机械制造技术课程设计缸体加工工艺规程及钻22孔专用夹具设计

15缸体加工工艺规程及钻22孔专用夹具设计一、设计题目设计缸体加工工艺规程及钻22孔专用夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程综合卡片 1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7编写课程设计说明书（约5000-8000字）。 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要机械制造基础课程设计是我们学完了大学的机械制造基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们大学中进行的第二次的课程设计，每次课程设计对毕业设计有着很大的帮助 这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。AbstractMachinery manufacturing foundation course design is we learned university machinery manufacturing base course, course and the most specialized technical after. This is our university in the second course design, each course design of graduation design has a lot of help This design is cover, have part drawing, casting chart, each one, mechanical drawings machining process card and with the design fixtures corresponding that procedure process card every one. First we must be familiar with the parts, the title of the parts are cover. Understand the role of the cover, next according to the properties and parts drawing parts on each end of the roughness of blank size and determined mechanical machining allowance. Then we can decide according to the locating datum, pure benchmark crude benchmark, and finally determined after worked out the process, formulate the roadmap cover the workpiece clamping fixture, draw assembly drawings. 目 录1缸体的工艺分析及生产类型的确定11.1缸体的用途11.2缸体的技术要求：11.2缸体的技术要求：11.3、审查缸体的工艺性21.4、确定轴承座的生产类型22、确定毛胚、绘制毛胚简图32.1选择毛胚32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量32.2.1公差等级32.2.2缸体铸造毛坯尺寸工差及加工余量32.2.3绘制轴承座毛坯简图43、拟定缸体工艺路线43.1、定位基准的选择43.1.1精基准的选择43.1.2粗基准的选择43.2 、表面加工方法的确定43.3、加工阶段的划分53.4、工序的集中与分散53.5、工序顺序的安排63.5.1机械加工工序63.5.2热处理工序63.5.3辅助工序63.6、确定工艺路线64、加工余量、工序尺寸和工差的确定65、切削用量、时间定额的计算75.1、切削用量的计算75.1.1切屑用量75.1.1切削速度85.2、时间定额的计算95.2.1基本时间tj的计算95.2.2辅助时间ta的计算95.2.3. 其他时间的计算105.2.4单件时间tdj的计算106.夹具设计116.1提出问题116.2设计思想116.3夹具设计126.3.1定位分析126.3.2切削力及夹紧力的计算126.3.3夹具操作说明137. 体会与展望14参考文献151缸体的工艺分析及生产类型的确定1.1缸体的用途1零件的作用上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的 但因为内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。2零件的工艺分析该零件为轴承支架，安装轴承，形状一般，精度要求并不高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅附图1）由零件图可知，零件的底座底面、端面、槽及轴承座的顶面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为Ra6.3，端面及内孔的精度要求为Ra12.5，槽的精度要求为Ra1.6，轴承座顶面精度要求为Ra3.2。轴承座在工作时，静力平衡。缸体用途：缸体是发动机最大的单独式部件，它基本上是一个金属体，为了达到润滑和冷却的目的，该部件被制造成既有汽缸又有油道和水道网。另外，缸体的侧面装有机油滤清器、水泵以及其他类似的辅助部件。1.2缸体的技术要求：该轴承座的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)侧端面86.50+0.30.3 IT11Ra6.3上端面73.50.20.4 IT12Ra1.6中心上孔160+0.20.2 IT12Ra6.3中心孔22220+0.30.3 IT12Ra1.6中心孔22孔深49490.1 IT10孔2828-0.02+0.0150.035 IT8Ra6.30.03A孔28孔深11110+0.10.1 IT10孔28倒角1*450.04 IT10Ra6.3孔7*22220 +0.0840.084 IT10Ra0.40.01A0.010.01孔7*22孔深60.560.50+0.3 0.3 IT12底端面外倒角1*450.04 IT10Ra6.3上端面690.12 IT10Ra6.3倾斜角20孔7*12.712.70+0.070.07 IT10Ra6.30.1ABSR136研磨1IT7Ra6.30.05A1.3、审查缸体的工艺性零件材料30钢-铜合金，金属型铸造，该缸体结构简单，形状普通，属一般的孔体类零件。主要加工22的孔，要求其要求其位置度以A为基准满足0.01，同轴度和圆柱度度满足0.01。，12.7的孔位置度以AB为基准满足0.1，其次就是86.5外圆表面的加工由于精度较低通过粗车，半精车就能达到要求，上表面精度要求较高通过精车来达到标准，28的孔做为普通孔加工通过钻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1.4、确定轴承座的生产类型 已知此缸体零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量不足15Kg，查机械制造技术基础课程设计指导书第3页表1-4，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主， 采用专用工装。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚零件材料30钢-铜合金，金属型铸造，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸机械砂型铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为CT10。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。2.2.1公差等级由缸体的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=10。2.2.2缸体铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注缸体上端面1.63.273.51.686.5外圆表面1.63.286.51.6缸体下端面23.276.51.622的孔23.2221.628的孔23.2281.612.7的孔23.212.71.62.2.3绘制轴承座毛坯简图3、拟定缸体工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择按照粗基准的选择原则零件上有较多加工面时，为使各加工面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面做为粗基准。根据零件图所示，故应选缸体上表面为粗基准，以此缸体底面以及其它表面。3.1.2粗基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以外圆柱表面为辅助的定位精基准。3.2 、表面加工方法的确定 根据轴承座零件图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86.5外圆IT106.3粗车外圆底端1*45倒角IT10粗车外圆底端1*30倒角IT10粗车下表面IT106.3研磨上表面IT101.6粗车-半精车-精车16的孔IT106.3钻-扩中心22的半孔IT101.6钻-扩-铰28孔IT10钻7个22的孔IT100.4钻-扩-铰7个12.7的孔IT106.3钻上表面1*45的倒角粗车3.3、加工阶段的划分 该缸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。在粗加工阶段，首先将精基准（缸体的下端面和缸体的下端面）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；然后车86.5的外圆表面。在半精加工阶段，完成缸体上下表面的加工和22孔的钻-扩-铰加工及28、18孔等其他孔的加工。3.4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排缸体的加工工序。该缸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。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准缸体。（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，先加工轴承座右端面，再加工其他的孔。3.5.2热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该轴承座在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.5.3辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该缸体工序的安排顺序为：在、热处理基准加工粗加工精加工。3.6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了轴承座的工艺路线.4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻22孔的加工余量、工序尺寸和公差由于这个孔小于30，所以没有余量，铸造的时候直接铸成实心圆，加工精度为IT10综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，22+0.021mm,它们的相互关系如下图所示。加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大22IT7钻20IT1112.519.8720扩1.8IT106.31.7161.8铰0.06IT70.40.0410.065、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻-扩-铰7个22孔此工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算5.1.1切屑用量初钻22的孔该孔可选硬质合金锥柄麻花钻，粗钻时do=20mm，基本尺寸L1=220，l1=100. 确定进给量按加工要求确定进给量：查切削用量简明手册，由切削用量简明手册,系数为0.5,则： 按机床进给机构强度选择：查切削用量简明手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。按钻头强度选择:查切削用量简明手册表2.8,钻头允许进给量为：；以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.2150.265mm/r。根据切削用量简明手册表4.2-16,最终选择进给量确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削用量简明手册）为0.8mm，寿命5.1.1切削速度查切削用量简明手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： 检验机床扭矩及功率查切削用量简明手册表2.20，当f0.26, do24mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故MC=31.78 Nm。查机床使用说明书：Mm =144.2 Nm。查切削用量简明手册表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tj的计算扩孔至21.8查切削用量简明手册表2.10，扩孔进给量为：，并由机床使用说明书最终选定进给量为：。根据资料，切削速度 ，其中为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：，根据机床使用说明书选取： 。基本工时： 铰至刀具：机床：Z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.48mm/r，机床主轴转速取为：=140r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=38mm5.2.2辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，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：钻孔工步的辅助时间为：ta=0.15x0.64=0.096min扩孔工步的辅助时间为：ta=0.15x0.48=0.072min;铰孔工步的辅助时间为：ta=0.15x0.57=0.0855min5.2.3. 其他时间的计算除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）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。由于轴承座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：钻孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(0.096+0.64)=0.0442min扩孔工步的其他时间为：tb+tx =6%x(0.48+0.072)=0.0331min5.2.4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=0.64+0.48+0.57+0.096+0.072+0.0855=1.9435min因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻=19.301s;将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。6.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。并设计工序13钻22孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为硬质合金锥柄麻花钻。6.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，V型块4个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对22孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT7，表面粗糙度Ra0.4，通过镗以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。6.3夹具设计6.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工22孔时，采用缸体底面和86.5外圆柱面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个V型块定位，因为该定位元件的定位基准缸体的下表面，所以定位基准不变，故基准位移误差，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。6.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：22的硬质合金锥柄麻花钻。d=22mm由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削用量简明手册第三版表2.3，切削力计算公式为： Cf=310，Zf=1.0,yf=0.8,do=20,f=0.45，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则：在86.5的外圆用两个V型块适当夹紧后本夹具即可安全工作. V型块夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以一个面和两个V型块定位时所需夹紧力计算公式：防止工件转动防止工件移动式中 f1-工件与压板间的圆周方向摩擦系数； f2-工件与V形块间的圆周方向摩擦系数； f3-工件与压板间的摩擦系数 f4-工件与V形块间的轴向摩擦系数根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。6.3.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过86.5的外圆和缸体底面为定位基准，平面和和两个V形块实现完全定位。采用手动螺旋快速