年产2000件开合螺母上座体零件工艺规程设计

1目录课程设计任务书-2（一）零件的分析1.1 开合螺母上座体零件图-31.2 零件的功能-31.3 主要加工表面及其要求-4（二）毛坯的制造2.1 确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差-42.2 确定毛坯的技术要求-52.3 绘制零件毛坯综合图-5（三）工艺规程设计3.1 工艺基准的选择-63.2 拟定加工工艺路线-73.3 工艺方案的分析、比较和确定-83.4 确定其中 3 道工序的的切削用量和工时定额-93.5 计算零件的加工成本-15（四）机床夹具设计4.1 定位方案的确定-164.2 夹紧方案的确定-164.3 夹具主要技术参数-17（五）结束语-182（六）参考文献-19课程设计任务书1. 设计题目：年产 2000 件开合螺母上座体零件工艺规程设计和装备设计2.设计内容：1）零件毛坯综合图 1 张2）工艺规程设计工艺卡 12 张3）某一工序专用夹具设计图纸：夹具装配图 1 张夹具体零件图 1 张4）工艺课程设计说明书 1 份3（一）零件的分析1.1 开合螺母上座体零件图如下所示：1.2 零件的功能：开合螺母的是用来联接丝杆的传动到溜板箱。因为溜板箱有两套传动输入，即光杆和丝杆。一般的走刀用光杆传动，加工螺纹时用丝杆传动。而这两者是不能同时咬合的，否则会因传比动不一造成传动系统破坏。开合螺母的作用相当于一个离合器，用来决定溜板箱是否使用丝杆传动。41.3 主要加工表面及其要求：1）70 内孔：保证公差 70H7，表面粗糙度 Ra1.25。2）夹角 55的两平面：必须保证其中的水平面距离底面距离21，两平面的粗糙度为 Ra1.6。3）70 孔的两端面：保证尺寸 59 和 56，保证两端面粗糙度Ra1.6。4）底面 2 孔：孔的中心线距离零件的中心线距离保证200.07，孔的深度为 20 ，孔的直径保证 13H7，粗糙01度 Ra1.6。5）侧面孔和顶部通孔：侧面孔保证尺寸 13，7H7，表面粗糙度 Ra6.3。顶部通孔保证尺寸 8.5 和粗糙度 Ra12.5。6）中间铣断面：保证尺寸 10，粗糙度 Ra12.5（二）毛坯的制造2.1 确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差零件采用 HT150 材料，年产量是 2000 件，属于中批量生产，采用对称制造的方式，开合螺母上座体的尺寸不大，有较多的表面无需切削加工，所以，毛坯可以选择金属模砂型铸造成型。由于采用对称制造的方式，所以选用垂直于内孔 70H7 的一端5作为浇注底面，有利于保证浇注时金属液体能很好的进入模腔，金属液体从 70H7 孔的一端流入充满整个模腔。铸件公差等级为 CT-9，查表选择毛坯浇注底面的加工余量较小为4mm，其余各个加工面的加工余量均为 6mm。2.2 确定毛坯的技术要求1）铸件不应该有裂纹、砂眼、气孔及夹渣等缺陷。2）采用正火处理以消除内应力，从而改善切削加工性能。3）起模斜度为 20。2.3 绘制零件毛坯综合图根据开合螺母上座体的零件图，在各个加工表面上加上机械加工余量，绘制出零件毛坯综合图，并标注尺寸和技术要求，如下图所示6（三）工艺规程设计3.1 工艺基准的选择离底面高度 33mm 的凸台和底座前端面无需进行机械加工，所以采用凸台，底座前端面和孔 70 的右端面作为粗基准定位，粗铣底面和夹角为 55的两平面。工艺基准的选择如下：序号 加工部位 基准选择1 底面，夹角为 55的 2 平面（粗铣）凸台，底座前端面及孔 70 右端面72 孔 70 的两个端面级内孔（粗车）底座前端面及夹角 55的 2 平面3 两侧面 底座前端面及夹角 55的 2 平面4 夹角 55的 2 平面（精铣） 底面，70 右端面和底座前端面5 孔 70 的两个端面级内孔（精车）底座前端面及夹角 55的 2 平面6 底面孔 底面、底座前端面及 70 内孔7 侧面 2 孔和顶端通孔 底座前端面及夹角 55的 2 平面8 中间面 底面和底面 2 内孔3.2 拟定加工工艺路线初步选出 2 种可行的加工方案，分别如下：加工方案一：工序 加工内容 机械加工设备01 粗铣底面，夹角 55的 2 平面，高度 1.5 的端面和退刀槽万能铣床02 粗车内孔和孔的 2 端面 普通卧式车床803 粗铣半精铣精铣 2 侧面 万能铣床04 精铣底面，夹角 55的 2 平面万能铣床05 精车内孔和孔的 2 端面 普通卧式车床06 钻扩粗铰精铰底面孔 立式钻床07 钻粗铰半精铰精铰至7H7，钻孔 8.5立式钻床08 铣断中间面 万能铣床09 去毛刺，清洗加工方案二：工序 加工内容 机械加工设备01 粗车半精车精车孔70H7普通卧式车床02 粗铣侧面 万能铣床03 粗铣底面 万能铣床04 粗车半精车精车内孔 2 端面普通卧式车床05 粗铣半精铣精铣夹角为 55的两平面，粗铣高度 1.5 端面和退刀槽万能铣床906 钻扩粗铰精铰底面孔 13立式钻床07 钻粗铰半精铰精铰至 7H7，錿平面至 13， 钻孔 8.5 ，立式钻床08 铣断中间面 瓦能铣床09 去毛刺，清洗3.3 工艺方案的分析、比较和确定方案一采用工序分散的原则，划分了加工阶段，将粗精加工分开，有利于材料恢复变形和时效处理，后面的精加工采用已经加工好的精度高的表面定位精加工表面，使得加工零件的加工精度有所提高。缺点是：会增加机床和工人的数量，增大了设备的占地面积，增加了工件在各个工序间搬运和装夹的时间。方案二采用基准重合的原则，先将 70H7 的孔加工好，再用70H7 孔的中心线定位加工其他表面，减少了基准误差，并且采用工序集中的原则，减少了工件装夹和搬运的次数，减少了辅助时间和准备终结时间，同时减少了机床和工人的数量。缺点是：由于采用了工序集中的原则，粗精加工没有分开，工件没能得到很好的时效处理，工件加工完成后会因为材料的反弹产生形状和位置误差，导致加工不是很高。这次设计是面向年产量为 2000 件的零件生产，属于中批量生产10的范畴，且重要表面的加工精度要求不低，将工序分散虽然增加了辅助时间和准备终结时间，但是分配在每个工件上的辅助时间和准备终结时间并没有增加多少，而且还能使得加工精度有所提高，所以，综合以上 2 中加工方案的优缺点以及生产纲领和精度要求，选用第一种加工方案更为合理，在整个加工过程中大量采用各种专用机床。3.4 确定其中 3 道工序的的切削用量和工时定额。3.4.1 工序1）粗铣左侧面端面总的加工余量 6mm，一次走刀，所以背吃刀量 ap=6mm查表可得机床的进给量 f=2.8mm/r铣削速度 Vc，由于刀具采用的是高速钢，工件材料为HT150，工件硬度 150250HBS，查表可得铣削速度 Vc 推荐值为1530m/min，选取 Vc=20m/min。基本事件 Tj刀具为直齿三面刃铣刀，所以 =+1+(13) , 1=() 2=25带入参数可以求得 Tj=0.7187 min辅助时间 Tf=0.14372)粗铣右侧面端面总的加工余量 6mm，一次走刀，所以背吃刀量 ap=6mm11查表可得机床的进给量 f=2.8mm/r铣削速度 Vc，由于刀具采用的是高速钢，工件材料为HT150，工件硬度 150250HBS，查表可得铣削速度 Vc 推荐值为1530m/min，选取 Vc=20m/min。基本事件 Tj刀具为直齿三面刃铣刀，所以 =+1+(13) , 1=() 2=25带入参数可以求得 Tj=0.7187 min辅助时间 Tf=0.14373.4.2 工序1）精车左端面背吃刀量 ap=0.8 mm进给量 f=0.2mm/r铣削速度 Vc= ()代入参数可以求出 Vc=58000mm/min机床主轴转速 n=1000 3.14代入数据可以求得 n=243.04mm/r基本时间 Tj12= =12 +1+2+3代入数据可以求得 Tj=1.2275 min辅助时间 Tf=1.2435 min2）精车右端面背吃刀量 ap=0.8 mm进给量 f=0.2mm/r铣削速度 Vc= ()代入参数可以求出 Vc=58000mm/min机床主轴转速 n=1000 3.14代入数据可以求得 n=243.04mm/r基本时间 Tj= =12 +1+2+3代入数据可以求得 Tj=1.2275 min辅助时间 Tf=1.2435 min3）精镗孔至 70H7这个工步是在普通卧式车床上镗孔，其切削用量不按镗削用量13来计算，按照车床车削用量和工时定额来计算如下，背吃刀量 ap=0.5 mm进给量 f=0.2mm/r铣削速度 Vc= ()代入参数可以求出 Vc=139260mm/min机床主轴转速 n=1000 3.14代入数据可以求得 n=633.58mm/r基本时间 Tj= =12 +1+2+3代入数据可以求得 Tj=0.9888 min辅助时间 Tf=0.1978 min3.4.3 工序1）钻孔至 12背吃刀量 ap=6 mm进给量 f采用群钻 d=12mm ，f=0.03*d所以，f=0.3mm/r14钻削速度 Vc由于工件材料为铸铁，钻削速度范围为 2025m/min，取Vc=20m/min基本事件 Tj= ()=+1+21=2+(12)由于是钻盲孔，所以 =02带入参数可以求得 Tj=0.1113 min辅助时间 Tf=0.0223 min2）扩孔至 12.85mm背吃刀量 ap=0.425mm由于刀具采用高速钢，工件材料为 HT150，所以查表可得扩削速度和进给量进给量 f查表可得 f=0.150.40mm/r，取 f= 0.3mm/r 钻削速度 Vc查表可得 Vc=1020m/min，取 20m/min基本时间 Tj=()=+1+21=12 +(12)扩盲孔时 =0， 为扩孔前的孔径，D 为扩孔后的孔径。2 1带入参数可得 Tj=0.0958 min15辅助时间 Tf=0.0192 min4）粗铰孔至 12.95 mm背吃刀量 ap=0.05 mm铰刀的材料为硬质合金，工件材料为铸铁，所以，可以通过查表确定进给量 f 和切削速度 Vc进给量 f查表可得 f=0.30.5mm/r，取 f=0.5mm/r切削速度 Vc查表可得 Vc=812m/min，取 Vc=12000mm/min基本时间 Tj=()=+1+21=12 +(12)扩盲孔时 =0， 为扩孔前的孔径，D 为扩孔后的孔径。2 1带入参数可得 Tj=0.1648 min辅助时间 Tf=0.0330 min4）精铰孔至 13H7背吃刀量 ap=0.025 mm铰刀的材料为硬质合金，工件材料为铸铁，所以，可以通过查表确定进给量 f 和切削速度 Vc进给量 f查表可得 f=0.20.5mm/r，取 f=0.2mm/r切削速度 Vc16查表可得 Vc=812m/min，取 Vc=12000mm/min基本时间 Tj=()=+1+21=12 +(12)扩盲孔时 =0， 为扩孔前的孔径，D 为扩孔后的孔径。2 1带入参数可得 Tj=0.3853 min辅助时间 Tf=0.0771 min3.5 计算零件的加工成本以下是零件加工过程中所用机床的使用价格铣床 20 元/时 （1/3 元/min）钻床 15 元/时 （0.25 元/min）车床 30 元/时 （0.5 元/min）以下是整个工艺过程中没到工序所用机床与时间表工序 加工时间（min） 机床01 3.946 万能铣床02 5.6549 普通卧式车床03 1.883 万能铣床04 1.716 万能铣床05 4.5113 普通卧式车床06 0.992 立式钻床07 0.6475 立式钻床08 2.731 万能铣床17由以上数据可以求出单个零件的加工成本为 XX=0.333*（3.946+1.883+1.716+2.731）+0.25*（0.992+0.6475）+0.5*（ 5.6549+4.5113）=8.918 元（四）机床夹具设计本次夹具设计是针对最后一道工序：铣断中间面而设计的。4.1 定位方案的确定以下是两种定位方案：1）采用 3 个垂直面进行定位：底面定位 3 个自由度，侧面定位 2 个自由，中心孔的一个端面定为一个自由度。2） 采用一面两销的定位方式，限制 6 个自由度，其中一个定位销采用 A 型定位销，另一个定位销选用 B 型定位销（即削边销） ，将工件的下表面放在定位面上实现完全定位。根据工件的形状和加工位置选用第 2 种定位方案，采用这种定位方式时，夹具体的结构比较简单，能降低加工成本，同时也能满足精度要求。这种定位方式的定位误差主要由定位孔的对称度误差和定位销的同轴度误差产生。定位误差d=（0.07*2+0.01）*2=0.3 mm4.2 夹紧方案的确定整个加工过程采用锯片铣刀铣断中间面，切削力的方向在中间面上不断变化，采用夹紧力平行于中间面夹紧的方式。如果将夹紧力18作用点作用在顶面处，铣削时切削力对夹紧点的扭矩较小，但是由于顶部通孔的原因，使得顶部刚性不好，容易出现变形，当采用离底面高度 33mm 的凸台面定位时，虽然切削力对夹紧力作用点的扭矩稍微加大，但是凸台厚度挺大，夹紧力作用面较大，刚性好，不容易发生变形，所以采用凸台面夹紧的方式来夹紧工件进行加工。根据工件的形状和凸台的位置，选用钩形压板（组合）作为夹紧机构夹紧工件。由于采用对称铣端面的方式， 刀具采用 45 号钢，所以=65.20.860.720.86ap=5 ，ae=5 ，d=40， z=200，fz=0.250.4 取 fz=0.3，z=200带入参数可得 Fc=4582.66 N=012345K0=1.2,k1=1.2,k2=1,k3=1,k4=1.5,k5=1带入参数可得 K=2.16所需夹紧力 F=K*Fc=9898.5 N4.3 夹具主要技术参数尺寸要求：夹具体底面长 L=280mm，宽 W=135mm，H=35mm钩形压板与凸台接触面到底面的最大距离为 68mm形状和位置要求：钩形压板（组合）中心线距离零件中心线距离为 94mm，安装定位19销的孔