压盖零件机械加工工艺规程及其铣左端面工装夹具设计

目 录 第1章 序言1第2章 计算生产纲领、生产效率分析22.1生产纲领22.2 生产效率分析2第3章 零件的分析33.1 零件的作用33.2 零件的工艺分析3第4章 工艺规程设计44.1 确定毛坯的制造形式44.2 基面的选择44.2.1 粗基准的选择原则44.2.2 精基准选择的原则44.3 制订工艺路线54.4 机械加工余量的确定54.5 基本工时的确立7第5章 铣床夹具设计155.1 专用夹具的提出155.2 定位装置设计155.3定位元件及夹紧元件的选择155.4切削力和夹紧力的计算155.5定位误差分析165.6定向键与对刀装置设计175.7 夹具设计及操作简要说明19总 结20参考文献211第1章 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。压盖的加工工艺规程和铣压盖左端面的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分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毕业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。本设计选用压盖来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。全套图纸加扣3012250582第2章 计算生产纲领、生产效率分析2.1生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。 N=Qn(1+a+)式中： N零件的生产纲领（件/年） Q机器产品的年产量（台/年） n每台产品中该零件的数量（件/台） a备品百分率 废品百分率2.2 生产效率分析操作者按规定的作业方法工作时，他的能力或努力程度叫效率。主要用来考核纯生产能力，不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。1）标准工时：标准工时=标准作业时间+辅助时间指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含直接工时与间接工时。即加工每件（套）产品的所有工位有效作业时间的总和。a标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时（1+宽放率）c工厂使用的宽放率一般在10%20%，对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d正常工时是人工操作单元工时+机器自动作业工时的总和。2）制定方法：对现有各个工位（熟练工人）所有的有效工作时间进行测定，把所有组成产品的加工工位的工时，考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。生产率（产出数量标准工时）（日工作小时直接人工数）100%第3章 零件的分析3.1 零件的作用压盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易3.2 零件的工艺分析零件的结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性与经济性。零件结构工艺性审查如下所述：1、 车床小刀架作出工艺凸台，以便加工下部燕尾槽导轨面时装夹方便。2、 锥形零件应作出装夹工艺面以便装夹。3、 避免设置倾斜的加工面，以便减少装夹次数。4、 改为通孔或扩大中间孔可减少装夹次数，保证孔的同轴度。5、 被加工表面设置在同一平面，可一次走刀加工，缩短调整时间。6、 锥度相同只需作一次调整。7、 轴上的沉割槽、键槽或过渡圆角应尽量一致，以减少刀具种类。8、 底部为圆形弧，只能单件垂直进刀加工，改为平面可多件连续加工。9、 需多刀加工的零件，各段长度应相近的整数倍，车刀按间距设置，刀架移动即可。第4章 工艺规程设计4.1 确定毛坯的制造形式铸件有多种分类方法：按其所用金属材料的不同，分为铸钢件、铸铁件、铸铜件、铸铝件、铸镁件、铸锌件、铸钛件等。而每类铸件又可按其化学成分或金相组织进一步分成不同的种类。如铸铁件可分为灰铸铁件、球墨铸铁件、蠕墨铸铁件、可锻铸铁件、合金铸铁件等；按铸型成型方法的不同，可以把铸件分为普通砂型铸件、金属型铸件、压铸件、离心铸件、连续浇注件、熔模铸件、陶瓷型铸件、电渣重熔铸件、双金属铸件等。其中以普通砂型铸件应用最多，约占全部铸件产量的80%。而铝、镁、锌等有色金属铸件，多是压铸件。4.2 基面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，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.2.1 粗基准的选择原则1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3）如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5）粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。4.2.2 精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。4.3 制订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,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具,并尽量使工序集中来提高生产率。此外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序01：铸造工序02：时效处理以消除内应力工序03：粗车、半精车163端面、195右端面工序04：车195左端面；粗车、半精车195外圆；倒角145工序05：钻6-9.5孔工序06：铣左端面工序07：车40孔、粗车、半精车、精车47孔；车槽；倒角工序08：钻、攻3-M6螺纹孔；倒角90工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库4.4 机械加工余量的确定 工件毛坯为铸件，查相关资料知，采用金属模机械砂型铸造，铸造精度等级IT8，加工余量等级MA-G。1、 163端面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.5mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra3.2，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，两步车削（即粗车、半精车）即可满足其精度要求。2、 195右端面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=8.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra3.2，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，两步车削（即粗车、半精车）即可满足其精度要求。3、 195左端面的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.5mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步车削（即粗车）即可满足其精度要求。4、 195外圆的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.5mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra3.2，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，两步车削（即粗车、半精车）即可满足其精度要求。5、 6-9.5孔的加工余量 因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，由零件图知，表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，一步钻削即可满足其精度要求。6、 左端面纹的加工余量 由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=2.0mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra3.2，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步铣削（即粗铣）即可满足其精度要求。7、 40孔的加工余量由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=1.5mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，一步车削（即粗车）即可满足其精度要求。8、 47孔的加工余量由上述知，铸造等级IT8，加工余量等级MA-G，查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4知，单边加工余量Z=3.5mm，再由零件图知，表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8知，三步车削（即粗车、半精车、精车）即可满足其精度要求。9、 3-M6螺纹孔的加工余量 因螺纹孔的尺寸不大，故采用实心铸造，由零件图知，表面粗糙度Ra6.3，根据机械制造工艺设计简明手册表2.3-9知，首先钻M6螺纹底孔5.1，再攻M6螺纹孔即可满足其精度要求。4.5 基本工时的确立工序01：铸造工序02：时效处理以消除内应力工序03：粗车、半精车163端面、195右端面工步一：粗车163端面 1、 切削用量铣机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金可转换车刀。根据切削用量简明手册第一部分表1.1，由于C620-1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。1） 确定切削深度由于单边余量为2.0mm，可在1次走刀内切完。2） 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C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.27mm/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，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当2mm,0.35mm/r，600m/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=0.27mm/r可用。3） 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。4） 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，0.27mm/r，切削速度=600m/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60000.80.650.811.15m/min291m/min 475r/min 按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=480r/min 则实际切削速度=291m/min5） 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=480r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=2.0mm，=0.27mm/r，=480r/min，=291m/min2、 确定粗车163端面的基本时间 ， 式中 =199mm， =37mm，=2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步二：半精车163端面的基本时间1、 =0.5mm2、 =0.15mm/r3、 =8000.80.650.811.15m/min388m/min =610r/min4、确定基本工时 ， 式中 =199mm， =37mm，=0.5mm，=0mm，=0mm，=0.15mm/r，=610r/min,=1 则 工步三：粗车195右端面的基本时间， 式中 =199mm， =163mm，=4.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步四：半精车195右端面的基本时间，式中 =199mm， =163mm，=0.5mm，=0mm，=0mm，=0.15mm/r，=610r/min,=1 则 工序04：车195左端面；粗车、半精车195外圆；倒角145工步一：车195左端面的基本时间， 式中 =199mm， =145mm，=2.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步二：粗车199外圆至196的基本时间， 式中 =8mm， =2.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步三：半精车196外圆至195外圆的基本时间，式中 =8mm，=0.5mm，=0mm，=0mm，=0.15mm/r，=610r/min,=1 则 工步四：倒角145工序05：钻6-9.5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） 603r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工序06：铣左端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序07：车40孔、粗车、半精车、精车47孔；车槽；倒角工步一：车40孔的基本时间， 式中 =20mm，=1.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步二：粗车40孔至46的基本时间， 式中 =15mm，=3.0mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步三：半精车46孔至46.8的基本时间， 式中 =15mm，=0.4mm，=0mm，=0mm，=0.15mm/r，=610r/min,=1 则 工步四：精车46.8孔至47的基本时间1、 =0.1mm2、 =0.1mm/r3、 =9500.80.650.811.15m/min460m/min =760r/min4、确定基本工时 ， 式中 =15mm，=0.1mm，=0mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1 则 工步五：车槽， 式中 =0.5mm，=0.5mm，=4mm，=0mm，=0.27mm/r，=480r/min,=1 则 工步六：倒角工序08：钻、攻3-M6螺纹孔；倒角90工步一：钻3-M6螺纹底孔5.1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） 500r/min 按机床选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻3-M6螺纹选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r398r/min 按机床选取n=392r/min切削工时： ，则机动工时为工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库第5章 铣床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，决定设计工序06：铣左端面的专用夹具。5.1 专用夹具的提出本夹具主要用于铣左端面，粗糙度为Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑如何提高生产效率。5.2 定位装置设计铣压盖左端面，选择工件163端面及40孔和9.5孔定位。5.3定位元件及夹紧元件的选择 本工序选用的定位基准工件163端面及40孔和9.5孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是支承板及A型可换定位销和B型固定式定位销。因此进行定位元件的设计主要是对支承板及A型可换定位销和B型固定式定位销，夹紧主要是用螺杆、圆垫圈、螺母、弹簧、移动压板、带肩螺母和调节支承等组成的夹紧机构进行夹紧。选工件163端面及40孔和9.5孔定位，对应的定位元件为支承板及A型可换定位销和B型固定式定位销。1、 163端面与支承板相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动、和Z轴移动。2、 40孔与A型可换定位销相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3、 9.5孔与B型固定式定位销相配合，限制一个自由度，即Z轴转动工件六个自由度被完全限制，属于完全定位5.4切削力和夹紧力的计算查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M8螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.5定位误差分析1、移动时基准位移误差 （式3-1）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： =0.025+0+0.025 =0.05（mm) 2、 转角误差 （式3-2）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4-2）得：则：=0.02515.6定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhDd1夹具体槽形尺寸 公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.013-0.03325124126.618+0.0774对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示：圆形对刀块的规格及主要尺寸：塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0140.55.7 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择由铰链支座、螺母、圆垫圈、支座、螺杆、带肩螺母和铰链压板组成的夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结本次设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实