《机械制造技术课程设计-端盖零件的加工工艺及钻φ16h7孔，锪φ20孔的工装夹具设计【全套图纸】》

提供各专业全套设计设计说明书题目端盖零件的工艺规程及钻16H7孔，锪20孔的工装夹具设计学生学号专业班级指导老师2摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。全套图纸，加153893706端盖加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTTHISDESIGNCONTENTHASINVOLVEDTHEMACHINEMANUFACTURECRAFTANDTHEENGINEBEDJIGDESIGN,THEMETALCUTTINGMACHINETOOL,THECOMMONDIFFERENCECOORDINATIONANDTHESURVEYANDSOONTHEVARIOUSKNOWLEDGETHEREDUCTIONGEARBOXBODYCOMPONENTSTECHNOLOGICALPROCESSANDITSTHEPROCESSINGHOLEJIGDESIGNISINCLUDESTHECOMPONENTSPROCESSINGTHETECHNOLOGICALDESIGN,THEWORKINGPROCEDUREDESIGNASWELLASTHEUNITCLAMPDESIGNTHREEPARTSMUSTFIRSTCARRYONTHEANALYSISINTHETECHNOLOGICALDESIGNTOTHECOMPONENTS,UNDERSTOODTHECOMPONENTSTHECRAFTREDESIGNSTHESEMIFINISHEDMATERIALSTHESTRUCTURE,ANDCHOOSESTHEGOODCOMPONENTSTHEPROCESSINGDATUM,DESIGNSTHECOMPONENTSTHECRAFTROUTEAFTERTHATISCARRYINGONTHESIZECOMPUTATIONTOACOMPONENTSEACHLABORSTEPOFWORKINGPROCEDURE,THEKEYISDECIDESEACHWORKINGPROCEDURETHECRAFTEQUIPMENTANDTHECUTTINGSPECIFICATIONSTHENCARRIESONTHEUNIT4CLAMPTHEDESIGN,THECHOICEDESIGNSTHEJIGEACHCOMPOSITIONPART,LIKELOCATESTHEPART,CLAMPSTHEPART,GUIDESTHEPART,TOCLAMPCONCRETEANDTHEENGINEBEDCONNECTIONPARTASWELLASOTHERPARTSPOSITIONERRORWHICHCALCULATESTHEJIGLOCATESWHENPRODUCES,ANALYZESTHEJIGSTRUCTURETHERATIONALITYANDTHEDEFICIENCY,ANDWILLDESIGNINLATERPAYSATTENTIONTOTHEIMPROVEMENTKEYWORDSTHECRAFT,THEWORKINGPROCEDURE,THECUTTINGSPECIFICATIONS,CLAMP,THELOCALIZATION,THEERROR目录序言1一零件分析211零件作用212零件的工艺分析2二工艺规程设计221确定毛坯的制造形式322毛坯的设计323基面的选择524制定工艺路线524机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定725确定切削用量及基本工时8三夹具设计2131问题的提出2132定位基准的选择2133定位元件的设计2234定位误差分析2435切削力及夹紧力计算2536钻套设计27总结29致谢30参考文献31第1页共38页序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。端盖的加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。2一、零件的分析11零件的作用端盖的具体作用，待查12零件的工艺分析拖拉机倒档拨叉从倒档拨叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下1，以外圆和低面为基准的加工面，这组加工面包括，底面，顶面，216孔2一个底面和16孔为基准的加工面，这个主要是M27螺纹的加工和666沉孔11深68的钻削。二工艺规程设计第3页共38页21确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。22毛坯的设计端盖零件材料为HT200，硬度选用260HBS，毛坯重约1KG。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下116MM的孔因为孔只有16MM大，因此在铸造时不容易铸造出，因此在毛坯的设计时，不宜设计底孔。因此毛坯采用实心铸造。以确保毛坯的成功率。2端盖底面该端盖底面粗糙度都是32，进行一次粗铣即可满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，端盖底面余量为2MM，符合要求。3端盖上面4端盖上面，是加工螺纹时的旋入部分，光洁度要求没有，直接铸造出来，查资料知，砂型铸造机械翻砂造型的尺寸公差等级为810级，4钻孔、在16MM的孔处钻孔在此处，因为加工的孔不是很大，所以可以不必留铸造底孔。因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了。23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。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，端盖零件比较规则，所以粗基准较容易选择。我们采用2个不加工的外圆作为粗基准，用一固定V型块和一活动V型块定位，这样限制空间的5个自由度，有因为钻削时钻削力是向下的通过钻削力来限制上下的自由度，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。精基准的选择精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基第5页共38页准要和工艺基准重合。因此我们采用已经加工好的16孔做为精基准24制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案方案一工序铸造工序时效处理工序铣M27端面。工序铣大端底面工序钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工序钻扩绞16H7深11孔工序钻66孔锪孔11深68工序VIII钻25定位销工序IX车M27退刀槽，车M27螺纹工序X检验方案二工序铸造工序时效处理工序铣大端底面工序铣M27端面。工序钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工序钻扩绞16H7深11孔6工序钻66孔锪孔11深68工序VIII钻25定位销工序IX车M27退刀槽，车M27螺纹工序X检验工艺方案一和方案二的区别在于方案一与方案二相比，方案一先加工M27端面，然后以M27端面为基准加工底面，这样能为下面的加工16孔更好地提供定位基准，确保加工的精度，如果按方案二的话，要先下加工下底面，加工下底面的时间我们用的是M27未加工的端面作为基准，很难保证底面的一些加工质量和精度，增加了辅助工时，不适合大批量生产，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下工序铸造工序时效处理工序铣M27端面。工序铣大端底面工序钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工序钻扩绞16H7深11孔工序钻66孔锪孔11深68工序VIII钻25定位销工序IX车M27退刀槽，车M27螺纹工序X检验25机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定端盖零件材料为HT200生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、端盖的底面和顶面第7页共38页因端盖的底面和顶面的精度要求都不是很高，其加工余量为25MM。2、端盖的16孔因为孔的尺寸太小，毛坯铸造为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，16的粗糙度要求为16，需要钻，扩，绞3次加工，参照参数文献。钻孔15扩孔1585绞孔1626确定切削用量及基本工时工序铣端盖M27端面1选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。MAP51D350MIN/125V4Z2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则MAP52）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为75KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZIN/391510RDVNS8按机床标准选取1450WNMIN/RI/351904351DVW当1450R/MIN时NRMZFWM/160452按机床标准选取FM3）计算工时切削工时，则机动工时为L27L51L32IN07431FNTWM工序二铣大端底面1选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。MAP51D350MIN/125V4Z2决定铣削用量4）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则MAP515）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为75KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZ第9页共38页MIN/39175201RDVNS按机床标准选取1450WNIN/3190431VW当1450R/MIN时NRMZFWM/160452按机床标准选取FM6）计算工时切削工时，则机动工时为L83L51L32MIN81047221XFNXTWM工序三钻扩绞16H7孔，锪孔20H7工步一钻孔至15确定进给量根据参考文献表27，当钢的F，时，。MPAB80MD150RMF/47039由于本零件在加工14孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数075，则RF/350297504390根据Z525机床说明书，现取RMF/切削速度根据参考文献表213及表214，查得切削速度所以MIN/18V10MIN/73015810RDVNWS根据机床说明书，取，故实际切削速度I/7R为MIN/372105NDVW切削工时，则机ML32L9L2动工时为IN4630253721FNLTWM工步二扩孔851利用钻头将孔扩大至，根据有关手MM851册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取RFF/87057506221钻根据机床说明书，选取MF5IN/46123312VV钻则主轴转速为，并按车床说明书IN/465RN取，实际切削速度为MI/68RNWMIN/38410DVW第11页共38页切削工时，则机ML32L61ML32动工时为IN05786821FNLTWM工步3铰孔H716根据参考文献表225，RMF/402，得IN/28MVIN/654819RS查参考文献表422，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度RF/350MI/RW。MIN/9V切削工时，则机动L2L91L32工时为MIN603519821FNLTWM锪扩20H7钻、扩20的孔1钻19MM孔机床Z525立式钻床刀具根据机械加工工艺手册表1061选取高速钢钻头W18CR4V1进给量根据切削手册表1066,当铸铁HB200时，D19时，取F03MM/R122切削速度根据机械加工工艺手册表1070,及1066,查得V35M/MIN3确定机床主轴转速NS58665R/MINWD10CV1935,与58665R/MIN相近的机床转速为555R/MIN。现选取555R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDNMIN/431594削工时。TI其中L11MM7MMMFNLW211LT0108MINFL10358220MM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F第13页共38页4225M/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NS2718R/MINWD10CV20916与2718R/MIN相近的机床转速为275R/MIN。现选取275R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDNMIN/417255削工时，按工艺手册表621。TI其中L11MM8MMMFNLW211LT0069MINFL10579工序IV钻扩绞16H7孔工步一钻孔至15确定进给量根据参考文献表27，当钢的F，时，。MPAB80MD150RMF/4703914由于本零件在加工14孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数075，则RMF/350297504390根据Z525机床说明书，现取RF/切削速度根据参考文献表213及表214，查得切削速度所以MIN/18VMIN/73015810RDVWS根据机床说明书，取，故实际切削速度I/7RN为MIN/372105DVW切削工时，则机MLL9L2动工时为IN45302375121FNLTWM工步二扩孔81利用钻头将孔扩大至，根据有关手M5M851册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取RFF/87057506221钻根据机床说明书，选取MF5第15页共38页MIN/46123312VV钻则主轴转速为，并按车床说明书IN/465RN取，实际切削速度为MI/68RNWMIN/38410DVW切削工时，则机LL6L2动工时为IN5107683121FNLTWM工步3铰孔H716根据参考文献表225，RMF/402，得IN/28MVIN/654819RS查参考文献表422，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度RF/350MI/RW。MIN/9V切削工时，则机动L1L91L32工时为MIN03519821FNLTWM工序VII钻66孔，锪孔13深68钻6孔，扩13孔161钻6MM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41进给量取F013MM/R2切削速度V2434M/MIN取V30M/MIN3确定机床主轴转速NS1592R/MINWD10CV630与1592R/MIN相近的机床转速为1450R/MIN。现选取1450R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDNMIN/327145065切削工时，按工艺手册表621。TI其中L11MM4MMMFNLW211LT01034MINFL103452扩13深68MM孔刀具根据机械加工工艺手册表1061选取高速钢麻花钻61进给量查机械加工工艺师手册表2813，取F013MM/R2切削速度V2434M/MIN取V30M/MIN3确定机床主轴转速第17页共38页NS7349R/MINWD10CV130与7349R/MIN相近的机床转速为750R/MIN。现选取750R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDNMIN/6153075切削工时，按工艺手册表621TI其中L68MM4MMMFNLW211LT00697MINFL21037586工序VIII钻25销孔钻5孔的切削用量及基本工时1钻5MM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51进给量取F013MM/R2切削速度V2434M/MIN取V30M/MIN3确定机床主轴转速NS2388R/MINWD10CV530与2388R/MIN相近的机床转速为2012R/MIN。现选取182012R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDNMIN/325015切削工时，按工艺手册表621。TI其中L9MM4MM3MMMFNLW211L2LTT06177MINMFNLW2101349工序IX车M27螺纹退刀槽，车M27螺纹粗车M27螺纹退刀槽1切削深度。单边余量Z12MM2计算切削速度VYXPMCKFATCVV其中342,015,035,M02。VCVXV144,08,104,081,097。MKSKKRBV所以14408104VCV3501502964081097187M/MIN3确定机床主轴转速NS553R/MINWD10CV50187与553R/MIN相近的机床转速为600R/MIN。现选取600R/MIN。WN第19页共38页所以实际切削速度CV10SDNMIN/946055切削工时，按工艺手册表621。TI其中L2MM4MMMFNLW11LTIX100111MINFL160X92车M27螺纹1切削深度单边余量为Z22MM分两次加工成2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VCVXVVK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20NS753R/MINWD10CVX5089与753R/MIN相近的机床转速为750R/MIN。现选取750R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDNMIN/94750X5切削工时，TI其中L13MM4MMMFNLW211L2MM2LTI003166MINMFNLW2108759第21页共38页三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第V道工序钻16孔，锪孔20孔夹具设计31问题的提出本夹具主要用于加工钻16孔，锪孔20孔，因为16H7的粗糙度要求为16，因此需要我们钻，扩，铰才能满足要求，又因为我们是大批量生产，因此我们需要使用快换钻套，同时又因为钻完孔后我们要考虑取出工件方面，所以我们不能选用普通的固定钻模板，我们应该采用翻转钻模板，这样便于取出工件32定位基准的选择我们采用R28的2个半圆定位，采用固定V型块和底面定位，采用活动V型块压紧，活动V型块用和手柄连接一起的螺杆轴控制夹紧和松开。33定位元件的设计本工序选用的定位基准为2个R28的外圆和端面定位，采用的是固定V型块和活动V型块定位，查机床夹具设计手册，22可知我们直径为56的在4560之间，因此我们选用N55这个尺寸的V型块，具体的形状如下图具体尺寸如下图第23页共38页活动V型块的设计如下，为了能快速的装卸工件我们采用手柄转动夹紧工件的V型块，查机床夹具标准件，我们可以知我们需要的活动V型块是N55的V型块，具体的形状如下具体的尺寸如下2434定位误差分析因为我们加工的16H7孔，粗糙度要求为16，和另外一个圆心的尺寸公差为正负0016，自身的7级精度靠，钻，扩，铰来保证，尺寸公差要靠工件的定位误差来保证，我们采用V型块定位一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T030MM，TD029MM，。106A021SIN2TDWD）（第25页共38页35切削力的计算与夹紧力分析刀具高速钢麻花钻，（见切削手册表328）NDAFFFWQUEYZXPZC0其中6,20,31,61,407508,5,9FUZMMUQDAYFXFEZPF值），在加工面上测量的近似所以N326549310175水平分力N261实H垂直分力1030V实F在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数为4321K其中为基本安全系数15；为加工性质系数11；2为刀具钝化系数11；3K为断续切削系数11。4K5为人力操作疲劳系数13所以6725N大于269712593151因此满足要求。26同时又因为我们钻的孔的下面有辅助支撑，钻削力可被辅助支撑抵削，压紧力和工件的定位方向相同，因此即使不用计算也可知满足要求。36钻套设计16H7孔的加工需钻，扩，铰三道工序加工，因为钻完孔后还要扩孔，铰孔加工，为了我们钻后能及时的扩孔和铰孔，我们采用快换钻套，快换钻套的好处就是当我们加工完钻孔后可以取下快换钻套，及时的扩孔和铰孔，快换钻套和钻模板为间隙配合，快换钻套靠压紧螺钉保证工作的时间钻套的稳定性同时，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快速地换下钻套。保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产快。查机床夹具标准件手册可知快换钻套的