端盖工艺及钻孔夹具设计

机械制造基础课程设计设计题目：制订轴承端盖工艺及直径为10mm孔夹具设计 班 级： 学 生： 指导教师： 目 录设计任务书一、 零件的分析二、 工艺规程设计 （一）、确定毛坯的制造形式 （二）、基面的选择 (三) 工艺阶段划分（三）、制订工艺路线（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）、确定切削用量及基本工时三、 夹具设计四、 参考文献 一、 零件的分析（一）零件的工艺分析 轴承端盖是常见零件，在机械产品中，常具有密封，压紧轴承的作用，这个零件从零件图上可以看出，它一共有一组加工表面，这一组加工表面是以16mm为中心的加工表面：这一组加工表面包括：32H7mm及倒角，尺寸为11mm，7mm的沉头孔及螺纹孔，M5螺纹底孔，11mm，10mm进油孔，以及56mm圆柱面，16mm孔与56mm柱面同心度为0.025；由以上分析可知，对于这些加工表面而言，我们关键是加工出孔，并以此为其准加工其它表面，并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求。二、 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为中批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金属模砂型铸造。（二）基面的选择 基准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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：以上下表面和两侧面作为粗基准，以消除，三个自由度，用以消除，三个自由度，达到完全定位。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 (四)工艺阶段划分当零件表面精度和粗糙度要求比较高时，往往不可能在一个工序中加工完成，而划分为几个阶段来进行加工。A 粗加工阶段 主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是使用大功率机床，选用较大的切削用量及尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。 B 半精加工阶段 完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备。 C 精加工阶段 保证主要表面达到图样要求。 D 光整加工阶段 对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需进行光整加工。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。 就本零件而言,零件精度要求不是很高,有三组表面需要经过半精加工和精加工,其它加工表面只要精加工即可.需要经过半精加工和精加工的表面是32mm孔，16mm孔, 56mm外圆及端面.（四） 制订工艺路线 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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一 工序 铸造成型。 工序 时效处理。 工序 粗车56mm外圆及端面。工序 钻16mm孔至15mm。工序 半精车，精车56mm外圆及端面工序 粗镗32mm至31mm工序 扩,铰16mm孔工序 半精镗,精镗32mm至32H8mm。工序 钻11mm沉头孔，7mm螺纹孔，M5螺纹底孔, 攻丝M5。工序 钻进油孔11mm。工序 钻进油孔10mm，攻丝M12。工序 清洗检验2.工艺路线方案二 工序 铸造成型。 工序 时效处理。 工序 车52.4mm外圆。工序 粗镗，半精镗，精镗32mm，16mm孔。工序 粗车，半精车，精车56mm外圆及端面。工序 钻11mm沉头孔，7mm螺纹孔，M5螺纹底孔。工序 钻油孔10mm。工序 钻孔11mm。工序 攻丝M5。工序 攻丝M12。工序 清洗检查。工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一是加工工序分散，适合流水线生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大批量生产是很合适的。方案二把工件加工工序分得很紊乱并且很集中，基准得不到保证，加工出来的精度低，不符合现代化的生产要求。两种方案的装夹比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且还是中批生产，所以采用方案一比较合适。（五）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，毛坯重量约为1.00Kg，生产类型为中批生产，采用金属砂型铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 车外圆及端面考虑右端面的粗糙度Ra为3.2，参照机械制造工艺设计手册以下简称“手册”，表143，确定工序尺寸为 Z=1.0mm，其中粗加工的加工余量Z=0.5mm，精加工的加工余量Z=0.25mm。2. 镗孔32。粗镗32： 2Z=2半精镗：32 2Z=0.6精镗：32 2Z=0.4 3钻孔16，扩孔16，铰孔16根据“手册”表149，扩孔16 2Z=1.6铰孔16 Z=0.4毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。图1 毛坯图（六）确定切削用量及基本工时 1）工序 粗车56mm外圆及端面。机床：C6140车床刀具：YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时确定加工余量为1mm， 查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 车端面 min2） 工序 钻16mm孔至15mm。机床：Z535刀具：高速钢麻花钻确定切削用量及工削工时f=0.75mm/rK=0.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=5.2r/s (334r/min) 按机床选取 n=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =0.35m/s 切削工时 l=80mm，l= 10mm，l=2mm t= =0.133min 3） 工序 半精车，精车56mm外圆及端面机床：C6140车床刀具：YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时确定加工余量为0.25mm， 查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 半精车端面 min精车精车端面 min4）工序 粗镗32mm至31mm机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：5） 工序 扩,铰16mm孔扩孔 16机床：Z535立式钻床刀个：高速钢扩孔钻切削用量及工时：f=1.07 (表354) =0.175m/s （10.5m/min） n=3.48r/s 按机床选取 n=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 =0.16m/s 切削工时 l=20mm，l= 3mm，l=1.5mm t= s （0.168min）铰孔 16机床：Z535立式钻床刀具：铰刀f=1.07 (表354) =0.175m/s （10.5m/min） n=3.48r/s 按机床选取 n=136r/min=2.27r/s 故实际切削速度 =0.16m/s 切削工时 l=20mm，l= 3mm，l=1.5mm t= s （0.168min）6）工序 半精镗,精镗32mm至32H8mm。机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间： 精镗32实际切削速度，： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：7）工序 钻11mm沉头孔，7mm螺纹孔，M5螺纹底孔, 攻丝M5。 机床：Z535立式钻床 钻沉孔 刀具：高速钢麻花钻f=0.75mm/rK=0.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=10.13r/s (334r/min) 按机床选取 n=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =0.35m/s 切削工时 l=5mm，l= 10mm，l=2mm t= =0.029min T总tm*6=0.175min 钻7mm螺纹孔 刀具：高速钢麻花钻 确定切削用量及工时f=0.75mm/rK=0.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=15.92r/s 按机床选取 n=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =0.35m/s 切削工时 l=17mm，l= 10mm，l=2mm t= =0.121min T总tm*6=0.725min 钻M5底孔4机床：Z535钻床刀具：高速钢麻花钻由机械加工工艺实用手册表15-41 f=0.30mm/r 由机械加工工艺实用手册表10.4-9v=0.161m/s=9.86r/s=12.8r/min按机床选取： 对于孔1：记算工时 ： 攻丝M5 a/加工条件：机床：Z535立时钻床. 刀具：机用丝锥 其中d=5mm, .b/计算切削用量：=1.3mm由机械加工工艺手册表15-53，表15-37可知：.f=1mm/r v=0.12m/s. 确定主轴转速： n=286r/min . 按机床选取： 实际机床选取： v= 切入，切出 l1.+l2=4mm l=12mm 切削工时： .8）工序 钻进油孔11mm。机床： Z535立式钻床刀具：高速钢麻花钻确定切削用量及工时定额f=0.75mm/rK=0.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=10.13r/s (334r/min) 按机床选取 n=338r/min=5.63r/s 故实际切削速度 =0.35m/s 切削工时 l=16.5mm，l= 10mm，l=2mmt= =0.12min工序 钻油孔10mm，攻丝M12。机床：Z535立式钻床刀具：高速钢麻花钻 丝锥f=0.75mm/rK=0.750.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=11.21r/s (334r/min) 按机床选取 n=720r/min=12r/s 故实际切削速度 =0.38m/s 切削工时 l=32mm，l= 10mm，l=2mmt= =52s=0.868min攻丝M12由机械加工工艺实用手册表16.2-4=143r/min攻不通孔螺纹: 记算得T=0.38min式中: 工件的螺纹长度; 丝锥切削锥长度； 攻丝时的转速； 丝锥退出时的转速； 工件的转速；值为1mm. 攻螺纹时的超切量，取=（23）；三、专用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。（二） 提出问题利用本夹具主要用来钻10进油孔。在加工本工序前，其他重要表面都已加工，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证中心对齐，如何降低劳动强度、提高劳动生产率，而精度则不是主要问题。（三） 夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，为了定位误差为零，选择零件的上下表面为主要定位基准面。2切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径d=10mm，f=0.71mm/r 钻头转速 n=5.63r/s工件材料：灰铸铁 HB=210则： 切屑扭矩 M=10 （表336） =225.63100.711.05910 =14.431（Nm）轴向力 F=588.60100.711.059 =4739.4（N） 其中 K=K=()=()=1.059切削功率 P=2Mn10 =23.1414.315.6310 =0.5 KW由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的轴向力能引起零件的松动。由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： P=KF式中，安全系数为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.2；为断续切削系数1.2。所以 （N）所需的实际夹紧力为11260N是不算很大，为了使得整个夹具结构紧凑，决定选用螺纹夹紧机构。1 位误差分析定夹具的主要定位元件为一