机械制造工艺学课程设计-尾座体粗镗孔Φ80H7mm和粗铣孔Φ80H7mm的两个端面夹具设计.doc

广西现代职业技术学院机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 设计“尾座体”零件的机械加工工艺规程及工艺装置（大批量生产） 设计内容：1产品零件图 2产品毛坯图. 3机械加工工艺过程卡片 4机械加工工艺卡片. 5夹具设计装配图 6夹具设计零件图 7课程设计说明书 班 别 ： 08机械一班 设 计 者 ： 秦聪 指导教 师 ： 钟清. 教研室主任 ： 韦建军 2010年6月1日序言本次设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础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地位俗话说，实践是检验真理的唯一标尺。那么，这次的设计能帮助我们认识到自己学习上的不足与缺陷，这对我们以后有很大的益处。我希望我能在这次的设计中提升自己，加强分析、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。一、零件的分析尾座体的作用 题目所给的零件是机床尾座体，80H7的孔与套筒研配，底座与床身的内侧导轨配合，并可以在导轨上做纵向移动，底座与床身的内侧导轨配合工作台相连，通过14mm孔用螺栓将“尾座体”紧固在工作台上。主要作用：1.对工件进行正确定位；2.增强加工时工件的强度；3.可以利用尾座进行钻铰内孔以及攻丝套牙。（二）零件的工艺分析“尾座体”共有三组加工表面，其中两组有位置度要求。（1）以80H7mm孔为中心的加工表面。这一组表面包括80H7mm,与一端面60mm，与另一端面距离为60mm。 （2）以基准面B为中心的加工表面。）这一组表面包括Ra=1.6m的基准面A和基准面A，（3）以80H7孔为中心的加工表面。这一组表面包括80H7孔，以及左右端面。其中主要加工面为80H7孔内壁。倒角，三组加工表面有位置度要求，如下： 80H7孔圆度公差为0.005mm 80H7孔中心线与基准面B平行度公差的要求为0.05mm；80H7的孔轴心线与导轨面的直线度误差为0.01各面的粗糙度达到需要的要求,. 由以上分析可知，对于这两组加工面而言，可以先加工孔80H7和底面B的其中一组面，然后借助于专用 的夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。二、工艺规程的设计1.确定毛坯的制造形式零件材料为HT150，硬度为170-241HB。考虑到零件的形状，由于零件年产量为大批大量生产水平，故可以采用砂型铸造。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.基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确，合理，可以保证加工质量，提高上产效率。否者，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使上产无法进行。(1) 粗基准的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以底面B作为为粗基准可能造成位置精度不达标，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工80H7孔的外圆表面和外表不加工面作为粗基准，这样就可以限制它的五个自由度，用来加工工件的底面。(2) 精基准的选择。精度高的基准面B、基准面A和80H7孔两个端面自然就成了精基准,。因为A、B面既是设计基准又是装配基准这样符合“基准重合”原则，其它各面、孔的加工可以以A、B面为基准这符合“基准统一”原则。考虑到要保证加工余量均匀以及要有较高的形状、位置精度，故要求80H7孔和B面互为基准进行加工。3.制订工艺路线制定工艺路线的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。在生产纲领已确定为大批大量生产的条件下，可以考虑采用万能机床配以专用夹具，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，以便使生产成本下降：（1） 工艺路线方案一：工序1：铸造尾座体毛坯工序2：粗镗孔80H7工序3：粗铣底面B工序4：精铣底面B工序5：精镗孔80H7工序6：精铣尾座体上表面工序7：粗铣孔的下端表面工序8：粗铣尾座体的右侧表面工序9：粗铣尾座体的左侧面工序10：精铣尺寸2400.6表面A的两端面工序11：粗铣尾座体的前表面尺寸为3200.5和尺寸2400.5的 表面工序12：粗铣尾座体的后表面3200.5和尺寸2400.5的 表面工序13：检查（2）工艺路线方案二：工序1：铸造尾座体毛坯工序2：粗铣尾座体的前表面尺寸为3200.5和尺寸2400.5的 表面工序3：粗镗孔80H7粗铣尾座体的后表面320+0.5和尺寸2400.5的 表面工序4：粗铣底面B工序5：粗铣底面B工序6：精铣底面B工序7：精镗孔80H7工序8：精铣尾座体上表面工序9：粗铣孔的下端表面工序10：粗铣尾座体的右侧表面工序11：粗铣尾座体的左侧面工序12：精铣尺寸2400.6表面A的两端面工序13：检查（3）工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是先加工基准面B，后加工80H7孔。先加工80H7孔，而方案二是先加工80H7mm孔，然后加工基准面B。经比较，方案二能保证80H7孔中心线到基准面B的距离，符合位置度的要求。方案一就不会确保80H7孔到基准面B的距离，因此不满足位置度要求。所以，可以知道，方案二优于方案一。但是，方案二中有许多不合适的工序，比如，先加工底面B和镗好孔80H7才加工孔80H7两端面。所以，修改后确定工艺如下：工序1：铸造尾座体毛坯工序2：粗铣底面B ，X61W型万能铣床工序3：粗镗孔80H7，T616卧式铣镗床。工序4：精铣底面B，选用T616卧式铣镗床。工序5：精镗孔80H7，T616卧式铣镗床。工序6：精铣尾座体上表面，选用X6042卧式铣床。工序7：粗铣孔的下端表面，选用XA6132型万能铣床工序8：粗铣尾座体的右侧表面，选用XA6132型万能铣床工序9：粗铣尾座体的左侧面，选用XA6132型万能铣床工序10：精铣尺寸2400.6表面A的两端面，选用X6042卧式铣床。工序11：粗铣尾座体的前表面尺寸为3200.5和尺寸2400.5的 表面，用X6042卧式铣床工序12：粗铣尾座体的后表面3200.5和尺寸2400.5的 表面，用X6042卧式铣床工序13：检查以上加工方案大致看来还是要合格的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段以后，发现仍有问题，主要表现在孔80H7的底座的加工要求上。图样规定：孔80H7的轴心线与底座平行，平行度公差为0.005，孔80H7的圆度公差为0.005，加工孔时是以底座的底面为定位基准，而底座的宽度尺寸2400.6和长度尺寸为2400.5,也作为快速点位基准。而在之前是先加工孔80H7后才加工底座的宽度尺寸240.6和长度尺寸为2400.5，啦生产效率，加工孔80H7的轴心线与底座平行，平行度公差为0.005，孔80H7的圆度公差为0.005，这些精度也得不到保证。为啦解决这个问题，原有的加工路线仍可大致保持不变，只是先 加工底座的宽度尺寸2400.6和长度尺寸为2400.5在加工孔80H7。因此，最后的加工路线确定如下：工序1：粗铣底面B，选用 X61W型万能铣床工序2：粗镗孔80H7,选用T616卧式铣镗床工序3：精铣底面B，选用用X61W型万能铣床。工序4：粗铣A 面和高为28mm的面，用XA61322型万能铣床。工序5：铣尾座体尺寸为2400.5前后两个面，用XA6132型万能铣床工序6：精镗孔80H7 和孔80H7的两个端面，选用T616卧式铣镗床。工序7：粗铣孔80H左侧面，和与中心线距离为44mm的面，选用XA6132型万能铣床工序8：粗铣斜度为75度的斜面，用XA6132型万能铣床工序9:：精镗孔80H7 上下表面，选用XA6132型万能铣床4 .机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：“尾座体”零件材料为HT150，生产类型为大批量生产，采用砂模铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1） 尾座体基准面B。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）表5-6，铸件偏差1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第414页可知，加工余量为：粗铣：Z=2mm，精铣：Z=0.85mm。粗铣削的加工精度IT11级，因此偏差0.11。精铣削偏差即为零件偏差：基准面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗刨Z=2mm,精铣Z=0.85mm。刨削公差即为零件公差： 0.3mm。(3)孔80H7右端面。Ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第414页可知，粗铣Z=1.3mm，半精铣Z=0.7mm。（4）)孔80H7右端面。Ra=6.3m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册可知，粗铣Z=1.3mm，半精铣Z=0.7mm。(5)孔80H7。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工,精铰2Z=0.15mm，研配2Z=0.05mm。公差+0.011mm（见互换性与测量技术表1-8）。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为大批大量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。 基准面B与80H7孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图如下：基准面B与80H7孔的中心线之间的尺寸公差分布图(调整法) 毛坯名义尺寸：200+8=208（mm） 毛坯最大尺寸：200+9.8=209.8（mm） 毛坯最小尺寸：208-1.8=206.2（mm） 粗铣后最大尺寸：202+0.61=202.61(mm) 粗铣后最小尺寸：202.61-2.61=200mm) 精铣后尺寸即达到200 (mm)。 5 确定切削用量及基本工时工序1：粗铣下底面B.1加工条件加工材料：灰铸铁，铸件加工要求：粗铣下底面B。宽2400.6，长为2400.5，粗糙度为Ra=1.6机床：X61W型万能铣床刀具：刀片材料为高速钢， 计算切削用量（1） 确定端面最大加工余量，已知，毛坯高度方向的加工余量为3。由于 以后加工孔80H7是以底面B作为定位基准。因此，要保证加工余量在3范围内，高度加工公差按TH11级来取02(入体方向)。（2） 确定进给量f：根据切屑用量简明手册简称切削手册，表3.11当a=40-70以及工件a=3.d=80F=0.15（3） 计算切屑速度 ：按切削手册表，切屑速度的计算公式（寿命选T=180min） Vc=式中Cv=20 qv=0.7 Xv=0.3 Yv=0.2 Uv=0.5 Pv=0.3 m=0.25 见切削手册 表3.17所以 Vc= =4.7mmin(3) 确定机床主轴转速Vc= =18.7r min(4) 计算铣逍时按切削手册表3.15L=l+y+ y+=17 l=320L=320+17 =337() Tm=. = =5.61(min)工序2：粗镗80H7 选用T616卧式万能铣镗床，表面粗糙度为R=1.6um，长度尺寸为3200.5mm，（1） 背吃刀量：由于孔毛坯尺寸70mm，两边余量2Z=8，分三次加工，ap=3mm计。（2） 进给量：根据切削手册表1.5 由于长度尺寸为3200.5mm，镗刀或镗杆伸出长度尺寸为L=（10-20）d, 镗杆直径50mm, L=（10-20）50 =5001000（mm）查得 f=0.30.5mmr按T616镗床说明书取 f=0.5mmr （3） 计算切削速度：见切削手册表1.27 切削速度的计算公式为（寿命选T=60min） Vc=式中 Cv=22.7 Xv=0.15 Yv=0.2 Uv=0.5 Pv=0.3 m=0.1见切削手册表1.27 即 Kv=0.90所以 Vc= =16.8mmin（4） 确定机床主轴转速：Ns= 68.6rmin按机床说明书与68.6 rmin相近的机床转速为64 rmin。按机床选取n=64 rmin。所以实际切削速度为 V= = =15.7m/min（5） 检验机床功率：主切削力Fc按切削手册表1.29 所示计算（6） Fc= 式中 Cfc=1120 Xfc=1 Yfc=0.75 Nfc=0 Kfc= = =1 FC= =1982.4（N） 镗孔时消耗的功率为Pc= = =0.56KW 由T616卧式铣镗床说明书可知T616卧式铣镗床的功率为4KW，当主电机转速为64rmin时，主轴传递的最大功率为0.56 KW，所以机床功率猪足够可以正常加工。（7） 校检机床进给系统强度，已知主切削力 FC=1982.4（N）主切削力Fc按切削手册表1.29 所示公式计算 Fp=式中 Cfp=1165 Xfp=0.9 Yfp=0.75 nfp=0 Kmp= = =1所以 Fp= =1855.8（N） 而轴向切削力 Ff= 式中 Cft=500 XFf=1.2 yFf=0.65 nFf=0 Km= = =1于是轴向切削力 Fp= =1196.8（N）取卧式镗床的导轨与工作台的摩擦系数u=0.15 则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F= =1196+0.15(1855.8+1982.4) =1772.53(N) 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为7848(N) 见工艺手册 表4.219，故机床进给系统可正常工作。（8） 切削工时 T= = =10.3(min) 工序（3） 粗铣底面B，宽尺寸为246mm，长尺寸为2450.6mm, f=0.15mm, 参考切削手册表3.12 切削速度：参考有关手册，确定v=17 m/min. 采用高速钢细齿圆柱铣刀，dw=80mm，齿=12。则 Ns= = =67.7r/min现用X61W卧式铣床，根据机床说明书，取nw=65 r/min,故实际切削速度为， V= = =16.33m/min 当nw=65m/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =780mm/min 查机床说明书，取fm=765 mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=246mm,因此移动工时 Tm= = =0.32min工序（4） 粗铣A面，高尺寸为14mm，长尺寸为2400.5mm, f=0.15mm, 参考切削手册表3.12 切削速度：参考有关手册，确定v=246 m/min. 采用高速钢端铣刀，dw=80mm，齿=8。则 Ns= = =979.3r/min现用XA6132万能卧式铣床，根据机床说明书，取nw=950r/min,故实际切削速度为， V= = =238.64m/min 当nw=950m/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =1140mm/min 查机床说明书，取fm=1180 mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=244mm,因此移动工时 Tm= = =0.2min 工序（5） 粗铣尺寸为2400.5mm的前后面，高尺寸为140 mm, f=0.13mm, 参考切削手册表3.12 切削速度：参考有关手册，确定v=97m/min. 采用YG硬质合金端铣刀，dw=80mm，齿=10。则 Ns= = =386.1r/min现用XW6132卧式铣镗床，根据机床说明书，取nw=375r/min,故实际切削速度为， V= = =94.2m/min 当nw=375/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =487.5mm/min 查机床说明书，取fm=475 mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=158mm,因此移动工时 Tm= = =0.33min工序（6） （1）粗镗孔80H7和粗铣孔80H7两端面，保证尺寸为3200.5mm，表面粗糙度为R=1.6um, f=0.13mm, 参考切削手册表3.16 切削速度：参考有关手册，确定v=97m/min. 采用YG硬质合金端铣刀，dw=100mm，齿=12。则 Ns= = =308.92r/min现用T616卧式铣镗床，根据机床说明书，取nw=245 r/min,故实际切削速度为， V= = =76.93m/min 当nw=245m/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =318.5mm/min 查机床说明书，取fm=276.85 mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=125mm,因此移动工时 Tm= = =0.45min（2），精镗孔80H7时， 选用T616卧式万能铣镗床，表面粗糙度为R=1.6um，长度尺寸为3200.5mm，背吃刀量：由于孔毛坯尺寸77mm，两边余量2Z=1.5，分一次加工，ap=3mm计。进给量：根据切削手册表1.5 由于长度尺寸为3200.5mm，镗刀或镗杆伸出长度尺寸为L=（10-20）d, 镗杆直径50mm, L=（10-20）50 =5001000（mm）查得 f=0.30.5mmr按T616镗床说明书取 f=0.3mmr 计算切削速度：见切削手册表1.27 切削速度的计算公式为（寿命选T=60min） Vc=式中 Cv=22.7 Xv=0.15 Yv=0.2 Uv=0.5 Pv=0.3 m=0.1见切削手册表1.27 即 Kv=0.90所以 Vc= =15.5mmin确定机床主轴转速：Ns= 61.7rmin按机床说明书与61.7 rmin相近的机床转速为64 rmin。按机床选取n=64 rmin。所以实际切削速度为 V= = =16.07m/min（5）检验机床功率：主切削力Fc按切削手册表1.29 所示计算 Fc= 式中 Cfc=1120 Xfc=1 Yfc=0.75 Nfc=0 Kfc= = =1 FC=1 =1377.6（N） 镗孔时消耗的功率为Pc= = =0.37KW 由T616卧式铣镗床说明书可知T616卧式铣镗床的功率为4KW，当主电机转速为64rmin时，主轴传递的最大功率为3 KW，所以机床功率猪足够可以正常加工。（9） 校检机床进给系统强度，已知主切削力 FC=1377.6（N）主切削力Fc按切削手册表1.29 所示公式计算 Fp=式中 Cfp=1165 Xfp=0.9 Yfp=0.75 nfp=0 Kmp= = =1所以 Fp= =1093.82（N） 而轴向切削力 Ff= 式中 Cft=500 XFf=1.2 yFf=0.65 nFf=0 Km= = =1于是轴向切削力 Ff= =860.2（N）取卧式镗床的导轨与工作台的摩擦系数u=0.15 则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为 F= =860.2+0.15(1377.6+1093.82) =1230.9(N) 而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为7848(N) 见工艺手册 表4.219，故机床进给系统可正常工作。（10） 切削工时 T= = =16.9(min) 工序（7） 粗铣尺寸为44，和尺寸为120主视图的左端面， f=0.1mm, 参考切削手册表3.16 切削速度：参考有关手册，确定v=124 m/min. 采用YG硬质合金端铣刀，dw=80mm，齿=10。则 Ns= = =493.6r/min现用XA6132卧式铣镗床，根据机床说明书，取nw=475r/min,故实际切削速度为， V= = =119.32m/min 当nw=475m/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =475mm/min 查机床说明书，取fm=475 mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=236mm,因此移动工时 Tm= = =0.5min工序（8） 粗铣斜度75度的面，宽尺寸为2400.5mm，长尺寸为2400.6mm, f=0.18mm, 参考切削手册表3.12 切削速度：参考有关手册，确定v=98m/min. 采用YG硬质合金端铣刀，dw=100mm，齿=10。则 Ns= = =312.1r/min现用XA6132卧式铣镗床，根据机床说明书，取nw=300 r/min,故实际切削速度为， V= = =94.2m/min 当nw=300/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =540mm/min 查机床说明书，取fm=600mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=244.6mm,因此移动工时 Tm= = =0.45min工序（9） 粗铣孔80H7mm上下表面。 f=0.13mm, 参考切削手册表3.12 切削速度：参考有关手册，确定v=110 m/min. 采用YG硬质合金端铣刀，dw=100mm，齿=10。则 Ns= = =350.32r/min现用XW6132卧式铣镗床，根据机床说明书，取nw=375 r/min,故实际切削速度为， V= = =117.75m/min 当nw=375m/min,工作台的每分钟进给量 fm应为 fw= = =487.5mm/min 查机床说明书，取fm=475mm/min, 切削工时：由于是粗铣，可得出铣刀的行程，=128mm,因此移动工时 Tm= = =0.27min( 二)专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。 经过与指导老师的协商，决定设计第6道工序粗镗孔80H7mm，和粗铣孔80H7mm的两个端面。本工序用T616卧式铣镗床。先镗孔后加工孔的两个端面。 （一） 设计主旨 本夹具主要用来镗孔和孔的两个端面。这两个加工部分都有一定的技术要求。加工本道工序时，在后面加工工序中不在加工。因此，在本道工序要保证他们的精度也要提高生产率，降低劳动强度。 （二） 夹具设计1定位基准的选择80H7mm的孔应对导轨面和底座面有平行度的及位置度的要求，而且本身有圆度和平行度的要求。为了使定位误差为零，应该采用互定位，但是由于其他的各面都未加工，因此这里只选用已加工的底面和；两端面作为主要定位基准。由于孔80H7mm的精度要求高，和定位尺寸误差小，为保证孔的位置和加工准确性我们在加工底面的时间要求通过精加工后作为加工80H7mm孔的基准。这样就可以更好的保证孔80H7mm的位置和加工精度！ 2切削力的计算：切削刀具：YG硬质合金铣刀；=100mm，z=10,则 F=式中cf=54.5 Xf=0.9 yf=0.74 uf=1 0 qf=1 ap=3 ae=120F= 38848（）当用一把刀铣削时.（）水平分力：.（）垂直分力：.（） 在计算切削力时，必须考虑安全系数K=基本安全系数 =1.3加工性质系数 =1.2刀具钝化系数 =1.2继续切削系数 =1.2=1.31.21.21.2116.54=261.18(N) 由于是采用压板夹紧，为了克服垂直方向的切削力，压板产生的加紧力为N=7800(N) 此时，N以大于所需的261.18(N). 在镗孔时产生的切削力: Fc= 式中 Cfc=1120 Xfc=1 Yfc=0.75 Nfc=0 Kfc= = =1 FC=1 =1377.6（N）由此，夹具的夹紧力也以大于所需要的镗孔的是的切削力1377.6（N）故本夹具可安全使用。3定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是支承钉，该钉与该面有平行度有一定的要求为0.005mm，以及位置度的要求为mm4定位基准的选择80H7mm的孔应对导轨面和底座面有平行度的及位置度的要求，而且本身有圆度和平行度的要求。为了使定位误差为零