序铰刀转速，参照参考文献1表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速。再将此转速带入公式可求出该工序的实际切削速度。精铰工步被吃刀量的确定 取。进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量。切削速度的计算 由表5-31，切削速度可取为。由公式可求得该工序铰刀转速，参照参考文献1表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速。再将此转速带入公式可求出该工序的实际切削速度。3.6.2 基本工时工序IV钻、粗铰、精铰孔基本时间的计算1.钻孔工步根据参考文献1表5-41，钻孔的基本时间可由公式求得。式中将上述结果代入公式，则该工序的基本时间2.粗铰工步根据参考文献1表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式求得。式中、由表5-42由表5-42按、的条件查得、；而；。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间3.精铰工步同上，根据参考文献1表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式求得。式中、由表5-42由表5-42按、的条件查得、；而；。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间辅助时间的计算根据参考文献1第五章第二节所述，辅助时间与基本时间之间的关系为，这里取，则工序IV的辅助时间为：工序IV钻孔工步的辅助时间：工序IV粗铰孔工步的辅助时间：工序IV精铰孔工步的辅助时间：其他时间的计算布置工作地时间是作业时间的2%7%，休息与生理时间是作业时间的2%4%，这里均取3%，则工序IV的其他时间可按关系式计算，他们分别为：工序IV钻孔工步的其他时间：；工序IV粗铰工步的其他时间：；工序IV精铰工步的其他时间：；单件时间的计算工序IV的单件时间为三个工步单件时间的和，其中钻孔工步的其他时间：；粗铰工步的其他时间：；精铰工步的其他时间：；因此工序IV的单件时间4钻孔夹具的设计4.1研究原始质料利用本夹具主要用来钻圆周面上mm孔，加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2定位基准的选择图4- 1由零件图可知，钻孔的工序基准为左端面及孔的轴线，按基准重合的原则选左端面及孔为定位基准。定位方案如图4-1所示，定位心轴限制工件四个自由度，左端面限制工件三个自由度，故两个自由度被重复限制。但由于定位孔精加工过，能保证较高的位置度要求。另外定位心轴与台阶端面垂直度要求更高，一般需要磨削加工。因此一批工件在定位心轴上安装时不会产生干涉现象，这种过定位是可以采用的。4.3切削力及夹紧力的计算根据切削速度；钻孔直径；进给量；钻孔长度；工件材料低强度灰口铸铁；计算主切削离力约为490N。4.4误差分析与计算对于工序尺寸而言，定位基准与工序基准重合，定位误差；对于加工孔的位置度公差，基准重合；加工孔径尺寸由刀具直接保证，。由上述分析可知，该定位方案合理、可行。4.5零部件的设计与选用4.5.1定位销的选用图4- 2本夹具采用一圆柱销定位，其参数如表4-1表4- 1d/mmc/mml/mm81.6304.5.2钻套、衬套、钻模板设计与选用图4- 3图4- 4快换钻套的结构参数如下表4-2表4- 2dDD1D2Hhh1rm1015262228104189衬套选用固定衬套其结构如图所示：图4- 5其结构参数如下表4-3：表4- 3d/mmD/mmD1/mmH/