工艺工装课程说明书.doc

陕西工业职业技术学院 机械工程学院 工艺（工装）课程设计说明书设计题目：数控阀芯槽及倒角磨 床及钻床夹具设计 指导教师： 专业：机械制造与自动化 班级：机制0912 姓名：四组 日期：201109 22目录课程设计任务书。序言4一、零件工艺分析5（一）零件功用5（二）主要技术要求分析5（三）工艺分析5二、制订工艺路线5（一）毛坯的选择5（二）确定毛坯余量5（三）工艺路线拟订6（四）加工余量、工序尺寸的确定7（五）确定切削用量、基本工时定额9三、机床夹具设计12（一）定位基准和夹紧方案12（二）夹紧力、切削力的计算13（三）定位误差的分析计算13四、课程设计心得体会14五、参考文献15六、工艺卡片16（一）机械加工工艺过程卡16（二）机械加工工艺（综合）卡16（二）机械加工工序卡16 机械工程学院工艺（工装）课程设计任务书 设计题目：设计数控阀芯槽及倒角磨床垫板的机械加工工艺规程及加工4-M6-7H和4-9沉孔的分度专用夹具设计 设计内容：（1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺规程卡片1套 （3）夹具装配总图1张 （4）夹具零件图4张 （5）课程设计说明书1份 原始资料：零件图1张；件数1件。工艺（工装）课程设计任务书一、设计内容及要求1工艺分析熟悉数控阀芯槽及倒角磨床垫板的零件图，了解垫板零件的性能、材料、用途及其在数控阀芯槽及倒角磨床中的作用，通过其结构工艺性和各项技术要求的分析，明确该零件主要表面和次要表面，并找出垫板零件主要表面加工时的关键技术问题。2确定生产类型根据磨架外壳零件的生产纲领（年产量），确定其生产类型（一般应为小批量生产）。3选择毛坯选择垫板零件的毛坯种类，确定毛坯余量，设计毛坯外形轮廓，标注毛坯尺寸、公差及主要技术要求，并绘制垫板零件的毛坯图（即：毛坯-零件合图）1张。4拟订工艺路线选择垫板零件的定位基准，确定各表面的加工方法和加工顺序，划分加工阶段，初步确定工序数目和工序内容，填写机械加工工艺过程卡片初稿。【注】：应制定两个以上的工艺方案，经比较后，选出最佳方案。5加工工序设计确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差；确定切削用量、基本工时定额；选择机床设备，选择夹具、刀具、量具；填写机械加工工序卡片初稿。【注】：选择机床设备及工装时，以学院实习工厂为对象。如果选用的机床设备或工装是标准的，只需填写名称、型号（规格）填入工艺文件中；如果系专用，可在工艺文件相应栏内填写“专用机床”、“专用夹具”、“专用刀具”等字样即可。6夹具设计设计一套加工4-M6-7H和4-9沉孔的分度专用夹具。要求绘制结构草图，确定定位和夹紧方案，计算定位误差，计算切削力、夹紧力，并进行夹紧机构的强度校核；在结构草图的基础上，绘制夹具装配总图1张，绘制13个经教师指定的、关键的、非标准的夹具零件图（如：夹具体、过渡盘等）。7填写工艺文件在前述机械加工工艺过程卡和工序卡的初稿的基础上，进一步完善过程卡、工序卡等工艺规程文件，并填写机械加工工艺综合卡片，最终完成三种工艺卡的填写工作。8编写设计说明书根据以上设计内容和要求，编写工艺（工装）设计说明书一份。说明书是课程设计的总结性文件，要求字迹工整，语言简练，文字通顺，简明扼要，图例清晰。【注】编写内容及格式见：工艺（工装）课程设计说明书装订顺序及编写提纲。二、设计要求在本次课程设计过程中，要求编制一个比较简单的零件机械加工工艺规程，并且按照指导教师指定的任务设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。学生应在教师的指导下，按照设计任务书的规定，认真地、有计划地按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己的设计工作，缜密思考，慎重对待自己的每一项技术决定，认真核实每一个数据和计算结果。注意理论与实践的结合，积极主动地深入实习车间，详细观察和分析现场实际情况，以期使整个设计在技术上是先进的，经济上是合理的，生产上是可行的。三、进程计划表序号设计各个阶段内容工作天数1明确设计任务，了解设计内容，研究设计对象，熟悉设计资料0.52制订零件的机械加工工艺规程43填写工艺文件初稿14研究夹具设计任务，拟定夹具设计方案15确定定位和夹紧方案，绘制夹具结构草图46绘制夹具装配总图17拆画夹具零件图48填写工艺文件终稿，编写设计说明书1.59整理设计文件，准备抽查答辩110共计14四、主要借阅参考资料及手册学生可根据需要借阅以下参考资料和手册中的几种：1机械加工工艺手册2机床夹具设计手册3机床夹具设计图册4机械零件设计手册5机械制造工艺学课程设计指导书6相关教材等 序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础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的各课程的一次深入的综合性的运用，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学学习生活中占有重要的地位。本设计说明书主要分为五个部分，包括零件工艺分析、工艺规程设计、机床夹具的设计、工艺卡片及参考资料，是在指导老师及校办工厂（咸阳机床厂）师傅的指导之下完成，在此表示衷心的感谢！就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于本人是初次设计，能力有限，加之时间仓促，尚有许多不足之处，设计中的错误和不当之处，恳请老师予以指出和改正。一、零件工艺分析（一）零件功用该零件为数控阀芯槽及倒角磨床的垫板，其主要作用是连接液压缸和油口。（二）主要技术要求分析数控阀芯槽及倒角磨床的垫板共有两组加工表面，而这两组加工表面之间有一定的位置要求，现将这两组加工表面分述如下：1以长度130的正方形为基准的加工表面这一组加工表面包括80H7的孔、端面及110f6的外圆和深度3，各个外圆及80H7孔的倒角。80H7的孔与110f6的外圆有公差为0.015的同轴度要求。2以长度130的正方形为基准的加工表面这一组加工表面包括车削端面并保证尺寸18及80H7孔的倒角。3这两组加工表面之间有着一定的位置要求：110f6的内圆柱端面与大平面的平行度公差为0.02。110f6的圆柱面与110f6的内圆柱端面间的圆跳动公差为0.015。（三）工艺分析由以上分析可知，对于这两组加工表面，我们可以先加工一组表面，然后借助于专用夹具进行另一表面的夹正，并保证它们之间有位置精度要求。二、制订工艺路线（一）毛坯的选择由零件图和设计任务可知，垫板零件材料为Q235-B，同时考虑到该零件在磨床工作中的需要，因此应该选用钢件，以保证零件工作可靠。已知零件的生产纲领为小批量生产，通过计算，该零件质量约为1.5Kg，由金属机械加工工艺人员手册可知，其生产类型为小批量生产，故选择毛坯为轧钢140x140x20，考虑实际条件，其上80孔对于毛坯无需考虑。（二）确定毛坯余量查阅金属机械加工工艺人员手册中铸件机械加工余量可知，垫板零件轧钢毛坯余量取值2mm，该零件的其余各表面的毛坯余量的具体分布情况见“零件毛坯合图”所示。（三）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，几面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法继续进行。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的加工对于后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，零件比较规则，直接以四爪卡盘进行装夹定位而对于其中的圆跳动误差，同轴度误差而言，只要能保证端面，孔及外圆能在一次装夹中完成，就可保证他们的行位误差。而对于平行度误差而言，则要通过磨削加工进行保证。（四）工艺路线拟订制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状及位置精度等技术要求能得到合理保证，在生产纲领已确定为小批生产条件下，可以考虑采用一般通用机床配以专用夹具，并尽量采用工序集中来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序铣130x130的长方体及倒角 工序钻、镗、扩孔80，110的外圆深3，车端面及倒角工序车另一端面保证尺寸18.2及倒角工序钻削沉孔4- 9,钻攻4-M6-7H工序磨削大平面保证尺寸182工艺路线方案二 工序钻、镗、扩孔80，110的外圆深3，车端面及倒角工序 车另一端面保证尺寸18.2及倒角工序铣130x130的长方体及倒角工序钻削沉孔4- 9,钻攻4-M6-7H工序磨削大平面保证尺寸183工艺方案的比较与分析由于方案二，对于铣削130x130的长方体，必须保证已经加工80孔必须位于其的正中央，因而要以80孔为精基准并进行分度加工铣削130x130的长方体，又要设计夹具或者要到钳工平台画线，耽误时间比较麻烦。因此决定采用方案一。（四）加工余量、工序尺寸的确定根据磨架外壳的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）加工余量（查表法）140x140x20加工余量 z=10mm1钻30 的孔 z=25mm2扩75 的孔 z=2.5mm3粗镗 77的孔 z=1.5mm 4半精镗79的孔 z=0.5mm 5精镗 80的孔 z=0mm6粗车130的外圆 z=6mm7粗车122的外圆 z=2mm8半精车114的外圆 z=0.5mm 9精车110孔 z=0mm 10车端面20 z=1.0mm11车另一端面19 z=0.8mm12钻削沉孔4-9 z=0mm13钻攻4-M6-7H z=0mm14 磨削大平面18.2 z=0.08mm15磨削大平面18.08 z=0mm（五）确定切削用量、基本工时定额1加工方法与设备工序10采用X6132铣床；工序20和30采用CA6140车床；工序40采用Z3050；工序50采用磨床M7132。2切削用量采用计算法，下面为设计要求填写的两个工序卡工序的切削用量的计算确定过程：工序 铣130x130的长方体及倒角1）加工材料：轧钢b375400，小批生产2）加工要求：铣130x130的长方体及倒角3）机床：铣床4）刀具：圆柱形铣刀，刀片材料：YT15；刀具尺寸：d=38.2，w=30，rn=15，ao=12;工序 钻、镗、扩孔80，110的外圆深3，车端面及倒角1）加工材料：轧钢b375400，小批生产2）加工要求：钻、镗、扩孔80，110的外圆深3，车端面及倒角3）机床： 车床4）刀具：刀片材料：高速钢，1625mm，kr=90，kr=45，ro=15，ao=12，re=0.5mm；工序车另一端面保证尺寸18.2及倒角1）加工材料：轧钢b375400，小批生产 2）加工要求：车另一端面保证尺寸18.2及倒角3）机床： 车床4）刀具：刀片材料：高速钢，1625mm，kr=90，kr=45，ro=15，ao=12，re=0.5mm。工序钻削沉孔4- 9,钻攻4-M6-7H1）加工材料：轧钢b375400，小批生产2）加工要求：钻削沉孔4- 9,钻攻4-M6-7H3）机床：钻床4）刀具：刀片材料：硬质合金，5和9的钻头，15惚钻及M6的丝锥。工序 磨削大平面保证尺寸181）加工材料：轧钢b375400，小批生产2）加工要求：磨削大平面保证尺寸18 3）机床：磨床2计算切削用量（1）车端面1）ap=0.6,f=0.1mm/r，查机械加工工艺人员手册P2582）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=10004.04/(3.14140)=550.6r/min按机床选取nw=560r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x130x560/1000=160(m/min)（2）钻30H7的通孔1）ap=20mm,f=0.1mm/r, 查机械加工工艺人员手册P29430的麻花钻2）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x3.02/3.14x30=318.22r/min确定主轴转速Nw=320r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x30x320/1000=30(m/min)（3）扩30H7的通孔1）ap=20mm,f=0.1mm/r, 查机械加工工艺人员手册P281， 75的扩孔钻2）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x3.02/3.14x75=238.5r/min按机床选取nw= 250r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x75x250/1000=60(m/min)（4）粗镗75通孔二次 1）ap=1mm,f=0.1mm/r，查机械加工工艺人员手册P287，镗刀 3016，2）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x3.02/8.68x77=368.2r/min按机床选取 nw=360r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x77x360/1000=85(m/min)（5）半精镗77的通孔 1）ap=0.3mm,f=0.08mm/r，查机械加工工艺人员手册P287，镗刀 30162）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x3.02/8.68x79=461.8r/min按机床选取 nw=450r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x79x360/1000=110 (m/min)（6）精镗79的通孔1）ap=0.2mm,f=0.06mm/r，查机械加工工艺人员手册P287，镗刀 30162）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x3.02/8.68x80=528.6r/min按机床选取 nw=530r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x80x360/1000=110 (m/min)（7）粗车130的外圆二次1）ap=4mm,f=0.7mm/r，机械加工工艺人员手册 2）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x14.62/3.14x130=358.7r/min按机床选取 nw=360r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x130x360/1000=147(m/min)（8）半精车122的外圆1）ap=1.5mm,f=0.25mm/r，查机械加工工艺人员手册P246 2）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x17.24/3.14x122=458.8r/min按机床选取 nw=450r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x122x360/1000=110 (m/min)（9）精车114的外圆1）ap=0.5mm,f=0.06mm/r，查机械加工工艺人员手册P247 2）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000x22.59/3.14x114=628.3/min按机床选取 nw=630r/min3）计算切削速度Vc=3.14dn/1000=3.14x630x114/1000=218(m/min)(10)钻攻4-M6-7H1）ap=18mm,f=0.4mm/r，机械加工工艺人员手册，5钻头2）计算切削速度 V=292 0.810.81.54 /(1200.18100.150.40.3)=112(m/min) (1.9m/s)确定主轴转速 ns=10001.9/(3.1412) =50.4(r/s) 按机床选取 nw=5(r/s)所以实际切削速度 v=0.19(m/s)3）M6-7H丝锥ap=0.5mm,f=1mm/r，V=292 0.810.81.54 /(600.180.50.1510.3)=161(m/min) (2.7m/s)ns=10002.7/(3.1412)=71.6r/s按机床选取 nw=1.7r/s所以实际切削速度 v=0.06(m/r)查阅机械制造工艺与机床夹具课程设计指导以及机械加工工艺人员手册根据零件尺寸、材料确定各工序的切削用量：工序工步切削深度（mm）切削速度（m/min）转速r/min或往复次数进给量min/r或mm/双行程1012240800.1720120303200.131854500.0840. 52186300.063010.61604500.13工时定额外形尺寸主要在铣床加工，故准备终结时间为25min；切削用量的确定举例：工序号20.精镗80H7孔时，查金属机械制造加工工艺人员手册表145及机床进给量ap=0.2mm,f=0.06mm/rNs=1000v/3.14dw=1000x3.02/8.68x80=528.6r/min按机床选取 nw=530r/min，则实际切削速度为Vc=3.14dn/1000=3.14x80x360/1000=110 (m/min)例如工序号20钻30的孔时查金属机械制造加工工艺人员手册表1436可知ap=20mm,f=0.1mm/r,30的麻花钻Ns=1000v/3.14dw=1000x3.02/3.14x30=318.22r/min，取主轴转速Nw=320r/min，则实际切削速Vc=3.14dn/1000=3.14x30x320/1000=30(m/min)三、机床夹具设计（一）定位基准和夹紧方案由于所需加工工件的特征需在钻床上进行加工故采用钻床夹具。1工序进行钻孔4M6-7H和4-9的沉孔15，由于均为通孔，因而不用限制其Z轴的移动及转动。由工件的几何形状出发，考虑用三爪卡盘进行定位，刚好可以满足其定位要求。又由于工件钻的孔较多且刚好关于整圆等分，因而还要在三爪的下方加上一个分度盘，这样就可满足加工的要求。2利用机三爪进行夹紧，同时采用一个移动压板进行压紧工件，夹紧力方向向下。3需要对刀导向机构。4因工件质量较小，钻的孔也比较小，可以直接把夹具体放在钻床的工作台上。（二）夹紧力、切削力的计算由于夹具装配图可知夹紧力的方向指向工件，工件的夹紧力利用三爪和一个压板，沿Z轴的方向且夹紧力必须大于沿Z轴的切削力，F夹=F*K，Fo=F切削*L/t,则F夹=F切削*L/t*k且K=K0*K1*K2*K3*K6*K1，由切削力计算公式N2=Wzapf0.75=804x1x0.37x0.75=381.09N,K=1.2x1.2x1.0x1.0x1.0=1.4,由F夹=F切削x58/30x1.4=1031.5N（三）定位误差的分析1夹具精度分析及计算：D定位误差分析：由于定位基准与工序基准不重合，则B=0.015mm，定位误差与限位基准重合，则Y=0，因此D=B+Y=0.015mm2安装误差分析：钻套与支架的采用H7/h6最大间隙为0.01mm，所以A=0.01mm3G加工误差计算：G主要取决于机床的制造精度以及工艺的安排等多方面的因素，一般取零件加工精度的1/3到1/5，故取G=K/3=0.03/3=0.01mm.夹具的总加