车内球面工具主体设计说明书

1、目录摘要第一章绪论 .11.1零件的分析11.1.1 零件的作用11.1.2零件的工艺分析1第二章工艺方案的分析及确定32.1零件图32.2零件的工艺分析32.3基准的选择42.4工件表面加工方法选择52.5加工阶段的划分62.6工序集中与分散62.7工序顺序的安排62.8制定工艺路线72.9机械加工余量、工序尺寸及毛配尺寸的确定 82.10确定切削用量及基本工时 92.11时间定额计算10第二章 夹具设计13第四章总装图15结论 16参考文献17致谢18第一章绪论1.1零件的分析1.1.1零件的作用车内球面工具主体结构简单，形状普通，属一般的杠杆类零 件。主要加工表面有左摆动杠杆上、下端面、

2、右端面，其次就是 © 20孔及© 25孑L, © 20、© 25的加工端面均为平面，可以防止 加工过程中镗刀镗偏，以保证孔的加工精度。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， 通过铣削、镗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。1.1.2零件的工艺分析车内球面工具主体的加工表面，他们之间有一定的位置要求。 现分述如下：a. 以© 50H6m外圆为初基准的加工表面b. 以© 20H7m孔为中心的加工表面它们之间有一定的位置要求，主要是：（一）205mn下端面与孔© 2

3、0H7m中心的轴向跳动度为0.03mm（二）96mn右端面与孔© 20H7m中心的轴向跳动度为0.03mm（三）的© 52H6m外圆与孔© 20H7m中心的径向圆跳动为0.03mm经过对以上加工表面的分析，我们可先选定© 420H6mm外圆 为粗基准，加工出精基准孔© 20 H7m所在的加工表面，然后借助 专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。车内球面工具主体的各项技术要求如下表所示:加工表面尺寸(mm公差及精度等级表面粗糙度(um)车内球面工具主体右端面96IT133.2车内球面工具主体下端面96IT133.2车内球面工具主体上

4、端面108IT133.2车内球面工具主体左孔© 22IT81.6车内球面工具主体右1孔© 20IT81.6车内球面工具主体右2孔© 16IT71.6M16螺纹孔© 10IT1312.5© 20孔© 20IT1312.5© 25盲孔© 25IT1312.5第二章工艺方案的分析及确定2.1零件图本文所设计的零件图如图所示技术要求：1. © 20H7与M16螺纹中径同轴度公差为 0.012mm2. © 20H7孔一次精镗成；25H7焊接后加工2.2零件的工艺分析零件材料是HT20Q零件年产量是中批量，

5、而且零件加工的轮 廓尺寸不大，在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型 的金属型铸造。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的 形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决 定。车内球面工具主体在工作过程中承受冲击载荷及各种应力， 毛胚需选用锻件才满足工作要求。车内球面工具主体的轮廓尺寸 不大，形状亦不是很复杂，故采用锻造。项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm车内球面工具2*2=42.5/_1.25108.5 -1.25主体上端面车内球面工具主体下面2*2=4296.93-11车内球面工具主体右面2*2=41.696.0.80.8© 20H7孔2*2=

6、41.71O.O12-o.85 0.85© 25H7孔2*2=41.712.5O1-o.85 0.85M16m螺纹孔2*2=41.78-0.850.85© 20H7盲孔2*2=41.7/0.8510-0.852.3基准的选择基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一，定位选择得 正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则, 加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废， 使生产无法正进行。1. 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。这里选择车内球面工具主体下端面和 R22外圆面作为粗基准。采用 © 22外圆面定位

7、加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用车内球面工 具主体下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。2. 精基准的选择根据车内球面工具主体零件的技术要求，选择车内球面工具 主体上端面和© 20H矶作为精基准，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。© 20H7孔的 轴线是设计基准，选用其作竟基准定位车内球面工具主体的两端 面，实现了设计基准和工艺基准的重合。选用车内球面工具主体 上端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该车内 球面工具主体在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。2.4工件表面加工方法的选择根据车内球面工具主体

8、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加工方案上端面IT6IT71.60.8粗车-半精车-磨削下端面IT6IT71.60.8粗车-半精车-磨削右端面IT131.60.8粗车-半精车-磨削© 20孔IT71.60.8镗-扩-铰© 25孔IT71.60.8镗-扩-铰M16孔IT1312.5镗-扩-铰© 20孔IT71.60.8钻镗扩-铰© 20盲孔IT71.60.8镗-扩-粗铰-精铰2.5加工阶段划分车内球面工具主体加工质量要求一般，可将加工阶段划分为 粗加工、半精加工两个阶段。

9、在粗加工阶段，首先将精基准(车内球面工具主体上端面和 © 20H7孔)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；然后粗铣车内球面工具主体上端面、下端 面、右端面、© 22孔、© 25孔、M16螺纹孔、© 20H7孔、盲孔© 20.在半精加工阶段，完成车内球面工具主体上端面、下端面、右 端面和© 25孔、© 20孔、© 20H7孔的精铣加工和© 20盲孔的钻- 扩-粗铰-精铰加工及© 20孔等其他孔的加工。2.6工序集中与分散选用工序集中原则安排车内球面工具主体的加工工序

10、。该车 内球面工具主体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；而且运用工序集中原则使工件 的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加 工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。 2.7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，首先加工精基准一一车内 球面工具主体上端面和© 20H7孔。(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，先加工车内球面工具主体下端 面，再加工M16孔。2、热处理工序加工之前进行时效处理3、辅助工序在半精加工后，安排去毛刺、清洗

11、和终检工序综上所述，该车内球面工具主体工序的安排顺序为：在、实 效处理一一基准加工一一粗加工一一精加工。2.8制定工艺路线制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、 位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲 领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志 用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济 效果，以便降低生产成本。1时效处理2以车内球面工具主体下端面为毛基面3粗铣车内球面工具主体下端面4粗铣车内球面工具主体上端面5粗铣车内球面工具主体右端面6半精铣车内球面工具主体下端面7半精铣车内球面工具主体上端面8半精铣车内球面工具主体右端面9精铣

12、车内球面工具主体下端面10精铣车内球面工具主体上端面11精铣车内球面工具主体右端面12以上端面为基准，攻螺纹 M16mm13粗铣槽的左、右、下三个端面14精铣槽的左、右、下三个端面15镗孔© 20H716粗、精铣车内球面工具主体右端面17镗孔 © 20H7mm18镗孔 © 25H7mm19去毛刺20清洗21终检上述工艺加工方案主要是以车内球面工具主体下端面为毛基面，然后与此为基面为基准进行加工，先粗、半精铣、精铣上端 面、右端面，以上端面为基准，攻螺纹 M16再粗、精槽的左、 右、下端面，镗孔20H7后，以中心轴为基准，镗孔20H7和25H7, 在进行加工。在此工

13、艺中，先以下端面为基准，这里的位置精度 较易保证，而且定位与装夹次数都较方便。2.9机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述的原始资料和加工工艺，分别确定各加工表面的机 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：在这里确定镗-扩-粗铰-精铰© 20孔的加工余量、工序尺寸 和公差。由表2-3-8可查得，基孔制H7的孔的加工右，镗孔余量 为18.0mm扩孔镗余量为=19.8,粗绞余量Z = 19.94，精绞是20H7, 查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT10 ; 粗铰：IT9 ;镗：IT12;扩孔：IT12。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

14、别为，精铰：0.084m m粗铰:0.052mm钻占：0.21mm 扩孔：0.21mm综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰:©200+0.084mm;粗铰© 199.9600+0.052mm;钻：©199.800+0.21mm 扩孔：© 199.800+0.21mm2.10确定切削用量及基本工时计算镗-铰-扩-精铰© 20孔工序的切削用量和时间定额1、镗孔工步1）背吃刀量的确定取 ap=11.8mm.2）进给量的确定f=0.1mm/r。由表得，选取该工步的每转进给量3）切削速度的计算由表得，切削速度 v选取为22m/min,由公式

15、n=1000v/3.14d可求得该工序镗刀转速 n=897.6 r/min , 参照ZTPX6113型卧式镗床的主轴转速，取转速n=960 r/min ,再将此转速代入公式，可求出该工序的实际镗削速度为 v=3.14nd/1000=25.6 m/min。2、粗铰工步1 ）背吃刀量的确定取即=0.16mm2）进给量的确定量 f=0.4mm/r 。由表得，选取该工步的每转进给3）切削速度的计算 由表得，切削速度v选取为 2m/mi n,由公式 n=1000v/3.14d 可求得该工序镗刀转速 n=53 r/min , 参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速 n=97r/min , 再将此转速代入

16、公式，可求出该工序的实际镗削 速度为 v=3.14nd/1000=3.7 m/min3、扩孔工步1） 背吃刀量的确定取ap=0.11mm2）进给量的确定由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3） 切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为4m/min, 由公式n=1000v/3.14d，可求得该工序镗刀转速 n=53 r/min ,参 照TPX6113型卧式镗床的主轴转速，取转速 n=105r/min ,再将此 转速代入公式，可求出该工序的实际镗削速度为 v=3.14nd/1000=4.5 m/min。4、精铰工步1） 背吃刀量的确定取ap=0.04mm2）进给量的确定由

17、表得，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r 。3）切削速度的计算 由表得，切削速度v选取为4m/min,由公 式n=1000v/3.14d 可求得该工序镗转速 n=106.2r/min , 参照 TPX6113型卧式镗床的主轴转速，取转速 n=140r/min ,再将此转 速代入公式，可求该工序的实际镗削速度为 v=3.14nd/1000=5.3m/min。2.11时间定额计算1、基本时间tj的计算1）镗孔工步钻孔的基本时间可由公式tj =L/fn=（l+l1+l2）/fn求得l1=18mm;l2=0mm;l1=D/2*cotk 叶（12）=11.8/2*cot54+1mm=5.3mm;f

18、=0.1mm/r;n=680mm/r。将上述结果代入公式，则该工序的基本时 间为20s。3) 粗铰工步铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中 12、11 由表 5-42 按 kr=15、ap=(D-d)/2= (11.96-11.8) /2=0.08 的条件查得 I1=0.37mm; I2=15mm;而 l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(12mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/mi n)=0.7mi n=42s。2)扩铰工步铰圆柱孔的基本时间可由公

19、式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn求得式中 l2、l1 由表 5-42 按 kr=15、ap =( D-d) /2= (11.96-11.8 / /2=0.08 的条件查得 I1=0.37mm; I2=15mm;而 l=12mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(12mm+0.37mm+15mm)/(0.4mm/minx 105r/min)=0.65min=39s 。4) 精铰工步可由公式tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn求得该工步的基本时间。式中 l2、11 由表 5-42 按 kr=15、ap(D-d)/2=(

20、 15-14.96 )/2=0.02 的条件查得 l1=0.19mm; l2=13mm;而 l=12mm; f=0.4 mm/r; n=140 r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间 tj=(12mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/mi n)=0.6mi n=36s。2、辅助时间ta的计算辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=(0.150.2) tj , 这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：镗孔工步的辅助时间为：ta=0.15x20s=3.0s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x42s=6.3s;扩铰工步的辅助时间为：

21、ta=0.15x36s=5.7s;精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x36s=5.4s;3、单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：镗孔工步 tdj 钻=20s+3.0s+1.38s=24.38s;粗铰工步 tdj 粗铰=42s+6.3s+2.90s=51.20s;扩铰工步 tdj 粗铰=42s+5.7s+2.38s=50.03s;精铰工步 tdj 精铰=36s+5.4s+2.48s=43.88s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj 钻+tdj粗铰+tdj精铰=24.38s+51.20s+50.03+43.88s=169.49s。4、其他时间的计算除了作业时间(基本时间和辅助时间

22、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。由于左摆动杠杆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2%7%休息与生理需要时间tx是作业时 间的2%4%这里均取 3%则各工序的其他时间可按关系式(3%+3%(tj+ta )计算，它们分别为：镗孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(20s+3.0s)=1.38s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(42s+6.3s)=2.90s; 扩绞工步的其他时间为：tb+tx =6%x(20s+3.0s)=2.38s;精铰工步的其他时间

23、为：tb+tx =6%x(36s+5.4s)=2.48s;第三章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，决定设计第9道工序一铣距零件中心线分别为 24和 34的两平面的夹具，本夹具将用于卧式机床，粗铣刀具为锯片铣 刀。1、问题的提出本夹具主要用来距中心线24和34的两平面，加工此平面时 lOO。2 mm轴的外端面及 2Oo0'045孔的内表面都已加工出来， 可用来作为此工序的定位面。因此在本道工序，在保证提高劳动 生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具。2、夹具设计3、定位基准的选择本设计选用以 20暑045孔的内表面和 1OO0342

24、的底端面为主 要定位基面，另选用 100mm勺上端面作为辅助定位基准。4、切削力及夹紧力计算刀具：锯片铣刀 d=160mm由机械制造工艺设计手册Pne可查得切向力l CFapFf/FaeFziFkqF WfFcdo n铣削扭矩M0 032"03切削功率-3Pm=2 n M n 10 (kw)式中:C F =54 ap =3 ae = 8 x F =1 y f =0.8uF = 0.9 wF =0qF =O.83.d0=16Ok F =0.86fz=0.14n=60所以当铣距中心轴线24mm和34mmS时有:54汉3汉0.14沢8汉28F斶 00.86 = 77.88(N)160汇60

25、077.88X60M36.230(N m)2"03Pc = 2二 6.230 60 10 =2.349(kw)故：F=77.88x2=155.76NM=6.230x2=12.460(N m)P=2.349x2=4.698(kw)水平分力：F仁1.仆=171.336N垂直分力：F2=0.3F=46.728N安全系数：K=K1*K2*K3*K4=1.2*1.1*1.1*1=1.452故 F3=K*F1=1.452*171.336=248.78N所需夹紧力为 N=F3/(f1+f2)=248.78/(0.3+0.3)=414.63N本设计采用铰链夹紧机构，气缸尺寸为d=24mm,D=45m

26、m输入端气压P仁0.8MPa输出端气压P2=0.2MPa机械效率为0.7则气缸工作时所能产生的压力为F =(PA -pAm =三心 - P2 D2 +P2d2m =#(0.8-0.2)M52+0.2X242 k0.7 = 731.32N44根据机械制造工艺学课程设计指导书可知，设计的铰链机构夹紧力F TfF =1.07 731.32 =782.5N414.63N故本夹具可安全工作。5、定位误差分析夹具的主要定位元件为浮动支撑板和定位销。支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过 0.05 ;定位销选取标准件， 夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.05 o夹具的主要定位元件为长定位销限制了4个自由度，另一端面限制1个自由度，绕轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对 形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故 定位误差在此可忽略。第四章总装图结论通过本次持续三周的夹具设计，首先通过零件图来确定加工 余量，绘零件图，而后通过计算切削余量，绘制工艺卡。通过绘 制工艺卡片，确定每道工序的定位与夹紧方式，整个过程中对以 往所学的知识进行了回顾和复习，同时也是一