机械制造技术课程设计-转盘的机械加工工艺规程及钻M12螺纹孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：转盘的机械加工工艺规程及螺纹孔 工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 涉机 07- 1 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 一、设计题目一、设计题目 转盘的机械加工工艺规程及螺纹孔工艺装备设计转盘的机械加工工艺规程及螺纹孔工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 （1）被加工零件的零件图（草图） 1 张 （2）生产类型：中批或大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 （1）被加工工件的零件图 1 张 （2）毛坯图 1 张 （3）机械加工工艺过程综合卡片 1 张 （4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 （5）夹具装配图 1 张 （6）夹具体零件图 1 张 （7）课程设计说明书（约 50008000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) （1）熟悉零件，画零件图 2 天 （2）选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片 5 天 （3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图） 9 天 （4）编写说明书 3 天 （5）准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 摘摘 要要 现今的世界国家间的竞争已经全面转入科学技术的竞争， 而机械工业直接反应一个国家的整体技术水平。无论是核工 业还是农具，机械制造业是国家获取其他几乎一切行业设施 和工具的来源。可以说人类文明史就是机械制造的历史。 我国的工业化建设情况，国际上众说纷纭，虽然在很多高 技术项目上颇有建树，但在这次汶川地震中表现出中众多缺 陷。包括规模较小，工艺粗糙，关键技术仍依赖国外等等。 充分说明在向高技术领域进军的同时，低端产业也应该加强 建设。 本次设计的是转盘加工工艺及其夹具设计。 通过对普通车 床转盘零件图及其性能要求的分析研究，合理的设计出了一 套工艺规程和攻 m12 螺纹孔的夹具。运用所学专业知识，查 阅相关资料，完成设计任务，在选定加工所用设备后，根据 机床的联系尺寸，设计出合理的夹具。 关键词：转盘关键词：转盘 零件零件 加工过程加工过程 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iii abstract nowadays,the competition of world countries has shift to the competition of new science and technology completely,in this age , level of development for the machine industry has become the most important criteria in the judgement in a countrys level of development.from nuclear industry to dead stock,all the establishment and facilities,hat our country need and consume, depend on our machine industry .the histroy of mankind is the histroy of the machine building consider chinese industry construction,many argumentations has been bring forward in the globality organization.we enjoy our achievement in some new technologes.but in these serious earthquake in wenchuan,we discovered our weakness: dimensions, asperous technics,core technology depend on other countries.so notwithstanding these is the age of advanced krowlage,we must improve our well- rounded technologies. this thesis is about rules authorized staff of the processing craft of the lathes turntable.according to the analuzical research into the drawing of the turnable component of ordinary.lathes and its performance,here has designed a reasonable set of craft rales and jigs for coattail iron and drill and extent 35h hole，by utilizing the professional knowledge which have learned and looking up the interne lated references,thesis has been completed.after sdecting the process equipments which will beused and checking the related measurement of the machine tools.thereasonable object was accomplished key word : turntable , machine hardware, processing cycle 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv 目录目录 1、转盘的工艺分析及生产类型的确定 . 1 1.1、转盘的用途 1 1.2、转盘的技术要求 1 1.3、转盘端盖的工艺性 1 1.4、确定转盘的生产类型 . 2 2、确定毛胚、绘制毛胚简图 . 2 2.1 选择毛胚 . 2 2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 2 2.2.1 公差等级 . 2 2.2.2 端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量 . 3 2.2.3 绘制端盖毛坯简图 . 3 3、拟定转盘工艺路线 . 4 3.1、定位基准的选择. 4 3.1.1精基准的选择 4 3.2.2粗基准的选择 4 3.2 、表面加工方法的确定. 4 3.3、加工阶段的划分. 5 3.4、工序的集中与分散. 5 3.5、工序顺序的安排. 6 3.5.1 机械加工工序 . 6 3.5.2 热处理工序 . 6 3.5.3 辅助工序 . 6 3.6、确定工艺路线 6 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 . 8 5、切削用量、时间定额的计算 . 8 5.1、切削用量的计算. 8 5.1.1 钻孔工步 . 8 5.1.2 攻螺纹工步 9 5.2、时间定额的计算. 9 5.2.1基本时间 tj的计算 . 9 5.2.2辅助时间 ta的计算 10 5.2.3. 其他时间的计算 10 5.2.4单件时间 tdj的计算 10 6.夹具设计 . 11 6.1 提出问题 . 11 6.2 设计思想 . 11 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 v 6.3 夹具设计 . 12 6.3.1 定位方案 . 12 6.3.2 刀具导向方案 . 13 6.3.3 夹紧方案 . 13 6.3.4 夹具体设计 . 13 6.3.5 使用说明 . 13 7. 体会与展望 . 13 8.参考文献 . 15 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 1、转盘的工艺分析及生产类型的确定、转盘的工艺分析及生产类型的确定 1.1、转盘的用途、转盘的用途 转盘的作用是用来转动刀架的方位，固定刀架，以此来改 变刀架的位置。故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳 定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不 是很高，加工起来也十分容易。 1.2、转盘、转盘的技术要求的技术要求 该端盖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) 转盘左端面 64 it14 3.2 轴长 30 it14 1.6 外圆柱面 14 it14 1.6 转盘中心孔 18h7 it7 12.5 25 孔 25 it14 12.5 14 孔 14 it14 6.3 m12 螺纹孔 12 it14 12.5 6 配作孔 6 it14 1.6 1.3、转盘、转盘端盖的工艺性端盖的工艺性 该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。主要 加工表面有端盖左、右端面，方形端面，其次就是18h7 孔及25 孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻 偏，以保证孔的加工精度；另外6，14 孔孔的加工表面 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工 艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均 较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、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、确定转盘的生产类型、确定转盘的生产类型 依设计题目知：q=5000 件/年，m=1 件/年，结合生产实 际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。代入公式得： n=5000 台/年 x1 件/台 x（1+3%）x（1+0.5%）=5175.75 端盖重量为 0.5kg，由表 1- 3 知，端盖属轻型零件；由表 1- 4 知，该端盖的生产类型为大批生产。 2、确定毛胚、绘制毛胚简图、确定毛胚、绘制毛胚简图 2.1 选择毛胚选择毛胚 端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛 胚选用铸件即可满足工作要求。该端盖的轮廓尺寸不大，形 状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。 2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量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 公差等级公差等级 由 端 盖 的 功 用 和 技 术 要 求 ， 确 定 该 零 件 的 公 差 等 级 为 ct=10。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 2.2.2 端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量 项目 左右端面 18h7 外圆面 6 配作孔 公 差 等 级 ct 10 10 10 加 工 表 面 基 本尺寸 （mm） 30 18 64 铸 件 尺 寸 公 差（mm） 2.6 24 3.2 机 械 加 工 余 量等级 f f f rma 1 1 1 毛 坯 基 本 尺 寸（mm） 33.3 14.8 67.65 2.2.3 绘制端盖毛坯简图绘制端盖毛坯简图 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 3、拟定转盘工艺路线、拟定转盘工艺路线 3.1、定、定位基准位基准的选择的选择 3.1.1精基准精基准的选择的选择 本零件是带孔盘状零件，孔是其定位基准（装配基准 和测量基准） ，为避免由于基准不重合而产生误差，阴选择孔 位定位基准，即遵循精准重合的原则。具体而言，即选 18h7mm 孔急一端面作为基准。 3.2.2粗基准粗基准的选择的选择 由于本零件全部表面都需加工，而孔作为定位基准应 该先进行加工，并且因为作为粗基准的表面应平整，没有飞 边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择端盖左端面和64 外圆 面作为粗基准。采用64 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁 厚均匀；采用端盖左端面作为粗基准加工右端面，可以为后 续工序准备好精基准。 3.2 、表面表面加工加工方法方法的确定的确定 根据端盖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： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 加工表面 尺 寸 精 度 等 级 表 面 粗 糙 度 ra/um 加工方案 备注 64 外圆面 it14 1.6 粗 车 -半 精 车- 精车 表 1- 6 至表 1- 8 20圆锥面 it14 1.6 粗 车 -半 精 车- 精车 表 1- 6 至表 1- 8 18h7 孔 it7 12.5 扩 - 粗 铰 - 精 铰 表 1- 6 至表 1- 8 25 孔 it14 12.5 扩 表 1- 6 至表 1- 8 左端面 it14 3.2 粗 车 -半 精 车 表 1- 6 至表 1- 8 右端面 it14 1.6 粗 车 -半 精 车- 精车 表 1- 6 至表 1- 8 m12 螺纹孔 it14 12.5 钻- 攻螺纹 表 1- 6 至表 1- 8 14 孔 it14 12.5 扩 表 1- 6 至表 1- 8 6 配作孔 it14 1.6 钻 - 粗 铰 - 精 铰 表 1- 6 至表 1- 8 3.3、加工阶段的划分、加工阶段的划分 该端盖加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、 半精加工和精加工三个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（端盖右端面和18 孔） 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；然后粗车外圆面、20圆锥面。在半精加工 阶段，完成端盖左右端面，外圆面的精车加工和18 孔的扩 - 粗铰- 精铰加工。在精加工阶段完成 m12 螺纹孔的钻和攻螺 纹一级6 孔等其他孔的精加工。 3.4、工序的集中与分散、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该转盘的生产 类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具， 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 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、工序顺序的安排 3.5.1 机械加工工机械加工工序序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准 端盖右端面和18mm 孔。 （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 20圆锥面，再 加工 m12 螺纹孔。 3.5.2 热处理热处理工工序序 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。该端盖在工作过程 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 辅助辅助工工序序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该端盖工序的安排顺序为：热处理基准 加工粗加工精加工。 3.6、确定工艺路线、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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 了端盖的工艺路线。 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 设 备 工 艺 装 备 1 热处理 退火 2 粗车 粗车右端面和 20圆锥面 c620- 1 型卧式 车床 外圆车刀，游标卡尺 3 扩孔 扩18mm 孔 c620- 1 型卧式 车床 2 号锥柄扩孔钻，塞 规 4 粗车 粗车左端面和和64mm 外圆 c620- 1 型卧式 车床 外圆车刀，游标卡尺 5 扩孔 扩25mm 孔 c620- 1 型卧式 车床 3 号锥柄扩孔钻，塞 规 6 半精车 半精车右端面和 20圆锥面 c620- 1 型卧式 车床 外圆车刀，游标卡尺 7 精扩 精扩18mm 孔 c620- 1 型卧式 车床 2 号锥柄扩孔钻，塞 规 8 半精车 半精车左端面和64mm 外圆 c620- 1 型卧式 车床 外圆车刀，游标卡尺 9 精车 精车右端面和 20圆锥面 c616a 型卧式 车床 外圆车刀，游标卡尺 10 铰孔 铰18h7mm 孔 c616a 型卧式 车床 2 号硬质合金锥柄机 用铰刀，塞规 11 精车 精车64mm 外圆 c616a 型卧式 车床 外圆车刀，游标卡尺 12 钻孔 钻10 孔 z525 型立时钻 床 麻花钻，塞规 13 攻螺纹 攻 m12 螺纹孔 z525 型立时钻 床 m12 丝锥， 螺纹塞规 14 扩孔 扩14mm 孔 z525 型立时钻 床 1 号锥柄扩孔钻，塞 规 15 钻，粗 铰， 精铰 钻，粗铰，精铰6mm 配作孔 z525 型立时钻 床 1 号硬质合金锥柄机 用铰刀，塞规 16 去毛刺 钳工台 平锉 17 清洗 清洗机 18 终检 游标卡尺，塞规 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定、加工余量、工序尺寸和工差的确定 在这只确定钻- 攻 m12 螺纹孔的加工余量、工序尺寸和 公差。 由表 2- 28 可查得，攻螺纹余量 z 攻螺纹=1.5mm；钻孔 余量 z 钻=10.5mm。查表 1- 20 可依次确定各工序尺寸的加工 精度等级为：攻螺纹：it10；钻：it12。根据上述结果，再 查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，攻螺纹： 0.040mm;钻：0.18mm。 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，攻 螺纹：1.50+0.040mm;钻：10.50+0.18mm 5、切削用量、时间定额的计算、切削用量、时间定额的计算 在这只计算钻- 铰- 精铰10 孔此工序的切削用量和时间 定额。 5.1、切削切削用量的计用量的计算算 5.1.1 钻钻孔工孔工步步 1）背吃刀量的确定 取 ap=10.5mm. 2) 进给量的确定 由表 5- 22，选取该工步的每转进给 量 f=0.12mm/r。 3 ） 切 削 速 度 的 计 算 由 表5- 22 ， 按 铸 铁 硬 度 为 200241hbs 计算， 切削速度 v 选取为 16m/min,由公式 （5- 1） n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=485r/min ,参照 z525 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=545 r/min ,再将此转速代 入 公 式 （ 5- 1 ）， 可 求 出 该 工 序 的 实 际 钻 削 速 度 为 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 v=3.14nd/1000=18.0 m/min。 5.1.2 攻螺纹工步攻螺纹工步 1）背吃刀量的确定 取 ap=1.5mm。 2) 进给量的确定 由表 5- 31，选取该工步的每转进给 量 f=0.25mm/r。 3）切削速度的计算 由表 5- 31，切削速度 v 选取为 8m/min,由公式（5- 1）n=1000v/3.14d 可求得该工序钻头转速 n=1698 r/min ,参照 z525 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=1630r/min ,再将此转速代入公式（5- 1） ，可求出该工序的 实际钻削速度为 v=3.14nd/1000=6.4 m/min。 5.2、时间时间定定额额的计的计算算 5.2.1基本时间基本时间 tj的计的计算算 （1） 钻孔工步 根 据 表5- 41 ， 钻 孔 的 基 本 时 间 可 由 公 式 tj =l/fn=(l+l1+l2)/fn 求 得 。 式 中l=21.46mm; l2=1mm; l1=d/2*cotkr+(12)=10.5/2*cot54+1mm=8.8mm; f=0.1mm/r;n=545mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的 基 本 时 间tj=(21.46mm+8.8mm+1mm) /(0.1mm/min 545r/min)=0.57min=34.4s。 （2） 攻螺纹工步 根 据 表5- 41 ， 铰 圆 柱 孔 的 基 本 时 间 可 由 公 式 tj =l/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1 由表 5- 42 按 kr=15、 ap=（ d- d） /2=0.75 的 条 件 查 得 l1=1.1mm; l2=45mm; 而 l=21.46mm; f=0.25mm/r; n=1360r/min.。将上述结果代入公 式 ， 则 该 工 序 的 基 本 时 间tj=(21.46mm+1.1mm+45mm) 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 /(0.25mm/min 1360r/min)=0.19min=11.7s。 5.2.2辅助时间辅助时间 ta的计算的计算 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=0.15x34.4s=5.16s; 攻螺纹工步的辅助时间为：ta=0.15x11.7s=1.76s; 5.2.3. 其他时间的计算其他时间的计算 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。由于端盖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(34.4s+5.16s)=2.37s; 攻螺纹工步的其他时间为：tb+tx =6%x(11.7s+1.76s)=0.80s; 5.2.4单件时间单件时间 tdj的计算的计算 这里的各工序的单件时间分别为： 钻孔工步 tdj 钻=34.4s+5.16s+2.37s=41.93s; 攻螺纹工步 tdj 攻螺纹=11.7s+1.76s+0.80s=14.26s; 因此，此工序的单件时间 tdj=tdj 钻+tdj 粗铰+tdj 精铰 =41.93s+14.26s=56.19s。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 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。 6.1 提出问提出问题题 （1）怎样限制零件的自由度；一个面限制 3 个自由度， 长圆柱销限制 2 个自由度，定位销限制 1 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 设计设计思想思想 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 m12 孔进行加工， 这个孔尺寸精度要 求为 it14，表面粗糙度 ra12.5，钻、攻螺纹可以满足其精度。 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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 12 劳动强度。 6.3 夹具设计夹具设计 本夹具是高速钢机动丝锥 w18cr4v 纵向进给攻 m12 螺 纹的专用夹具。在 z525 立式钻床上加工转盘 m12 螺纹孔。 所设计的据安居装配图及供需简图入下图所示，有关说明如 下： 6.3.1 定定位方案位方案 按基准重合的原则选择18h7 孔轴线和圆柱端面作为 定位基准，定位心轴的台阶端面闲着工件的三个自由度，心 轴18g6 限制四个自由度，属于过定位。阴两个定位面是已 加工面，垂直度较高，允许过定位。心轴的右上端铣平，用 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 13 来让刀和避免钻孔后的毛刺妨碍工件装卸。