套零件的加工工艺及夹具设计【优秀机械毕业设计论文】
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套零件的加工工艺及夹具设计【优秀机械毕业设计论文】,零件,加工,工艺,夹具,设计,优秀,优良,机械,毕业设计,论文
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航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 1 毕 业 设 计（论 文） 设计题目： 套加工工艺及夹具设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 起讫日期 年 月 日 年 月 日 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 2 目录 摘 要 . 3 . 4 1、 绪 论 . 4 2、零件的分析 . 4 件的作用 . 4 件的工艺分析 . 4 3、确定毛坯 ，绘制毛坯 图 、零件图 . 6 定毛坯的制造形式及材料 . 6 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 4、工艺规程设计 . 7 位基准的选择 . 7 制定工艺路线 . 8 选择加工设备及刀、夹、量具 . 10 确定切削用量及基本工时 . 11 车端面与 31.6 圆至 保证长度 40 . 11 40 外圆端面并倒 圆角 . 11 车 31.6 圆至要求 . 11 内孔 25 . 11 铰内孔 . 11 角 1 . 11 槽 退刀槽 . 车另一端面并倒角 . 插 6f 9 键槽至要求 .、 钻 孔夹具的设计 . 22 位基准的选择 . 22 位 误差的分析 . 错误 !未定义书签。 削力及夹紧力的 计算 . 23 紧元件及动力装置确定 . 错误 !未定义书签。 具设计及操作的简要说明 . 25 小 结 . 27 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 3 致 谢 . 28 参考文献 . 29 摘 要 本次设计的主要内容是 套 加工工艺规程及8 孔 钻孔 夹具的设计。 套主要是 与其它零件配对使用，其主 要加工表面及控制位置为 外圆 和25 内孔 。由零件要求分析可知，保证25 孔和 外圆尺寸的同时应该尽量保证其同轴度，这对于后工序装配和总成使用上来说都有重要影响。所以，工序安排时， 大外圆粗定位夹紧加工后，对 25 孔 进行镗削 加工同时成型。因其粗糙度为 通过粗镗、半精镗 满足。对于钻8 孔时，主要以 套的已经加工出的25 定位，控制其自由度，以达到加工出来的产品满足要求并且一致性好的目的。本文的研究重点在于通过 对套 的工艺性和力学性能分析，对加工工艺进行合理分析，选择确定合理的毛坯、加工 方式、设计高效、省力的夹具，通过实践验证，最终加工出合格的 套 零件。 关键词 ： 套 ， 工艺规程，钻孔，工艺路线，加工方式； 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 4 绪 论 本文首先对套的零件进行分析，通过对套进行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、机械加工余量、基准选择、工序尺寸和毛坯尺寸的确定，以及切削用量和工时的计算等相关内容。为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，与指导老协商后，觉得用夹具比较合适。 在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和 编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了套的机械加工工艺及夹具设计。整个设计的指导思想“简便、高效、经济”。力求生产处符合要求的产品。 2、零件的分析 件的作用： 题目所给的零件是 套，而 套一般是圆柱状并带有底座，圆柱体中间一般都有需要镗床或者铣床加工的有精度的孔，其作用是用来与其它部件进行连接的。此次课题的任务就是”套加工工艺及夹具设计“，通过分析制定套零件的加工工艺和夹具设计，来围绕套这个零件来进行工艺以及夹具设计。 件的工艺分析 ： （ 1）以 俯视图 为主要加工表面的加工面。 这一组加工表面包括： 套的大底部端面 的铣削加工 ，拐角处的圆角的加工以及 30工，24- 12， 4- 15深 9沉头孔， 4- 9直孔的加工，和 25 、 内孔的镗削加工、外圆铣削加工，以及 40 外圆端面的铣削加工等等， 其中 大底部端 面 的 表面粗糙度要求为 40 外圆端面 表面粗糙度航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 5 要求为 25 内 孔 的镗削加工，表面粗糙度为 表面粗糙度要求 为及 外圆的表面粗糙度为 （ 2）以25 内孔 为基准的 主要加工表面的加工面。 这一组加工表面包括： 6的插 削加工， 其表面粗糙度为 以下是该 套 的零件图。 图 1套零件 图 主视图 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 6 图 1套零件图俯视 图 3、确定毛坯 ，绘制毛坯图、零件图 定毛坯的制造形式及材料： “ 套 ”零件材料采用 40 制造。 需要调质处理 ，生产类型为大批量生产，采用锻造 毛坯。 由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用 直接锻造 的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ： 粗 铣底部大端面 及次端面 根据工序要求， 粗 铣底部大端面 及次端面需要 粗铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值规定为 取 5 表 7 毛坯的基本尺寸 分别 为 ： 72+3+3=78 根据实用机械制造工艺设计手册表 2锻 件尺寸公差等级选用 得 毛坯 尺寸公差为 毛坯的名义尺寸为： 72+3+3=78坯最小尺寸为： 坯最大尺寸为： 78+铣后 即可达到零件图纸要求。 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 7 40 外圆 的加工余量， 根据工序要求，该孔的加工 只要 粗 车一道 工序完成，各工序余量如下： 粗 车 ：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯基本尺寸为 40+ 45； 根据实用机械制造工艺设计手册表 2锻件 尺寸公差等级选用 得 毛坯 尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 45+2+1+ 毛坯最大尺寸为 45+ 毛坯最小尺寸为 粗车 后尺寸与零件图尺寸相同，即 40 ； 25 孔的 加工余量 根据工序要求， 25 孔的加工分为粗镗、精镗 两 个工序完成，各工序余量如下： 粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 半精镗：参照实用机械制造工艺 设计手册表 7余量值为 毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯基本尺寸为 根据实用机械制造工艺设计手册表 245#钢 尺寸公差等级选用 得 毛坯 尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 毛坯最大尺寸为 25 毛坯最小尺寸为 粗镗工序尺寸为 27 精镗工序尺寸为 25 4、工艺规程设计 位基准的选择 ： 粗基准的选择： 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 8 粗基准选择应当满足以下要求： A、保证各重要支承孔的加工余量均匀； B、保证 套 的内壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择 套 的主要 面作为定位基准 。即以 套 的 两个端面 作为粗基准 来 限制工件的四个自由度，再以另一个 面作为 定位 基准来 限制第五个自由度。 这样就能够很好地保证工件的定位，从而达到了加工各个工序的目的。 精基准的选择： 从保证 套 孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证 套零件 在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。 从 套 零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。 至于前后端面，虽然它是 套 箱体的装配基准，但因为它与 套 箱体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 制定工艺路线 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 套 体加 工的第一个工序也就是加工统一的基准。 具体安排是先以 底面作为定位基准来加工顶面，然后已经铣削好的顶面为基准来加工底面 。第二个工序是 铣削加工套零件的四侧端面及倒角 于顶平面加工完成后一直到 套 体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。 后续工序安排应当遵循先面后孔的原则。先粗、精加工平面，再粗、精加工孔系。因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。 按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。 因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心 轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段后分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 9 根据以上分析过程，现初步拟定 套 加工工艺路线如下； 方案一： 铸件 单边余量 5火处理 四爪卡盘夹 40 外圆，校正 40 外圆 工序 1： 粗车端面与 31.6 圆至 保证长度 40 工序 2： 车 40 外圆端面并倒 圆角 工序 3： 精车 31.6 圆至要求 工序 4： 钻内孔 25，用 23 的钻头 工序 5： 精铰内孔至要求 工序 6： 倒角 1 工序 7： 车槽 退刀槽 序 8： 调头，用三爪卡盘夹 40 外圆，找正并夹紧 工序 9： 车另一端面 并倒角 到要求 工序 10： 插 6f 9 键槽至要求 工序 11：检合格入库 方案 二 ： 铸件 单边余量 5火处理 四爪卡盘夹 40 外圆，校正 40 外圆 工序 1： 粗车端面与 31.6 圆至 保证长度 40 工序 2： 车 40 外圆端面并倒 圆角 工序 3： 精车 31.6 圆至要求 工序 4： 钻内孔 25，用 23 的钻头 工序 5： 车槽 退刀槽 序 6： 精铰内孔至要求 工序 7： 倒角 1 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 10 工序 8： 调头，用三爪卡盘夹 40 外圆，找正并夹紧 工序 9： 车另一端面 并倒角 到要求 工序 10： 插 6f 9 键槽至要求 工序 11：检合格入库 方案 三 ： 铸件 单边 余量 5火处理 四爪卡盘夹 40 外圆，校正 40 外圆 工序 1： 粗车端面与 31.6 圆至 保证长度 40 工序 2： 车 40 外圆端面并倒 圆角 工序 3： 精车 31.6 圆至要求 工序 4： 精铰内孔至要求 工序 5： 倒角 1 工序 6： 车槽 退刀槽 序 7： 调头，用三爪卡盘夹 40 外圆，找正并夹紧 工序 8： 车另一端面 并倒角 到要求 工序 9： 钻内孔 25，用 23 的钻头 工序 10： 插 6f 9 键槽至要求 工序 11：检合格入库 有上述几种零件加工 工艺路线方案分析确定方案二的工艺路线虽能方便工人安装加工，但在装夹加工过程中会对零件已加工好表面造成破坏，造成零件损失；方案三，能加工出所要的零件，但加工时对零件的装夹和拆卸较频繁，时间耽搁较长，生产率下降；所以，综合选定，方案一可用。 选择加工设备及刀、夹、量具 由图样分析，该图样需要铣削四周的轮廓，在这里我们在铣轮廓时选用 20镗削加工时我们可以选择内孔镗刀，量具可选用 05径千分尺，游标深度卡尺等。 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 11 确定切削用量及 基本工时 车端面与 31.6 圆至 保证长度 40 1） 确定背吃刀量于 粗 加工单边余量为 在一次走刀内完成，故 2）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为 516 ， 以及工件直径为 020 时 按 床说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 当钢的强度 10680， ， ， 45 5 （预计）时，进给力为 820。 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选 的进给量可用。 3）确定切削速度5质合金车刀加工 00630钢料， ， ，切削速度 09 4） 选 择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量取为 为车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60 5） 确定 车 削速度削用量简明手册表 公式计算：10000= 根据一下公式，可得：1000 30075机动T= m 9*0* 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 12 40外圆端面并倒 圆角 本工序为 车 40 外圆端面并倒 角 的工序，我们选择 机床： 普通车 床 率 P=13 刀具：选用高速钢 外圆车刀， 查 机械制造工艺设计简明手册 39，刀具数据如下： d=16 20z 2251)车 削进宽度的选择 根据实际工况，我们通过机械制造工艺设计简明手册 27可知 2 这里取 )选择进给量 经过查表可知： 3)选择车削的速度 经查表 可知 0 . 6 / 3 6 / m i nv m s m 所以： 1 0 0 0 1 0 0 0 3 6 1 9 0 / m i 1 4 6 0 4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表 5 可知： 1212. . 0 . 2 5 2 0 1 9 2 9 6 015901 3 7251580a z nL l l ll a D 所以， 1590 1 . 6 5 m i 5)计算车削力 根据实际工况，我们通过机械制造工艺设计简明手册 有 ： 0 . 8 3 0 . 6 5 0 . 8 309 . 8 1z z e f F a a d a z 式中： 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 13 所以， 0 . 8 3 0 . 6 5 0 . 8 309 . 8 1z z e f F a a d a z0 . 8 3 0 . 6 5 0 . 8 39 . 8 1 3 0 1 . 5 0 . 2 5 6 0 0 . 5 2 09 3 . 9 N 6)校核机床功率 查切削用量简明手册表 . 9 3 . 9 3 6 3 . 3 8 1 31 0 0 0 1 0 0 0k w k w 所以，机床的功率足够 ； 车 31.6 圆至要求 本工序为 精车 工序 ,，机床为 数控 车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。 1） 确定背吃刀量于粗加工单边余量为 在一次走刀内完成，故 ）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为 516 ， 以及工件直径为 020 时 按 床说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 当钢的强度 10680， ， ， 45 5 （预计）时，进给力为 820。 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 14 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选 的进给量可用。 3）确定切削速度5质合金车刀加工 00630钢料， ， ，切削速度 09 4） 选择车刀磨钝标准以及刀具 寿命 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量取为 为车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60 5） 确定 车 削速度削用量简明手册表 公式计算： 10000= 内孔 25 已知 工件材料 件 在这里， 机床的选用 : 选用摇臂钻床 率P= 钻头的选择 : 选用 5麻花钻 ， 材料为高速钢 钻头基本参数为： 10 ； 30 ； 1)钻削进给量的选择 查机械制造工艺设计手册表 3 42有 f mm r 2)钻削速度的选择 查机械制造工艺设计 手册表 3 42 有 0 . 3 5 / 2 1 / m i nv m s m 所以 11 0 0 01 0 0 0 3)计算切削深度 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 15 42/282 4)钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表 3 36有 0M C m d xm 310 d f k 式中： 所以， 1 0 3 d f k 1 . 9 0 . 8 32 2 5 . 6 3 2 2 0 . 3 5 1 03 4 . 5 9 5)计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表 3 36有 轴向力 . . d F K 式中 所以 ; 6 因零件材料为 50，查机械制造工艺设计手册表 3 36有 0 . 6 0 . 6150 0 . 9 41 9 0 1 9 0 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 3 4 . 5 9 0 . 9 4 3 2 . 5 2 9 1 0 . 9 4 5 2 5 5 . 5M N 6)计算切削功率 因为 3 0 4 / m i n 5 . 1 /n r r s 查机械制造工艺设计手册表 3 36有 3 5 . 1 32 1 0 2 3 . 1 4 3 5 . 6 5 1 0 1 1 所以，机床功率足够 ; 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 16 铰内孔 本工序为 精铰内孔 的工序 ,切削深度 进给量 f ： 根据实际工况，我们通过实用机械工艺简明手册中 杆伸出长度取 200削深度为 因此确定进给量 切削速度 V ： 由实用机械工艺简明手册中，可以知道 4取m i n/18/3.0 机床主轴转速 n ： m 181 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 0 实际切削速度 V ： 0 0 0 00 工作台每分钟进给量m 8407.0 被切削层长度 l ： 9 刀具切入长度 1l ： 2(1 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数 i ： 1i 机动时间2m i mj 进给量 f ： 根据实际工况，我们通过实用机械工艺简明手册中 杆伸出长度取 100削深度为 因此确定进给量 切削速度 V ： 由实用机械工艺简明手册中，可以知道 4取m i n/18/3.0 机床主轴转速 n ： m 181 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 0 实际切削速度 V ： 0 0 0 00 工作台每分钟进给量 m 8407.0 被切削层长度 l ： 9 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 17 刀具切入长度 1l ： 2(1 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数 i ： 1i 机动时间2m i mj 角 1 已知加工材料为 铸 件，有外皮，机床为 普通 车床，工件装卡在专用车床夹具 中。 1） 确定背吃刀量于粗加工单边余量为 在一次走刀内完成，故 ）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为 516 ， 以及工件直径为 020 时 按 床说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 当钢的强度 10680， ， ， 45 5 （预计）时，进给力为 820。 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选 的进给量可用。 3）确定切削速度 当用 15质合金车刀加工 00630钢料， ， ，切削速度 09 4） 选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 18 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量取为 为车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60 5） 确定 车 削速度削用量简明手册表 公式计算： 10000= 100030075 根据一下公式，可得： 机动T= m 0* 槽 退刀槽 本工序为车槽 退刀槽 工序， 确定的进给量尚需满足 车 床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 000 。 切削深度 进给量 f ：根据切削深度，再参照 实用机械工艺简明手册中 表 此确定进给 量 ; 切削速度 V ：参照 实用机械工艺简明手册中 表 m 1/35.0 机床主轴转速 n ： m 211 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 4 实际 插 削速度 V ： 0 0 0 00 工作台每分钟进给量m 被切削层长度 l ： 9 刀具切入长度 1l ： 2(1 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 19 行程次数 i ： 1i 机动时间1m i mj 由于切削时的进给力小于 车床 进给机构允许的进给力，故选 的进给量可用。 3）确定切削速度X 钨钢插齿 刀加工 00630钢料， 0， ，切削速度 0 4） 选择 沟槽车刀 磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得， 插齿 刀后刀面最大磨损量取为 1为 车 刀的材料为 钨钢 ，所以车刀的寿命 T=90 5） 确定 车 削速度削用量简明手册表 公式计算： 0001010*100 r/另一端面并倒角 已知加工材料为 铸 件，有外皮，机床为 普通 车床，工件装卡在专用车床夹具 中。 1） 确定背吃刀量于粗加工单边余量为 在一次走刀内完成，故 ）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆 尺寸为 516 ， 以及工件直径为 020 时 按 床说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 航空机械制造工程学院 套加工工艺及夹具设计 20 当钢的强度 10680， ， ， 45 5 （预计）时，进给力为 820。 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选 的进给量可用。 3）确定切削速度5质合金车刀加工 00630钢料， ， ，切削速度 09 4） 选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量
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