端盖零件的机械加工工艺及竖直φ10孔专用夹具设计说明书

机械制造技术基础课程设计题目（端盖零件的机械加工工艺及竖直10孔专用夹具设计）班级机械112完成日期201471一、设计题目端盖零件的机械加工工艺及竖直10孔专用夹具设计二、原始资料1被加工零件的零件图1张2生产类型（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图1张2毛坯图1张3编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套5绘制夹具装配图（A0或A1）1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7编写课程设计说明书（约50008000字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第L2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该同学在课程设计过程中表现认真，工艺路线夹具设计方案，说明书及图纸质量，综合评定其成绩为。成绩指导教师日期摘要机械产品制造中，机械加工工艺规程和机床夹具起着十分重要的作用，零件的加工质量与零件的加工工艺、正确的定位及机床夹具有着直接的关系。合理的工艺规程设计及夹具设计对于保证零件的加工精度，缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本，及减轻加工工人的劳动强度和降低对工人的技术要求有着十分重要的意义。本文主要讲述了加工端盖工艺过程的设计及钻10孔工序机床专用夹具的设计，首先对该零件的作用及结构工艺进行了全面的分析，在此基础上制定加工工艺路线，确定最佳设计方案，其次对加工过程中的切削用量及基本工时做了详尽的计算，最后对机床专用夹具进行设计，并校核，确保夹紧可靠，可安全工作。ABSTRACTABSTRACTMECHANICALPRODUCTMANUFACTURING,MACHININGPROCESSPLANNINGANDFIXTUREPLAYSAVERYIMPORTANTROLE,POSITIONANDMACHININGPROCESS,THEMACHININGQUALITYOFTHEPARTSANDTHERIGHTCLIPHASADIRECTRELATIONSHIPTHEREASONABLETECHNOLOGICALPROCESSDESIGNANDFIXTUREDESIGNTOENSURETHEMACHININGPRECISION,SHORTENSTHEAUXILIARYTIME,IMPROVELABORPRODUCTIVITY,REDUCETHEPRODUCTIONCOST,ANDREDUCETHELABORINTENSITYOFWORKERSANDREDUCETHEPROCESSINGHASAVERYIMPORTANTSIGNIFICANCEANDTHETECHNICALREQUIREMENTSOFWORKERSTHISPAPERMAINLYDESCRIBESTHEDESIGNANDPROCESSINGOFENDCOVERPROCESSANDPHI10HOLEDRILLINGPROCESSOFMACHINETOOLFIXTURE,FIRSTLY,ACOMPREHENSIVEANALYSISTOTHEPARTSFUNCTIONANDSTRUCTUREPROCESS,MAKETHEPROCESSROUTEONTHEBASISOFTHIS,THEBESTDESIGNISDETERMINED,THENMADEADETAILEDCALCULATIONOFCUTTINGMACHININGPROCESSANDTHEBASICWORKINGHOURS,THEMACHINETOOLFIXTUREDESIGN,ANDVERIFICATION,TOENSURERELIABLECLAMPING,THEWORKSAFETY目录1绪论12生产纲领及生产类型的确定221零件的生产纲领222生产类型23端盖零件的工艺分析331端盖零件的作用332端盖零件的技术要求分析433端盖零件的结构工艺性分析44端盖零件的工艺规程设计441毛坯的设计442定位基准的选择543装夹方式的选择544主要表面加工方法的选择645加工顺序的安排646工艺路线的拟定75设备及其工艺装备的选择951机床的选择952夹具的选择953刀具的选择96机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定107切削用量及基本工时的确定1071工序3铣右端面1072工序4铣左端面1173工序5粗镗16孔1174其它工序的切削用量和基本工时1275定位误差分析1976夹具的维护与安装1977夹具装配图的绘制208车90外圆夹具设计1781问题的提出1782定位基准的选择1883夹紧方案的选择1884切削力及夹紧力的计算18设计总结21致谢22参考文献231绪论机械加工是汽车制造业的基础行业，技术人员要具备良好的视图能力和工艺分析能力，一个好个工程技术人员还要具备设计能力，能对一个零件的整个工艺过程进行策划，具体的每个工艺过程知道关键控制点。工艺工装设计能满足产品的技术要求。设计是我们学习了大学的基础课程课、技术基础课以及专业课之后进行的。这是我们对所学课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。本次设计的内容是端盖零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计。就我个人而言，通过本次设计，我希望能够提高自己分析问题、解决问题的能力，能够更深入理解课本知识，并能够很好的应用到实际工作之中，为以后更好地胜任我的工作岗位打好基础。希望通过这次的毕业设计能离一个真正的工程技术人员能更近一步。而本次对于端盖零件的机械加工工艺规程及夹具设计的主要任务是（1）完成端盖零件的CAD二维图；（2）分析零件的结构工艺性及技术要求。（3）对零件进行工艺分析，确定毛坯，定位基准，装夹方式，工艺路线等。（4）计算零件各工序尺寸、切削用量、基本工时等内容。（5）填写工艺过程卡，机械加工工序卡，绘制工序简图。（6）设计端盖零件钻竖直10孔夹具图纸。2生产纲领及生产类型的确定21零件的生产纲领已知条件，年生产量为7000件，备品率为3，废品率为2。纲领是指计划期内产品的产量。计划期常为一年，所以年生产纲领也就是年生产量。零件的生产纲领要计入备品和允许废品数量，可按下公式计算。NQN（1AB）式中N零件的年产量。Q产品的年产量。N每台产品中该零件的数量。A备品的百分率。B废品的百分率。由已知条件得知，A3，B2，Q7000，N1，代入公式得知件。752170N22生产类型据生产纲领的大小及产品品种的多少，机械制造企业的生产可分为三种类型单件生产、成批生产和大量生产。根据该零件生产纲领，确定该零件的生产类型为中批量生产。3端盖零件的工艺分析31端盖零件的作用如图11所示为端盖零件的图，零件的材料为HT150，试分析该零件机械加工工艺过程及设计钻10孔的专用夹具。端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。32端盖零件的技术要求分析分析零件图可知，其主要技术要求如下加工表面尺寸及偏差（MM）公差精度等级表面粗糙度（UM）形位公差（MM）端盖左右端面37IT126490外圆右端面5IT126490外圆左端面20IT126490外圆90IT126455G6外圆55G6IT61652外圆52IT126432H9内孔32H8IT91616H7内孔16H7IT71633端盖零件的结构工艺性分析从图中分析得知，该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要加工表面有16H7孔、32H8孔，其尺寸精度分别为IT7、IT8级，表面粗糙度为RA16UM；，其次就是55G6外圆和左端面，其精度要求为IT6级，且表面粗糙度为RA16UM；。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过车削、铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。4端盖零件的工艺规程设计41毛坯的设计根据零件的结构形状，确定其毛坯为铸件，材料为HT150，其生产类型为中批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。铸造时，需加工端面预留3MM的加工余量，10MM以下的孔均铸造为实心孔，16、32孔的精度较高在铸造时单边预留2MM加工余量，其余外圆单边预留15MM加工余量。最终设计出的毛坯图如图41所示。42定位基准的选择首先以毛坯外圆为粗基准左右大端面、中间16H7孔。精基准为16H7孔表面及左右端面。43装夹方式的选择在机床上加工零件，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正确位置，即定位；然后将其压紧压牢，使其在加工中保持这一正确位置不变，即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。该零件的结构形状复杂，需要设计专用夹具进行装夹才能完成零件的加工。44主要表面加工方法的选择零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。目前还没有一套通用而完整的工艺路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。表面加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。根据零件的技术要求，该零件的主要表面有32H8孔、16H7孔、55G6外圆及端面，其加工方法如下（1）32H8孔其表面粗糙度要求为16，在加工时需要进行粗镗精镗加工。（2）16H7孔其表面粗糙度为16，需要进行粗镗精镗加工。（3）55G6外圆及左端面其表面粗糙度为16，需要进行粗车精车加工。45加工顺序的安排切削加工工序的安排原则1）基准先行选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提供可靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等，都应安排在初始工序加工完成。2）先粗后精各表面均应按照粗加工半精加工精加工的顺序依次进行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。3）先主后次先加工主要表面（如定位基面、装配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等），次要表面常穿插进行加工，一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。根据以上原则，确定该零件的加工顺序如工艺路线中所示。46工艺路线根据各表面的加工要求及加工的位置、精度，根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，工艺路线如下工序1制造毛坯。工序2热处理时效处理。工序3铣右端面，控制表面粗糙度RA64UM。工序4铣左端面，控制尺寸37，表面粗糙度RA64UM工序5粗镗16H7孔至155MM。工序6粗镗32H8孔至315MM工序7车90外圆及其右端面、车55G6外圆。工序8车52外圆。工序9钻67孔。工序10锪611沉孔。工序11钻10孔。工序12精镗16H7孔至155MM。工序13精镗32H8孔。工序14钻3M5螺纹孔底孔。工序15攻3M5螺纹孔。工序16钻外圆上的底孔10。工序17钻锥螺纹底孔。工序18攻锥螺纹孔。工序19检验。工序20去毛刺。工序21入库。5设备及其工艺装备的选择51机床的选择工序3、工序4选用XA5032立铣床进行加工。工序5、工序6、工序12和工序13选用立式镗床进行加工。工序7和工序8选用CA6140车床进行加工。工序9、工序10、工序11、工序14、工序15、工序16、工序17选用立式钻床进行加工。工序18选用攻丝机进行加工。52夹具的选择该零件的结构形状不规则，其虽有工序均需要设计专用夹具进行装夹。53刀具的选择从零件图中可以看出，该零件的加工部位主要有平面、外圆、孔、螺纹等等。根据其加工特性确定该零件的刀具如表41所示。表41刀具选用表刀具名称刀具规格刀具材料加工表面面铣刀125MM硬质合金铣左右端面粗镗刀15MM硬质合金粗镗16孔精镗刀16MM硬质合金精镗16孔粗镗刀31MM硬质合金粗镗32孔精镗刀32MM硬质合金精镗32孔外圆车刀90硬质合金车外圆麻花钻7MM高速钢钻67孔锪钻11MM高速钢锪611沉孔麻花钻10MM高速钢钻10孔麻花钻4MM高速钢钻M5螺纹孔底孔丝锥M5硬质合金攻M5螺纹孔6机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT150生产类型为批量生产，采用铸造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、端面和外圆由于端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留3MM比较合适。3、孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为3MM7切削用量及基本工时的确定71工序3铣右端面已知条件加工材料HT150；工序尺寸宽度90MM；加工要求选用刀具为125MM硬质合金面铣刀，齿数为8，加工深度3MM；机床0DDXA5032型立式铣床。（1）切削用量的选用1）铣削深度由已知条件可知，其加工深度为3MM，故PA3MM。PA2）每齿进给量采用不对称端铣的方式来提高进给量。根据ZF切削用量简明手册表35，当使用硬质合金刀，铣床功率为75KW（表330，XA5032型立铣床说明书）时，009018MM/ZZF但因采用不对称端铣方式加工，故取013MM/Z。ZF3）切削速度和每分进给量查切削用量简明手册表CVFV315得，当125MM，8，013MM/Z时，0DZZ441R/MIN，212M/MIN，173MM/MIN，根据XA5032立铣说明CF书（表330），取375R/MIN，300MM/MIN，故实际切削速度由公FV式10DNVC（61）得M/MIN。314075243C实际每齿进给量MM/Z。10875ZNVFFZ综上所述，该工序的切削用量为3MM，01MM/Z，375R/MIN，300MM/MIN，1413M/MIPAZFFCVN。（2）基本工时的计算计算公式为（6FMVLT2）式中，L90MM，查表326，不对称安装铣刀，入切量及LL超切量47MM，故L9047137MM，代入公式62计算其基本工时得。IN6031T72工序4铣左端面同上。73工序5粗镗16孔该工序粗镗16孔，选用的刀具为15MM粗镗刀，机床选用立式镗床。（1）切削用量的选用1）背吃刀量由毛坯图可知，即175MM。PAPA2）进给量查切削用量简明手册表F27，035043MM/R，取036MM/R。FF3）切削速度和每分进给量查切削用量简明手册表CVFV214可知，570MPA的钢加工性属于7分类，查表213可知，当B直径为155，进给量为036MM/R时，11M/MIN。故主轴转速由公C式计算得R/MIN，查机床说明书，选取N300R/MIN，故实251430N际切削速度由公式61计算得M/MIN，每分进61405143CV给量MM/MIN。0830FV综上所述，该工序的切削用量为175MM，036MM/R，N300R/MIN，146M/MIN，108MM/PAFCVFVMIN。（2）基本工时的计算公式62中，L20MM，由表229可知8MM，带入公式62计算其基本工时。IN618T74其它工序的切削用量和基本工时根据以上查表的方式，计算其它工序的切削用量和基本工时如下所列，计算方法已经省略。（1）工序6粗镗32H9孔至31粗镗的切削用量为15MM，036MM/Z，275R/MIN，120MM/MIN，268M/PAZFFVCVMIN。基本工时粗镗T023MIN。（2）工序7车90外圆及其右端面、车55G6外圆1切削深度单边余量为Z2MM2进给量根据机械加工工艺手册取F08MM/R3计算切削速度VYXPMCKFATCVV其中342,015,035,M02。修正系数见VVXVYVK切削手册表128,即144,08,104,081,MVKSVKKVKRV097。BVK所以1440810408109789M/MINVCV35015028644确定机床主轴转速NS314R/MINWDCV9X0与314R/MIN相近的机床转速为375R/MIN。现选取375R/MIN。W所以实际切削速度CV10SDN91059/INX5切削工时，TI其中L90MM4MM0MMMFNLW211L2LTIX2031MINMFNW213758（3）工序8车52外圆1切削深度单边余量为Z2MM2进给量根据机械加工工艺手册取F08MM/R3计算切削速度VYXPMCKFATCVV其中342,015,035,M02。修正系数见VVXVYVK切削手册表128,即144,08,104,081,097。MVKSVKKVKRVBV所以1440810408109789M/MINVCV35015028644确定机床主轴转速NS545R/MINWDCV9X2与545R/MIN相近的机床转速为600R/MIN。现选取600R/MIN。W所以实际切削速度CV10SDN5297/INX5切削工时，TI其中L52MM4MM0MMMFNLW211L2LTIX20117MINFNW168（4）工序9钻66孔机床Z525立式钻床刀具根据机械加工工艺手册表1061选取高速钢麻花钻61进给量取F013MM/R2切削速度V2434M/MIN取V30M/MIN3确定机床主轴转速NS1592R/MINWD10CV06与1592R/MIN相近的机床转速为1600R/MIN。现选取1600R/MIN。W所以实际切削速度CV10SDN61034/MIN5切削工时，按工艺手册表621。TI其中L60MM4MM3MMMFNLW211L2LT0355MINFL211456（5）工序10锪612沉孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为钻FF812钻V3式中的、加工实心孔进的切削用量钻F钻V现已知036MM/R切削手册表27钻F4225M/MIN切削手册表213钻V1给量取F15036051MM/R按机床选取05MM/R2削速度V044225169M/MIN3定机床主轴转速NS448R/MINWD10C1692与448R/MIN相近的机床转速为500R/MIN。现选取500R/MIN。W所以实际切削速度CV10SDN250184/MIN5削工时，按工艺手册表621。TI其中L4MM6MM0MMMFNLW211L2LT0072MINFNW215（6）工序11钻10孔机床Z525立式钻床刀具根据机械加工工艺手册表1061选取高速钢麻花钻101进给量取F013MM/R2切削速度V2434M/MIN取V30M/MIN3确定机床主轴转速NS955R/MINWD10CV01与955R/MIN相近的机床转速为1000R/MIN。现选取1000R/MIN。W所以实际切削速度CV10SDN314/IN05切削工时，按工艺手册表621。TI其中L31MM4MM3MMMFNLW211L2LT05846MINFL213（7）工序12精镗16H7孔精镗的切削用量为025MM，018MM/Z，375R/MIN，PAZF125MM/MIN，896M/MIN。FVCV基本工时粗镗T024MIN。（8）工序13精镗32H9孔精镗的切削用量为05MM，02MM/Z，300R/MIN，130MM/MIN，301M/MPAZFFVCVIN。基本工时粗镗T023MIN。（9）工序14钻3M5螺纹孔底孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表316）由切削表27和工艺表4216查得M/R280F机（切削表215）MIN/8VCMIN/R634X10DVC机机按机床选取5/IN机IN/842610机机CV基本工时MIN17053F2XNLT机机攻螺纹M5MM选择M5MM高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即FP125/FR7/INCV机105298/INNRD查按机床选取7M机68/MINCV机基本工时12035MIN7LTF机8钻10孔夹具设计81（1）怎样限制零件的自由度一个面限制3个自由度，长圆柱销限制2个自由度，定位销限制1个自由度。（2）怎样加紧设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎么排屑此次加工利用麻花钻和铰刀，排屑通过钻模版与工件之间的间隙。82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。有合理的空间。本夹具主要用来对10孔进行加工，这个孔尺寸精度为IT12，表面粗糙度63，钻，粗铰，精铰以满足精度。83夹具设计831定位分析（1）定位基准的选择定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故10孔时，采用端盖右端面和16孔内圆柱面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件位一个面与两个孔定位，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（TDTDS）/2TD0050MMTD0011MMS0010MMJ00355832切削力及夹紧力的计算刀具98的麻花钻，10铰刀钻孔切削力P706D09SHB06762钻孔的扭矩M0014D2S094HB068200铰孔的切削力P91T12S04HB06236铰孔的扭矩P0031T12S04HB06D1252钻孔加紧力W2QL/DZTGA2/3FD1766故此夹具可以安全工作。833夹具操作说明此次设计的夹具加紧原理为通过16孔和侧面为定位基准，在短心轴，平面和菱形销实现完全定位，以钻模版引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速加紧机构加紧工件。834确定导向装置本工序要求对被加工的孔依次进行钻，铰的加工，最终达到加工要求，选固定钻套为刀具的导向元件，确定钻套高度H12MM，排屑空间H05MM9体会本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会