0481-端盖零件的机械加工工艺规程及钻Φ16H7孔的工装夹具设计【CAD图+工艺工序卡+说明书】
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零件
机械
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规程
16
h7
工装
夹具
设计
cad
工序
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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。
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。
- 内容简介：
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课程 设计说明书 题目： 端盖 零件的工艺规程及 钻 16的 工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 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。 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。 so on 140 is as as on in to is on to a of is on to as as in to 目 录 序言 1 一 . 零件分析 2 件作用 2 2 二 . 工艺规程设计 2 3 3 5 5 序尺寸及毛坯尺寸的确定 7 8 三 夹具设计 21 题的提出 21 位基准的选择 21 位元件的设计 22 23 削力及夹紧力计算 24 套设计 24 具设计及操作简要说明 25 总 结 28 致 谢 29 参考文献 30 第 1 页 共 34 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 16 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。 第 2 页 共 34 页 一、 零件的分析 零件的作用 端盖 的 具体 作用， 待查 零件的工艺分析 从 端盖 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，26孔 2： 一个 底面和 16 孔为基准的 加工面， 这个主要是 16 的加工和 6孔 11 深 钻削。 第 3 页 共 34 页 二 . 工艺规程设计 确定毛坯的制造形式 零件材料为 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。 坯的设计 端盖 零件材料为 度选用 260坯重约 1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： 1. 16 因为孔只有 16 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 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 2合要求。 3. 端盖上面 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、 第 4 页 共 34 页 在 16 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，毛坯的具体形状和尺寸见图 拖拉机倒挡拨叉 ” 零件毛坯简图。 第 5 页 共 34 页 基面的选择的选择 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 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 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 面 。 工序 ： 铣大端底面 工序 ： 钻 扩绞 16孔 20序 ： 钻扩绞 161孔 工序 ： 钻 6孔锪孔 11深 第 6 页 共 34 页 工序 钻 2定位销 工序 车 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 面 。 工序： 钻扩绞 16孔 20序： 钻扩绞 161孔 工序： 钻 6孔锪孔 11深 序 钻 2定位销 工序 车 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 面，然后以 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 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 面 。 工序： 铣大端底面 第 7 页 共 34 页 工序： 钻扩绞 16孔 20序： 钻扩绞 161孔 工序 ： 钻 6孔锪孔 11深 序 钻 2定位销 工序 车 工序 X：检验 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 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 因 端盖 的 底面和顶 面的精度要求都不是很高 ， 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 16的粗糙度要求为 要钻，扩，绞 3次加工，参照参数文献。 钻孔 15 扩孔 孔 16 第 8 页 共 34 页 确定切削用量及基本工时 工序 ：铣端盖 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 p ， 50 ， 25 ， 4z 。 2. 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 p 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m rd vn s 按机床标准选取1450 r m 450351000 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11603） 计算工时 切削工时： 7 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 52721 fn 9 页 共 34 页 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 p ， 50 ， 25 ， 4z 。 2. 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 p 5） 决定每次进给量及切削速度 根据 铣床说明书，其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m rd vn s 按机床标准选取1450 r m 450351000 w 当1450r/ 1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 11606） 计算工时 切削工时： 3 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 75 3583(2)(2 21 钻扩绞 16孔 20 第 10 页 共 34 页 工步一钻孔至 15 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的00 ， 50 时， 。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 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 8 所以 m 810001000 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 75151000 切削工时： 2 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 扩孔 利用钻头将 孔扩大至 ，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 第 11 页 共 34 页 钻 根据机床说明书，选取 m 61231213121 钻则主轴转速为 m 4 ，并按车床说明书取 8 ，实际切削速度为 m 切削工时： 2 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m ： 铰 16 孔 根据 参考文献 表 2 ，28 ，得 m 查参考文献 表 机床实际进给量和实际转速，取 ， 98 ， 实 际 切 削 速 度3.9 。 切削工时： 2 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 第 12 页 共 34 页 m 0 、 扩 20的 孔 (1) 钻 19机床： 式钻床 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢钻头1)进给量 根据切削手册表 10铸铁 D= 19 时， 取 f=r 2)切削速度 根据机械加工工艺手册表 10 10得 V=35m/3)确定机 床主轴转速 19 351000 与 近的机床转速为 555r/选取55r/ 所以实际切削速度 000 m 0 0 5 5 519 m4)削工时。 tm=i ;其中 l=111l =7 tm=8=(2) 20 第 13 页 共 34 页 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 钻钻3121(式中的钻f、钻v 加工实心孔进的切削用量 . 现已知 钻f=r (切削手册 )表 v= (切削手册 )表 ) 给量 取 f=r r 2) 削速度 v= 3) 定机床主轴转速 20 近的机床转速为 275r/选取75r/ 所以实际切削速度 000 m 0 0 2 7 520 m5) 削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=111l =8 tm= 第 14 页 共 34 页 工序 扩绞 16 工步一钻孔至 15 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2钢的00 ， 50 时， 。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 根据 床说明书，现取 切削速度：根据参考文献 表 2表 2得切削速度 8 所以 m 810001000 rd 根据机床说明书，取 75 ，故实际切削速度为 m 75151000 切削工时 ： 1 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m 扩孔 利用钻头将 孔扩大至 ，根据有关手 第 15 页 共 34 页 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 钻 根据机 床说明书，选取 m 61231213121 钻则主轴转速为 m 4 ，并按车床说明书取 8 ，实际切削速度为 m 切削工时： 1 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 m ： 铰 16 孔 根据 参考文献 表 2 ，28 ，得 m 查参考文献 表 机床实际进给量和实际转速，取 ， 98 ， 实 际 切 削 速 度3.9 。 切削工时： 1 ， 1 ， 2 ，则机动工时为 第 16 页 共 34 页 m 6孔，锪孔 13深 6孔，扩 13孔 (1)钻 6机床： 式钻床 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花钻 4. 1)进给量 取 f=r 2)切削速度 V=2434m/取 V=30m/)确定机床主 轴转速 6 301000 1592r/ 1592r/近的机床转速为 1450r/选取450r/ 所以实际切削速度000 m 0 01 4 5 06 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=111l =4 tm=5=(2) 扩 13深 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花钻 6. 1) 进给量 查机械加 工工艺师手册表 28取f=r 第 17 页 共 34 页 2) 切削速度 V=2434m/取 V=30m/) 确定机床主轴转速 13 301000 近的机床转速为 750r/选取50r/ 所以实际切削速度 000 m 5013 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=1l =4 tm=工序 钻 2 销孔 钻 5孔的切削用量及基本工时 (1)钻 5机床： 式钻床 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花钻 5 1)进给量 取 f=r 2)切削速度 V=2434m/取 V=30m/)确定机床主轴转速 5 301000 2388r/ 2388r/近的机床转速为 2012r/选取 第 18 页 共 34 页 012r/ 所以实际切削速度000 m 00 2 0 125 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=91l =4 2l =3t tm=49 =工序 粗 车 1) 切削深度。单边余量 Z=) 计算切削速度 中：42, m= 所以 第 19 页 共 34 页 60 342 87m/) 确定机床主轴转速 50 1871000 553r/ 553r/近 的机床转速为 600r/现选取00r/ 所以实际切削速度000 m 41 00 0 6 0050 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=21l =4 tm=i=(2) 车 1) 切削深度 单边余量为 Z= 分两次 加工成 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m=正系数削手册表 第 20 页 共 34 页 所以 60 3 4 2 9m/) 确定机床主轴转速 x 753r/ 753r/近 的机床转速为 750r/现选取50r/ 所以实际切削速度000 m 41 0 0 0 7 5 050 5) 切削工时， tm=i ;其中 l=131l =4 2l =2tm=i= 第 21 页 共 34 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夹具设计 钻 16具设计 题的提出 本夹具主要用于 加工 16，因为 16 有 位置精度要求，定 位要较 不高，因此我们 在保证加工精度的同时在 考虑 提高生产效率的 ， 加工 16时我们采用 外圆 定位。 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们 应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。 我们采用一面，一固定 活动 V 型块定位。 定位元件的设计 对于定位元件，因为定位基准为外圆，故选择长 V 型块作为 第 22 页 共 34 页 定位元 件。 至于使用的 V 型块个数，应使用 2 个 V 型块进行定位。一个位固定长 V 型块，它主要限制了 y 轴的旋转、位移和 z 轴的旋转、位移四个自由度，保证了孔的尺寸精度，另一块为滑动长 V 型块，防止过定位的形成。 具体的示意图如下图所示： 位误差分析 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， T= 96a 。d ）（已知孔的形状公差为 据经验公式， 易 第 23 页 共 34 页 知此结果符合。 削力的计算与夹紧力分析 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔 加工， 钻 削力。由切削手册得： 钻削力 式（ 5 钻削力矩 式（ 5 式中： m a x m a x m i 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 f m m r 代入公式（ 5（ 5 0 . 8 0 . 62 6 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 1 6 6 4 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 1 0 . 5 0 . 2 0 1 7 4 4 6 3 7 9T N m m 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。 套设计 第 24 页 共 34 页 16孔的加工需钻，因为钻后还要 扩 孔， 铰孔， 为了我们钻后能及时的的 扩孔，铰孔 ，我们 切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔 16钻、扩、 铰三 个工步完成加工。即先用 15 的麻花钻钻孔，根据 84 的规定钻头上偏差为零，故钻套孔 径为 15。再用标准 钻扩孔，根据的规定 孔钻的尺寸为 套尺寸为 15。 图 快换钻套 图 扩工艺孔钻套结构参数如下表： 表 扩工艺孔钻套 数据表 d H D 1D 2D h 1h 公称尺寸 允差 15 22 22 4 30 12 2 12 55 第 25 页 共 34 页 具设计及操作的简要说明 使用 手动夹 紧，即可靠的 夹紧 。 同时我们采用快换钻套，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 第 26 页 共 34 页 钻夹具装配图如下 第 27 页 共 34 页 夹具体附图如下 第 28 页 共 34 页 总 结 课程 设 计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上
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