机械制造技术课程设计-阀盖零件的加工工艺及车φ41外圆夹具设计（全套图纸）.doc

XXXXX大学课程设计15课 程 设 计题 目：设计阀盖零件的机械加工工艺规程及车41外圆夹具设计全套图纸加153893706班级：机械 姓名： 指导教师： 完成日期： 一、设计题目设计阀盖零件的机械加工工艺规程及车41外圆工艺装备二、原始材料设计的要求包括如下几个部分：1绘制零件图。 1张2. 绘制零件毛坯图。 1张3编制零件的机械加工工艺卡片。 1套4绘制夹具装配图（A0或A1） 1张5编写课程设计说明书（约50008000字）。 1份说明书主要包括以下内容（章节）（1）目录（2）摘要（中外文对照的，各占一页）（3）零件工艺性分析（4）机械加工工艺规程设计（5）指定工序的专用机床夹具设计（6）方案综合评价与结论（7）体会与展望（8）参考文献 列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10条以上)三、上交材料1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡片 1张4.零件的机械加工工艺卡片 1张5.夹具装配图6.夹具零件图 1张7.设计说明书 1份五、指导教师评语 成 绩： 指导教师日期摘要设计“阀盖”零件的机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出调速杠杆零件图、毛坯图、夹具装配图，填写工艺卡片，编制课程设计说明书。通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，从而打下了良好的基础。本设计可以提高生产的效率，提高公司利润。可以更精确的加工零件，也方便了操作者。Abstract Design: Design valve cover of mechanical parts and order processing technology and equipment, and spare parts to map out plans speed lever, rough maps, fixture assembly plans to fill in the card technology, the preparation of curriculum design specification. Design significance: the adoption of the curriculum design, the theory and practice of production, tempered their own analysis of issues, problem-solving skills, I am in the process of analyzing and solving independent parts Machinery Manufacturing Technology, a machine tool design Fixture for the typical process equipment, and improve the structure of design capability for future graduates to design their own future and will be engaged in the work of a adaptability training, thus laying a good foundation.目 录序言11.零件的工艺分析及生产类型的确定 21.1零件的工艺分析2 2.零件的生产类型 2 二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2 1.选择毛坯 2 2.确定机械加工余量 3 3.确定毛坯尺寸 3 4.设计毛坯 3三、选择加工方法，制定工艺路线 31.定位基准的选择32.零件表面加工方法的选择43.制定工艺路线4四、工序设计51.选择加工设备与工艺装备52.确定工序尺寸（工序）5五、确定切削用量及基本时间（工序）61.切削用量的计算62.基本时间tm的计算6六、夹具设计71.问题提出82.定位元件的设计93.定位基准的选择104.切削力及夹紧力的计算115.定位误差分析126.配重块的计算135.夹具设计及简要操作说明14七、设计体会15参考文献16 序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。一、零件的工艺分析及生产类型的确定1.零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。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是阀盖需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.左右端面粗糙度为25，孔35，粗糙度为12.5，此孔为加工其他孔的基准。孔35内表面，粗糙度为12.5，孔20，粗糙度为25。2.41外圆面，粗糙度为25；50外圆，粗糙度为12.5，；50外圆右端面，粗糙度为12.5；53外圆右端面，粗糙度为25；53外圆，粗糙度为25；53外圆左端面，粗糙度为253.孔14H8，粗糙度为12.5；根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的孔，上述各孔的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。2.零件的生产类型零件的生产纲领：属中批量生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯该零件材料为铸钢，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用模锻成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查2-28表得。锻件孔的精铰：0.05mm.粗铰：0.95mm.钻：0.94mm.3.确定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。 4.设计毛坯（1）确定圆角半径查表得： 外圆角半径 r=2.5mm 内圆角半径 R=8mm（2）确定模锻斜度查表得： 模锻斜度为：510。三、选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。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，选择以圆柱体的12H7孔为精基准。2.零件表面加工方法的选择（1）左右端面 为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra25，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，需进行粗铣（2）35孔 公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra12.5，需进行钻和粗铰。（3）35内表面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5，用平面锪钻。（4）20孔 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra25，需进行钻。（5）41外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra25，粗车即可。（6）50外圆右端面，为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为12.5，对35H11孔的垂直度为0.05，采用粗车 半精车（7）50外圆， 公差等级为IT11，粗糙度为12.5，采用粗车 半精车。（8）53外圆右端面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为25，粗车即可。（9）53外圆 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为25，粗车即可。（10）53外圆左端面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为25，粗车即可。（11）M36外螺纹 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，采用粗车。（12）28.5孔 公差等级为IT8，粗糙度为12.5，采用钻，铰。（13）28.5孔右端面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，粗糙度为12.5，用平面锪钻（14）倒角 粗糙度为25，粗车即可。（15）4-14孔 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5，需进行钻3.制定工艺路线工序：粗铣左右两水平端面。工序：钻、粗铰35的孔。工序：锪钻鍃平35内表面。工序：钻20的孔。工序：粗车41外圆面。工序：粗车、半精车50外圆右端面。工序：粗车、半精车50外圆。工序：粗车53外圆右端面工序：粗车53外圆。工序：粗车53外圆左端面。 工序：粗车M36外螺纹工序：车倒角。工序XIII：钻、粗铰、精铰28.5的孔。工序XIV：锪钻鍃平28.5孔右端面工序XV：钻4-14孔。工序XVI：清洗。工序XVII:终检。四、工序设计1.选择加工设备与工艺装备 2.确定工序尺寸由表可查得，14mm的孔粗铰余量Z粗铰=0.95mm；钻孔余量Z钻=13.0mm。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，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值分别为，粗铰：0.070mm;钻：0.180mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗铰：13.95+0.0700 mm钻孔：13.0+0.1800mm.工序号设备工 艺 装 备工序X62卧式铣床铣刀、游标卡尺、专用夹具工序组合钻床麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具工序组合钻床锪钻、游标卡尺、专用夹具工序组合钻床麻花钻、内径千分尺、专用夹具工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序XIII组合钻床麻花钻、铰刀、内径千分尺、专用夹具工序XIV组合钻床锪钻、游标卡尺、专用夹具工序XV组合钻床麻花钻、内径千分尺、专用夹具工序XVI清洗机工序XVII塞规、百分表、卡尺等五、确定切削用量及基本时间 工时计算1、切削用量机床为CA6140型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金外圆车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于CA6140型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。确定切削深度由于单边余量为4.5mm，可在1次走刀内切完。确定进给量根据表1.4，在粗车QT500-7、刀杆尺寸为16mm25mm、3mm、工件直径为0100mm时，=0.10.6mm/r按CA6140型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.25mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，CA6140机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，=65m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为 =7601.17N=889.2N 由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.25mm/r可用。选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，3mm，0.25mm/r，切削速度=150m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,=1.0(均见表1.28），故=1500.80.650.811.15m/min72.7m/min 565r/min 按CA6140机床的转速(表4.2-8），选择=560r/min 则实际切削速度=72.7m/min校验机床功率由表1.24，3mm，0.25mm/r，46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=560r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。，故所选的切削用量可在CA6140机床上进行。最后决定的切削用量为=4.5mm，=0.25mm/r，=560r/min，=72.7m/min2.确定车41外圆的基本时间 ， 式中 =4mm，=4.5mm，=4mm，=0mm，=0.25mm/r，=560r/min,=1 则 六、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。有老师分配的任务，我被要求设计车41外圆。1.问题的提出本夹具主要用来车41外圆，加工表面质量不高，与其他面没有位置度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。2.定位元件的设计本工序选用的定位基准为28.5端面和20孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴。因此进行定位元件的设计主要是对心轴进行设计。3.定位基准的选择加工41外圆选用的定位基准为28.5端面和20孔来定位，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴。1、 28.5端面与心轴相配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 20孔与支承板相配合限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。车41外圆，限制五个自由度即可，故设计合理。4.切削力与夹紧力的计算（1）刀具： 采用外圆车刀 41mm 机床： CA6140卧式车床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=874.9N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=6m，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠。5.定位误差分析1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以28.5端面和20孔来定位，钻车41外圆，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0205mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =6.配重块的计算对移动式结构不对称的车床夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。离心力Fj的计算公式为 Fj=0.01mjR(nn)式中 mj-工件和夹具不平衡部分的合成质量（kg）； R-工件和夹具不平衡部分的合成质量中心至回转中心的距离（m）； n-主轴转速（r/min）。由离心力引起的力矩Mj为 Mj=FjL配重块引起的离心力Fp(N)为 Fp=0.01mpr(nn) 式中 mp-配重块的质量 r-配重块中心至回转中心的距离（m）由Fp引起的力矩Mp为 Mp= Fpl在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系式 Mp=Mj即 0.01mjR(nn)L=0.01mpr(nn)l化简后得 Mp=mjRL/rl 为了弥补估算法的误差，配重块上应开有环形槽或径向槽，以便夹具装配时调整其位置。 长宽高=体积 体积密度=质量Mj=(0.230.110.1)71000+(0.0680.0980.10671000) =17.71+4.944688 =22.6