毕业设计（论文）-Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工艺规程及镗孔工装夹具设计.doc

湖南大学衡阳分校湖南大学衡阳分校课程（毕业）设计题目 Z3050摇臂钻床预选阀体机械加工工艺规程及镗孔工装夹具设计专业 机制 班级 二三级四班学生姓名 万敏 指导教师 范志明 2006年5月22日目录1. 前言部分2. 机械制造工艺设计任务书3. 参考文献4. 零件分析5. 确定毛坯6. 拟定工艺路线7. 铣平面工艺计算8. 镗孔的计算9. 钻孔的计算10. 磨削加工计算11. 镗孔专用夹具设计12. 毕业设计的总结前言部分机械制造工艺毕业设计是完成大学全部课程，并进行了毕业实习的基础上进行的一个重要的教学环节。这次设计要求我们能综合运用所学的基本理论并结合生产实际中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（预选阀体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件的一次实践机会，为今后从事的工作打下良好的基础。机械制造的工艺设计任务书1. 设计的题目：设计预选阀体的机械加工工艺规程及镗孔工装夹具设计2. 原始资料：1) 生产纲领：10万件年2) 生产类型：中批量产量3) 车间工作制：两班制3. 设计内容1) 零件毛坯合图 1张2) 机械加工工艺过程卡 1套3) 机械加工工序卡 1套4) 专用夹具体 1副5) 设计说明书 1份参考文献文献（1）：机械制造工艺设计简明手册 哈尔滨工业大学 李益民主编文献（2）：切削用量简明手册（第三版） 艾兴、肖诗纲主编文献（3）：机械加工技术手册 北京出版社出版文献（4）：金属切削机床夹具设计手册（第二版） 机械工程出版社 浦林祥主编文献（5）：机床夹具设计手册 上海科技出版社 王兴斗 王春福主编文献（6）：机械机械类专业毕业设计指导书 华中理工大学出版社 周甬明主编文献（7）：机床夹具设计 华中理工大学出版社 宋殷主一零件的分析1. 预选阀体是一种液压元件，它五个表面均需要铣削加工，孔40H7的加工精度，及各油路孔系的位置精度要求高，此外还需要加工一系列的螺纹孔。2. 参考文献(3)中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度，各个孔位置精度，尺寸精度均可达到。二确定毛坯、画毛坯零件合图 根据零件材料确定毛坯为铸件，由任务书知生产批量为中批，所以毛坯的铸件方法采用砂型机器造型。又由内孔2-40均需要铸出33孔，故还应安放型芯。此外，为了消除残余应力，铸件应安排人工时效。 参考文献（1）表2.2-3该种铸件的尺寸公差等经(T为810级)加工余量等级MA为G。故取CT为9级，MA为G级加工。参考文献(1)表2.2-4，用查表法确定各表面的总余量如下表：加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量说明低平面91164G3单侧面加工左侧面9184G4双侧加工右侧面9184G4双侧加工前平面84164G2.5双侧加工后平面84164G2.5双侧加工2-40孔40H3.5双侧加工主要毛坯尺寸：主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差G底平面844883左右侧平面164441724前后平面912.52.596242-40孔403.53.5333三拟定工艺规程 根据各表面的加工要求和各种加工原则和：“先面后孔，基准统一”以及各种加工方法所能能达到的经济精度确定各表面加工的方法和顺序。 要加工的表面均采用铣平面的方法，大于30的孔选用镗孔，而直径小于30的孔选用钻孔，扩孔等加工。 初步拟定加工工艺路线如下：工序号工序内容铸件时效涂底漆钳工划线10铣1314端以164（9133）16478底面为基准20铣8491左右侧面30铣16484前后两侧面40铣164（9113）1647850车2-40孔60车2-64孔70车2-42.580钻孔4-5.890钻2-7两孔，扩成11，钻8孔100钻4-M4-6H深8110钻6-38，4-6，5-4M1.56-H（孔径为12.5）120钻2-4.2及6孔130钻11-6，8，14.5，2-6.1，12.5，1238攻丝M1615-6H 攻丝11M141.5-6H140攻螺纹各孔150磨2-40孔160检验170入库 以上工序过程看出基准变化，由于多次更换基准，增大了误差，而车2-40时两孔的位置要求难以保证。平面加工时没排在 铣槽前，也不妥。修改后的工艺路线如下：序号工序内容铸造时效涂底漆钳工划线10粗铣91下平面20以91下平面为基准30铣164左右保证164至要求40铣底平面1649150以16478底面为基准铣1314端60精镗，半精镗2-40H7为39.5，2-6270粗镗，半精镗槽1.7H42.6成，保证12.580钻俯视图上4-5.8（见C-C视图）钻2-7两孔，扩11成（B-B）钻8钻4-M4-6H深8，回转9090钻6-3.8孔（左视图）钻4-65-M141.5H6H和孔6深96，回转90100钻2-4.2及6孔（俯视图），回转90110钻6-3.8，5.8深6，回转90120钻主视图上各孔130攻各孔螺纹140平面J,K各螺纹空按图示位置打上7号字头，深0.3150内磨：磨40H成，保证1010.005，0.005，0.05160检验170入库由于生产类型加工中批量生产，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式为以通用及机床加工夹具为主。四机加工计算铣平面:考虑到工件的定位夹紧方案以及参考文献(1)表4.2-35及夹具结构设计问题,采用立铣.选择X52K立式铣床,选择直径为160mm的参考文献(2)表3.1端铣刀.选择YG6硬质合金刀片.1. 粗铣91下平面,91上平面由于刀具与铣床已确定,故选择切削用量 确定ap由于加工余量为4mm,故可一次走刀完成得ap=h=4mm 确定每齿进给量fz由文献(2)表3.7查得 fz=0.140.24mm/z取fz=0.18mm/z 确定铣刀具寿命,根据文献(2)表3.7查得T=180min 由于do=160mm z=14查文献(2)表3-16得: Ut=77m/min n=154r/min uft=337mm/min由于各个修正系数查参考文献(2)表3.9Kmu=kmn=kmu=1.0Ksu=ksm=ksvf=1.0故uc=utkc=771.0=77m/minN=1541.01.0=154r/minUf=uftkut=3371.01.0=337mm/min经查文献(1)表4.2-36得:Nc=150r/min ufc=375mm/min故可得uc= 检验:故pcc=5.6kw有文献(2)表3.23查的由do=160mm z=14 uf=375mm/min故pa=5.6kw经查文献(1)表4.2-35机床功率为75kw则7.50.85=6.375kw5.6kw故机床功率足够. 工时计算 tm=L/uf式中L=l+y+由于l=96根据文献(2)表3.26对称安装铣刀y+s=23mm Tm=t总=2tm=0.322=0.64min2. 粗铣半精铣左右两侧面: 由于铣床,铣刀可不变,铣削深度ap=h-1=2.5-1=1.5mm由fz=0.140.24mm/z可取Fz=0.18mm/z 确定粗铣时的uc以及uf经查文献(2)表3.16可知Uc=98m/min ufc=429mm/min n=195r/min(参考文献2表3.7) 由文献(1)4.2-36查 故实际值 由于本工序加工功率小于前道工序功率所以机床的功率足够.故采用ap=1.5mm, n=190r/minUfc=475mm/minUc=95.5m/minFzc=0.18mm/z进行加工 计算基本工时式中L=l+y+由于l=96根据文献(2)表3.26对称安装铣刀y+s=23mm Tm=t总=2tm=0.392=0.78mm 确定半精铣的铣削深度由文献(1)表2.3-21查得ap=1mm根据所选铣床以及刀具可取fz=0.18mm/z确定铣刀寿命T=180min查文献(2)表3.7可得切削速度uc,uf由文献(2)表3.16可知Vc=98m/min n=195r/min vft=429mm/min各系数不变均为1.0故uc=98m/min n=195r/min uf=429mm/min经查文献(1) 表4.2-36的得 nc=235r/min ufc=475mm/min由上可得其实际值为由于机床功率明显足够故可采用: 计算基本时间 由于L+Y+由文献(1)4.2-36查得Y+=23mm故3. 粗铣底平面: 所选刀具和铣床不变,确定其铣削深度ap=3mm 由于加工余量小,所以可以一次走刀完成. 初步选定每齿进给量fz=0.18mm/z 由文献(2)表3.7可得铣刀寿命T=180min 由文献(2)表3.16查得uc及uf切削速度vc=86m/min 每分钟进给量uft=378mm/minN=175r/min各修正系数不变均为1.0查文献(1)4.2-36得Nc=190r/min vft=475mm/min由于所需功率比最大所需功率小所以铣床的功率是足够的 计算基本工时 其中 L=L+Y+查文献(2)3.26得Y+=23mm故 4. 铣槽1314选用铣床为X52K,铣刀为YG6硬质合金刀片铣刀的直径为do=80mm z=10由于切削用量为13较大,则分为4次走刀加工Fz取0.18mm/z根据文献(2)表2.36得刀具寿命T=180min由文献(2)表2.27得:m=0.35 xv=0.15 yv=0.32 fv=0.2 cv=245又由可得又查文献(1)42-37得由上可得实际值 经校核机床功率足够计算基本工时其中 L=l+y+=4mm故镗孔:精镗，半精镗2-40H7为39.5，2-62 及1.7H42.6考虑到工件定位方案采用卧式镗床T681TA20m型削头,功率选为2.0kw,选择专用夹具,游标卡尺.1. 粗镗2-40孔由文献(1)表2-3-10查得粗镗后孔的直径为8精镗后为39.52. 粗镗余量为:查文献(1)biao 2.4-180取v=0.4m/s=24m/min取进给量f=0.2mm/r 查文献(3)表2.4-21的:查文献(3)表2.4-21可得取cfz=180 xfz=1 YFZ=0.75 Nfz=0 kFz=1则又Pm=FzV=13200.410-3=0.528kw参考文献(3)取机床效率为0.85则P=0.852.0=1.7KW由于0.5281.7故机床功率足够大.半精镗时加工余量为故.查文献(3)表2.4-180取v=1.2m/s=72m/min取f=0.12mm/r则基本时间为T=L/Fn=91/0.12580=1.3min3. 镗6.2孔由于镗62时40同时加工粗镗余量为 ,故可分3次走刀完成则取f=0.2mm/rN与前相同n=197r/min所以机床功率足够3.粗镗，半精镗槽1.7H的槽粗镗余量 故查文献(1)表2.4-180取v=0.4m/s=24m/min取进给量f横=0.05mm/r则机床功率验证合格所以加工工时钻孔考虑工件的定位夹紧方案,孔位置以及夹具结构设计问题,选用摇臂钻床Z3050,选用硬质合金锥柄麻花钻,锥柄扩孔复合钻,专用夹具.快换钻套,游标卡尺及塞规1.钻4-5.8孔经查文献(1)表3.1-6得d=5.8 L=138 h=57由于5.8孔能一次加工完成,则钻削余量为:Z钻=5.8/2=2.9mm即取硬质合金YG8钻头:f=0.220.28按机床实际取f=0.25mm/r经查文献(3)表10-3取修正系数故 (文献(3)表10-3)_其中 则 查文献1表4.2-12 取n=1000r/min则实际切削速度 机动时间 2、钻2-7两孔、扩11、钻81、按已选的机床和刀具查文献（1）表3.1-6 得D=7mm L=150mm N=69mmD=8mm L=156mm N=75mm切深仍用硬质合金YG8钻头，查文献3得 取f=0.28mm/r查文献3表10-3得 经校验 机床功率够大查文献1表4.2-12 按机床实际取n=630r/min 则实际切削速度扩孔11查表10-22 f=0.8mm/r查表10-23 刀具寿命 t=1800min查表10-24 修正系数 参考文献1表4.2-12 按机床实际取n=500则实际切削速度 3.1411500/1000 17.27m/min 按机床实际取查文献1 表4.2-12,按机床实际取 则实际切削速度3.钻4-M4-6H深8孔查文献1 表3.1-6取钻头直径则查文献3 表10-3得: 查文献1 表4.2-12按机床实际取 则实际切削速度 其中 4.钻孔查文献3 表f=0.21mm/r 查文献1 表4.2-12按机床实际取 则实际切削速度机动时间钻4-6孔查文献3 f=0.21mm/r钻削量为 故U=0.18360.4560=24.6m/minN=100024.6/3.146=1305.7r/min查文献:1表2.4-12 取n=1000r/minN实=10003.146/1000机动时间: 钻5-12孔:查文献1表2.18取f=0.16mm/r有钻削余量可知V=0.18312.50.456034.2m/minN=查文献1表2.4-12按机床实际取N=630r/min则实际切削速度u=3.1412.5630/1000=24.7m/min机动时间: 钻盲孔故钻2-4.2孔查文献2表2.18取f=0.08由钻削余量可知 U=0.1834.20.4560=20.9m/min则取文献1表2.4-12按机床实际取n=1000r/min机动时间: 钻削余量可知U=0.18360.4560=24.6m/min则查文献1表204-12按机床实际取n=1000r/min理则实际切削速度N实=10003.146/1000机动时间: 钻盲孔取14.5孔查文献3表10-7取f=0.21mm/r由钻削余量14.5/2=7.25mm 可知V=0.18314.50.4560=36.6r/min则N实=100036.6/3.1414.5=803r/min由文献1表2.4-12按机床实际取n=630r/min则实际切削速度v=3.1414.5630/1000=28.7m/min机动时间:攻各螺纹孔M4查文献1表17-40可知p=0.5T=30 m=0.6 y=0.9 x=1.2 又=4故则查文献1表4.2-12按机床实际取n=630r/min则实际切削速度v=磨削: 磨内孔2-40考虑空40的位置精度以及相对两侧平面的垂直度要求，故采用内圆磨床MZ11OA选取砂轮宽度20磨削余量 h=查文献（3）表14-129得工件回转时的圆周速度u 为1530 可取u=20 纵进给量校核功率由表14-123查得 均为1.0功率足够基本时间: (需双行程个数)双行程个数/分钟五.夹具设计本次设计的夹具诶第60道工序-镗2-40H7,2-62.该夹具适用于ITA20镗床.1. 确定设计方案这道工序所加工的孔均在前后平面上,且与前后平面垂直.按照基准重合原则,必须在前后表面和低平面加工后,以底平面定位而且底平面较大用其定位较可靠,容易实现, 工件以底平面在夹具上定位,限制了三个自由度,其余三个自由度也必须限制.可镗模底座装上三个圆形销钉,此外在零件上表面加两块压板和连杆间用螺母拧紧,这样就限制螺纹工件六个自由度,这种方案定位可靠,夹紧也比较方便.本道工序的夹具因不需要回转,采用气动或液动夹紧,造价比较高,而产品为中批生产,选用手动夹紧,使夹具简单,操作方便.2. 完全精度分析3. 2-40H孔及2-62孔是在一次装夹下完成加工的,它们之间的位置精度由镗模精度保证.由于2-40两孔中心距为,与其有关夹具尺寸公差参考文献5表1-10-6,取工件公差的,即夹具两镗套的中心距尺寸公差为参考文献6表1-10-6,取衬套与夹具体模板的配合为H7/h6衬套与镗套的配合为H7/h6刀具与镗套入孔的配合为F8/h64. 镗模零件的选择: 由前面求得镗孔式镗套随镗杆一起转动,而且线速度超过20m/min.根据文献(7)P108可知,镗套必须选择回转式镗套中的滑动式镗套. 镗套在镗模中的布置方式:由于加工孔40的长度L=91,而孔径D=40,所以的长孔,具孔间距公差为要求比较高,查文献(7)表5-1得镗套的布置方式为双面前后导向,导向方式如下图:3.镗套支架的结构和设计镗模支架与模底座分成两体,这样分体有利于铸造,时效处理,机械加工,装配和维修.镗模支架是保证镗孔位置精度尺寸精度的关键,由于本工序镗两平行孔位置精度要求比较高.所以本夹具可设计用一个镗模支架来支撑两平行镗套,从而保证镗孔时两孔的位置要求.镗模支架与镗模底座间采用螺栓紧固.镗模支架的典型结构和主要尺寸,由参考文献(7)5-4查出.5. 镗模底座的结构和设计镗模底座即镗模的夹具体,它要求承受连同工件在内的镗模全部重量和加工过程的切削力.这就要求底座的刚性要好,变形要小.1) 底座的壁厚,由文献(7)表5-5可查得壁厚H=40mm,并合理布置加强筋, 筋与筋之间的空间面积相等取100100mm2,以便铸造并便铸造应力均匀.2) 底座上应设置找正基面,以便于底座的加工,装配,检验,和镗模在机床上的找正安装.找正基面对底座的垂直度控制在0.01mm内取0.005mm.3) 底座的上平面安装元件和装置的位置设置凸台表面,