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【GY050】Z3050×16立柱摇臂升降钻床壳体的加工工艺及夹具设计【C】【机械工艺夹具类毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】

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关键词：: z3050 16 立柱摇臂升降钻床壳体加工工艺夹具设计机械毕业设计论文优秀优良通过答辩

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内容简介：: 毕业设计（论文）设计课题： 16 立柱摇臂升降钻床壳体的加工工艺及夹具设计专业名称：机械电子工程所在班级： 2004 级机电班学生姓名：郭世清指导老师：赵老师设计时间： 2007 年 5 月毕业设计任务书一设计课题： 16 立柱摇臂升降钻床壳体加工工艺及夹具设计。二设计任务书： 1 张 1 张 1 张 1 张 1 份指导老师：赵小林 2007 年 5 月目录一前言二零件的分析三零件的材料及毛坯种类的选择四零件机加工时的主要问题五基准的选择六工艺路线的制定七机械加工余量毛坯尺寸的确定八加工设备的选定九确定切削用量及基本工时十专业夹具设计十一参考文献十二毕业设计总结前言在前面的实习过程中，我了解了一些产品的加工工艺过程，还见识了一些先进的机械加工设备和生产方法。工艺是生产中最活跃的因素，既是构思和想法，又是实在的方法和手段。工艺设计是生产加工中的核心内容之一。本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程，按指导老师的指定设计其中一道工序的专用夹具，并撰写设计说明书。本次设计是在我们学完了大学的全部基础课束了毕业实习后进行的。这是我们对三年大学所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。就我个人而言，我希望能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的下一个良好的基础。当然，由于本人知识结构的不完善，欠缺实际生产工作经验，还缺少必要的工艺实验和现场调研，设计中尚存在许多不完善，不合理的地方，恳请各位老师批评指正。零件的分析零件的作用分析题目所给定的零件是 16立柱摇臂升降钻床壳体（见附图）。该零件为箱体类零件，它有六个外表面均需加工，孔系的加工精度高，此外，还需加工一系列的螺级孔。零件的技术要求分析的尺寸精度及形状精度孔 1 220和孔 3 85及孔 4 60，其孔径尺寸精度等级为孔距孔 1和孔 3为 0 05箱体孔 2和孔 4为 0 06 平面的几何形状精度壳体孔的中心线与面的垂直度孔 3 85对平行孔的中心线的平行度孔中心线的平行度与齿轮传动精度和齿宽等因素有关，该壳体的孔中心线平行度允差为孔及平面的表面粗糙度 N、 M、 R、 S、的粗糙度为件的材料及毛坯种类的选择由于机体的结构复杂，且其吸振性和耐磨性均要求较高，但其对所承受的载荷并不大，因此选择易于成型，切削性，吸振性，耐磨性较好同时价格低廉的可以保证零件工作可靠。由于生产量大，为了提高劳动生产率，采用砂型机器造型证加工质量都是有利的。零件机械加工时的主要问题箱体类机体，其主要加工表面是平面及其孔系，一般情况下，平面的加工精度比孔系的加工精度容易实现，因此，对于摇臂钻床的壳体来说，其主要问题是如何实现孔的加工精度，如何处理好孔和平面之间的相互关系，由于壳体中批生产，因此满足其生产率的要求也是应该考虑的因素。 4 1孔和平面的加工顺序箱体内零件的加工应遵循“先面后孔”的加工原则，即先加工基准面，再以基准面加工其它的面，然后加工孔系，这样处理的原因是：平面的面积大，定位是稳定可靠，且夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度，其次是，先加工平面，可以先切去铸件表面的凹凸部分，为提高孔的加工精度创造条件，而且便于对刀的调整，同时也有利于保护刀具，防止打刀和崩刀。 4 2 粗精加工分阶段进行由于此壳体的结构形状复杂，主要表面的加工精度较高，所以应将其主要表面的加工分粗精加工进行，这样可以消除由粗加工所产生的内应力，切削力，夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度，同时，还能根据粗精加工的不同要求合理选用设备，有利于提高生产率 4 3 孔系加工方案的选择加工壳体的孔系时，应选择能满足孔系加工精度要求的加工方法及设备，还应考虑经济效益的因素，在满足精度要求及生产率的条件下选择价格最低的机床。根据该机床的加工精度和生产率要求，宜采用镗模法镗孔和钻，铰孔的加工方案。基准的选择 5 1 粗基准的选择粗基准的选择应满足粗其准选择的要求： 3. 保证各主要孔的加工余量均匀；为了满足上述要求，应选择壳体的重要面制工件的六大自由度，达到完全定位。 5 2 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该考虑进行尺寸换算。壳体的即是装配基准又是设计基准，遵循“基准重合”“基准统一”原则，此外，位稳定，夹紧可靠。工艺路线的选定选定工艺路线，应在保证零件质量的前提下，力求有较高的生产率和低的生产成本工序：铸造工序：热处理，时效处理工序：毛坯检验工序：涂油漆工序：以面为基准，粗车面工序：以面为基准，粗，半精，精车面工序：半精精车面，粗车孔 220 工序：粗铣，面，精铣，面工序：钻孔，，工序 10：钻孔 48底孔工序 11：以面为基准用钻模钻 17， 42， 16 工序 12：平工序 13：粗，半精，精镗孔 230 工序 14：粗，半精，精镗孔 85， 60 工序 15：攻螺纹 5， 16， 42， 48， 4 工序 16：倒角，去毛刺工序 17：终检工序 18：入库艺路线方案 2 工序 01 ：铸造工序 02 ：热处理（退火），时效处理工序 03 ：毛坯检验工序 04 ：涂油漆工序 05 ：画线工序 06 ：以面为基准，粗铣面，面工序 07 ：以面为基准，粗，半精，精铣，面，粗铣面工序 08 ：以面为基准，半精精铣面工序 09 ：钻孔 57， 10，攻螺纹孔 6H， 6H 工序 10 ：钻孔，攻螺纹孔 6H， 6H。工序 11 ：钻孔 42底孔，攻螺纹孔 6H 工序 12 ：粗，半精，精镗孔 220 工序 13 ：粗镗孔 230 工序 14 ：粗精镗孔 85. 60 工序 15 ：锪平 5 17， 53 工序 16 ：倒角，去毛刺工序 17 ：终检工序 18：入库艺路线方案的比较分析上述两种方案遵循了工艺路线的一般原则。平面的加工方案 1中平面加工以车为主，由于工件的尺寸较大，在车床上加工时，它的惯性较大，平衡困难，又由于削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，而且精度在车床无法保证的。方案 2 采用铣平面，就解决了上述问题。孔的加工方案 1中的 3个孔 220， 85， 60是在一道工序中完成的，由于 3孔的直径相差较大，采用镗模夹具尺寸太大，而且孔 3和孔 4的设计基准是孔 1，这样会产生基准不重合误差，方案 2中将 220和 85、 60分开加工，先加工好 220，再以孔为基准加工 85和 60，而 85和 60之间的孔中心矩有镗模来保证。综上所诉，方案 2的优点多，更能合理的分配加工余量，减少由于主要加工表面余量不均所造成的废品，故优先采用方案 2。机械加工余量确定工余量。根据机体最大尺寸为 530型方法为砂型机器造型，按表 22表择铸件精度为 9 级和铸件加工余量等级为 G 级，然后按表工序尺寸及其公差，各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度如下：平面加工 1） N 面粗铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 精铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z=坯尺寸：） M 面粗铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 精铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z=坯尺寸：） P 面粗铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z=坯尺寸： 60 ） Q 面粗铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 精铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z=坯尺寸： 55 ） R 面粗铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 精铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z=坯尺寸： 45 ） S 面粗铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 精铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z= 铣：表面粗糙度 m，工序余量 Z=坯尺寸： 45 的加工 1）孔 1 粗镗： 2170+度面粗糙度 m，工序余量 2Z=5精镗： 2170+度面粗糙度 m，工序余量 2Z=2 镗： 220度面粗糙度 m，工序余量 2Z=1坯尺寸： 212 ）孔 2 粗镗： 230，精度面粗糙度 m，工序余量 2Z=10坯尺寸： 220 ）孔 3 粗镗：度面粗糙度 m，工序余量2Z=3精镗：度面粗糙度 m，工序余量2Z= 镗： 85度面粗糙度 m，工序余量 2Z=坯尺寸： 80 ）孔 4 粗镗： 580+度面粗糙度 m，工序余量 2Z=3精镗：度面粗糙度 m，工序余量2Z= 镗： 60度面粗糙度 m，工序余量 2Z=坯尺寸： 55 工设备的选定选择机床铣平面：各工序的工步不多，中批生产要求较高的生产率，故选择镗孔：由于加工的零件直径较大，故选择卧式铣镗床；又由于要求的精度较高，考虑到加工效率，减少设备的数量，所以也选择钻孔，攻丝，锪孔，可采用专用的钻模在摇臂钻床上加工，可选用摇臂钻床。选择夹具本零件在铣平面、镗孔、钻孔都采用专用夹具。选择刀具在铣平面的工序中，一般都选择硬质合金铣刀。本零件的毛坯材料为铸铁，所以采用质合金铣刀。在镗孔的工序中，一般都选择硬质合金镗刀。在钻孔，攻丝，锪平面的工序中，一般选用合金刀具。选择量具本零件生产属于中批生产，一般均采用通用量具，选择量具的原则有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择孔加工用量具 85经粗镗，半精镗，精镗三次加工粗镗至半精镗至镗孔公差等级表度系数 K=量器具测量方法的极限误差 T=选用内径百分尺。从表选分度值为量范围 50 125 半精镗孔差等级为，按表度系数 K=量器具测量方法的极限误差表分度值为量范围 50 100一级内径百分尺（精镗孔 85于精度要求高，所以选用极限量规，按表据孔径可选用三牙锁紧式圆柱塞规。（其余选用游标卡尺，分度值为确定切削用量及基本工时工序 6：以面为基准，粗铣面，面 1）铣 M 面刀具选用质合金刀片镶齿盘铣刀，机床选用卧式铣镗床，计算结果如下：铣刀进给量 z 主轴转速 0r/际切削速度削深度具耐用度 t 耐 t 耐 =300削时间 t=3 ）铣刀具选择质合金刀片端铣刀根据表削深度 12择标准的端面铣刀，齿数 z=12， 25刀形状由于铸铁硬度 220选择 30， =5 =10， s= 选择切削用量确定铣削深度，由于加工余量不大，可一次走刀完成，则确定每齿进给量用端面铣刀以提高进给量，据（文献 2）表选用床的功率为 10 卧式铣镗床说明书时， z，故取 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具寿命，据表刀刀齿后刀面最大磨损量为 1于铣刀直径 25刀具寿命 T=180 确定切削速度每分钟进给量削速度可根据表3出：当 25Z=12， mm/z， 7m/ 20r/ 86mm/修正系数为： = t 7 n= 20 76r/=586 据表卧式铣镗床说明书选择 05r/ 40mm/此实际的切削速度和每齿进给量为： do 000=125 205/1000=80m/40/（ 205 12） =z 校验机床功率。根据表 3 p=180 220112mm，25Z=12， 40mm/ 近似为：据卧式铣镗床说明书机床主轴允许的功率为（ 10 =机床的功率满足要求。基本工时， L=l+y+， l=190据表 3对称安装铣刀，入切量及超切削量 y+=47 L=237 L/37/240=序 7：以面为基准，粗，半精，精铣，面，粗铣面 1）铣刀具选质合金刀片镶齿盘铣刀，据（文献 2）表削深度为 556选择标准的镶齿盘铣刀，齿数 Z=22，15 铣刀的形状由于铸铁硬度 220选择 5 30， =5 =10， s= 选择切削用量（ 1）确定铣削深度于加工余量不大，故可以在一次走刀内完成，则（ 2）确定每齿进给量用不对称镶齿盘铣刀以提高进给量，据表选用床的功率为 10 时， z，故取 mm/z。（ 3）确定铣刀磨钝标准及刀具寿命，据表刀刀齿后刀面最大磨损量为于铣刀直径刀具寿命T=300 确定切削速度每分钟进给量削速度可根据表 3 4）查出：当 Z=22， mm/z， 3m/ 4r/ 56mm/修正系数为： = t 3 n= 4 =256 据表卧式铣镗床说明书选择 0r/ 40mm/此实际的切削速度和每齿进给量为： do 000=60/1000=40/（ 60 22） =z （ 5）校验机床功率。根据表 3 p=180 220256mm，Z=22， 40mm/ 近似为：据 0述查得的功率为铣一整个平面所需功率，由于此加工平面只有边上一圈，加工面积很小，故机床的功率满足要求。（ 6）基本工时 L/中， L=l+y+， l=530据表 3对称安装铣刀，入切量及超切削量 y+=110 L=640 L/ 640/240=）铣 Q 面铣刀进给量 z 实际切削速度 8mm/削深度具耐用度 t 耐 =180削功率削时间 tj=）铣 R 面刀具选择质合金刀片端铣刀根据（文献 2）表削深度 12择标准的端面铣刀，齿数 z=12， 25刀形状由于铸铁硬度 220选择 30， =5 =10， s= （ 1）选择切削用量确定铣削深度，由于加工余量不大，可一次走刀完成，则确定每齿进给量用端面铣刀以提高进给量，据表选用床的功率为 10献 3）（表卧式铣镗床说明书时， z，故取 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具寿命，据表刀刀齿后刀面最大磨损量为 1于铣刀直径 25刀具寿命 T=180 确定切削速度每分钟进给量削速度可根据（文献 1）表 3出：当 25Z=12， mm/z， 7m/ 20r/ 86mm/修正系数为： = t 7 n= 20 76r/=586 据（文献 3）表卧式铣镗床说明书选择 05r/ 40mm/此实际的切削速度和每齿进给量为： do 000=125 205/1000=80m/40/（ 205 12） =z 校验机床功率。根据表 3 p=180 220112mm，25Z=12， 40mm/ 近似为：据卧式铣镗床说明书机床主轴允许的功率为（ 10 机床的功率满足要求。基本工时， L=l+y+， l=190据表 3对称安装铣刀，入切量及超切削量 y+=47 L=237 L/37/240=）铣 P 面铣刀进给量 z 实际切削速度 8mm/削深度具耐用度 t 耐 =180削功率铣削时间 tj=序 8：以面为基准，半精精铣面刀具选质合金刀片镶齿盘铣刀，据（文献 2）表削深度为 556选择标准的镶齿盘铣刀，齿数 Z=22，15 确定铣削深度，由于加工余量不大，可一次走刀完成，则确定每齿进给量用端面铣刀以提高进给量，据表选用床的功率为 10 卧式铣镗床说明书时， z，故取 mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具寿命，据表刀刀齿后刀面最大磨损量为 1于铣刀直径 25刀具寿命 T=180 确定切削速度每分钟进给量削速度可根据表3出：当 25Z=12， mm/z， 7m/ 20r/ 86mm/修正系数为： = t 7 n= 20 76r/=586 据表卧式铣镗床说明书选择 05r/ 40mm/此实际的切削速度和每齿进给量为： do 000=125 205/1000=80m/40/（ 205 12） =z 校验机床功率。根据表 3 p=180 220112mm，25Z=12， 40mm/ 近似为：据卧式铣镗床说明书机床主轴允许的功率为（ 10 =机床的功率满足要求。铣刀进给量 z 主轴转速 60r/际切削速度削深度具耐用度 t 耐 t 耐 =300削时间序 9：钻孔 57， 10，攻螺纹孔 6H， 6H 1）钻 57 钻头材料为硬质合金钢钻头直径 d=17给量 f=r 钻削速度 V=0.3 m/s 主轴转速 37r/工时间）钻 10 钻头选为硬质合金钢直柄麻花钻钻头直径 d=给量 f=r 钻削速度 V=0.3 m/s 主轴转速 37r/工时间）钻 15螺纹攻螺纹前钻孔使用锥柄阶梯麻花钻，材料为硬质合金钢，计算如下钻头直径 d=给量 f=r 钻削速度 V=0.3 m/s 主轴转速工时间攻 15锥材料为硬质合金钢丝锥直径 d=16削速度 V=0.4 m/s 主轴转速工时间）钻 20螺纹使用专用钻头材料为硬质合金钢钻头直径 d=46给量 f=r 钻削速度 V=0.3 m/s 主轴转速 20r/工时间攻锥材料为硬质合金钢丝锥直径 d=48削速度 V=m/s 主轴转速工时间序 10：钻孔，攻螺纹孔 6H，6H。钻 5 15纹底孔 18孔，选择硬质合金钢麻花钻头，按（文献 2）表 3 V=可算出 03V/ d=858r/表 ,L=+=(D+d)/2钻孔，盲孔，通孔 1 钻 5 18 选择硬质合金钢麻花钻头按表 3 V=则可算出 03V/ d=表，钻头材料为硬质合金钢直柄麻花钻钻头直径 d=给量 f=r 钻削速度 V=0.3 m/s 主轴转速 270r/工时间 5表 3 V=s 则 03V/ d=j=(2+L) (1/)/f 按表 7 ,I=1(单孔 )， 1-3)2-3)f 则 8+5+5) (1/)/1= =5 4丝锥材料为硬质合金钢丝锥直径 d=5削速度 V=m/s 主轴转速 53r/工时间序 11：钻孔 42底孔，攻螺纹孔 6H 攻丝锥材料为硬质合金钢丝锥直径 d=42削速度 V=m/s 主轴转速加工时间序 12：粗，半精，精镗孔 220 粗镗孔 1 220，工序尺寸为 217+一根镗杆加工，按表 3 V=s,f=r 则主轴转速： 000v/ d =1000 217) =70r/表 60 m=v 10 80, 1, =0 1 60 180 1 m=10机床的效率为机床功率足够基本工时计算如下： L=25(70)=精镗孔 1 220，工序尺寸分别为表 3 V=s,f=r 则主轴转速； 000V/ d=s=100r/ 查表： 60m=V 10 80, 则 60 180 1 =m=机床效率为机床效率足够基本工时计算如下： L=25j=L/5/ 镗孔 1 220。用一根镗杆加工，按表 3 V=s,f=r 则主轴转速： 000V/ d =130r/ 60m=V 10 80, , 则 60 180 1=m=10机床效率为故机床效率足够基本工时计算如下 L=25j=L/5/序 13：粗镗孔 230 取 V=s,f=r 则主轴转速： 000v/ d =1000 217) =65r/表 60 m=v 10 80, 1, =0 1 V=s,F=r,6r/m=工时间： T=序 14：粗精镗孔 85. 60 粗镗孔 3 85，工序尺寸为 83+镗孔 4 60，工序尺寸为 58+ 使用硬质合金镗刀一次加工完成。按表 3 V=s,f=r. 则主轴转速： 000V/ d=1000 217)=70r/表 60 10 80, 则 60 180 1=m=10机床效率为机床功率足够。基本工时计算如下； L=41 70=半精镗孔 3 85，孔 4 60 工序尺寸分别为表 3 V=s,f=r 则主轴转速： 000V/ d =s=100r/表 60m=V 10 80, , 则 60 180 1 z 机床效率为机床功率足够基本工时计算如下； L=41 ，孔 4 60 用镗模一次加工完成按表 3 V=s,f=s 则主轴转速： 000V/ d=s=130r/表 z=60m=V 10 80, , 则 60 180 1 10机床效率为机床效率足够基本工时计算如下 :L=41j=L/序 15：锪平 5 17， 53 采用 90 锪钻，为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与精镗孔时相同： n=337r/动进给。最后，将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片中。夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低工人劳动强度，需要设计出专用夹具。经过与指导老师商量，决定设计第 14 道工序精镗，精镗孔 3 85，孔 4 60 的镗床夹具，该夹具适用于卧式铣镗床，刀具为一根硬质合金镗刀。镗床夹具是精加工用夹具，因此各个方面要求均较高。如镗模支架上导向孔，它主要是用来保证加工孔和孔系的位置精度，所以导向孔的中心线必须与定位面保持正确的相互位置要求。如对定位面的坐标尺寸公差、平行度、垂直度，对镗模找正基面的相互位置要求，孔系各孔中心线间的平行度和垂直度，同轴线孔的同轴度等，这些因素都是要考虑的。 1 确定加工方案此工序所加工的孔均在 S 面上孔 3，孔 4 的中心线，设计基准为孔 1，且孔 3，孔 4 与 N 面的垂直度为于孔 3。孔4 的中心线的位置精度要求较高，则使用膛模一次把孔 3，孔 4加工出来。 2 确定定位方案方案一：以 M 面 220 为主要基准限制 3 个自由度和 3个转动自由度，以侧面为辅助支承限制一个转动自由度。这种定位从原理上分析是合理的，夹具结构也很简单，这样可以缩小定位销的尺寸。但由于孔 3 和孔 4 与由于工件的结构形状复杂，这夹紧时会出现违背选择夹紧力作用点的原则，即夹紧力的作用点不能作用在定位元件的支承表面上或作用在几个定位元件所够成的稳定受力区域内这一贯原则。方案二：用 N 面和孔 220为主要基准，限制 3个移动自由度和2 个转动自由度，以侧面为辅助支承限制一个转动自由度，这种定位方案既可以满足“基准重合”的原则，也可以满足孔 3，孔4 和 N 面的垂直度要求，这样能解决方案一中夹紧力不能作用在定位元件的支承面上这一缺点，但 220这个定位销的尺寸较大，可以制成空心圆筒以减少其重量，这种方案定位可靠，夹紧也很方便，可使用联动夹紧装置，减少辅助时间。由于切削速度不大，同时为了易于保证条技术要求。加工均采用固定式镗套。为了增加镗杆刚性，采用双面前后导支承结构，加工 42 时手换镗刀进行加工，镗套均装在支架上，支

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