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工艺装备课程设计说明书工艺装备课程设计说明书 设计题目 制定 CA6140 车床手柄 的机械加工工艺 学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 五班 指导教师 张霞 学生姓名 杨春达 2014 年 07 月 11 日 目 录 I 目 录 第 1 章 绪 论 1 第 2 章 机械加工工艺规程设计 4 2 1 零件的工艺分析 4 2 2 确定毛胚的制造形式 4 2 3 基准的选择 4 2 4 制定工艺路线 5 2 5 机械加工余量 工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2 6 确立切削用量及基本工时 7 第 3 章 专用机床夹具设计 15 3 1 设计时注意的问题 15 3 2 夹具设计 15 3 3 定位误差分析 16 3 4 夹具设计及操作说明 17 结 论 18 参考文献 19 致 谢 20 工艺装备课程设计说明书 1 第第 1 章章 绪绪 论论 械工业是一种基本工业形式 对于我们国家来说 它关系到国计民生的方方 面面 近年来机械工业领域向着高精度 高质量 高效率 低成本方向发展 数 字化 自动化水平日益提高 同时由于机械工业的发展 其他各工业部门也向着 高深度迈进 机械工业的发展日趋重要 机械制造过程及检测 检验中 都要使用大量的夹具 为了达到提劳动效率 提高加工精度 减少废品 扩大机床的工艺范围 改善操作的劳动条件 如何设 计好夹具则成了机械制造的一项重要任务 机床夹具是夹具中的一种 将其固定到机床上 可以使被加工件对刀具与机 床保持正确的相对位置 并克服切削力的影响 使加工顺利进行 机床夹具分为 通用夹具和专用夹具两种 夹具设计中的特点 1 夹具的设计周期较短 一般不用进行强度和刚度的计算 2 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对 性 3 确保产品加工质量 提高劳动生产率 是夹具设计工作的主要任务 加工 质量包括被加工表面的本身精度和位置精度 后者主要用夹具来保证 4 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响 设计一个好的夹具可 以减少废品率 工艺装备课程设计说明书 2 因此 夹具设计要保证以下几个条件 1 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应 2 保证工件的精度 3 保证使用方便与安全 4 正确处理作用力的平衡问题 5 注意结构的工艺性 便于制造和维修 注意夹具与机床 辅助工具 刀 具 量具之间的联系 6 在机械制造中 为了适应新产品的不断发展要求 因此 夹具计过程中有 朝着下列方向发展的趋势 1 发展通用夹具的新品种 A 由于机械产品的加工精度日益提高 因此需要发展高精度通用夹 具 B 广泛的采用高效率夹具 可以压缩辅助时间 提高生产效率 2 发展调整式夹具 3 推广和发展组合夹具及拼拆夹具 4 加强专用夹具的标准化和规范化 5 大力推广和使用机械化及自动化夹具 6 采用新结构 新工艺 新材料来设计和制造夹具 本设计属于工艺夹具设计范围 机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着 重要的作用 工艺性的好坏 直接影响着零件的加工质量及生产成本 在设计中 为了适应中批批量的生产情况 以提高产品的生产效率 在设计中所采用的零件 尽量采用标准件 以降低产品的生产费用 机械制造工艺学毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课 技术课以及 大部分专业课之后进行的 这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深 工艺装备课程设计说明书 3 入的综合性的总复习 也是一次理论联系实际的训练 因此 它在我们四年的大 学生活中占有重要的地位 就我个人而言 我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行 一次适应性的训练 希望在设计中能锻炼自己分析问题 解决问题的能力 为自 己今后从事的职业打下一个良好的基础 由于个人能力所限 设计尚有许多不足之处 希望各位老师给予指教 工艺装备课程设计说明书 4 第第 2 章章 机机械械加加工工工工艺艺规规程程设设计计 2 1 零件的工艺分析 手柄座按在车床的变速箱体外面 作用是改变齿轮啮合的 有改变传动比 改变传动方向 也有传递或者脱开动力源的 手柄座的加工共有两组加工表面 它们相互之间有一定的要求 现分述如下 1 以工件的上下表面为中心加工孔和槽 钻 10H7 的孔 钻 14H7 的孔 钻 5 5 mm 的孔 铣 14mm 43mm 的槽 钻 5mm 钻 M10H7 并配加钳工加 工 其中主要加工孔 10H7 2 以 25 mm 的孔为中心加工表面和孔 铣上下表面 钻 10H7 钻 14H7 的孔 钻 5 5 mm 的孔 钻 5mm 钻 M10H7 并配加钳工加工 有以上的分析可知 对于这两组加工表面而言 可以先加工其中一组表面 然后借助于主要能够夹具加工另一组表面 并保证它们的精度 2 2 确定毛胚的制造形式 确定毛胚的制造形式 零件材料为铸铁 手柄座在使用过程中不经常的变动 它的只起支撑的作用 受到的冲击不是很大 只是在纵向上受到很大的压力 在加工过程中的精度保证 很重要 它对工件的定位有一定的保证作用 2 3 基准的选择 1 粗基准的的选择 对于一般的箱体零件而言 以外表面作为粗基准是合 理的 但本对于零件来说 25 mm 作为粗基准 则可造成钻孔的垂直度和轴的平 工艺装备课程设计说明书 5 行度不能保证 对箱体零件应以相关的表面作为粗基准 现选取零件的上下表面 互为基准 再利用四爪卡盘卡住车 25 mm 利用内孔 25 mm 及键槽定位进行 钻 10mm 在 25 mm 中以长心轴 键槽及零件的下表面进行自由定位 达到 完全定位 2 精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题 当设计与工序的基 准不重合时 因该进行尺寸换算 2 4 制定工艺路线 生产为大批量生产 故采用万能机床配以专用夹具 并尽量使工序集中来提 高生产率 同时还可降低生产成本 1 工艺路线方案一 工序一 铣 半精铣 45 mm 凸台端面 工序二 铣 半精铣大端面 工序三 钻 扩 铰 25 H8mm 内孔 工序四 拉键槽 6H9 工序五 铣槽 14 43 mm 工序六 钻 粗铰 精铰 10H7 mm 孔 工序七 钻槽底通孔 5 5 mm 工序八 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 工序九 钻 5mm 圆锥孔 攻螺纹 M107Hmm 工序十 终检 2 工艺路线方案二 工序一 钻 扩 铰 25 H8mm 内孔 工序二 粗铣上 下表面 工序三 精铣下表面 工序四 拉键槽 6H9 mm 工序五 铣槽 14 mm 43 mm 工序六 钻槽底通孔 5 5 mm 工序七 钻 粗铰 精铰 10H7 mm 孔 工序八 钻 粗铰 精铰 14H7mm 孔 工序九 钻 5mm 圆锥孔 攻螺纹 M107Hmm 工艺装备课程设计说明书 6 工序十 终检 3 工艺方案的分析 上述两个工艺方案的特点在于 方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺 然后加工 25H8 的孔 再以 25H8 的孔的孔为基准加工 10 mm 的孔 方案 二则是先加孔 25H8 后再加工上下表面 再加工孔 10mm 此时方案二采用 车床加工工序一 这样有利提高效率 节省成本 经比较可知 先加工上下表面 再以上下表面为基准加工 25H8 及插键槽 最后完成对 10 mm 的孔的定位 显然方案一比方案二的装夹次数减少了 同时也更好的保证了精度要求 具体的工艺过程如下 工序一 铣 半精铣 45 mm 凸台端面 选用 X51 立式铣床加工 工序二 铣 半精铣大端面 选用 X51 立式铣床加工 工序三 钻 扩 铰 25H8 mm 内孔 选用 Z535 立式钻床 工序四 钻 粗铰 精铰 10H7 mm 孔 选用 Z525 立式钻床 工序五 铣槽 14 43 mm 选用 X63 卧式铣床 工序六 钻 粗铰 精铰 14H7 mm 孔 选用 Z525 立式钻床 工序七 钻底孔 攻螺纹 M10 mm 选用 Z525 立式钻床 工序八 钻 5mm 圆锥孔 选用 Z525 立式钻床 工序九 拉键槽 6H9mm 选用 Z525 立式钻床 工序十 钻槽底通孔 5mm 选用 Z525 立式钻床 工序十一 终检 2 5 机械加工余量 工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 手柄座 零件材料为铸铁 硬度为 HBS151 229 毛坯的重量约为 0 72Kg 生产类型为大批量生产 工序四工序四 钻 粗铰 精铰 10H7 mm 孔 毛胚为实心 孔精度要求 H7 参照工艺手册表 2 3 9 及表 2 3 12 确定 工序尺寸及余量为 钻孔 9 8 mm 粗铰 9 96 mm 2Z 0 16mm 精铰 10 mm2Z 0 04 mm 工艺装备课程设计说明书 7 2 6 确立切削用量及基本工时 工序 切削用量及基本工时的确定 铣 45 端面 选用机床 X51 立式铣床 铣 45 端面 选择铣刀半径为 25mm 齿数 Z 6 见 工艺手册 表 3 1 27 0 15 fmm Z Z 切削 表 3 7 和 切削 表 3 8 25 0 d180minT 切削 表 3 9 min m20Vc 7 254 25x 1000 c V n 按机床选取min r278 机 n 实际切削速度 823 21 1000 25x278x 1000 dn n 机 机 c V 工作台每分钟进给量 2 250ZnVf 机 铣床工作台进给量 min mm250Vf 横向 基本工时 166 0 150 205 t 工序二 确定切削用量及基本工时 铣凸台大端面 选用机床 X51 立式铣床 铣凸台大端面 选择铣刀半径为 25mm 齿数 Z 6 见 工艺手册 表 3 1 27 0 15 fmm Z Z 切削 表 3 7 和 切削 表 3 8 25 0 d180minT 工艺装备课程设计说明书 8 切削 表 3 9 min m20Vc 7 254 25x 1000 c V n 按机床选取min r278 机 n 实际切削速度 823 21 1000 25x278x 1000 dn n 机 机 c V 工作台每分钟进给量 2 250ZnVf 机 铣床工作台进给量 min mm250Vf 横向 基本工时 55 0 150 2063 t 工序三 钻 扩 绞孔25 切削用量及基本工时的确定 钻mm 底孔 扩mm 绞选mm24 mm 8 24 mm25 用机床 Z525 立式钻床 钻孔 24mm 选择 24mm 高速钢锥柄标准麻花钻 见 工艺手册 表 3 1 6 切削 表 2 7 和 工艺 表 4 2 16 0 43 fmm r 机 切削 表 2 15 硬度 200 21715 min c Vm 查 min r199 24x 15x1000 D 1000 c V n 按机床选取 工艺 表 4 2 5 r min278 机 n 实际切削速度 min m95 20 1000 278x24x 1000 Dn 机 c V 基本工时 工艺 表 6 2 5 4517 0 43 0 x278 3843 f 21 机机 n lll t 扩孔mm 084 0 8 24 工艺装备课程设计说明书 9 选择 24 8mm 高速钢锥柄扩孔钻 工艺 表 3 1 8 由 切削 表 2 10 得扩孔钻扩 24 8mm 孔时的进给量 0 70 8 fmm r 并由 工艺 表 4 2 16 取扩孔钻扩孔时的切削速度0 72 fmm r 机 11 23 cc VV 钻 由 切削 表 2 15 得 故 14 min c Vm 钻 1111 1474 7 min 2323 cc VVm 钻 min m6089 8 24x 7 47x1000 D V1000 n c 按机床选取68 minnr 机 29 5 1000 68x 8 24x 1000 Dn 机 机c V 基本工时 1 1 72 0 x68 3843 fn lll t ji 21 机 铰 25H7 孔 选择 25mm 高速钢锥柄机用铰刀 工艺 表 3 1 17 由 切削 表 2 24 得 1 01 5 fmm r 0 150 25 p amm 48 min c Vm 由 工艺 表 4 2 16 得1 22 fmm r 机 10001000 48 51102 min 25 c c V nr D 按机床选取68 minnr 机 25 68 5 34 min 1000 Vm 机 基本工时 12 4383 0 65 min 68 1 22 lll t n f 机机 工艺装备课程设计说明书 10 工序四 切削用量及基本工时的确定 拉宽 6 的键槽 卧式内拉床 L6120 工序切削用量及基本工时的确定 拉宽 6 的键槽 单面升齿 根据有关手册 确定拉花键孔时的花键拉刀的单面升齿为 0 06mm 拉 削速度为 0 06m m 切削工时 zvf klZ t z b 1000 式中 单面余量为 3 5 b z L 拉削长度 43 考虑校准部分 的长度系数取 1 2 K 考虑机床反行程系数 取 1 4 V 拉削速度 拉刀单面升齿 z f Z 拉刀同时工作齿数 p l z P 拉刀齿距 5 106135 1 5 125 1 lp 所以拉刀同时工作齿数 z l p 43 10 5 4 09 拉削工时13 0 906 0 6 31000 4 12 1435 3 xxx xxx t 工序 切削用量及基本工时的确定 铣的槽 选用机床 X63 卧式铣 选 0 23 0 14 用高速钢圆柱形铣刀 齿数 Z 6 第一次走刀 0 25 Z fmm Z 15 min c Vm 查 0 10001000 15 367 5 min 13 c V nr d 查 查 按机床选取375 minnr 机 工艺装备课程设计说明书 11 0 375 13 15 31 min 10001000 c d n Vmm 机 机 工作台进给量 0 25 6 37556 25 min fZ Vf Znmm 机 基本工时 43 10 0 94 min 56 25 f L t V 第二次走刀 15 min c Vm 查 0 10001000 15 367 55 min 13 c V nr d 查 查 按机床选取375 minnr 机 工作台进给量 0 25 6 37556 25 min fZ Vf Znmm 机 基本工时 43 10 0 94 min 56 25 f L t V 工序六 切削用量及基本工时的确定 钻mm 底孔 扩mm 绞mm9 mm8 9 选用机床 Z525 立式钻床mm10 钻孔 9mm 选择 9mm 高速钢锥柄标准麻花钻 见 工艺手册 表 3 1 6 切削 表 2 7 和 工艺 表 4 2 16 0 43 fmm r 机 切削 表 2 15 硬度 200 21715 min c Vm 查 min r 7 530 9x 15x1000 D 1000 c V n 按机床选取 工艺 表 4 2 5 r min580 机 n 实际切削速度 min m39 16 1000 580 x9x 1000 Dn 机 c V 基本工时 工艺 表 6 2 5 2165 0 43 0 x580 3843 f 21 机机 n lll t 扩孔mm 8 9 工艺装备课程设计说明书 12 选择 9 8mm 高速钢锥柄扩孔钻 工艺 表 3 1 8 由 切削 表 2 10 得扩孔钻扩 9 8mm 孔时的进给量 并0 70 8 fmm r 由 工艺 表 4 2 16 取扩孔钻扩孔时的切削速度0 72 fmm r 机 11 23 cc VV 钻 由 切削 表 2 15 得 故 14 min c Vm 钻 1111 1474 7 min 2323 cc VVm 钻 min m41 22773 152 8 9x 7 47x1000 D V1000 n c 按机床选取168 机 n 169 5 1000 68x18 9x 1000 Dn 机 机c V 基本工时 62 0 72 0 x168 3843 fn lll t ji 21 机 铰 10H7 孔 选择 10mm 高速钢锥柄机用铰刀 工艺 表 3 1 17 由 切削 表 2 24 得 1 01 5 fmm r 0 150 25 p amm 48 min c Vm 由 工艺 表 4 2 16 得1 22 fmm r 机 7 254 3 127 10 841000 D V1000 n c c 按机床选取min r168n 机 min m68 1 1000 16810 机 V 基本工时 2634 0 22 1 168 3843 f 21 机机 n lll t 工序 7 切削用量及基本工时的确定 钻mm 底孔 选用机床 Z525 立mm5 5 式钻床 工艺装备课程设计说明书 13 钻 5 5 孔 选用 5 5 高速钢锥柄麻花钻 工艺 表 3 1 6 由 切削 表 2 7 和 工艺 表 4 2 16 查得0 28 fmm r 机 切削 表 2 15 16 min c Vm 查 r min 46 926 5 5x 16x1000 xD V1000 c 机 n 按机床选取min r980 机 n 9 16 1000 9805 5 Vc 机 基本工时 189 0 28 0 x980 3643 f lll t 21 机机 n 工序八 钻 扩 绞孔mm14 切削用量及基本工时的确定 钻mm 底孔 扩mm 绞选用mm13 mm 8 13 mm14 机床 Z525 立式钻床 钻孔 13mm 孔 选择 13mm 高速钢锥柄标准麻花钻 见 工艺手册 表 3 1 6 切削 表 2 7 和 工艺 表 4 2 16 0 43 fmm r 机 切削 表 2 15 硬度 200 21715 min c Vm 查 min r 4 367 13x 15x1000 D 1000 c V n 按机床选取 工艺 表 4 2 5 r min375 机 n 实际切削速度 min m 3 15 1000 375x13x 1000 Dn 机 c V 基本工时 工艺 表 6 2 5 3038 0 43 0 x375 3828 f 21 机机 n lll t 扩孔mm 8 13 工艺装备课程设计说明书 14 选择 13 8mm 高速钢锥柄扩孔钻 工艺 表 3 1 8 由 切削 表 2 10 得扩孔钻扩 13 8mm 孔时的进给量 0 70 8 fmm r 并由 工艺 表 4 2 16 取扩孔钻扩孔时的切削速度0 72 fmm r 机 11 23 cc VV 钻 由 切削 表 2 15 得 故 14 min c Vm 钻 1111 1474 7 min 2323 cc VVm 钻 min m 5 16146 108 8 13x 7 47x1000 D V1000 n c 按机床选取min m128 机 n 546 5 1000 128x 8 13x 1000 Dn 机 机c V 基本工时 4231 0 72 0 x128 3828 fn lll t ji 21 机 铰 14H7 孔 选择 14mm 高速钢锥柄机用铰刀 工艺 表 3 1 17 由 切削 表 2 24 得 1 01 5 fmm r 0 150 25 p amm 48 min c Vm 由 工艺 表 4 2 16 得1 22 fmm r 机 8 181 9 90 14 841000 D V1000 n c c 按机床选取min r168n 机 min m3852 7 1000 16814 机 V 基本工时 19 0 22 1 168 3828 f 21 机机 n lll t 工艺装备课程设计说明书 15 工序九钻锥销孔5 切削用量及基本工时的确定 钻mm 锥销孔孔 选用机床 Z525 立式钻床5 钻 5 的圆锥孔 选择高速钢麻花钻 0 10 fmm r 机 20 min c Vm 查 1326 minnr 查 按机床选取1360 minnr 机 20 5 min c Vm 机 基本工时 832 0 096 min 1360 0 1 t 铰 5 的孔 选择 5 的铰刀 0 6 fmm r 机 0 1000 1000 6 382 17 min 5 c V nr d 机 查 按机床选取392 minnr 机 0 5 392 6 15 min 10001000 c d n Vm 机 机 基本工时 832 0 055 min 392 0 6 t 工序十 切削用量及基本工时的确定 钻 8 5mm 底孔 攻螺纹 M10mm 选用机床 Z525 立式钻床 钻 8 5 底孔 选用 8 5 高速钢锥柄麻花钻 工艺 表 3 1 6 由 切削 表 2 7 和 工艺 表 4 2 16 查得0 28 fmm r 机 切削 表 2 15 16 min c Vm 查 10001000 16 600 min 8 5 c V nr D 查 查 工艺装备课程设计说明书 16 按机床选取545 minnr 机 8 5 545 1455 min 10001000 c Dn Vm 机 机 基本工时 12 1033 0 10 min 545 0 28 lll t n f 机机 攻螺纹 M10mm 选择 M10mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p 即1 25 fmm r 7 5 min c Vm 机 10001000 7 5 298 min 8 c V nr D 查 按机床选取272 minnr 机 6 8 min c Vm 机 基本工时 12 1033 0 05 min 272 1 25 lll t n f 机 第第 3 章章 专专用用机机床床夹夹具具设设计计 3 1 设计时注意的问题 本夹具主要用来铣槽的槽 同时对孔的同轴度及加工精度有一定的 0 23 0 14mm 要求 且在铣槽后还要保证其精度要求 为了使其误差减小 在工序工序二 工 序三中的加工也得有精度要求 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 提高加工质量 工艺装备课程设计说明书 17 3 2 夹具设计 1 切削力和夹紧力计算 1 刀具 高速钢错齿三面刃铣刀 160mm z 24 机床 X63 卧式铣床 由 3 所列公式 得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 查表 9 4 8 得其中 修正系数0 1 v k 30 F C83 0 F q0 1 F X z 24 65 0 F y83 0 F u8 P a0 F w 代入上式 可得 F 889 4N 因在计算切削力时 须把安全系数考虑在内 安全系数 K 4321 KKKK 其中 为基本安全系数 1 5 1 K 为加工性质系数 1 1 2 K 为刀具钝化系数 1 1 3 K 为断续切削系数 1 1 4 K 所以 NKFF 7 1775 2 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKffN 21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数 取25 0 21 ff F G G 为工件自重 z P N ff F N 4 3551 21 夹紧螺钉 公称直径 d 20mm 材料 45 钢 性能级数为 6 8 级 MPa B 1006 MPa B s 480 10 8 螺钉疲劳极限 MPa B 19260032 0 32 0 1 工艺装备课程设计说明书 18 极限应力幅 MPa k kkm a 76 51 1lim 许用应力幅 MPa Sa a a 3 17 lim 螺钉的强度校核 螺钉的许用切应力为 s s s 3 5 4 取 s 4 得 MPa120 满足要求 8 2 2 4 2 c H d F MPa d N c 15 43 1 2 经校核 满足强度要求 夹具安全可靠 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧 调节夹紧力调节装置 即可指定可靠 的夹紧力 3 3 定位误差分析 由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合 故轴向尺寸无基准不重合度 误差 径向尺寸无极限偏差 形状和位置公差 故径向尺寸无基准不重合度误差 3 4 夹具设计及操作说明 如前所述 在设计夹具时 应该注意提高劳动率 为此 在螺母夹紧时采用开口 垫圈 以便装卸 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确 的安装位置 以利于铣削加工 结果 本夹具总体的感觉还比较紧凑 夹具上装有对刀块装置 可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀 与塞 尺配合使用 同时 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上 有一正确的安装位置 以有利于铣削加工 工艺装备课程设计说明书 19 工艺装备课程设计说明书 18 结结 论论 机械制造工艺学设计即将结束了 时间虽然短