機械制造技術課程設計-圓蓋端蓋加工工藝及鉆10孔夾具設計

PAGE1-機械制造基礎課程設計設計題目：制訂端蓋工藝及直徑為7mm孔夾具設計班級：學生：指導教師：目錄機械制造基礎課程設計 -0-班級： -0-學生： -0-指導教師： -0-1零件的分析 -2-1.1零件的工藝分析 -2-2工藝規程設計 -3-2.1確定毛坯的制造形式 -3-2.2基面的選擇 -3-2.3工藝階段劃分 -3-2.4制訂工藝路線 -4-2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 -5-2.6確定切削用量及基本工時 -6-3專用夾具設計 -15-3.1問題的提出 -15-3.2定位基準的選擇 -15-3.3切削力和夾緊力的計算 -15-3.4定位誤差分析 -17-3.5夾具操作的簡要說明 -19-4參考文獻 -20-1零件的分析1.1零件的工藝分析軸承端蓋是常見零件，在機械產品中，常具有密封，壓緊軸承的作用，這個零件從零件圖上可以看出，它一共有一組加工表面，這一組加工表面是以?16mm為中心的加工表面：這一組加工表面包括：?32H7mm及倒角，尺寸為?11mm，?7mm的沉頭孔及螺紋孔，M5螺紋底孔，?11mm，?10mm進油孔，以及?56mm圓柱面，?16mm孔與?56mm柱面同心度為0.025；由以上分析可知，對于這些加工表面而言，我們關鍵是加工出孔，并以此為其準加工其它表面，并且保證其它表面與孔之間的位置精度要求。

2工藝規程設計2.1確定毛坯的制造形式零件材料為HT150，考慮到該零件在車床中的受力并保證零件的工作可靠性，零件為中批生產，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用金屬模砂型鑄造。2.2基面的選擇基準面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。粗基準的選擇：以上下表面和兩側面作為粗基準，以消除，，三個自由度，用以消除，，三個自由度，達到完全定位。對于精基準而言，根據基準重合原則，選用設計基準作為精基準。2.3工藝階段劃分當零件表面精度和粗糙度要求比較高時，往往不可能在一個工序中加工完成，而劃分為幾個階段來進行加工。A．粗加工階段主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形狀和尺寸接近于成品。該階段的特點是使用大功率機床，選用較大的切削用量及盡可能提高生產率和降低刀具磨損等。B．半精加工階段完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工作準備。C．精加工階段保證主要表面達到圖樣要求。D．光整加工階段對表面粗糙度及加工精度要求高的表面，還需進行光整加工。這個階段一般不能用于提高零件的位置精度。就本零件而言,零件精度要求不是很高,有三組表面需要經過半精加工和精加工,其它加工表面只要精加工即可.需要經過半精加工和精加工的表面是?32mm孔，?16mm孔,?56mm2.4制訂工藝路線制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證。在生產綱領為中批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產效率。除此以外，還應當考慮經濟效率，以便使生產成本盡量下降。1.工藝路線方案一工序Ⅰ鑄造成型。工序Ⅱ時效處理。工序Ⅲ粗車?56mm外圓及端面。工序Ⅳ鉆?16mm孔至?15mm。工序Ⅴ半精車，精車?56mm外圓及端面工序Ⅵ粗鏜?32mm至?31mm工序Ⅶ擴,鉸?16mm孔工序Ⅷ半精鏜,精鏜?32mm至?32H8mm。工序Ⅸ鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔,攻絲M5。工序Ⅹ鉆進油孔?11mm。工序Ⅺ鉆進油孔?10mm，攻絲M12。工序Ⅻ清洗檢驗2.工藝路線方案二工序Ⅰ鑄造成型。工序Ⅱ時效處理。工序Ⅲ車?52.4mm外圓。工序Ⅳ粗鏜，半精鏜，精鏜?32mm，?16mm孔。工序Ⅴ粗車，半精車，精車?56mm外圓及端面。工序Ⅵ鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔。工序Ⅶ鉆油孔?10mm。工序Ⅷ鉆孔?10mm。工序Ⅸ攻絲M5。工序Ⅹ攻絲RC1/2。工序ⅩⅠ清洗檢查。工藝方案的比較與分析：上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是加工工序分散，適合流水線生產，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大批量生產是很合適的。方案二把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現代化的生產要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是中批生產，所以采用方案一比較合適。2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定端蓋零件材料為HT150，毛坯重量約為1.00Kg，生產類型為中批生產，采用金屬砂型鑄造。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：車外圓及端面考慮右端面的粗糙度Ra為3.2，參照《機械制造工藝設計手冊》——以下簡稱“手冊”，表1—43，確定工序尺寸為Z=1.0mm，其中粗加工的加工余量Z=0.5mm，精加工的加工余量Z=0.25mm。鏜孔?32。粗鏜?32㎜：2Z=2半精鏜：?32㎜2Z=0.6精鏜：?32㎜2Z=0.43．鉆孔?16㎜，擴孔?16㎜，鉸孔?16㎜根據“手冊”表1—49，擴孔?16㎜2Z=1.6㎜鉸孔?16㎜Z=0.4㎜毛坯制造尺寸及技術要求見毛坯圖。圖1毛坯圖2.6確定切削用量及基本工時1）工序Ⅲ粗車?56mm外圓及端面。機床：C6140車床刀具：YT15硬質合金車刀確定切削用量及加工工時確定加工余量為1mm，查《切削用量簡明手冊》，加工切削深度由表4，根據［3］表1當用YT15硬質合金車刀加工鑄鐵時：;切削修正系數：故由機床車端面min工序Ⅳ鉆?16mm孔至?15mm。機床：Z535刀具：高速鋼麻花鉆確定切削用量及工削工時f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）n===5.2r/s(334r/min)按機床選取n=338r/min=5.63r/s故實際切削速度ν==0.35m/s切削工時l=80mm，l=10mm，l=2mmt===0.133min工序Ⅴ半精車，精車?56mm外圓及端面機床：C6140車床刀具：YT15硬質合金車刀確定切削用量及加工工時確定加工余量為0.25mm，查《切削用量簡明手冊》，加工切削深度由表4，根據［3］表1當用YT15硬質合金車刀加工鑄鐵時：;切削修正系數：故由機床半精車端面min精車精車端面min4）工序Ⅵ粗鏜?32mm至?31mm機床：臥式鏜床刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：切削深度：進給量：根據參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取機床主軸轉速：，取實際切削速度，：工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取行程次數：機動時間：工序Ⅶ擴,鉸?16mm孔擴孔?16㎜機床：Z535立式鉆床刀個：高速鋼擴孔鉆切削用量及工時：f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s（10.5m/min）n===3.48r/s按機床選取n=136r/min=2.27r/s故實際切削速度ν==0.16m/s切削工時l=20mm，l=3mm，l=1.5mmt==s（0.168min）鉸孔?16㎜機床：Z535立式鉆床刀具：鉸刀f=1.07(表3—54)ν=0.175m/s（10.5m/min）n===3.48r/s按機床選取n=136r/min=2.27r/s故實際切削速度ν==0.16m/s切削工時l=20mm，l=3mm，l=1.5mmt==s（0.168min）6）工序Ⅷ半精鏜,精鏜?32mm至?32H8mm。機床：臥式鏜床刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：切削深度：進給量：根據參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取機床主軸轉速：，取實際切削速度，：工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取行程次數：機動時間：精鏜Φ32實際切削速度，：工作臺每分鐘進給量：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取行程次數：機動時間：7）工序Ⅸ鉆?11mm沉頭孔，?7mm螺紋孔，M5螺紋底孔,攻絲M5機床：Z535立式鉆床鉆沉孔刀具：高速鋼麻花鉆f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）n===10.13r/s(334r/min)按機床選取n=338r/min=5.63r/s故實際切削速度ν==0.35m/s切削工時l=5mm，l=10mm，l=2mmt===0.029minT總＝tm*6=0.175min鉆?7mm螺紋孔刀具：高速鋼麻花鉆確定切削用量及工時f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）n===15.92r/s按機床選取n=338r/min=5.63r/s故實際切削速度ν==0.35m/s切削工時l=17mm，l=10mm，l=2mmt===0.121minT總＝tm*6=0.725min鉆M5底孔φ4機床：Z535鉆床刀具：高速鋼麻花鉆由《機械加工工藝實用手冊》表15-41f=0.30mm/r由《機械加工工藝實用手冊》表10.4-9v=0.161m/s=9.86r/s=12.8r/min按機床選取：對于孔1：記算工時：攻絲M5a/加工條件：機床：Z535立時鉆床..刀具：機用絲錐其中d=5mm,.b/計算切削用量：=1.3mm由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-37可知：.f=1mm/rv=0.12m/s.確定主軸轉速：n==286r/min.按機床選取：實際機床選取：v=切入，切出l1.+l2=4mml=切削工時：...8）工序Ⅹ鉆進油孔?11mm。機床：Z535立式鉆床刀具：高速鋼麻花鉆確定切削用量及工時定額f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）n===10.13r/s(334r/min)按機床選取n=338r/min=5.63r/s故實際切削速度ν==0.35m/s切削工時l=16.5mm，l=10mm，l=2mmt===0.12min工序Ⅸ鉆油孔?10mm，攻絲M12。機床：Z535立式鉆床刀具：高速鋼麻花鉆絲錐f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71㎜/s(表3—38)ν=0.35m/s（21m/min）（表3—42）n===11.21r/s(334r/min)按機床選取n=720r/min=12r/s故實際切削速度ν==0.38m/s切削工時l=32mm，l=10mm，l=2mmt===52s=0.868min攻絲M12由《機械加工工藝實用手冊》表16.2-4==143r/min攻不通孔螺紋:記算得T=0.38min式中:——工件的螺紋長度;——絲錐切削錐長度；——攻絲時的轉速；——絲錐退出時的轉速；——工件的轉速；值為1mm.——攻螺紋時的超切量，取=（2~3）；3專用夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配工序：鉆Φ10孔的鉆床夾具。3.1問題的提出本夾具主要用于鉆Φ10孔，表面粗糙度Ra12.5，這些加工時要考慮在內。3.2定位基準的選擇考慮工件的加工結構，可以采用“一面，一固定V形塊，一滑動V形塊”的定位方式。其中滑動V形塊Y軸移動自由度由導軌限制，X軸移動自由度不限制，避免過定位。夾緊機構采用螺旋夾緊機構。同時考慮到生產率要求不是很高，故可以采用手動夾緊。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規程和最終加工出的零件質量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的端面作為定位精基準，來設計本道工序的夾具，以已加工好的端面作為定位夾具。3.3切削力和夾緊力的計算鉆該孔時選用：鉆床Z3040，刀具用高速鋼刀具。由參考文獻[5]查表可得：切削力公式：式中查表得：其中：，即：實際所需夾緊力：由參考文獻[5]表得：有：安全系數K可按下式計算有：式中：為各種因素的安全系數，見參考文獻[5]表可得：所以由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。取，，根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值。即：安全系數K可按下式計算有：：式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]表可得：所以有：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：式中參數由參考文獻[5]可查得：