机械制造技术课程设计扇形板的机械加工工艺规程及钻夹具设计.doc

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1、西南科技大学课程设计说明书课程：制造技术基础课程设计学院：制造学院班级：机械1107成员： 指导教师： 2014年06月20日目录1 机械加工工艺规程设计31.1 生产纲领和生产类型31.2 零件图样审查31.3 结构工艺性和技术要求分析31.4 毛坯设计41.5 加工工艺路线的拟定41.5.1 定位基准面的选择41.5.2 零件表面加工方法的选择51.5.3 加工阶段的划分61.6 机床与刀具的选择82 机械加工工序设计82.1 工序余量、工序尺寸和公差的确定82.1.1 上下端面的偏差及加工余量计算92.1.2 22孔的偏差及加工余量计算92.1.3 8孔的偏差及加工余量计算102.1.4

2、 外圆弧表面沿轴线长度加工余量及公差。102.2 切削用量的确定102.2.1 粗铣上下端面102.2.2 精铣上端面102.2.3 精铣下端面112.2.4 粗绞22孔112.2.5 精绞22孔122.2.7 粗绞8孔122.2.8 精绞8孔132.3 时间定额的估算132.3.1 粗铣上下端面132.3.2 精铣上端面142.3.3 精铣下端面142.3.4 粗绞22孔142.3.5 精绞22孔152.3.6 钻8孔152.3.7 粗绞8孔162.3.8 精绞8孔163 专用夹具设计173.1 设计的基本要求173.2 定位以及加紧方案173.3 确定刀具的导向173.4 定位元件的确定1

3、83.5 加紧元件的确定183.6 分度装置183.7 夹具与机床的连接方式183.8 夹具总装图绘制183.8.1 绘制要求183.8.2 绘图要点193.8.3 装配图的标注193.9 夹具操作的简单说明194 参考文献201 机械加工工艺规程设计1.1 生产纲领和生产类型生产纲领：年产量为5000件的扇形板的机械加工工艺规程及钻夹具设计。生产类型：大批生产。1.2 零件图样审查扇形板是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，但其加工孔和表面的精度要求较高，上下表面、圆弧表面都有粗糙度要求，精度要求较高，此外还有孔要求加工，对精度要求也很高。孔粗糙度要求都是Ra=1.6，所

4、以都要求精加工。其8孔与下平面有平行度的公差要求,和孔有对称度公差要求，因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命，因此它们的加工是非常关键和重要的。1.3 结构工艺性和技术要求分析该零件需要切削加工的地方有5个地方：平面加工包括扇形板上端面、下端面；孔系加工包括；小孔8和扇形板R48外圆弧面的加工。（1）平面加工有：扇形板上端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是Ra=6.3；下端面的粗、精铣加工，其粗糙度要求是Ra=3.2；扇形板R48弧面采用铣床加工，其粗糙度要求是Ra=3.2。（2）孔系加工有：孔的钻、粗镗、半精镗，精

5、镗加工，并且进行倒角145。其表面粗糙度为Ra=1.6；8孔钻、铰加工，其表面粗糙度要求Ra=1.6；并且与下端面的平行度要求为0.08m，与的对称度为0.1m。技术要求：1、未注圆角半径为3mm；2、未注线性尺寸公差按GB/T1804-c，未注角度公差按GB/T11135-c，未注形位公差按GB/T1184-L；3、铸件应进行时效处理；4、铸件应进行清理，保证表面平整；5、零件加工完后所有棱边应去除毛刺；6、不加工表面先涂以防锈漆，再涂以绿色油漆。1.4 毛坯设计根据生产纲领的要求，本零件是大批大量生产，还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，因此选择毛坯的制造方式为铸造。铸造可

6、以大批量生产，成本较低，能够造出这样零件形状复杂的铸件。根据零件图样得知，零件材料为HT150。采用金属型铸造。1.5 加工工艺路线的拟定1.5.1 定位基准面的选择1粗基准的选择：选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（3）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（4）保证不加工表面位置准确原则。（5）粗基准一

7、般不得重复使用原则。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证扇形板在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从扇形板零件图分析可知，主要是选择加工扇形板上下底面的装夹定位面为其加工粗基准。2精基准选择：（1）基准重合原则。（2）基准统一原则。（3）互为基准的原则。（4）自为基准原则。此外，还应选择工件上精度高，尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。1.5.2 零件表面加工方法的选择1选择加工方法应考虑的因素：（1）加工要求；（2）经济精度；（3）生产纲领；（4）结构形状；（5）尺寸大小；（6）生产实际。2加工方法材料去除法上下端面

8、：粗铣精铣R48圆弧面：粗铣精铣22孔：钻粗绞精绞8孔：钻粗绞精绞1.5.3 加工阶段的划分工艺路线方案一:工艺1：铸造毛坯。工序2：粗铣零件的上端面，以下端面为粗基准。工序3：粗铣零件的下端面，以上端面为粗基准。工序4：精铣零件的上端面，以下端面为精基准。工序5：精铣零件的下端面，以上端面为精基准。工序6：用数控机床加工R48外圆弧，以下端面和孔为基准。工序7：对22孔进行粗镗，以下端面为基准。工序8：对22孔进行半精镗，以下端面为基准。工序9：对22孔进行倒角1X45，以上、下端面为基准。工序10：对22孔进行精镗，以下端面为基准。工序11：中检。工序12：对8孔空进行钻铰-精铰。以22孔

9、和下端面为基准。工序13：清洗表面。工序14：剔除毛刺。工序15：终检。工艺路线方案二：工艺1：铸造毛坯。工序2：用数控机床加工R48 外圆弧，以下端面和孔22为基准。工序3：粗精铣上端面，以R48 外圆弧为基准。工序4：粗精铣下端面，以R48 外圆弧和上端面为基准。工序5：对22孔进行粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角1x45，以右端面为基准。工序6：对8 孔空进行钻铰-精铰。以22孔和下端面为基准。工序7：对22孔进行粗镗半精镗-精镗。并且进行倒角1x45。工序8：清洗表面。工序9：剔除毛刺。工序10：终检。工艺方案比较与分析。从工序可以看出：方案二由于铣面夹具设计非常难造价太高，并且由于8和

10、22有对称度要求，故应先加工22，再钻8的孔，还有对于倒角，我们应把倒角放在精铰前。通过以上分析：方案一为合理、经济的加工工艺路线方案。最终确定方案如下表：工序号工序名称工序内容1铸造毛坯2粗铣粗铣右端面B，以左端面C为基准3粗铣粗铣R48mm扇面4粗铣粗铣左端面C，以右端面B为基准5精铣精铣右端面B，以左端面C为基准6精铣精铣R48mm扇面7精铣精铣左端面C，以右端面B为基准8钻、扩钻22mm孔至尺寸20mm，扩至21mm9粗绞、精绞粗绞22mm孔精绞22mm孔10倒角B面端22mm孔口倒角、C面端22mm孔口倒角11钻、绞钻38mm绞38mm12去毛刺、检验1.6 机床与刀具的选择机床选择

11、：工序16为铣削加工，根据工件尺寸选用X5020A立式铣床。工序710为钻绞加工，根据工件尺寸选用Z5125A立式钻床。刀具选择：铣削平面时，选用套式立铣刀，直径D=50。铣削R48弧面时，选用球头铣刀。钻20孔时，选用20麻花钻。绞212, 22孔时，选用22，H7的直柄机用铰刀。钻7.8孔时，选用直柄短麻花钻，直径7.8mm。铰7.96，8孔时，选择8mm，精度等级为H7级的直柄机用铰刀。2 机械加工工序设计2.1 工序余量、工序尺寸和公差的确定工序余量的选用原则：（1）为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。（2）加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。（3）要考虑零

12、件热处理时引起的变形。（4）要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件可能产生的变形。（5）要考虑被加工零件尺寸，尺寸越大，加工余量越大。（6）选择加工余量时，还有考虑工序尺寸公差的选择。（7）本道工序余量应大于上道工序留下的表面缺陷层厚度。（8）本道工序的余量必须大于上道工序的尺寸公差和几何公差。2.1.1 上下端面的偏差及加工余量计算上下端面加工余量的计算。根据工序要求，其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：查机械制造技术基础课程设计表6-65可知，其单边余量值规定为1 mm。可知其粗铣时精度等级为IT12，粗铣平面时厚度偏差取-0.25mm精铣：查机械制造技术基础课程设计表6-

13、65可知，其单边余量值规定为0.7mm。铸造毛坯的基本尺寸为 32mm。毛坯的名义尺寸为：32+（1+0.7）2=35.4mm 粗铣后尺寸为：32+0.72=33.4mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，且保证各个尺寸精度。2.1.222孔的偏差及加工余量计算该孔精度要求为IT7，查机械制造技术基础课程设计表5-53得知确定工序尺寸及余量为：钻孔：20扩孔：21粗绞：21.7精绞：222.1.3 8孔的偏差及加工余量计算该孔精度设为为IT7，查机械制造技术基础课程设计表5-51得知确定工序尺寸及余量为：钻孔：7.8mm 粗铰：7.96mm 精铰：8H7mm该孔就可达到精度要求。2.1.4 外圆弧表

14、面沿轴线长度加工余量及公差。粗铣：R49精铣：R482.2 切削用量的确定2.2.1 粗铣上下端面a确定背吃刀量粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面 A的加工余量为1.5mm，选择背吃刀量ap=1.5mm。b确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择每齿进给量fz=0.05mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择切削速度Vc=70.2m/min2.2.2 精铣上端面a确定背吃刀量精铣时一般为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ap=0.7mm。b确定进给量根据机械制造技术基础

15、课程设计表 5-72，选择每齿进给量fz=0.12mm/z. 选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-72，选择切削速度Vc=49m/min。2.2.3 精铣下端面a确定背吃刀量精铣时一般为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ap=0.7mm。b确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择每齿进给量fz=0.08mm/z.c选取切削速度根据机械制造技术基础课程设计表5-72，选择切削速度Vc=57.6m/min。2.2.4 粗绞22孔a确定背吃刀量粗绞时，为提高效率，一般选择绞削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗绞大孔时加工余量为 1.8

16、mm，即ap=1.7mm。b 确定进给量和切削速度根据机械制造技术基础课程设计表5-82，选择进给量为0.5mm/r ，切削速度为0.5m/s。2.2.5 精绞22孔a 确定背吃用量取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.06mm。b 确定进给量和切削速度根据机械制造技术基础课程设计表5-82，选择进给量为0.03mm/r，切削速度为1.5m/s。2.2.6 钻8孔a. 确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为7.8mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=7.8mm。b. 确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表5-64，（HT150硬度为170HBS）选择进给量 f 为0.5mm/r

17、c. 确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表5-66,选择切削速度Vc=0.45m/s2.2.7 粗绞8孔a. 确定背吃刀量因为扩孔的加工余量为 0.16mm。一次工作行程扩完，所以选择背吃刀量a=0.16mm。b. 确定进给量根据机械制造技术基础课程设计表 5-67，（HT150 硬度为 170HBS）选择进给量 f 为 0.8mm/rc. 确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度Vc=0.45m/s2.2.8 精绞8孔a. 确定背吃刀量因为扩孔的加工余量为 0.04mm。一次工作行程扩完，所以选择背吃刀量a=0.04mm。b. 确定进给量根据机械制造技术基础课

18、程设计表 5-64，（HT150 硬度为 170HBS）选择进给量 f 为 0.5mm/rc. 确定切削速度根据机械制造技术基础课程设计表 5-66,选择切削速度Vc=0.45m/s2.3 时间定额的估算2.3.1 粗铣上下端面一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fmz为工作台水平进给量。其中,，,取，所以，2.3.2 精铣上端面一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fmz为工作台水平进给量。其中,，,取，所以，2.3.3 精铣下端面一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f

19、mz为工作台水平进给量。其中,，,取，所以，2.3.4 粗绞22孔一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fn为主轴每转刀具的进给量。其中，,取，,取，取所以，2.3.5 精绞22孔一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fn为主轴每转刀具的进给量。其中，,取，,取，取所以，2.3.6 钻8孔一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fn为主轴每转刀具的进给量。其中，,取，所以，2.3.7 粗绞8孔一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fn为主

20、轴每转刀具的进给量。其中，,取，所以，2.3.8 精绞8孔一个工位的基本时间其中为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fn为主轴每转刀具的进给量。其中，,取，所以，3 专用夹具设计利用本夹具主要用来钻圆周面上3 个8 的孔，加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高产品生产率和降低劳动强度，提高企业经济效益。3.1 设计的基本要求（1）保证被加工要素的加工精度；（2）提高劳动生产效率；（3）具有良好的使用性能；（4）具有经济性。3.2 定位以及加紧方案由零件图可知：上下端面进行了粗、精铣加工，22孔进行了粗、半精、精绞加工。因此，定位

21、、夹紧方案选择为：方案：一面、心轴和销定位，夹紧方式选用螺母开口垫圈在心轴上夹紧。图中对孔的的加工有位置公差要求，所以我们选择底平面、孔和销为定位基准来设计钻模模具，从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和孔定位限制5个自由度，用销限制一个自由度，保证了6 个自由度都得到限制。利用分度盘转动，可以加工出3 个孔。3.3 确定刀具的导向本夹具用于钻孔，查机械制造技术基础课程设计表5-117可得，选用：钻套B816 JB/T 8045.1-1999查表5-120得，选用：衬套A1212 JB/T 8045.4-19993.4 定位元件的确定定位方案选用了一面、心轴和销定位，因此，定位元件选用：定位板

22、，定位销，和定位心轴3.5 加紧元件的确定根据夹具要求，选用了：螺母，螺钉，垫圈，压块等加紧元件，查机械制造技术基础课程设计表5-99至表5-114，选用相应的结构和规格参数。3.6 分度装置由于零件要求，加工3个8孔，因此需要使用分度装置。查机械制造技术基础课程设计表4-15，选用的回转式分度装置为轴向分度的圆柱分度销。查表4-16，选用的分度销及其操纵机构为手拉式。3.7 夹具与机床的连接方式本夹具是钻床夹具，因此需要通过定位键或定向键与机床的工作台T型槽连接，查机械制造技术基础课程设计表4-18至表4-20选用相应结构与参数。3.8 夹具总装图绘制3.8.1 绘制要求（1）按现行的国家制

23、图标准进行绘图，除特殊情况外，按1:1比例绘制，也可以根据实际情况按推荐比例进行绘图。（2）夹紧机构处于夹紧的工作状态，特别是夹紧元件的加紧点一定要作用在工件的被夹紧表面上。（3）要充分考虑运动零部件的运动空间，不能出现干涉或卡死的现象。（4）对夹具的装配工艺性和夹具零件的结构工艺性要给予充分考虑。3.8.2 绘图要点（1）应精心布置图面。根据被加工零件的尺寸和整个夹具的设计方案，按选择的比例合理的布置装配图的各个视图位置，要用最少的视图和剖面来准确，完整的表现出夹具的工作原理，整体结构和各个装置，元件间的装配关系。住视图要与夹具在机床上实际工作时的位置一致。还要考虑给零件标号，尺寸标注，标题

24、栏和零件明细表留出足够的空间。（2）用双点画线在各视图中画出被加工零件的外形轮廓和主要表面，其中包括定位表面，夹具表面，被加工表面。（3）按设计的方案，依次画出定位元件，导向对刀元件，夹紧机构和其他辅助装置或元件。（4）标注总装图的尺寸和技术条件。（5）按实际设计的结果，标出组成夹具的零件，标准件标号。填写零件明细表和标题栏。3.8.3 装配图的标注（1）尺寸标注，共6种尺寸需要标注。（2）公差与配合标注。（3）其他技术要求标注。3.9 夹具操作的简单说明本夹具用于在钻床上加工孔。工件以端面、一孔、一销为定位基准，在定位环上实现完全定位，采用手动螺旋压板机构夹紧工件，该夹紧机构操作简单、夹紧可

25、靠。拧紧开口垫圈旁的螺母，可以使工件与分度机构贴紧，拧紧另一个螺母整个装配体就夹紧了，这样就可以开动机床进行第一个孔的加工，先钻孔然后换刀具进行铰孔，这样一个孔就加工好了，旋转螺套，使分度盘与加具体之间有空隙，这样拔出对位销就可以旋转分度盘，旋转到下一个孔，松开对位销反转螺套直到不能再转，这样就可以进行加工第二个孔，用同样的方法加工第三个孔，加工完后，松开开口垫圈旁的螺母，开口垫圈取下，换上下一个工件，如此往复进行。4 参考文献1 吕明机械制造技术基础（第2版）武汉理工大学出版社20132 柯建宏机械制造技术基础课程设计（第2版）华中科技大学出版社20123吴宗泽机械设计课程设计手册（第4版）高等教育出版社20124大连理工大学工程图学教研室机械制图（第6版）高等教育出版社2007