机械制造技术课程设计-三通座零件的加工工艺及钻Φ24H8孔夹具设计

1、 设计题目：三通座零件的机械加工工艺规程及专用夹具设计 摘 要本文对三通座的作用和工艺性进行了分析，详细介绍了三通座加工工艺过程的制定:1、三通座定位基准的选择，2、三通座制定加工工艺路线，3、三通座选择加工设备及三通座工艺装备，4、确定三通座切削用量及三通座加工基本工时。然后介绍三通座加工夹具的设计及三通座计算，包括三通座本工序的加工方式分析，再对确定夹具加工类型，租后确定加工方案和选择三通座定位元件确定夹紧方案，确定加工对刀装置最终三通座设计专用夹具。关键词：三通座 、加工工艺、专用夹具全套图纸加扣 3346389411或3012250582AbstractThis paper analy

2、ses the function and technicality of the rocker arm, and introduces in detail the formulation of the process of the rocker arm processing: 1. the selection of the positioning datum of the rocker arm; 2. the formulation of the process route of the rocker arm; 3. the selection of the processing equipm

3、ent and the process equipment of the rocker arm; 4. the determination of the cutting parameters of the rocker arm and the basic working hours of the rocker arm processing. Then it introduces the design and calculation of the rocker arm processing fixture, including the analysis of the processing mod

4、e of the rocker arm in this process. Then it determines the processing type of the fixture, determines the processing scheme after renting and determines the clamping scheme by selecting the rocker arm positioning element, and determines the special fixture for the final rocker arm design of the too

5、l setting device.Key words: rocker arm, processing technology, special fixture目 录第一章 机械加工工艺规程设计21.1三通座的分析21.1.1 三通座的作用21.1.2 三通座的性能分析21.1.3三通座的材料性能21.1.4三通座的生产类型31.2三通座零件的工艺性分析31.3三通座加工方法的选择41.3.1平面加工41.3.2孔的加工41.4三通座工艺路线51.5确定加工余量及毛坯尺寸6第二章 确定切削用量和加工时间82.1 工序3 粗精铣A面8（A）确定切削用量8（B）确定时间定额82.2 工序4 粗、精铣上

6、端面及侧面9（A）确定切削用量9（B）确定时间定额92.3 工序5 钻孔10（A）确定切削用量10（B）确定时间定额102.4 工序6 铰孔11a. 确定背吃刀量11b. 确定进给量11c. 确定切削速度11第三章 三通座专用夹具的设计133.1三通座夹具结构设计133.1.1确定定位方案，选择定位元件13 3.1.2夹具设计的有关计算133.2 计算定位误差目的是分析定位方案的可行性143.3夹具结构设计及操作简要说明143.4夹具结构设计及操作简要说明14总结15参考文献16第一章 机械加工工艺规程设计1.1三通座的分析1.1.1 三通座的作用 三通座是机械设计基础上用来支撑的构件，起定位

7、、夹紧的作用。三通座是一种可以接受综合载荷的加工、使得构造特别的大型和特大型的三通座，具有以下优点“构造紧凑、回转灵敏、装置维护方便等特点”。磨损作为三通座最为常见的问题，三通座在加工中磨损的情况也精车发生。三通座在加工使用过程中需要引起以下几点注意内容：（1）三通座的材料一般都是铸铁，再好的三通座也都有它们使用的极限性，就比如温度。（2）三通座在开始加工产的过程中必须对三通座进行预热后再开始加工，防止对加工精度有影响。1.1.2 三通座的性能分析零件为三通座，应用于连接主传动件与输出功部件，本身要求具备好的强度以及刚度；总体力学性能较好，抗冲击，采用HT250，毛坯成型方式为模铸件，生产要求

8、为年产量4000件，零件属于轻型零件，为中批生产，要求设计出专用夹具，以加工24H8mm孔，工艺规程必须保证质量和生产率要求。1.1.3三通座的材料性能HT250性能：抗拉强度Gb=500mpa，屈服强度Gs=320mpa，伸长率A=7，布氏硬度170230mpa。1.1.4三通座的生产类型生产纲领4000件/年，备品率为3.5%，废品率为0.6%，因此年产量：Q生产纲领每台件数(1+备品率)(1+废品率)Q4000x2x（2+0.035）x（2+0.006）Q32658日产量Q260=126(件)日产量(一天2班)日产量Days=63件/天查工艺人员手册，轻型（100公斤以内）零件的生产性质

9、：中批5005000 大批500050000考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用多台机床加工。由以上可知，该零件为大批生产，所以工艺安排应考虑工序适当集中，考虑零件成批生产，产量比较大，综合经济与生产效率等因素，确定加工设备为通用机床，采用专用加工路线。1.2三通座零件的工艺性分析该毛坯零件为铸件件，加工毛坯24H8孔，表面粗糙度要求最高，公差等级达到IT10；表面粗糙度Ra1.6um；同样12孔轴向端面平面加工，因需作为精

10、基准定位，所以表面粗糙度达到Ra6.3um。24H7孔公差等级达到IT12；通过钻削实现。最后加工12孔，公差等级达到IT13级，通过钻削实现。铸造难达到这样的形状要求，生产成本也较高。铸造可以大批量生产，成本较低，能够造出这样三通座形状复杂的铸件。查资料知三通座材料为HT250钢，采用金属型铸造，精度可达到3.210，因此毛坯的加工余量比较小。1.3三通座加工方法的选择1.3.1平面加工底面的加工端面通过铣削来实现加工精度，分别对两端面进行粗铣，半精铣、精铣、精铣，使表面粗糙度达到Ra12.5um；上顶面的加工同样可以采用铣削的方式加工，侧面的加工没有太高的加工精度要求，以已经加工的面作为加

11、工基准，粗精铣侧面即可完成面的加工。1.3.2孔的加工24H8的孔，因为把内孔面作为定位基准面，保证定位误差偏小，则需通过钻、铰孔来实现，达到公差等级IT7级；Ra1.6um。24H7mm的孔，因不作为后加工的定位基准面，则只需使用23.8的麻花钻进行钻孔，使公差等级达到IT8级，表面粗糙度Ra3.2um。12mm的孔，不需要作为后加工的定位基准面来定位，则只需要使用11.8mm的麻花钻进行钻孔，使公差等级达到IT8级，表面粗糙度Ra12.5um。表1.1 三通座表面加工方法选择加工表面粗糙面度尺寸精度尺寸公差形位公差加工方法加工24H7孔面B表面Ra3.2等级IT7H7 0.025卧式钻床加

12、工24H8孔面 表面Ra 1.6等级IT7 按照H8加工0.02钻铰孔加工12孔面表面Ra 6.3等级无无钻铰加工12孔面表面Ra 12.5等级IT7无钻铰4-12孔加工表面Ra 12.5等级IT7 无钻、 铰加工铣面表面Ra 12.5等级IT7平行度0.025粗精铣铣面表面Ra 25等级IT7平行度0.025粗精铣1.4三通座工序路线本次设计的三通座的加工工艺分别对三通座的零件结构进行分析，分析零件的工序加工难度，以及零件的图纸设置的公差等要去，从综合的加工工艺角度考虑三通座的加工工艺路线。工艺分析一般采用工艺分析表， 该表是用工序图示符号表示产品或部件在生产过程中所发生的操作（如搬运、 检

13、验、 停止等） 工序次序的图表。 在工艺分析表中要记录工序加工时间、移动距离等工序分析资料。工艺分析表的式样很多， 通常都在表的中间位置安排工序图示记号， 右侧简要记载作业条件， 左侧记载加工、 检查等所需时间和搬运距离等。 通过对加工、 搬运、 检验、停滞等四种工序工艺的调查和分析，研究并提出改进方案。工艺分析不要弄错对象，是以作业人员为中心，还是以加工工艺制品为中心，一开始就要明确下来。确实加工路线进行分析，为了取得改善成果，先要明确加工工艺分析的目的，如果分析加工工艺目的不明确，自然就不会有改善加工工艺方案出来。确定加工工艺分析范围，以免产生分析遗漏。加工工艺范围不确定，要么分析过头，产

14、生混乱；要么分析太少，产生遗漏。加工工艺序流程变化时，以最基本的生产流程进行分析。对流程变化之处，可以作为参考点记录下来，也可以对各个变化内容再加以逐一分析。通过对零件的分析，以及加工机床加工的难度要求精度保证来提出以下两种加工工艺路线。方案：1工序10： 铸造毛坯；工序20： 回火，退火，时效处理；工序30：装夹铸件毛坯，粗铣底面，注意毛坯加工余量对中；精铣底面至图纸尺寸要求，保证表面精度等级12.5；工序40： 装夹铸件毛坯，以铸件底面为基准，粗铣上顶面，保留0.2mm精铣余量。精铣上顶面至图纸尺寸78mm，保证表面精度等级25；装夹铸件毛坯，以加工面为基准，粗精铣右端面至图纸尺寸要求，保

15、证孔位对中，表面精度25；粗精铣左端面至图纸尺寸100mm；锐边倒钝，去毛坯。工序50： 装夹加工面，以底面A作为加工基准，钻孔24H7通孔至尺寸23.8mm，保留0.2mm铰孔余量；铰孔24H7通孔至图纸尺寸要求，保证公差要求，表面精度3.2；钻铣台阶孔44只尺寸深度9mm，保证表面精度25；工序60：钻孔4-12至尺寸11.8mm，保留铰孔余量0.2mm；铰孔4-12至图纸尺寸要求，保证表面精度25； 钻孔12孔至11.8mm，保留0.2mm铰孔余量； 铰孔12只图纸尺寸要求； 钻孔24H8至23.8mm，保留0.2mm铰孔余量； 铰孔24H8至图纸要求，保证公差要求，表面精度1.6； 钻

16、铰孔12竖直孔至图纸尺寸要求； 锐边倒钝，去除毛坯。工序70 ：钳工去毛刺、清洗；工序80： 检验、入库；方案2工序10： 铸造毛坯；工序20： 回火，退火，时效处理；工序30：装夹铸件毛坯，粗铣底面，注意毛坯加工余量对中；精铣底面至图纸尺寸要求，保证表面精度等级12.5；工序40： 装夹铸件毛坯，以铸件底面为基准，粗铣上顶面，保留0.2mm精铣余量。精铣上顶面至图纸尺寸78mm，保证表面精度等级25；装夹铸件毛坯，以加工面为基准，粗精铣右端面至图纸尺寸要求，保证孔位对中，表面精度25；粗精铣左端面至图纸尺寸100mm；锐边倒钝，去毛刺。工序50：先钻孔4-12至尺寸11.8mm，保留铰孔余量

17、0.2mm；再铰孔4-12至图纸尺寸要求，保证表面精度25； 钻孔12孔至11.8mm，保留0.2mm铰孔余量； 铰孔12只图纸尺寸要求； 钻孔24H8至23.8mm，保留0.2mm铰孔余量； 铰孔24H8至图纸要求，保证公差要求，表面精度1.6； 钻铰孔12竖直孔至图纸尺寸要求； 锐边倒钝，去除毛坯。工序60 钻孔24H7通孔至尺寸23.8mm，保留0.2mm铰孔余量；铰孔24H7通孔至图纸尺寸要求，保证公差要求，表面精度3.2；钻铣台阶孔44只尺寸深度9mm，保证表面精度25；工序70 ：钳工去毛刺、清洗；工序80： 检验、入库；从以上两个方案的设定中可以看出粗加工有粗铣三通座底面、粗铣三

18、通座底面孔平面及上面的夹具定孔孔面、粗铣三通座及底面的右端面、粗铣支承孔左边端面为铣削加工，铣削加工没有硬性的要求，只要加工中心或铣床就可以进行三通座面的加工，方案1和方案2的不同之处是方案1 采用先钻横向公差孔24H7，可以采用卧式镗床或是卧式钻床钻销加工，钻好以后再加工竖直方向上的公差孔24H8以及其余孔的钻销加工。而方案2刚好和方案1相反，在钻销的顺序上不一样，通过分析，可以知道，横向的公差孔的精度等级是H7,而竖直公差孔的精度等级是H8,以及从零件的装夹上来考虑。我们选择方案1设定为本次设计的加工工艺路线。1.5确定加工余量及毛坯尺寸（一） 确定加工余量该三通座材料为HT250,Gs=

19、320mpa,Gb=500mpa,c采用铸件制造，且为成批生产，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸及由表可知，选择加工余量及公差值为21.5。表1-1 拐臂各加工表面的加工余量加工表面单边余量双边余量备注24顶面2顶面、底面双侧均加工零件底面2顶面、底面双侧均加工12左端面2顶面、底面双侧均加工12顶面2顶面、底面双侧均加工（二） 确定毛坯基本尺寸表1-2 拐臂毛坯尺寸零件尺寸单边加工余量毛坯尺寸78顶面、底面为282100顶面、底面为210412孔0024孔22012孔0 0 （三） 确定毛坯尺寸公差表1-3 三通座铸件加工尺寸公差毛坯尺寸公差按“对称”标准结果24H7孔0.015024.01

20、2孔24H8孔0.021 024.02孔第二章 确定切削用量和加工时间2.1 工序3 粗精铣A面（A）确定切削用量a确定背吃刀量“半精铣时，背吃刀量一般为0.52mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=2mm。”b确定进给量 选择每齿进给量为0.2mm/z. c选取切削速度 选择切削速度。确定铣刀的磨钝标准及耐用度取磨钝标准为0.5mm，查得刀具的耐用度。确定机床主轴转速n： （B）确定时间定额（2次走刀）一次走刀基本时间1.55min=93s其中为切削加工长度；为刀具切入长度；为刀具切出长度；为工作台水平进给量。7.633mm其中d=60mm；=35，取=4mm=84.88mm/

21、min2.2 工序40 粗、精铣上端面及侧面（A）确定切削用量a确定背吃刀量“精铣时，精铣时一般为0.11mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.5mm”。b确定进给量 选择每齿进给量为0.12mm/z. c选取切削速度 选择切削速度。“取磨钝标准为0.5mm，由表9.4-7查得刀具的耐用度”。确定机床主轴转速n 。（B）确定时间定额（2次走刀）一次走刀基本时间1.05min=63s其中为切削加工长度；为刀具切入长度；为刀具切出长度；为工作台水平进给量。7.633mm其中d=60mm；=35，取=4mm=124.8mm/min2.3 工序50 钻孔（A）确定切削用量a 确

22、定背吃用量 粗镗时，为提高效率，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗大孔时加工余量为3mm，选择背吃刀量b 确定进给量和切削速度（1）选择进给量为f=0.5mm/r 切削速度为20m/s.（2）确定镗刀的磨钝标准及耐用度取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=12min。（3）确认机床主轴转速（B）确定时间定额基本时间0.39min=23.3s其中为切削加工长度；为刀具切入长度；为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。4.29mm其中1.5mm；=35，取=4mm2.4 工序60 铰孔a. 确定背吃刀量 因为扩孔的加工余量为0.1mm。一次工作行程扩完，所以选择背吃刀量a=0

23、.1mm。 b. 确定进给量 选择进给量f为1.5mm/r c. 确定切削速度 选择切削速度Vc=10m/min确定扩孔钻的磨钝标准及耐用度取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=112min。确定机床主轴转速n （B）确定时间定额（2次走刀铰2个孔）一次走刀基本时间0.071min=4s其中为切削加工长度；为刀具切入长度；为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。=2.2mm其中D=6.5mm；=13mm第三章 三通座专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工三通座时，需要设计专用夹具。机床夹具（夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工三通座的定位和

24、夹紧。通过定位，使被加工三通座在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。由于能力和时间有限本次设计只设计了铣顶面夹具孔平面夹具，铣底面夹具，钻孔面夹具，钻24H8支撑孔夹具。3.1三通座夹具结构设计311确定定位方案，选择定位元件 三通座在加工顶面夹具孔平面时采用面作为定位基准，易于做到工艺过程中的基准统一，保证三通座的相对位置精度，且具有支撑面大，支撑刚性好等优点；本三通座采用底面和一对对角工艺孔作为定位基准，三通座底面为第一定位基准；24H7孔为第二定位基准，它和支撑原件联合限制了z方向转动自由度，所以此定

25、位方案符合六点定位原理，采用螺杆将三通座夹紧。31 .2 夹具设计的有关计算1. “确定夹紧原件中心距及尺寸公差（中心距公差需采用对称公差的标注形式）两销中心距基本尺寸Ld两原件中心距基本尺寸=740.015mm，公差按划线等级取0.4mm”3.2 计算定位误差目的是分析定位方案的可行性因为定位方向与加工尺寸方向垂直，且被加工表面无尺寸公差要求，为此要加工表面，只要保证粗糙度为Ra12.5，故只需进行转角误差计算即可。=转角误差很小，符合定位要求，可以使用。3.3夹具结构设计及操作简要说明本三通座在加工孔24H8时，根据以重要加工表面为粗基准的选用原则我们选择毛坯支承孔和底面平面作为粗基准，考虑到第二基准