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机械毕业设计全套

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GY03-052@套筒的机械加工工艺规程及钻φ40H7孔的夹具设计,机械毕业设计全套

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课程 设计说明书 题目： 】套筒的机械加工工艺规程及钻 40H7 孔的夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： nts 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。 】套筒的机械加工工艺规程及钻 40H7孔 的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。 nts ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error nts 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2零件的工艺分析 2 二 . 工艺规程设计 2 2.1确定毛坯的制造形式 3 2.2毛坯的设计 3 2.3基面的选择传 5 2.4制定工艺路线 5 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 2.5确定切削用量及基本工时 8 三 夹具设计 10 3.1 问题的提出 10 3.2 定位基准的选择 10 3.3 定位元件的设计 10 3.4定位误差分析 11 3.5 切削力及夹紧力计算 11 3.6钻套设计 12 3.7 夹具设计及操作简要说明 13 总 结 16 致 谢 17 参考文献 18 nts 第 1 页 共 18 页 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。 套筒 的加工工艺规程及其 钻 40H7 孔 的夹具设计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课程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。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 nts 第 2 页 共 18 页 一、 零件的分析 1.1 零件的作用 套筒类零件是指在空心回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常用的一类零件，在各种机器类应用广泛，主要起支撑和导向作用，常与运动轴主轴活塞滑阀相配合。有些套筒的端面与凸圆端有定位和承受载荷的作用。它的应用范围很广。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、 内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒。由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，零件长度一般大于直径，零件壁的厚度较薄且易变形；零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面。 1.2 零件的工艺分析 由于工件内表面和内外表面的同周度要求较高，所以应采取互为基准的原则。在一次安装中加工内外圆表面与端面。这种工艺nts 第 3 页 共 18 页 方案由于消除了安装误差对加工精度的影响，因而能保证较高的相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床 精度。但是此零件初主要工作表面外其余表面的加工精度要求都比较低不需要高精度机床加工，而主要表面的加工精度相对要求较高但也可以在正常的生产条件下，采用较低的经济方法保质保量的生产出来。因此该零件的工艺性较好。 二 . 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 选 45号钢做套筒，以离心铸造法在钢内壁上浇注巴氏合金轴承合金材料，既可节省有色金属，又能提高轴承的寿命。 45刚的可锻性好，因此可用锻造的方法 因为是成批生产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，既可以提高生产率，又可以提高精度而且加工余量小等优点。毛坯的拔魔亵渎 为 5度。 2.2：毛坯的设计 1、公差等级 有套筒的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2、锻件质量 已知机械加工后套筒的重量为 8.0 千克，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 11千克。 3、锻件形状复杂系数 对套筒零件图进行分析计算，可大致确定锻件外轮廓包容体的直径和高度，即 d=137 mm,h=299mm,由公式 2-3 和 2-5 可计算nts 第 4 页 共 18 页 出该套筒锻件的形状复杂系数 S=mt/mN =11/( XdXdXhX /4)=11/(3.14X138X138X299X7.8/4)=0.32 由于 t/d0.2 所以形状复杂系数属于 S4级 4、锻件的材质系数 由于该套筒材料为 45钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于 M1 级 5、锻件分模线形状 根据该套筒的形位特点，选宽度方向的对称面为分模面，属于平直分模线。 6、零件的表面粗糙度 加工表面的粗糙度均大于等于 1.6um. 根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中 锻件质量/kg 包容体重量 /kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级 11.0 34.1 S4 M1 普通级 项目 /mm 机械加工 余量 /mm 尺寸公差/mm 备注 长 294 5.0+3.3 -1.7 表 2-10 2.33.0两端面都取 2.5 表 2-13 长 20 3.2+2.1 -1.1 表 2-10 2.33.0两端面都取 2.5 表 2-13 内孔径 60 3.6+2.4 -1.2 表 2-10 3.0 表 2-14 外表面 95 4.0+2.7 -1.3 表 2-10 nts 第 5 页 共 18 页 2.33.0取 3.0 表 2-13 外表面 132 4.5+3.0 -1.5 表 2-10 2.33.0取 3.0 表 2-13 2.3： 基面的选择的选择 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，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。 1.粗基准的选择 为保证孔的加工精度保证各表面有足够的加工余量，先选择外表面作为粗基准。来加工内孔等，为后面的工序准备好精基准。 2.精基准的选择 套筒的内空和外圆表面要求较高的位置要求，因此应该用互为基准的原则，先以孔为基准加工外表面，在以外表面加工孔。为了提高套筒的精度，利用基准统一的原则，即利用孔和外表面一次定位，尽量加工较多的表面。 2.4： 制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后， 制定以下两种工艺方案 ： 方案一 工艺路线图如下 工序号 工序名称 机床设备 刀具 nts 第 6 页 共 18 页 1 扩内孔作为基准 四面组合钻床 麻花钻 2 校正 钳工台 手锤 3. 车长 270 的外表面 数控机床 900车刀 4 车长 20 的外表面 数控机床 900车刀 5 车空刀槽 数控机床 车槽刀 6 车长 49 的凹面 数控机床 车槽刀 7 车两端面 数控机床 900车刀 8 车外表面过渡面 数控机床 900车刀 9 精车内孔 四面组合钻床 扩孔刀和绞刀 10 宽 40的内槽 数控机床 内沟槽车刀 11 车深 8的凹槽 深 8的凹槽 内沟槽车刀 12 去毛刺 钳工台 平锉 13 中检 14 钻两个 10的孔 四面组合钻床 麻花钻 15 钻两个边长 36的方孔 四面组合钻床 麻花钻 16 钻两个 40的孔 四面组合钻床 麻花钻 17 铣外表面窄槽 立式铣床 X5012 立铣刀 18 M6 盲孔 数控机床 丝锥 19 M8 盲孔 四面组合钻床 麻花钻 ,铰刀 nts 第 7 页 共 18 页 2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 端盖 零 件材料为 HT200 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、 端盖 的 底面和顶 面 因 端盖 的 底面和顶 面的精度要求都不是很高 ，其加工余量为2.5mm。 2、 端盖的 16孔 因为孔的尺寸太小， 毛坯 铸造为实 心， 不 铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7 IT8之间， 16的粗糙度要求为 1.6，需要钻，扩，绞 3次加工，参照参数文献。 钻孔 15 扩孔 15.85 绞孔 16 2.6： 确定切削用量及基本工 工序 16：钻 40H7孔 工步一钻孔至 35 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2-7，当钢的MPab 800 ， mmd 350 时， rmf /47.039.0 。由于本零件在加工 35 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf /35.029.075.047.039.0 根据 Z525 机床说明书，现取 rmmf /25.0 nts 第 8 页 共 18 页 切削速度：根据参考文献 表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 min/18 mv 所以 m in/8.1 6 335 181 0 0 01 0 0 0 rd vnws 根据机床说明书，取 min/175 rnw ，故实际切削速度为 m in/23.191000 175351000 mndv ww 切削工时： mml 100 ， mml 91 ， mml 32 ，则机动工时为 m in19.125.03 7 5391 0 021 fnllltwm工步二：扩孔 mm38 利用钻头将 mm35 孔扩大 38mm 至根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 rmmff/87.0585.075.065.08.12.18.12.1 钻 根据机床说明书，选取 rmmf /57.0 m i n/461231213121 mvv 钻则主轴转速为 m in/346.51 rn ，并按车床说明书取 min/68 rnw ，实际切削速度为 nts 第 9 页 共 18 页 m in/1.81 0 0 0 68381 0 0 0 mndv ww 切削工时： mml 100 ， mml 61 ， mml 32 ，则机动工时为 m in81.257.0683610021 fnllltwm工步 三 ：铰 mmH 710 孔 根据 参考文献 表 2-25 ， rmmf /4.02.0 ，min/128 mv ，得 m in/65.2 5 48.1 6 9 rns 查参考文献 表 4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取 rmmf /35.0 ， min/198 rnw ， 实 际 切 削 速 度min/33.9 mv 。 切削工时： mml 100 ， mml 91 ， mml 32 ，则机动工时为 m in6 1 6.135.01 9 8391 0 021 fnllltwmnts 第 10 页 共 18 页 三、 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 设计第 16 道工序 钻 40H7 孔夹具设计 3.1：问题的提出 本夹具主要用于 加工 钻 40H7孔 ，因为 钻 40H7孔 有 位置精度要求，定位要较 不高，因此我们 在保证加工精度的同时在 考虑 提高生产效率的 ， 加工 铣 40H7孔 端面 时我们采用 24 内孔 定位。 3.2： 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 此为第 16道工序，我们选择 已 加工的 24 内孔 定位， 气动夹紧。 3.3： 定位元件的设计 本工序选用的定位基准为 24 内孔 定位，所以相应的夹具上的定位元件应是 一圆柱销，一支撑板 。 具体示意 图如下： nts 第 11 页 共 18 页 3.4 定位误差分析 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知， T=0.28mm， Td=0.25mm， 96a 。04.012s in12TDW d ）（已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式， T51T31DW 易知此结果符合。 3.5 切削力的计算与夹紧力分析 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔 加工， 钻 削力。由切削手册得： 钻削力 6.08.026 HBDfF 式（ 5-2） 钻削力矩 6.08.09.110 HBfDT 式（ 5-3） 式中： 10.5D mm nts 第 12 页 共 18 页 m a x m a x m i n11 1 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 .2 0f m m r 代入公式（ 5-2） 和（ 5-3）得 0 . 8 0 . 62 6 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 1 6 6 4FN 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 3.6 钻套设计 40H7 孔 的加工需钻，然后 扩孔，铰孔 ，因为钻后还要 扩孔，铰孔 ，为了我们钻后能及时的的 扩孔，铰孔 ，我们 切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：。即先 用 35 的麻花钻钻孔，根据 GB1141 84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为 35。再用标准 38的扩孔钻进行扩孔，最后铰孔 40H7。 图 5.3 快换钻套 图 扩工艺孔钻套结构参数如下表： 表 5.1 扩工艺孔钻套 数据表 d H D 1D 2D h 1h m1m 公称尺寸 允差 35 30 48 -0.006 -0.018 66 60 16 7 27 28 65 nts 第 13 页 共 18 页 3.7 夹具设计及操作的简要说明 使用 心轴定位，采用气动快速夹紧 ，即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产 nts 第 14 页 共 18 页 钻夹具装配图如下 nts 第 15 页 共 18 页 夹具体附图如下 nts 第 16 页 共 18 页 总 结 课程 设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。 课程 设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍 惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。 nts 第 17 页 共 18 页 致 谢 这次课程 设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。 这次课程 设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她 严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成， 她 都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜， 她 不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩 指导 老师的专业水平外， 她 的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向 指导 老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 nts 第 18 页 共 18 页 参 考 文 献 1. 切 削用量简明手册 ,艾兴、肖诗纲主编 ,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版， 1994年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版， 1983年 4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版， 1990年 5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社， 1981年 10月 6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版， 1997 年 nts 机械加工工艺卡片 工件名称 套筒 工序号 零件名称 套筒 零件号 零件重量 同时加工件数 1 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 HT200 铸件 设备 夹具 辅助工 具 名称 型号 专用夹具 钻床 Z5012 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 mm 走刀次数 切削深度 mm 进给量 mm/r 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 基本工 时 min 1 钻 40H7孔 麻花钻扩孔钻铰刀 游标卡尺 100 3 设计者 指导老师 共 1 页 第 1 页 nts 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 01 产品名称 零件名称 套筒 共 1 页 第 1 页 4 04 982 0 0 . 1608560(+0.030)H795h6（0-0.022）1 4 2 0 . 11320.2936 42 9 4 0 . 23.23.23.21 . 61 . 63 6C366 778CDD0.04AA75168 5 4 0407 895h64 ： 1934R 0 . 5其 余 1 2 . 5D - D车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 8 钻扩铰 2 40 45 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 锻件 312 141 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 四面组合机床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用钻夹具 工位器具编号 工位器具名称 工 序工时 (分 ) 准终 单件 0 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 钻扩孔至 39.7039.75mm，保证两孔轴线垂直，并使轴线距左端面距离为 227mm，达到 IT7精度要求 扩孔钻、卡尺、专用钻夹具 185 23.24 0.50 39.7 1 5.10 6.58 2 粗铰孔至 39.9039.93mm 绞刀、内径千分尺 32 4.05 0.50 0.18 1 6.01 4.10 3 精铰孔至 40mm 绞刀、内径千分尺 47 5.90 0.40 0.07 1 3.5 4.35 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） nts 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改