机械制造技术课程设计-端盖钻孔夹具设计

PAGE设计说明书题目：端盖零件的工艺规程及钻Φ12孔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。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror目录序言 1一零件的分析 21.1零件的作用 21.2零件的工艺分析 2二工艺规程设计 22.1确定毛坯的制造形式 22.2基面的选择 22.3制定工艺路线 32.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 42.5确定切削用量及基本工时 5三夹具设计 123.1问题的提出 123.2定位基准的选择 123.3定位误差分析 123.4切削力和夹紧力计算 133.5夹具的简要操作说明 14总结 16致谢 17参考文献 18第18页共22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Φ12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这次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。一零件的分析1.1零件的作用端盖的作用，用于压轴承的外圆，防止轴承轴向窜动，同时也防止润发油流失。1.2零件的工艺分析端盖有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为1，以外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面，和内圆，2：一个事以内圆为基准的加工面，这个主要是外圆的加工和4个孔的钻削。二工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2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：对端盖这样的回转体零件来说，选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。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。因此我们采用孔做为精基准2.3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Ⅰ：铸造工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：车左端退刀槽。工序Ⅳ：车Φ150端面和外圆工序Ⅴ：车Φ120端面和外圆工序Ⅵ：车230x230上下面工序Ⅶ：钻，扩，铰Φ50孔工序VIII：钻Φ12孔，锪孔Φ30工序IX:钻Φ18锪扩Φ28深18工序X：铣R66的槽工序XI：检验入库方案二工序Ⅰ：铸造工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：车Φ150外圆工序Ⅳ：车左端槽。工序Ⅴ：车Φ120外圆工序Ⅵ：车230x230上下端面工序Ⅶ：钻，扩，铰Φ50孔工序VIII：钻Φ12孔，锪孔Φ30工序IX:钻Φ18锪扩Φ28深18工序X：铣R66的槽工序XI：检验入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一较方案二比较分散，这样做的好处可以最大程度的提高生产效率，如果按方案二的话加工的过程中需要多次换刀，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Ⅰ：铸造工序Ⅱ：时效处理工序Ⅲ：车左端退刀槽。工序Ⅳ：车Φ150端面和外圆工序Ⅴ：车Φ120端面和外圆工序Ⅵ：车230x230上下面工序Ⅶ：钻，扩，铰Φ50孔工序VIII：钻Φ12孔，锪孔Φ30工序IX:钻Φ18锪扩Φ28深18工序X：铣R66的槽工序XI：检验入库2.4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。端盖的外圆和端面因轴套的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为5mm。2、端盖的盲孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为5端面采用2次走刀完表面加工，表面粗糙度为3.2，根据参考文献，其余量为Z=5mm2.5确定切削用量及基本工时工序一：车Φ150端面和外圆选硬质合金车刀工步一：车Φ150端面1）车削深度，端面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(38+5)/475=0.0252min。工步二车Φ150外圆，工步一：车Φ150外圆选择硬质合金车刀1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(4+8)/475=0.02min。工序III：车Φ120端面工步一：车Φ120端面车Φ120端面选择硬质合金车刀1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw。查《切削手册》f=0.14~0.24mm/z。选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查《切削手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。查《切削手册》表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度按《切削手册》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。5)校验机床功率查《切削手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）计算基本工时tm＝L/Vf=(20+5)/475=0.0475min。工序VI：车230x230端面的工时计算如上，在此不再累述工序VII:钻，扩，绞Φ50孔(1)钻Φ48mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢钻头W18Cr4V.1)进给量根据《切削手册》表10-66,当铸铁≤HB200时，D=Φ48时，取f=0.3mm/r2)切削速度根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得V=35m/min.3)确定机床主轴转速ns==619.2r/min,与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取=555r/min。所以实际切削速度==4)削工时。t=i;其中l=58mm;=10mm;=4mm;t===0.315(min)(2)Φ49.8mm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式中的、——加工实心孔进的切削用量.现已知=0.36mm/r(《切削手册》)表2.7=42.25m/min(《切削手册》)表2.131)给量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)削速度v=0.4×42.25=16.9m/min.3)定机床主轴转速ns==271.8r/min与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度==5)削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=58mm;=10mm;=4mm;t===0.78(min)绞Φ50的孔(1)绞孔至Φ50mm1)进给量取f=1.5×0.36=0.51mm/r按机床选取0.5mm/r2)削速度按切削手册选取v=0.4×48.25=19.3m/min.3)定机床主轴转速ns==298.3r/min与298.3r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度==4)工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=58mm;=7mm;=3mm;t===0.73(min)工序：钻Φ12孔锪孔Φ30(1)钻Φ12mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ121)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns==796r/min与796r/min相近的机床转速为800r/min。现选取=800r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=13mm;=4mm;=3mm;t===0.08(min)(2)锪孔Φ30mm孔刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ201)进给量查《机械加工工艺师手册》表28-13，取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns==318r/min与318r/min相近的机床转速为375r/min。现选取=375r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1t=i;其中l=18mm;=4mm;=3mm;t===0.512(min)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VIII道工序钻Φ12孔夹具设计3.1问题的提出本夹具主要用于加工Φ12孔，因为Φ12孔没有精度要求，定位要求不高，因此我们主要考虑提高生产效率的，加工Φ12孔时我们采用内孔定位，及其端面定位，由于230x230的面比较大，我们加工的时候如何把钻套避开这个面，实现加工，保证导向的精度是我们考虑的主要问题。3.2定位基准的选择加工Φ12孔时我们以一端面和Φ50孔为定位基准采用心轴定位。同时在侧面采用心轴挡销定位，限制最后一个旋转方向的自由度，采用开口压板压紧，因为所钻的孔非常小，切削力非常小，开口压板的压力足可以克服钻削时的扭矩力.3.3定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在半轴上定位，半轴为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与半轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中——定位副间的最小配合间隙（mm）；——工件圆孔直径公差（mm）；——半轴外圆直径公差（mm）。图半轴水平放置时定位分析图3.4切削力和夹紧力计算由于本工序主要是钻Φ12的孔没有精度要求，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。钻孔时的切削力计算：根据（《机械加工工艺手册》李洪主编）表2.4-69钻孔时的切削力为：N.m夹紧力的计算：根据（《机床夹具设计手册》第三版王光斗王春福主编）表1-3-11=90526N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数式中：—基本安全系数；取1.5—加工性质系数；取1.1—刀具钝化系数；取1.1—断续切削系数；取1.1则N钻削力小于夹紧力，所以该夹紧装置可靠。3.5夹具的简要操作说明使用半轴定位，开口垫圈的压紧力即可指定可靠的卡紧力。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。总结这次设计即将结束了，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