机械制造技术课程设计-最终传动箱盖加工工艺及铣平面夹具设计【全套图纸】 .pdf

- 1 - 1 机械制造技术课程设计任务书机械制造技术课程设计任务书 题目：题目：设计“最终传动箱盖”零件的机械加工夹具设计 目目 录录 序言 2 一、一、零件的分析 2 （一）零件的作用 2 （二）零件的分析 3 二、二、工艺规程设计 3 （一）确定毛坯的制造形式 3 （二）基面的选择 3 （三）制定工艺路线 4 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 （五）加工基本时间（机动时间） 6 2.1 粗铣底面 6 3.1 粗铣上端面 7 3.2 半精铣 8 4.1 钻孔 8 4.2 扩孔 10 5.1 攻螺纹 10 - 2 - 2 6.1 加工倒角 10 7.1 钻扩孔 11 8.1 半精绞精绞孔 12 9.0 锪平 13 三、 总结 14 四、 参考文献 15 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 序言序言 机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学的机械基础知识、 基础技术以 及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次 深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们的大学生 活中占有重要的地位。 课程设计的主要目的： （1）通过课程设计使我们综合运用机械制造技术基础课程及相关的必修课程 的知识，起到巩固、融会贯通及拓展有关机械制造方面的知识的作用，树立正确 的设计思路； （2）通过课程设计的实践，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力，使 我们掌握机械零件的设计、加工及检验的方法； - 3 - 3 （3）提高了我们的设计和分析能力，如计算能力、绘图能力、计算机辅助设 计能力等，同时，也使我们熟悉设计资料及手册的使用 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一 次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的学习工作打 下一个良好的基础。 一、零件分析一、零件分析 （一） 、零件的作用（一） 、零件的作用 最终传动箱盖位于车床传动机构中， 主要防止灰尘和外面的环境影响起到密 封的作用，使机床的传动能够精确的按照要求工作，获得所需的速度和扭矩的作 用。 最终传动箱盖给保证最终的传出速度提供的一个密封的环境，使其不受其他 因素的影响，更能够有效地润滑和运转，防止里面的零件快速的磨损。 （二） 、零件的工艺分析（二） 、零件的工艺分析 最终传动箱盖共有两处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 1. 以上平面为基准加工下表面 这一组加工表面包括： 上下端面有平面度要求， 上平面的孔有同轴度要求 且 下面的孔16 的平面有表面粗糙度要求 2. 以下平面为基准加工孔16 这一组加工表面包括：16 的孔，以及其上下两个端面。 这两组表面有一定的位置度要求,即7 的孔与14 的孔有同轴度要求。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加 工另外一组。 二、工艺规程设计二、工艺规程设计 (一一)确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht150。 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，故选择铸件毛坯。 （二）基面的选择（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择得正确与合理可以使 加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有 可能会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而 对有若干个不加工表面的工件， 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加 工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取不加工外轮廓上表面作为粗基 准，利用一组共两块 v 形块支承这个主要定位面，限制 5 个自由度，再以一个销 - 4 - 4 钉限制最后 1 个自由度，达到完全定位,然后进行铣削。本工艺路线只有第 2 工 序需要用到粗基准，即工序 2 粗铣 半精铣底面/以上端面为粗基准。其中 16 的圆柱面整个粗基准选择过程符合先粗后精和先面后孔的原则。 在整个加工过程 是起到基准的作用；16 内孔在钻孔时也起到粗基准的作用。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基 准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。本工艺路线的精基准 选择如下：粗铣下端面/以上平面及 16 外围为基准；粗铣 半精铣上端面/以底 面及 16 外围为基准；钻扩两孔 16/以底面为基准；粗镗 半精镗孔 16/ 以底面为粗基准；攻螺纹孔 m16 孔/以上端面为基准；钻孔 7 孔/以上端面为基 准；精绞,精绞孔 14/以 7 内孔为基准。 （三）制定工艺路线（三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性 机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑 经济效果，以便使生产成本尽量下降。 1、工艺路线方案一: 工序 1 铸造毛坯 工序 2 以底面为基准钻扩孔 16 工序 3 以孔 16 为基准半精铣底面 工序 4 以底面为基准锪倒角 2x45攻螺纹 m16 工序 5 以孔 16 为基准半精铣底面 工序 6 以底面为精基准粗铣半精铣上平面 工序 7 以上平面为精基准钻扩孔 7 工序 8 以 7 中心线为基准钻扩孔 14 工序 9 以 14 为基准锪平 14 工序 10 去毛刺 清洗 工序 11 终检 2、工艺路线方案二: 工序 1 铸造毛坯 工序 2 以上平面为粗基准粗铣底面 工序 3 以地面为精基准粗铣 半精铣上端面 工序 4 以上平面为精基准钻孔 16 工序 5 扩孔和绞孔 16 孔并锪倒角 2x45 工序 6 以孔 16 中心线为基准攻螺纹 m16 工序 7 再以上平面钻扩孔 7。 工序 8 以孔 7 为基准钻扩孔 14 工序 9 以孔 7 为基准锪平 14 工序 10 去毛刺 清洗 工序 11 终检 3、工艺方案比较分析: 上述两方案:方案一 是先加工内孔 16, 再以 16 孔为基准加工底面，然后 加工上平面,而方案二 先加工底面,以底面为基准加工各面及 16 内孔.由方案一 可见 16 孔为基准加工底面精度易于保证,再以底面为基准加工上平面及孔各面 - 5 - 5 基垂直度要求 ,可保证便于定位加工， 符合中批生产要求,而方案二较为合理适合 于大批量生产。因此，最后的加工路线确定如下： 工序 1 铸造毛坯 工序 2 粗铣 半精铣底面/以上平面为基准，选用 x52k 立式和专用夹具 工序 3 粗铣 半精铣上端面/以底面为基准 工序 4 准钻孔 16/以底面及 26 外围为基准 工序 5 扩孔和绞孔 16 孔并锪倒角 2x45以底面为基准选用 z3025 摇臂 钻床和专用夹具 工序6 以孔16中心线为基准攻螺纹m16 选用t611卧式铣镗床和专 用夹具。 工序 7 钻孔 7 /以上端面为基准 选用 z3025 摇臂钻床及 专用夹具 工序 8 以孔 7 为基准钻扩孔 14 选用 z3025 摇臂钻床及 专用夹具 工序 9 以孔 7 为基准锪平 14 选用 t611 卧式铣镗床和专用夹具。 工序 10 去毛刺清洗 工序 11 终检, （四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 最终传动箱盖材料为 ht150 hb170240，毛坯重量约 6.0kg 生产中批采用 金属型铸造毛坯。 依据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工面的机械加工余量，工序尺 寸及毛坯尺寸如下： 4.1 孔表面孔表面（公差查互换性与测量技术 ） 表 2- 2 孔的加工内容及余量 加工表面 加工 内容 加工 余量 精度等 级 表面粗糙 度/m 工序余量 最小 最大 mm16 钻孔 10mm it10 12.5 9.960mm 10mm 扩孔 3mm it10 12.5 2.930mm 3.124mm mm 08. 0 0 7+ 粗镗 1.8mm it10 3.2 1.73mm 1.924mm 半精镗 0.2 it9 1.6 0.154mm 0.442mm 4.2 平面工序尺寸平面工序尺寸（公差查互换性与测量技术 ） 表 2- 3 表面加工的加工内容及余量 - 6 - 6 工 序 号 工序 内容 加工 余量 基本 尺寸 经济 精度 工序尺寸及 偏差 工序余量 最小 最大 01 粗铣下端面 t1 4mm 48mm it8 mm 0 046 . 0 48 1.5mm 4.547mm 02 粗铣上端面 t2 2mm 48mm it9 mm 0 074 . 0 44 1.5mm 3.574mm 03 精铣上端面 t2 1mm 48mm it7 mm 0 025. 0 42 1.5mm 2.525mm （五）加工基本工时五）加工基本工时(机动时间机动时间) 工序工序 2 粗铣底面粗铣底面 2.1 粗铣粗铣 1） 、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1- 27，选择用一把 yg6 硬质合金端铣刀，其参数为：铣 刀外径 d0=100mm，铣刀齿数 z=10。 2） 、确定铣削深度 a p： 单边加工余量 z=2，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=2mm 3） 、确定每齿进给量 fz: 根据切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw 的 x51 铣床加工时， 选择每齿进给量 fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取： fz=0.18mm/z 4） 、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据 切削手册 表 3.7， 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.01.5mm， 现取 1.2mm， 根据切削手册表 3.8 铣刀直径 d0=100mm 的硬质合金端铣刀的耐用度 t=180min。 5） 、确定切削速度 vc： 根据切削手册表 3.16 可以查 vc： 由 ap=2mm fz=0.18mm/z，查得 vc=77mm/z n=245mm/z v=385mm/z 根据 x51 型立铣床说明书（表 4.2- 35） nc=255 r/min vc=400 mm/min (横向) 实际切削速度和齿进给量：c=d0n /1000 =3.14100255 / 1000 =80 m /min fzc=fc / (ncz) =400 / 25510=0.157mm/z 6） 、计算基本工时 tm = l / f 式中 l=176mm 根据表 3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量 y+=35 则 - 7 - 7 l=(176+35)=221mm 故 tm=221 /400=0.55min 工序工序 3 粗铣粗铣 半精铣上端面半精铣上端面 3.1 粗铣粗铣 1） 、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1- 27，选择用一把 yg6 硬质合金端铣刀，其参数为：铣 刀外径 d0=100mm，铣刀齿数 z=10。 2） 、确定铣削深度 a p： 单边加工余量 z=2，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=2mm 3） 、确定每齿进给量 fz: 根据切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw 的 x51 铣床加工时， 选择每齿进给量 fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取： fz=0.18mm/z 4） 、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据 切削手册 表 3.7， 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.01.5mm， 现取 1.2mm， 根据切削手册表 3.8 铣刀直径 d0=100mm 的硬质合金端铣刀的耐用度 t=180min。 5） 、确定切削速度 vc： 根据切削手册表 3.16 可以查 vc： 由 ap=2mm fz=0.18mm/z，查得 vc=77mm/z n=245mm/z v=385mm/z 根据 x51 型立铣床说明书（表 4.2- 35） nc=255 r/min vc=400 mm/min (横向) 实际切削速度和齿进给量：c=d0n /1000 =3.14100255 / 1000 =80 m/min fzc=fc / (ncz) =400 / 25510=0.157mm/z 6） 、计算基本工时 tm = l / f 式中 l=176mm 根据表 3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量 y+=35 则 l=(176+35)=221mm 故 tm=221 /400=0.55min 3.2 半精铣半精铣 1） 、选择刀具： 根据工艺手册表 3.1- 27，选择用一把 yg6 硬质合金端铣刀，铣刀外径 d0=100mm，铣刀齿数 z=10 2） 、确定铣削深度 ap： 由于单边加工余量 z=0.5，故一次走刀内切完，则：a p= 0.5 mm 3） 、确定每齿进给量 fz: 由切削手册表 3.5，用硬质合金铣刀在功率为 4.5kw 的 x51 铣床加工时，选 择每齿进给量 fz=0.140.24mm/z，半精铣取较小的值。现取： fz=0.14mm/z 4） 、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度： 根据 切削手册 表 3.7， 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.01.5mm， 现取 1.2mm， 根据切削手册表 3.8 铣刀直径 d0=100mm 的硬质合金端铣刀的耐用度 t=180min。 5） 、确定切削速度 vc： 根据切削手册表 3.16 可以查 vc： - 8 - 8 由 ap4mm z=0.14mm/z，查得： vc=110mm/z n=352mm/z v=394mm/z 根据 x51 型立铣床说明书（表 4.2- 35） nc=380 r/min vc=400 mm/min (横向) 实际切削速度和每齿进给量： c=d0n /1000 =3.14100380 / 1000 =120 m/min fzc=fc / (ncz) =400 / 38010=0.105mm/z 6） 、计算基本工时 tm = l / f 式中 l=176mm 根据表 3.26,对称安装铣刀,入切量及超切量 y+=35 则 l=(176+35)=221mm 故 tm=221 /400=0.55min 工序工序 4 钻扩孔 钻扩孔 16 4.1 钻孔钻孔 1） 、选择钻头 选择锥柄麻花钻(gb1438-85) 查表 d0=18 钻头几何形状(表 2.1 及表 2.2) 双锥,修磨横刃 螺旋角 =30 锋角 2=100后角 0=11 b=2mm l=4mm 2） 、选择切削刀具 进给量 f (1)按加工要求决定进给量: 根据表 2.7 d0=18mm f=0.430.53mm/r 由于 l/d=30/18=1.67 故应乘以孔深修正系数 kcf=1 f= 0.430.53 mm/r (2)按钻头强度决定进给量 根据表 2-8 当 hbs=200 d=18mm 钻头强度允许的进给量 f=1.6mm/r (3)按机床进给机构强度决定进给量 根据表 2.9 当 hbs210 d0=20.5 机床进给机构允许的轴向力为 6960n (z3025 钻床允许的轴向力为 7848n 见设计手册表 4.2-11)进给量为 0.6mm/r 从以上三个进给量比较可看出,受限制的进给量是工艺 要求,其值为 f=0.430.53mm/r 根据 z3025 钻床,选择 f=0.5 mm/r 决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 当 d0=14 时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm,寿命 t=60min 切削进度 由表 2.15 hbs 170240, f=0.5mm/r d16c=16m/min n =1000/d0=100016/(3.1420)=254.7r/min 检验机床扭矩及功率 根据表 2.20 当 f=0.5mm/r d019 时 mt=64.45 n*m 根据 z3025 钻床说明书 当 nc=250r/min 时 mm=80 n*m 根据表 2.23 当 hbs200 d0=20 f=0.53mm/r c=16m/min 时 pc=1.1kw 查设计手册表 4.2-11 pe=2.2kw 由于 mcmm pcpe 故选择可用切削用量,即 f=0.5min/r nc=250r/min c=16m/min 3） 、计算基本工时 tm =l / nf - 9 - 9 l=l+y+,l=30 mm 入切量及超切量由表 2.29 查出 y+=10mm tm =l / nf=(30+10) / (2500.5)=0.32min 两孔 tm=0.320.2=0.64min 4.2 扩钻孔扩钻孔 (1)选择扩刀 选择硬质合金扩孔钻 d0=19.8mm 钻头几何形状为 r0=5 0=8 kr=30 kr=30 =10 b0=1mm (2)选择进给量及切削进度 查机械加工工艺手册表 11-15 切削速度=(1/2-1/3)钻 =(1/2-1/3) 16 =85.3 m/min 取=6 m/min n =1000v/d0=10006 / 3.14 20 =95.5 r/min 查表 2.10 d0=20 hb=200 时, f=0.91.1 根据 z3025 钻床说明书选择 f=1.0 mm/r (3)钻头磨纯标准及寿命 由表2.12 当 d0=20mm 时 ,扩孔钻后刀面最大磨损限度为0.6mm 寿命t=30 min tm =l / nf= l+y+/ nf=(30+10)/(1251)=0.23min 两孔 tm=2 0.32=0.64 min 工序工序 5 攻螺纹攻螺纹 m16 切削速度 vs=0.1m/s=6 m/min fs=0.15mm/r 则 ns =238 r/min 按机床选取 nw=19.5r/min 则 vw=4.9 m/min fw=0.15mm/r 基本工时:l=6mm l1=3mm l2=3mm 攻 m16 孔 tm1=(l+l2+l1)/nf=(6+3+3)/195=0.06 min 两孔 tm=2 0.06=0.12 min 工序工序 6 16 内孔内孔 2x45倒角倒角 选用卧式车床 c620-1。由于最后的切削宽度很大，故按成形车削制订进给量。 根据手册机车床取 f=0.08mm/r （见切削手册表 1.8） 当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度 v=16m/min 则 min)/(118 1000 n 14.3*43 16*1000 r d v s = d 按机床说明书取min/120rnw =则此时切削速度为 min/2 .16min/ 1000 3008014. 3 1000 0 mm nwd vc= = 切削工时 l=5mm l1=3mm min83. 0min/ 08. 0120 351 t= + = + =m xnwf ll - 10 - 10 工序工序 7 钻孔和扩孔 钻孔和扩孔 7 一.钻孔 7 1.锥柄麻花钻(gb1436-85) d=7.8 mm 钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2)双锥修磨横刃 =30 2=118 be=3.5mm 0=12 =55 2.选择切削用量 (1)按加工要求决定进给量 根据表 2.7 当加工要求为 h12hb 精度铸铁硬度 hbs200 d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r 由于 l/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则 f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床 z3025 手册取 f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 ,当 d0=8 时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 t=35min (3)决定切削速度 由表 2.15 硬度 hbs200219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/min n =1000c/d0=100022/(3.1420)=350 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min 3.计算工时 tm =l / nf= l+y+/ nf=(32+10)/4000.4=0.26min 两孔 tm=2 0.26=0.52 min 二.扩 7 孔 1.锥柄麻花钻(gb1436-85) d=5.2mm 钻头几何形状为(表 2.1 及表 2.2)双锥修磨横刃 =30 2=118 be=3.5mm 0=12 =55 2.选择切削用量 (1)按加工要求决定进给量 根据表 2.7 当加工要求为 h12hb 精度铸铁硬度 hbs200 d0=7.8mm 时 f=0.360.44 mm/r 由于 l/d=32/7.8=4 所以应乘以修正孔系数 kcf=0.95 则 f =(0.360.44) 0.95=0.340.42 mm/r 由钻床 z3025 手册取 f=0.4mm/r (2)决定钻头磨纯标准及寿命 由表 2.12 ,当 d0=8 时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.6mm 寿命 t=35min (3)决定切削速度 由表 2.15 硬度 hbs200219 f=0.9mm/r d020mm c=22 m/min n =1000/d0=100022/(3.1420)=350 r/min 由钻床说明手册选取 n=400 r/min 3.计算工时 tm =l / nf= l+y+/ nf=(6+10)/（4000.4）=0.1 min 两孔 tm=2 0.1=0.2 min 工序工序 8 半精绞半精绞 精绞孔 精绞孔 14 1.选择绞刀 查设计手册表 3.1-19 选用硬质合金锥柄机用绞刀(gb4252-64) d=20mm 2.选择进给量 f - 11 - 11 (1)绞刀磨纯标准及寿命 由表 2.12,当 d0=20 mm 时 ,绞刀后刀面最大磨损取为 0.5 mm 寿命 t=45 min (2)切削速度进给量 f 查切削手册表 2.25 铸铁硬度 hbs200 d0=1025 mm ap=0.060.15 mm (半精绞 ap=0.07mm 精绞为 ap=0.03mm 均在此范围) f=0.20.4 mm/r c=1015 m/min (无切削液)取 c=15 m/min 根据钻床进给量查设计手册表 4.2-13 取 f=0.3mm/r n=1000/d0=100015/(3.1420)=239 r/min 查表 4.2-12 取 nc=250 r/min 3.计算工时 tm =l / nf= l+y+/ nf=(32+10)/(2500.3) 2=1.12 min 工序工序 10 锪平锪平14 1.选择刀具查设计手册表 3.1-4.1 选择中齿锯片铣刀(gb6120-85) d=40 mm l=4 mm z=20 2.刀具寿命 查表 3.8 高速钢切断铣刀 d40t=45 min 3.切削用量 ap=12 mm 一次走刀切断 fz=0.1 mm/z 查表 3.27 c=54.9 m/min f=0.4mm/r n=1000c /d0=100054.9/(3.1440)=437 r/min 根据 x60 卧式铣床说明书设计手册表 机床主轴转速为 nc=