十字沟槽的机械加工工艺规程及钻铰孔工艺装备设计

课程设计题目十字沟槽的机械加工工艺规程及钻铰孔工艺装备设计班级涉机071摘要机械制造课程设计是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,因此,它在我们四年的大学学业中占有重要的地位。这次设计的是十字沟槽，有零件图、毛坯图、夹具体图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是十字沟槽。了解十字沟槽的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定十字沟槽的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装ABSTRACTMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYCURRICULUMDESIGNISFINISHEDWELEARNALLTHEBASICCOURSEOFTHEUNIVERSITY,TECHNOLOGYANDTHEMOSTBASICCOURSEAFTERTHESPECIALIZED,WHICHISOURGRADUATIONPROJECTBEFORECONDUCTINGTHEVARIOUSCOURSESOFSTUDYBYANINDEPTHCOMPREHENSIVEREVIEWOFTHETOTAL,ISALSOATHEORYWITHPRACTICALTRAINING,THEREFORE,INOURFOURYEARSOFUNIVERSITYLIFEOCCUPYANIMPORTANTPOSITIONTHISISTHECOVERDESIGN,PARTSMAP,ROUGHMAP,ONEOFTHEASSEMBLY,MACHININGPROCESSWITHTHECARDANDTHECORRESPONDINGFIXTUREDESIGNEDBYTHEPROCEDURESOFTHEPROCESSOFACARDFIRSTOFALL,WEMUSTFAMILIARWITHTHEPARTS,THEPARTSSUBJECTTOTHECOVERCOVERUNDERSTANDINGOFTHEROLE,FOLLOWEDINACCORDANCEWITHTHENATUREOFPARTSANDCOMPONENTSINTHEFACEOFTHEMAPONTHEROUGHNESSOFROUGHDETERMINETHESIZEANDMECHANICALJIAGONGYULIANGACCORDINGTOANOTHERLOCATIONANDTHENWESETTHEBENCHMARKFINEFIRSTBASE,ESTABLISHEDAFTERTHEBENCHMARKCRUDE,FINALIZINGTHECOVEROFTHEROADMAP,THEENACTMENTOFTHEWORKPIECECLAMPINGPROGRAMME,TODRAWFIXTUREASSEMBLY课程设计任务书一、设计题目“十字沟槽”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、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。目录绪论11设计十字沟槽零件的机械加工工艺规程211零件工艺性分析2111十字沟槽的作用2112十字沟槽的技术要求2113审查十字沟槽的工艺性3114确定十字沟槽的生产类型312机械加工工艺规程设计3121选择毛坯3122确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量4123毛坯设计4124绘制十字沟槽铸造毛坯简图413拟定十字沟槽工艺路线5131定位基准的选择5132表面加工方法的确定6133加工阶段的划分6134工序的集中与分散7135工序顺序的安排7136确定工艺路线714工序尺寸（工序10）915切削用量、时间定额的计算。（工序10）9151切削用量的计算9152时间定额的计算92相关工序夹具的设计1021定位方案1022定位误差分析1023夹紧机构1024对刀装置1225夹具与机床联接元件1226夹具体1227方案综合评价和总结133设计体会13参考文献15十字沟槽零件图4X816164010R68000450200024XM620A4032451000150003A36611十字沟槽的用途十字沟槽为盘类零件，一半为连接两零件，传递力矩。因此其材料刚度要求较高，采用45号钢锻件。12十字沟槽的技术要求该十字沟槽的各项技术要求如下表所示加工表面尺寸偏差（MM）公差及精度等级表面粗糙度UM形位公差MM十字沟槽上端面004IT816十字沟槽下端面0045IT816方形端面115X115IT13125003B十字沟槽中心孔20636孔66380外表面80IT86360外圆面60IT86313审查十字沟槽的工艺性该十字沟槽结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有十字沟槽两外圆端面，十字沟槽，以及上下两底面，最重要的是加工6的螺纹孔。其中两外圆端面用半精车加磨削，上下底面可以用精铣加磨削来达到要求，螺纹孔可以钻铰。确定十字沟槽的生产类型的。依设计题目知十字沟槽的生产类型为大批生产。2确定毛胚、绘制毛胚简图21选择毛胚十字沟槽在主要传递载荷，承受交代的冲击。该十字沟槽的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用胎膜锻造。22十字沟槽锻造毛坯尺寸工差及加工余量参照指导书P30可确定锻件质量20KG,形状复杂系数为S2,材质系数为M1，表面粗糙度大于等于16。可确定毛坯尺寸公差及加工余量如下项目机械加工余量/MM尺寸公差/MM毛坯尺寸/MM备注80的外圆面122228420715表210至表21460的外圆面12220640614表210至表214上下高220240515表210至表21423绘制十字沟槽毛坯简图84215076414062415053拟定十字沟槽工艺路线31定位基准的选择311精基准的选择根据该十字沟槽零件的技术要求，选择十字沟槽下底面和80外圆面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。322粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择十字沟槽右端面和60外圆面作为粗基准。采用60外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用十字沟槽右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。32表面加工方法的确定根据十字沟槽零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示加工表面尺寸精度等级表面粗糙度RA/UM加工方案备注60和80端面IT863粗铣精铣表16至表18上下底面IT716粗铣精铣表16至表186螺纹孔钻铰表16至表18十字槽IT763粗铣半精铣表16至表18其它表面IT963铣表16至表1833加工阶段的划分该十字沟槽加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（十字沟槽左端面和60外圆面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣十字沟槽上下两端面。在半精加工阶段，完成十字沟槽右端面的精铣加工和10孔的钻铰精铰加工及14孔等其他孔的加工。34工序的集中与分散选用工序集中原则安排十字沟槽的加工工序。该十字沟槽的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序分散原则使工件的加工误差分散，可保证工件的质量。35工序顺序的安排1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准十字沟槽左端面和60MM外圆面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工十字沟槽外圆面，再加工6孔。2热处理工序半精加工后，由于对工件的强度硬度耐磨性都有要求，故安排调质处理以达到要求，之后淬火以提高硬度。该十字沟槽在工作过程中承受较大的冲击载荷，存在这各种交变应力，故采用调质处理即可满足零件的加工要求。3辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该十字沟槽工序的安排顺序为基准加工粗加工半精加工调质处理终检。36确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了十字沟槽的工艺路线。工序号工名序称工序内容设备工艺装备1粗车粗车60段普通车床CW6180外圆车刀游标卡尺2粗车粗车80段普通车床CW6180外圆车刀游标卡尺3半精车半粗车60段普通车床CW6180外圆车刀游标卡尺4半精车粗车80段普通车床CW6180外圆车刀游标卡尺5粗铣粗铣60平面立式铣床X51端铣刀游标卡尺6粗铣粗铣80平面立式铣床X51端铣刀游标卡尺7精铣精铣60平面立式铣床X51端铣刀游标卡尺8精铣精铣80平面立式铣床X51端铣刀游标卡尺9粗铣粗铣沟槽龙门铣床立式铣刀游标卡尺10半精铣半精铣沟槽龙门铣床立式铣刀游标卡尺11粗铣粗铣20沟槽龙门铣床立式铣刀游标卡尺12去毛刺钳工台平锉13热处理淬火加低温回火14中检四面组合钻床塞规百分表卡尺等15扩铰扩铰8孔6螺纹孔四面组合钻床扩孔钻铰刀卡尺塞规16磨削磨削上底面砂轮游标卡尺17磨削磨削下底面砂轮游标卡尺18磨削磨削沟槽砂轮游标卡尺19清洗清洗机20终检塞规百分表卡尺4加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻扩6孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表228可查得，钻孔余量Z钻58MM，扩孔没有加工余量。查表120可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，钻孔IT1213；扩孔IT11。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，扩孔08MM扩孔没有公差。5切削用量、时间定额的计算在这只计算钻扩6孔此工序的切削用量和时间定额。一、切削用量的计算（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定取AP50MM2进给量的确定由表522，选取该工步的每转进给量F008MM/R。3）切削速度的计算由表522，按锻件硬度为HRC30计算，切削速度V选取为18M/MIN,由公式（51）N1000V/314D可求得该工序钻头转速N38996R/MIN,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速N392R/MIN,再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度为V314ND/1000166M/MIN。（2）扩孔1）背吃刀量的确定取AP08MM。2进给量的确定由表531，选取该工步的每转进给量F04MM/R。3）切削速度的计算由表531，切削速度V选取为2M/MIN,由公式（51）N1000V/314D可求得该工序钻头转速N6395R/MIN,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速N97R/MIN,再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度为V314ND/100030M/MIN。6时间定额的计算1基本时间TJ的计算（1）钻孔工步根据表541，钻孔的基本时间可由公式TJL/FNLL1L2/FN求得。式中L20MML21MML1D/2COTKR1298/2COT541MM53MMF01MM/RN392MM/R。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间TJ12MM53MM1MM/01MM/MINX392R/MIN047MIN28S。（2）粗铰工步根据表541，铰圆柱孔的基本时间可由公式TJL/FNLL1L2/FN求得。式中L2、L1由表542按KR15、AP（DD）/2（99698）/2008的条件查得L1037MML215MM而L12MMF04MM/RN97R/MIN。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间TJ12MM037MM15MM/04MM/MINX97R/MIN07MIN42S。（3）精铰工步同上，根据表541可由公式TJL/FNLL1L2/FN求得该工步的基本时间。式中L2、L1由表542按KR15、AP（DD）/2（10996）/2002的条件查得L1019MML213MM而L12MMF03MM/RN140R/MIN。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间TJ12MM019MM13MM/04MM/MINX97R/MIN06MIN36S。2辅助时间TA的计算根据第五章第二节所述，辅助时间TA与基本时间TJ之间的关系为TA01502TJ,这里取TA015TJ,则各工序的辅助时间分别为钻孔工步的辅助时间为TA015X28S42S粗铰工步的辅助时间为TA015X42S63S精铰工步的辅助时间为TA015X36S54S3其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于十字沟槽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；布置工作的时间TB是作业时间的27，休息与生理需要时间TX是作业时间的24，这里均取3，则各工序的其他时间可按关系式（33）（TJTA）计算，它们分别为钻孔工步的其他时间为TBTX6X28S42S193S粗铰工步的其他时间为TBTX6X42S63S290S精铰工步的其他时间为TBTX6X36S54S248S4单件时间TDJ的计算这里的各工序的单件时间分别为钻孔工步TDJ钻28S42S108S3413S粗铰工步TDJ粗铰42S63S290S5120S精铰工步TDJ精铰36S54S248S4388S因此，此工序的单件时间TDJTDJ钻TDJ粗铰TDJ精铰3413S5120S4388S12921S。7机床夹具的设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。夹具装配图8G7H6A10G7H6004A5103156815191技术要求1。钻套轴线对夹具体垂直度误差0。0371提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，短圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。72设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要是对14孔进行加工，孔的尺寸精度要求为GB/T1804M表面粗糙度125，钻、粗铰、精铰可以满足其精度要求，所以要在满足其精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。73夹具设计731、定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工25孔时，采用十字沟槽底面为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。J（