导向套工艺规程设计及工艺夹具设计

XX 大 学课 程 设 计 (论 文 )导向套工艺规程设计及工艺夹具设计（钻 4X10 孔）所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师年 月 日目 录目 录 .II第 1 章 绪论.3第 2 章 机械加工工艺规程的制定.4第一节 零件的分析 .42.1 零件的作用 .42.2 零件的工艺分析 .4第二节 工艺规程设计 .52.1 确定毛坯的制造形式 .52.2 基面的选择 .5第三节 制定工艺路线 .72.1 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .82.2 加工工艺过程及确定切削用量和工时 .8第 3 章 夹具设计.163.1 设计要求 .163.2 夹具设计的有关计算 .163.3 夹具设计及操作的简要说明 .17小结.19参考文献.20致 谢.21第 1 章 绪论设计的目的和要求在于培养学生综合运用所学知识和技能去分析和解决机械工程实际问题的能力.熟练生产技术的工作的一般方法,培养学生树立工程技术必备的全局观点,生产观点和经济观点。树立正确的设计思想和严肃认真的工作态度,培养学生调查研究,查阅技术文献资料,手册进行工程运筹,图样的绘制及编写技术文件的独立工作能力.通过到工厂的实际调研,对设计内容有了基本的了解,并仔细观察和了解各加工工序的加工过程,查阅了大量的资料,在同学的帮助和老师的指导下完成了设计任务,并编写了设计说明书。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训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。由于能力和经验的有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作能力。在此，十分感谢同学们的互相帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不断提高自己。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“四化” 建设打下一个良好的基础。 在此次课程设计过程中，查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点，尤其是何亚银老师，在此表示感谢！由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。第 2 章 机械加工工艺规程的制定 第一节 零件的分析2.1 零件的作用据资料所示，可知该零件是 ZQSN6-6-3 导向套，是机床进给机构的零件，具有确保加工工件位置准确度的作用。 2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 ZQSN6-6-3，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，导向套有两组加工面有位置准确度要求。该零件的主要加工面可分为两组：1.以外园为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，内圆。2.一个是以内圆为基准的加工面，这个主要是外圆的加工和各个孔槽的钻削。 第二节 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 ZQSN6-6-3，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用机器砂型铸造。毛坯图如图：2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出。粗基准的选择:对导向套这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要的。对回转体零件我们通常以外园作为粗基准。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用孔作为精基准。由参考文献可知，查得该铸件的尺寸公差等级IT 为 810 级，加工余量等级 MA 为 G 级，故 IT=10 级，MA 为 G 级。表 3.1 用查表法确定各加工表面的总余量加工表面 基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明105的端面 75 H 4.0 顶面降一级，单侧加工105的外圆柱端面10 G 2.5 整体加工（取下行值）10的孔 10 H 3.0 孔降一级，双侧加工70的端面 70 G 2.5 双侧加工（取下行值）槽 R1.5 G 0 加工（取下行值60的孔 60 H 3.0 孔降一级，双侧加工表 3.2 由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：主要加工表面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 CT圆柱的两端面 长 75 4 79 12.5内孔面 60 3 57 12.5小圆柱面 70 5 75 12.5孔内表面 10 4 6 12.5大外圆柱面 105 5 110 12.5面的加工（所有面）根据加工长度的为 75mm，毛坯的余量为 4mm，粗加工的量为 2mm。根据机械工艺手册表 2.3-21 加工的长度的为 75、加工的宽度为 105，经粗加工后的加工余量为 1.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。2.2.2 孔的加工1. 60mm.毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于 IT7IT8 之间。查机械工艺手册表2.3-8 确定工序尺寸及余量。钻孔：59mm. 2z=0.75mm扩孔：59.75mm 2z=0.18mm粗铰：59.93mm 2z=0.07mm精铰：60H92. 10mm.毛坯为实心，冲孔，孔内要求精度介于 IT7IT8 之间。查机械工艺手册表2.3-8 确定工序尺寸及余量。钻孔：9mm. 2z=0.85mm扩孔：9.85mm 2z=0.1mm粗铰：9.95mm 2z=0.05mm精铰：105.钻 6mm孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于 IT8IT9 之间。查机械工艺手册表 2.3-8 确定工序尺寸及余量。钻孔：5.8mm 2z=0.02mm精铰：6H7第三节 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：方案一：工序 01：工艺准备机器砂型铸造工序 05：人工时效处理工序 10：车两端面工序 15：车外圆 105、 70 及 台 阶 面工序 20：车内孔 60工序 25：车倒角工序 30：钻 6 孔工序 35：钻 4x10 孔工 序 40： 拉 削 槽 R1.5工 序 45： 清 洗 去 毛 刺工 序 50： 检 验工 序 55： 入 库方案二：工序 01：工艺准备机器砂型铸造工序 05：人工时效处理工序 10：车外圆 105、 70工序 15：车两端面工序 20：车内孔 60工序 25：车倒角工序 30：钻 4x10 孔工 序 35： 拉 削 槽 R1.5工 序 40： 清 洗 去 毛 刺工 序 45： 检 验工 序 50： 入 库比 较 2 种 方 案 ， 可 见 区 别 在 于 是 先 加 工 外 圆 还 是 车 端 面 的 问 题 ， 由 于 有 台 阶 ，一 般 先 车 端 面 ， 以 保 证 必 要 的 定 位 尺 寸 ， 故 选 择 方 案 一 。 （ 当 然 选 择 方 案 二 也 没 大的 问 题 ， 只 是 相 对 而 言 进 行 比 较 ）2.1 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定导向套零件材料为 ZQSN6-6-3,生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。导向套的外圆和端面因轴套的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为 1.5mm.导向套的轴孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7-IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为 2.5表面粗糙度均为圆柱外表面 1.6 大孔内表面为 3.2孔端面采用 4 次走刀完加工表面，表面粗糙度为 3.5，根据参考文献，其余量 Z=1.0mm2.2 加工工艺过程及确定切削用量和工时2.2.1：工艺准备机械铸造铸造2.2.2：时效处理2.2.3：车端面 A、B选硬质合金车刀车削深度，因为本工序为车 105mm孔的端面。已知工件材料为 ZQSN6-6-3，因为尺圆弧面车时精度要求不高，所以选择 a=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。机床功率为 7.5kw。查， 切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min查切削手册表 3.8，寿命 T=180min4）计算切削速度按切削手册 ，查的 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.据CA6140 卧式车床 车床参数选择 nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，实际进给量为 fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。5）机床校验功率 查切削手册Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率 PcmPcc。故校验合格最终确定 ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z.6)计算工时Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min 。2.2.4 车外圆 1、2选硬质合金刀1）车削深度，因为尺圆弧面车时精度要求不高，所以选择 a=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。机床功率为 7.5kw。查， 切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min查切削手册表 3.8，寿命 T=180min4）计算切削速度按切削手册 ，查的 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.据CA6140 卧式车床 车床参数选择 nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，实际进给量为 fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。机床校验功率 查切削手册Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率 PcmPcc。故校验合格最终确定 ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z.6)计算工时Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min 。2.2.5 工序 20 切削用量及基本时间的确定1.切削用量本工序、车孔 10、车孔 60、孔口倒角，加工条件为：工件材料为 ZQSN6-6-3,选用 CA6140 车床。刀具选择，后角 o120，45 度车刀。1.车孔切削用量查切削手册 所以 ，rmf/86.07.36.210dl rmf/70.按钻头强度选择 按机床强度选择 ，最终决定选择机床已r/51 rmf/有的进给量 经校验 校验成功。f48.0ax75Ff2.车刀磨钝标准及寿命：后刀面最大磨损限度（查切削手册 ）为 0.50.8mm，寿命 。in60T切削速度，查切削手册：修正系数 rmvc/100.1TVK.MV0.1tvK故5.Kx.1vapv rmc/5min/75394.0rxdns查切削手册机床实际转速为 in/42rc故实际的切削速度 dvsc7.103.校验扭矩功率所以 NmMc73N2.14mcM故满足条件，校验成立。查切削手册机床实际转速为 EPkwP0.21in/45rnc故实际的切削速度 rndvsc /7.1203.校验扭矩功率所以 NmMc73N2.14mcM故满足条件，校验成立。EPkwP0.21计算工时：tm=L+l/nf=85/316=0.2689min2.2.6 车倒角 1.5x452.2.7 钻孔机床：Z526 式立式钻床刀具：根据机械加工手册表 10-61 选取高速钢麻花钻1.切削用量 本工序为钻、半精铰，精铰 6mm的孔。铰刀选用 5.95的标准高速钢铰刀，r0=0,a0=8,kr=5铰孔扩削用量：确定进给量 f 根据参考文献三表 10.4-7 查出 f 表=0.65 1.4.按该表注释取较小进给量，按 Z525机床说明书，取 f=0.72。确定切削速度 v 和转速 n 根据表 10.4-39 取 V 表=14.2, 切削速度的修正系数可按表 10.4-10 查出，kmv=1 。Apr/ap=5.81-5/1x0-0.104=3.89故 K =0.87qpv故 V =14.20.871=12.35m/min表N= 0112.3548.6/minrd表根据 Z525 机床说明书选择 n=275r/min.这时实际的铰孔速度 V 为：V=0.8713.5/i1n根据以上计算确定切削用量如下：钻孔：d0=5mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min半精铰：d0=5.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min精铰：d0=5.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min2.时间计算：1.钻孔基本工时：T = m12llnff式中，n=400,f=0.3,l=10mm,T = 0.32sm半精铰基本工时：l =1.75-2.751n=530r/min,f=0.5mm,取 l1=3mm, l2=4mm,T = 0.126m4.精铰基本工时：l =2.77-3.771取 l1=3.5mm, l2=3mm.T = 0.185s Vc =m 10cndVc= =56.52m/min10364.f = =0.16mm/z zc755.钻头磨钝标准及寿命：后刀面最大磨损限度（查切削手册 ）为 0.50.8mm，寿命 。min60T切削速度，查切削手册：修正系数 rmvc/100.1TVK.MV0.1tvK故5.Kx.1vapv rc/5min/75394.0rxdns查切削手册机床实际转速为 in/42rc故实际的切削速度 dvsc7.103.校验扭矩功率所以 NmMc73N2.14mcM故满足条件，校验成立。EPkwP0.216 计算工时：min14.074526nflLtm1.确定进给量 f 由于孔径和深度都很小，宜采用自动进给，fz=0.20mm/r。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表 5-130，钻头后刀面最大磨损量为 0.8mm，耐用度 T=50min。3.确定切削速度 V 由表 5-132，=670MPa 的 HT200 的加工性为 5 类，根据表 5-127，进给量f=0.20mm/r，由表 5-131，可查得 V=17m/min，n=1082r/min。根据 Z536 立式钻床说明书选择主轴实际转速.2.2.4 精车车外圆 1、2 内孔选硬质合金刀1）车削深度，因为尺圆弧面车时精度要求不高，所以选择 a=0.14mm，两次次走刀即可完成所需长度。机床功率为 7.5kw。查， 切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=180min查切削手册表 3.8，寿命 T=180min4）计算切削速度按切削手册 ，查的 Vc=98mm/s,n=439r/min,Vl=490mm/s.据CA6140 卧式车床 车床参数选择 nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度Vc3.14*80*475/1000=119.3m/min，实际进给量为 fzc=Vfc/ncz=475/（300*10）=0.16mm/z。机床校验功率 查切削手册Pcc=1.1kw，而机床所能提供功率 PcmPcc。故校验合格最终确定 ap=1.0mm，nc=475mm/s,Vc=119.3m/min,fz=0.16mm/z.6)计算工时Tm=L/Vf=（5+75）/475=0.168min 。2.2.5 工序 60 切削用量及基本时间的确定1.切削用量本工序、车孔 10、车孔 60、孔口倒角，加工条件为：工件材料为 ZQSN6-6-3,选用 CA6140 车床。刀具选择，后角 o120，45 度车刀。1.车孔切削用量查切削手册 所以 ，rmf/86.07.36.210dl rmf/70.按钻头强度选择 按机床强度选择 ，最终决定选择机床已r/51 rmf/有的进给量 经校验 校验成功。f48.0ax75Ff2.车刀磨钝标准及寿命：后刀面最大磨损限度（查切削手册 ）为 0.50.8mm，寿命 。in60T切削速度，查切削手册：修正系数 rmvc/100.1TVK.MV0.1tvK故5.Kx.1vapv rmc/5min/75394.0rxdns查切削手册机床实际转速为 in/42rc故实际的切削速度 dvsc7.103.校验扭矩功率所以 NmMc73N2.14mcM故满足条件，校验成立。查切削手册机床实际转速为 EPkwP0.21in/45rnc故实际的切削速度 rndvsc /7.1203.校验扭矩功率所以 NmMc73N2.14mcM故满足条件，校验成立。EPkwP0.212.2.6 计算工时：tm=L+l/nf=88. 5/316=0.280min2.2.7 拉槽2.2.8 表面清洗去毛刺2.2.9 检验2.2.10 入库第 3 章 夹具设计为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为钻 4-10 孔的专用夹具，本夹具将用于 Z525 摇臂钻床。3.1 设计要求本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考虑的问题。3.2 夹具设计.2.1 定位基准的选择由零件图可知，4 孔中，6 10 在圆周上均匀分布尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以 60H9 内孔面作为定位基准。为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对 4 孔进行加工，准备采用手动夹紧。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为 10。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =( 07.1)92()13.FnHBF=420 )(5.0.38. N转矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 )(34.17.35.18.2 M功率 P =mKWdV26.0.90在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K K K K1234式中 K 基本安全系数，1.5;K 加工性质系数，1.1;2K 刀具钝化系数 , 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/ )(42391.1. N钻削时 T=17.34 N M切向方向所受力: F =1LT2670534.取 1.0fF =4416f )(.1.NF Ff所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。3.3 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为孔销配合，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。定位误差分析 60H9/f8：根据配合公差 60H9 /f80.04520由以上可知 1max=0.074 ，2max=0.071分析定位误差：基准不重合误差： 因钻孔时，定位基准为心轴的中心线，工序基准也为心轴的中心线。故：jb=03.3 夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧轴的大平面定位三个自由度，短心轴定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但侧面是经精磨的面，过定位是允许的。小结加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的