分度盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

课程设计题目分度盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计班级机械052完成日期2008年7月1日一、设计题目二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型大批大量生产三、上交材料1被加工工件的零件图1张2毛坯图1张3机械加工工艺过程卡片参附表11张4与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张4夹具装配图1张5夹具体图1张6课程设计说明书50008000字1份说明书主要包括以下内容（章节）目录摘要（中外文对照的，各占一页）零件工艺性分析机械加工工艺规程设计指定工序的专用机床夹具设计方案综合评价与结论体会与展望参考文献列出参考文献包括书、期刊、报告等，10条以上课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印四、进度安排参考1熟悉零件,画零件图2天2选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天3工艺装备设计画夹具装配图及夹具体图9天4编写说明书3天5准备及答辩2天五、指导教师评语成绩指导教师日期成绩评定采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。优秀设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；良好设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想；中等设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；及格设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够不及格设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。摘要本课程设计是重要的实践教学环节之一。通过对“分度盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，完成了从毛坯到零件的机械加工工艺过程。本课程设计的主要内容包括绘制“分度盘”的零件图、毛坯图，编制机械加工工艺过程综合卡片和机械加工工序卡片，以及632MM孔加工夹具设计。本次课程设计实现了所学理论与生产实践的结合，通过设计使学生具有了制定工艺规程的初步能力，设计专用夹具的初步能力，进一步提高了查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力。通过设计全过程，熟悉了工艺计算方法，学会了进行工艺设计的程序和方法，对于培养独立思考和独立工作的能力大有裨益。关键词分度盘；夹具ABSTRACTTHISCOURSEDESIGNISANIMPORTANTASPECTOFTHEPRACTICEOFTEACHINGTHROUGHTHE“SUBSETOF“PARTSOFTHEMACHININGPROCESSPLANNINGANDPROCESSEQUIPMENTDESIGN,COMPLETEDTHEROUGHMACHININGPARTSTOTHEPROCESSTHEDESIGNOFTHEMAINCOURSESINCLUDEDRAWING“SUBSETOF“PARTSOFTHEMAP,ROUGHMAP,MACHININGPROCESSOFTHEPREPARATIONOFINTEGRATEDCARDANDTHECARDPROCESSINGMACHINERY,AND632MMPROCESSINGFIXTUREDESIGNTHECURRICULUMDESIGNACHIEVEDBYTHETHEORYANDPRACTICEOFCOMBININGPRODUCTION,THROUGHTHEDESIGNSOTHATSTUDENTSWITHTHEDEVELOPMENTOFTHEINITIALCAPACITYOFAPOINTOFORDER,APRELIMINARYDESIGNFORTHEFIXTURECAPACITY,FURTHERIMPROVETHEACCESSTOINFORMATION,SKILLEDUSEOFDESIGNMANUAL,REFERENCEMATERIALS,ETCTHECAPACITYTHROUGHTHEWHOLEPROCESSOFDESIGN,CALCULATIONMETHODSAREFAMILIARWITHTHEPROCESS,LEARNHOWTOPROCESSDESIGNPROCEDURESANDMETHODSFORCULTIVATINGINDEPENDENTTHINKINGANDTHEABILITYTOWORKINDEPENDENTLYOFGREATBENEFITKEYWORDSGRADUATION；FIXTURE目录1零件的工艺性分析12机械加工工艺规程设计121分度盘的工艺分析及生产类型的确定1211分度盘的用途1212分度盘的主要技术要求1213审查分度盘的工艺性3214确定分度盘的生产类型322确定毛坯绘制毛胚图3221毛坯选择3222确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3223绘制分度盘锻造毛坯简图423拟定分度盘工艺路线5231定位基准的选择5232表面加工方法的确定6233加工阶段划分6234工序集中与分散6235工序顺序的安排6236确定工艺路线724工序25加工余量、工序尺寸和公差的确定825切削用量、时间定额的计算9251切削用量的计算9252时间定额的计算123孔加工夹具设计1531夹具设计任务1532定位方案确定1633刀具导向方案确定1634夹紧方案确定16341夹紧机构的选择16342夹紧力的计算分析1635夹具体的设计1736分度装置设计1737定位误差分析与计算184方案综合评价与结论1841方案评价1842结论195体会与展望1951体会1952展望19参考文献201零件的工艺性分析1该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。因此，锻造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以改善材料的切削性能。2工序安排以台阶面和100G6的外圆表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。3分度盘大端面对35H7MM孔中心线有垂直度要求；外圆台阶面对100G6MM外圆轴心线有垂直度要求；100G6MM外圆与35H7MM孔有同轴度要求；6M12螺纹与和632MM孔对100G6MM外圆轴心线有位置度要求，可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。2机械加工工艺规程设计21分度盘的工艺分析及生产类型的确定211分度盘的用途分度盘是一种高精度的分度定位元件。主要用于需要高精度分度定位的金属切削机床和专用夹具上。212分度盘的主要技术要求按表11形式将该分度盘的主要技术要求列于表61中。表21分度盘零件的主要技术要求加工表面尺寸及偏差/MM公差及精度等级表面粗糙度RA/M形位公差/MM大端面180IT12125002C外圆台阶面16001D小端面100G6IT6125大外圆180IT12125小外圆100G6IT616001MCM632孔632H7IT7125025DM35孔35H7IT73236孔36IT1312521孔21IT13125螺纹孔6M126HIT632025DM612孔612005IT103201D10销孔10H7IT73212孔底面10IT133232孔底面20IT13125弧形槽底面10IT1332213审查分度盘的工艺性1）零件材料45钢，切削加工性良好。2）分度盘100G6MM外圆与35H7MM孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。214确定分度盘的生产类型依设计题目可知生产类型为大批大量生产22确定毛坯绘制毛胚图221毛坯选择根据材料45钢，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选择模锻件。毛坯的拔模斜度5。222确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级由分度盘零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2）锻件重量根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为750KG。TM3）锻件复杂系数对分度盘零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径D180MM，高H60MM。由公式S750KG/120KG063。由NMT/此可确定该分度盘零件的复杂系数为级。24）锻件材质系数由于该分度盘零件材料为45钢，是碳的质量分数小于065的碳素钢，故该锻件的材质系数为级。1M5）锻件分模线形状与零件表面粗糙度根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。由零件图可知，该分度盘零件各加工表面的粗糙度RA均大于等于16M。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表22中。表22分度盘锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量锻件重量/KG包容体重量/KG形状复杂系数材质系数公差等级731192S1M普通级项目/MM机械加工余量/MM尺寸公差/MM备注213表214180外圆20表21091082表214100外圆26表21071805表211高度6020表213高度25（台阶面51702表21120表213注根据表210的表注，将此表中所有公差按1/2分配。223绘制分度盘锻造毛坯简图由表22所得结果，绘制毛坯简图如图21所示。图2123拟定分度盘工艺路线231定位基准的选择311精基准的选择根据该分度盘零件的技术要求和装配要求，选择分度盘大端面为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。分度盘35H7MM的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工分度盘100G6MM外圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度和同轴度要求。在钻削均布圆周孔时采用100G6MM的轴心线作为精基准，做到了设计基准与工艺基准的统一。312粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。此处选择分度盘100G6MM轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。232表面加工方法的确定根据分度盘零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表23所示。表23分度盘零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度RA/M加工方案备注大端面IT11125粗车表18外圆台阶面IT616粗车半精车精车表18小端面IT11125粗车表18大外圆IT10125粗车半精车表16小外圆IT616粗车半精车精车表18632孔IT13125钻扩表1735孔IT732钻粗镗半精镗精镗表1836孔IT13125粗车表1821孔IT13125钻表17螺纹孔（6个）IT632钻攻螺纹表239612孔IT932钻铰表1710销孔IT732钻粗铰精铰表17弧形槽底面IT1332铣10圆锥形孔IT12125钻表17233加工阶段划分该分度盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。234工序集中与分散采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。235工序顺序的安排1）机械加工工序遵循”先基准后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。2热处理工序因模锻件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行正火处理，软化硬皮；零件100G6MM外圆面和台阶面需进行淬火，由于零件壁厚小，易变形，加之加工精度要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处理。3辅助工序在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。236确定工艺路线在综合考虑上述工序安排原则基础上，表24列出了分度盘的工艺路线。表24分度盘工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1正火2粗车大端面C620偏刀90游标卡尺3粗车大外圆C620偏刀游标卡尺4钻大端孔立式钻床Z550麻花钻游标卡尺5粗车小端面C620偏刀90游标卡尺6粗车小外圆C620偏刀游标卡尺7粗车台阶面C620偏刀游标卡尺8钻21孔立式钻床Z550麻花钻卡尺、塞规9中间检验塞规、百分表、卡尺等10调质处理硬度230250HB11半精车大端面C620偏刀90游标卡尺12粗镗半精镗精镗卧式镗床镗刀内径千分尺、塞规13车内槽C620内槽车刀游标卡尺14半精车小外圆C620偏刀90游标卡尺15半精车台阶面C620偏刀游标卡尺16车削退刀槽C620切槽刀游标卡尺17钻铰612孔立式钻床Z550钻头复合铰刀卡尺、塞规18铣弧形槽立式铣床X51键槽铣刀游标卡尺19钻粗铰精铰10销孔立式钻床Z550麻花钻、铰刀内径千分尺20中间检验塞规、百分表、卡尺等21热处理淬硬4045HRC淬火机等22精车小外圆C620偏刀90外径千分尺23精车台阶面C620偏刀外径千分尺24钻攻螺纹孔立式钻床Z550麻花钻、丝锥卡尺、塞规25钻扩孔632孔立式钻床Z550麻花钻、扩孔钻卡尺、塞规26去毛刺钳工台平锉27清洗清洗机28终检塞规、百分表、卡尺等24工序25加工余量、工序尺寸和公差的确定1钻孔余量100MM钻Z2由于需要保证10圆锥形孔的尺寸要求，所以不能继续使用麻花钻进行扩孔，而采用多次扩孔的方法达到32MM孔的尺寸要求。查表2548（机械加工工艺手册李洪）可得扩孔工步余量15MM15MM15MM15MM15MM15MM20MMZ3Z4Z67Z；20MM；20MM；20MM；20MM；20MM；10893MM。3查表120可确定各工序尺寸的加工经济精度等级分别为IT12、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11。根据以上结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为015MM、011MM、011MM、011MM、011MM、011MM、013MM、013MM、013MM、013MM、013MM、013MM、013MM、016MM。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔MM扩孔MM、MM、MM、MM、5005005410MM、MM、MM、MM、MM、171309132132132327MM、MM、MM。30296025切削用量、时间定额的计算由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具强度允许的情况下，选择较大的切削用量和进给量。251切削用量的计算1钻孔工步背吃刀量的确定取100MM。PA进给量的确定由表521，选取该工步的每转进给量F02MM/R。切削速度的计算由表521，按工件材料为45钢的条件选取，切削速度V可取为20M/MIN。由公式（51N1000V/D可求得该工序钻头转速N6369R/MIN，参照表49所列Z550立式钻床主轴转速，取转速N735R/MIN。再将此转速带入公式（51），可求出该工序的实际切削速度VND/1000231M/MIN。2扩钻工步扩孔工步分13次进行，切削速度可根据公式N1000V/D和VND/1000确定。第一次扩孔背吃刀量15MMPA进给量F06MM/R切削速度取V42M/MINN1000V/D11631R/MIN取N996R/MINVND/10003600M/MIN第二次扩孔背吃刀量15MMPA进给量F06MM/R切削速度取V42M/MINN1000V/D10289R/MIN取N996R/MINVND/10004066M/MIN第三次扩孔背吃刀量15MMPA进给量F06MM/R切削速度取V42M/MINN1000V/D9554R/MIN取N996R/MINVND/10004535M/MIN第四次扩孔背吃刀量15MMPA进给量F07MM/R切削速度取V40M/MINN1000V/D7962R/MIN取N735R/MINVND/10003693M/MIN第五次扩孔背吃刀量15MMPA进给量F07MM/R切削速度取V40M/MINN1000V/D7279R/MIN取N735R/MINVND/10004039M/MIN第六次扩孔背吃刀量15MMPA进给量F07MM/R切削速度取V43M/MINN1000V/D7208R/MIN取N735R/MINVND/10004385M/MIN第七次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F08MM/R切削速度取V46M/MINN1000V/D6976R/MIN取N735R/MINVND/10004847M/MIN第八次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F08MM/R切削速度取V46M/MINN1000V/D6399R/MIN取N500R/MINVND/10003611M/MIN第九次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F08MM/R切削速度取V45M/MINN1000V/D5732R/MIN取N500R/MINVND/10003925M/MIN第十次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F10MM/R切削速度取V45M/MINN1000V/D5309R/MIN取N500R/MINVND/10004239M/MIN第十一次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F10MM/R切削速度取V45M/MINN1000V/D4942R/MIN取N500R/MINVND/10004553M/MIN第十二次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F10MM/R切削速度取V47M/MINN1000V/D4828R/MIN取N500R/MINVND/10004867M/MIN第十三次扩孔背吃刀量20MMPA进给量F10MM/R切削速度取V47M/MINN1000V/D4678R/MIN取N500R/MINVND/10005024M/MIN252时间定额的计算1基本时间的计算MT1钻孔工步根据表541，钻孔的基本时间可由公式L/FNFNJTL12/求得。式中20MM；（12）LLRKDCOT；1MM54MM；0；F02MM/R；N735R/MIN。将COT0L上述结果代入公式，则该工步的基本时间（20MM54MM0JT/02MM/R735R/MIN017MIN1038S。2扩孔工步根据表541，扩孔的基本时间可由公式L/FNFNJTL12/求得。式中20MM；（12）1MMLLRKDDCOT2160COT1DD1MM；0；由此可得扩孔各工步的基本时间（2130DDJ）/FN。由于在通过分度装置钻均布圆周孔的过程中，切削用量、切削速度均不变，且不需装卸工件，所以看成复合工步。复合工步2210315/06996）JT60215MIN1290S复合工步3（210315）/06996JT60215MIN1290S复合工步4210315）/06996）JT60215MIN1290S复合工步5（210315）/07735）JT60250MIN1501S复合工步6（210315）/07735）JT60250MIN1501S复合工步7210315/07735）JT60250MIN1501S复合工步8210320）/08735JT600221MIN1326S复合工步9（210320）/08500JT60324MIN1944S复合工步10210320/08500）JT60324MIN1944S复合工步11210320/10500）JT60259MIN1554S复合工步12210320）/10500JT60259MIN1554S复合工步13（210320）/10500JT60259MIN1554S复合工步14210320/10500）JT60259MIN1554S2辅助时间的计算FT1钻孔工步015020,此处取0200201038S208S。FTJTFTJT2扩孔工步复合工步20200201290S258SFTJT复合工步30200201290S258SFJ复合工步40200201290S258SFTJT复合工步50200201501S300SFJ复合工步60200201501S300SFTJT复合工步70200201501S300SFJ复合工步80200201326S265SFTJT复合工步90200201944S389SFJ复合工步100200201944S389SFTJT复合工步110200201554S311SFJ复合工步120200201554S311SFTJT复合工步130200201554S311SFJ复合工步140200201554S311SFTJT3其他时间的计算1钻孔工步除了作业时间（基本时间与辅助时间）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备时间与终结时间。由于分度盘的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的27，休BT息与生理需要时间是作业时间的24，此处取3，则各工序的其XT他时间可按关系式（33X计算。该工步的其他时间BTXBTX6X（1038208）075S。BT2扩孔工步复合工步26X（1290S258S）093SBT复合工步36X（1290S258S）093S复合工步46X（1290S258S）093SBT复合工步56X（1501S300S）108S复合工步66X（1501S300S）108SBT复合工步76X（1501S300S）108S复合工步86X（1326S265S）095SBT复合工步96X（1944S389S）140S复合工步106X（1944S389S）140SBT复合工步116X（1554S311S）112S复合工步126X（1554S311S）112SBT复合工步136X（1554S311S）112S复合工步146X（1554S311S）112SBT4单件时间的计算DJT1钻孔工步10382080752926S钻DJT2扩孔工步复合工步21290S258S093S1641S扩DJT复合工步31290S258S093S1641S扩J复合工步41290S258S093S1641S扩DJT复合工步51501S300S108S1909S扩J复合工步61501S300S108S1909S扩DJT复合工步71501S300S108S1909S扩J复合工步81326S265S095S1686S扩DJT复合工步91944S389S140S2473S扩J复合工步101944S389S140S2473S扩DJT复合工步111554S311S112S1977S扩J复合工步121554S311S112S1977S扩DJT复合工步131554S311S112S1977S扩J复合工步141554S311S112S1977S扩DJT因此，工序23的单间时间为10个复合工步的时间之和，即2926S1641S1641S1641S1909S1909S1909S1686SDJT2473S2473S1977S1977S1977S1977S28116S3孔加工夹具设计31夹具设计任务图31所示为钻分度盘632MM孔的工序简图。已知零件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为立式钻床Z550，大批大量生产规模。图3132定位方案确定按基准重合原则选择100G6MM轴心线和外圆台阶面作为定位基准，定位方案如图31所示。圆柱衬套的内表面限制工件四个自由度，衬套端面限制工件三个自由度，属于过定位。因两个定位面经过精加工，垂直度较高，允许过定位。此外，由于分度盘直径比较大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的稳定性与支撑刚度。图31中BB剖视图所示削边销与定位衬套组合可限制工件六个自由度。33刀具导向方案确定为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，此处，采用钻模板与夹具体一体的结构，有利于提高夹具刚度。钻套与工件之间留有排削间隙。34夹紧方案确定341夹紧机构的选择采用简单手动螺旋夹紧机构，使工件的装卸迅速、方便，如图32所示。342夹紧力的计算分析夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性，工件和夹具的变形，夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响，可根据公式计算夹紧力。考JOKF虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K253；精加工时取K152。此处，通过受力分析可知，夹紧力方向与与钻头进给方向相同，因此，所选夹紧机构能够满足要求。图32图3335夹具体的设计夹具体必须将定位、导向、夹紧装置链接成一体，并能正确地安装机床上。本夹具采用铸铁夹具体，此方案安装稳定、刚性好，但周期较长，成本略高。36分度装置设计为了能在一次装夹中完成均布圆周孔的加工，就要求在工件加工过程中按其需要进行分度。即当加工好工件的一个表面后，使夹具的某些部件连同工件转动一个角度而不断完成其余表面的加工。图34为枪