机械制造技术课程设计-端盖加工工艺及钻4-M8螺纹孔夹具设计.doc

xxxxx大学课程设计17XX学院机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：端盖加工工艺规程及钻、攻4-M8螺纹的专用夹具设计 全套图纸加扣3012250582班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 成 绩 评 定 表学生姓名班级学号专 业课程设计题目评语组长签字：成绩日期 20 年 月 日学 院机械学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号课程设计题目 端盖零件的工艺规程及夹具设计实践教学要求与任务:1. 完成加工零件的零件图及毛坯图各一张（A3或A4）；2. 编制工艺规程，完成机械加工工艺流程图一张（A0或A1）；3. 完成三道重要加工工序卡片和一张质量检验卡片；4. 完成专用夹具设计一套，绘制专用夹具装配图一张（A0或A1）；5. 绘制一张专用夹具的零件图（A2或A3）；6. 编写设计说明书一份（不少于15页）；7. 课程设计答辩。工作计划与进度安排:机械制造技术基础课程设计总用时2.5周。12月3日：课程设计总体讲解，布置课程设计任务，查阅资料；12月4-6日：完成加工零件的零件图，熟悉零件的特性；完成加工零件的毛坯图；12月7-10日：完成工艺流程图；12月11-15日：完成专用夹具装配图及零件图；12月16日：完成工序卡及检验卡；12月17-18日：完成设计说明书；12月19日：课程设计答辩。指导教师： 201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院教学副院长：201 年 月 日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。端盖的工艺规程及钻、攻4-M8螺纹的工装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。AbstractThe design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.End cover process specification and drilling, tapping thread of 4-M8 fixture design including machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved.Key words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error.目 录1、端盖的工艺分析及生产类型的确定11.1、端盖的用途11.2、端盖的技术要求：21.3、审查端盖的工艺性22、确定毛胚、绘制毛胚简图32.1选择毛胚32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量32.2.1公差等级32.2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量32.2.3绘制端盖毛坯简图43、拟定端盖工艺路线53.1、定位基准的选择53.1.1精基准的选择53.1.2粗基准的选择53.2 、表面加工方法的确定63.3、加工阶段的划分63.4、工序的集中与分散63.5、工序顺序的安排63.5.1机械加工工序63.5.2热处理工序63.5.3辅助工序63.6、确定工艺路线74、加工余量、工序尺寸和工差的确定85、切削用量、时间定额的计算95.1、切削用量的计算95.2、时间定额的计算105.2.1基本时间tj的计算105.2.2辅助时间ta的计算105.2.3. 其他时间的计算105.2.4单件时间tdj的计算116.夹具设计126.1提出问题126.2设计思想136.3夹具设计136.3.1定位分析136.3.2切削力及夹紧力的计算136.3.3夹具操作说明157. 体会与展望16参考文献171、端盖的工艺分析及生产类型的确定1.1、端盖的用途1零件的作用按照国家机械操作件端盖执行标准规定，采用HT250为原材料，表面抛光。端盖，是安装在电机等机壳后面的一个后盖，俗称“端盖”。2零件的工艺分析该零件为端盖，安装在电机等机壳的后面，形状一般，内孔精度要求并相对较高，零件的主要技术要求分析如下：由零件图可知，60JS7，表面粗糙度为Ra0.8，76端面，表面粗糙度Ra3.2, 160n6外圆面及其端面，表面粗糙度Ra3.2，88端面，表面粗糙度Ra3.2，146端面、160n6左端面，表面粗糙度Ra6.3，4-M8-7H螺纹及4-6孔，其中160n6右端面与基准B的垂直度公差为0.04。1.2、端盖的技术要求：该端盖的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)160n6外圆面160IT6 3.2160n6右端面160IT63.2160n6左端面160IT76.388端面88IT71.6 146端面146IT76.3 76端面76IT76.360JS7孔60IT70.8 4-M8-7HM8IT74-6孔6IT76.31.3、审查端盖艺性该端盖结构简单，形状普通，属一般的回转类零件。主要加工表面有60JS7内孔，160n6外圆面及其端面，88端面，粗糙度分别为Ra0.8、Ra3.2和Ra1.6，其余粗糙度Ra6.3，160n6右端面与基准B的垂直度公差为0.04.在设计工艺的时要考虑在内。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削、钻削的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚零件材料为HT250，生产批量属于中批生产，且要求零件有较好的刚度和减振性等。结合该零件的结构特点和使用要求，通常选择毛坯为铸件。铸造的适应性广，可以制出形状复杂的毛坯，节约材料，减小切削加工的工作量。在铸造时，适当选择分型面，注意浇铸位置的安排，就可大大避免内部的缩孔、缩松、气孔、砂眼等腰三角形缺陷。毛坯选用砂型机器造型（级精度）。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1公差等级由端盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=7。2.2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明160n6外圆面160mmH2.0双侧加工160n6右端面160mmH2.0单边余量160n6左端面160mmH 2.0单边余量88端面88mmH2.0单边余量146端面146mmH2.0单边余量76端面76mm H2.0单边余量60JS7孔60mmH2.0双侧加工4-M8-7HM8mmH4.0双侧加工4-6孔6mmH3.0双侧加工加工表面零件毛坯尺寸公差160n6外圆面164mm双侧加工160n6右端面30mm单侧加工160n6左端面46mm单侧加工88端面44mm单侧加工146端面32mm单侧加工76端面46mm单侧加工60JS7孔54mm双侧加工4-M8-7H0mm双侧加工4-6孔0mm双侧加工2.2.3绘制端盖毛坯简图3、拟定手柄座工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的60JS7孔及其端面为主要的定位精基准，即以端盖的60JS7孔及其端面作为精基准。3.1.2粗基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，底座零件比较不规则，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。因此我们选择76的外圆面作为定位粗基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。3.2 、表面加工方法的确定 根据端盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案160n6外圆面IT63.2粗车、半精车、精车160n6右端面IT63.2粗车、半精车、精车160n6左端面IT66.3粗车、半精车 88端面IT71.6粗车、半精车、精车146端面IT76.3粗车、半精车 76端面IT73.2粗车、半精车 60JS7孔IT70.8粗车、半精车、精车、磨4-M8-7HIT7钻孔、攻丝4-6孔IT76.3钻3.3、加工阶段的划分该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工、磨削四个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后车削160n6外圆面及其端面、车削160、146端面，76端面等。3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可以采用普通机床配以能用夹具、专用夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准60JS7孔及其端面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工60JS7孔及其端面3.5.2热处理工序铸造熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。3.5.3辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该手柄座工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工半精加工精加工磨削。3.6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了端盖的工艺路线工序号工序名称工序内容设备工艺装备10铸造毛坯铸造20 热处理人工时效处理30车粗车、半精车、精车160外圆面和端面CA6140卧式车床车刀、游标卡尺40车粗车、半精车、160、146端面、76端面CA6140卧式车床车刀、游标卡尺50车粗车、半精车、精车60JS7孔 CA6140卧式车床车刀、游标卡尺60钻钻、攻4-M8-7HZ3025摇臂钻床麻花钻、丝锥、游标卡尺70钻钻4-6孔，倒角C1.5Z3025摇臂钻床麻花钻、游标卡尺80钻磨60JS7孔砂轮、游标卡尺90去毛刺去毛刺100质检检验至图纸要求110入库入库4、加工余量、工序尺寸和工差的确定加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明160n6外圆面160mmH2.0双侧加工160n6右端面160mmH2.0单边余量160n6左端面160mmH 2.0单边余量88端面88mmH2.0单边余量146端面146mmH2.0单边余量76端面76mm H2.0单边余量60JS7孔60mmH2.0双侧加工4-M8-7HM8mmH4.0双侧加工4-6孔6mmH3.0双侧加工加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量/mm说明160外圆面160mmH2.0双侧加工160右端面72mmH1.0单侧加工48端面48mmH1.0单侧加工15孔15mmH1.0双侧加工4孔4mmH2.0双侧加工10孔10mmH5.0双侧加工5、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻、攻4-M8-7H螺纹工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算工步一：钻4-M8-7H螺纹底孔6.81、加工条件加工材料:HT250，铸件。工艺要求：孔径d=6.8mm深20，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z3025钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径d=6.8mm 钻头几何形状为（根据切削用量手册表2.1及表2.2）：标准钻头，后角，横刃长度，弧面长度。3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当钢硬度200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，。 切削速度的修正系数为：，故 =632.3r/mm 根据Z525型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=600r/mm，v=12.5mm/min。5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tj的计算 钻孔工步根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj =L/fn=(20+3.4+2)/fn 求得。式中切削工时 l=20mm; l=2mm; l=ap/2cotkr+(12)=4/2cot54+1.1mm=3.4mm; f=0.3mm/r;n=100mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间4.4s。tj =L/fn=(20+3.4+2)/fn=(20+3.4+2)/(0.35600)=0.121min=7.257s5.2.2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间为：ta=0.157.257s=1.089s;5.2.3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于轴承座的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6% (7.257s+1.089s)=0.501s;5.2.4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：钻孔工步tdj钻=7.257s+1.089s+0.501s =8.847s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻=8.847s;将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。6.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，心轴限制2个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧机构夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对4-M8-7H螺纹进行加工，精度要求不高，所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。6.3夹具设计6.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工4-M8-7H螺纹时，采用60JS7孔及其端面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与一个心轴定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2=0.0375TD =0.018mmT d =0mmS