机械制造技术基础课程设计-盘套加工工艺规程及钻φ11孔的夹具设计【全套图纸】.doc

辽宁工程技术大学课程设计16摘要11、盘套的工艺分析及生产类型的确定31.1、盘套的用途31.2、盘套的技术要求：31.3、审查盘套的工艺性31.4、确定盘套的生产类型42、确定毛坯、绘制毛坯简图42.1选择毛胚42.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量42.2.1盘套锻造毛坯尺寸工差及加工余量52.2.2绘制盘套毛坯简图53、拟定盘套工艺路线63.1、定位基准的选择63.1.1精基准的选择63.2.2粗基准的选择63.3、加工阶段的划分63.4、工序的集中与分散63.5、工序顺序的安排73.5.1机械加工工序73.5.2辅助工序73.6、确定工艺路线74、加工余量、工序尺寸和工差的确定85、切削用量、时间定额的计算85.1、切削用量的计算85.1.1钻孔工步85.1.2 粗铰工步95.1.3精铰工步95.2、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105.2.3. 其他时间的计算105.2.4单件时间tdj的计算116.夹具设计116.1设计思想116.2夹具设计126.2.1定位分析126.2.2切削力及夹紧力的计算126.2.3夹具操作说明146.2.4确定导向装置147. 体会与展望148.参考文献16摘要这次设计的是盘套，包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件和了解其作用。然后，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。最后拟定双联齿轮的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。此次课程设计我了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。对我们动手动脑的能力有了提高。全套图纸，加153893706SummaryWhat this design is the plate wrap, include spare parts diagram, semi-finished product diagram and assemble diagram one for each, the machine processes craft process card with and work preface the card be an one for each.We want to acquaint with spare parts and understand its function first.Then, process amount of remaining according to size and Xie which makes sure semi-finished product of each rough degree which carry noodles of property and the top of the spare parts diagram of spare parts.Finally draft the craft route that the pair unites wheel gear diagram, draw up that of clip a tight project, draw a tongs to assemble diagram.This time course design I understand and know general machine parts of production craft process, make stronger and deepen have already learned of the knowledge of the lesson and professional lesson of the technique foundation, theories contact actual, toughen from it oneself analysis problem, problem-solving ability, lay the next and good foundation for aftertimes work, and for follow-up course of the study lay good foundation.Began ability of move the brain to have an exaltation to us.1、盘套的工艺分析及生产类型的确定1.1、盘套的用途盘套主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用，其在机器中起辅助作用，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、盘套的技术要求：该盘套的各项技术要求如下表所示：项目公差等级偏差（mm）粗糙度定位基准28的轴孔IT9+0.04506.3盘套中心线11的孔IT12+0.2006.3盘套中心线前后两个端面12.5花键孔中心线尺寸8的键槽IT12+0.09-0.096.3孔母线左端面宽度IT90-0.053.2孔中心线盘厚3.2左端面1.3、审查盘套的工艺性该盘套结构较简单，形状比较普通，属盘盖类零件。主要加工表面有端盖左、右端面，要求左端面垂直度相对中心轴线满足0.04mm，其次就是28孔及11孔，28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11孔的加工通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求，键槽加工要求较严格，既有偏差要求，又有粗糙度要求，还要保证平行度。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、确定盘套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盘套重量为0.6kg，由表1-3知，盘套属轻型零件；由表1-4知，该端盖的生产类型为大批生产。2、确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛胚盘套在工作过程中承受冲击载荷，键槽处存在应力，为保险起见毛胚选用锻件即可满足工作要求。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级 由盘套零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2）锻件重量 根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为=0.9kg。3）锻件复杂系数 对零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径d=110mm，高H=30mm。由公式S=0.9kg/3.14*55*55*30kg0.39。由此可确定该分度盘零件的复杂系数为级。4）锻件材质系数 由于该分度盘零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数为级。2.2.1盘套锻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两个端面1.5+1.233-0.4厚度7mm2.0+0.911.5-0.3端面宽度402.0+1.1-0.528孔2+1.024-0.42.2.2绘制盘套毛坯简图3、拟定盘套工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择 根据该盘套零件的技术要求，选择左端面和28孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。左端面是设计基准，选用其作精基准定位其他尺寸，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。选用28孔作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该盘套在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。3.2.2粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。这里选择盘套右端面作为粗基准。采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。3.3、加工阶段的划分根据加工质量要求，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（左端面和28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；然后粗铣盘套右端面、盘厚。在精加工阶段，完成端盖左端面的精铣加工和11孔的钻-铰-精铰的加工，并插键槽。3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排盘套的加工工序。该盘套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，首先加工精基准端盖左端面。（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，先加工端盖右端面以及盘厚，再加工28孔和11孔。3.5.2辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。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，下表列出了端盖的工艺路线。工序名称设备工艺装备1粗铣前后两端面至30.5mm立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具2半精铣后端面至30mm立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具3粗铣7mm厚前后两端面立式铣床X51高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具4粗扩、精扩、铰28mm孔立式钻床Z525麻花钻、扩孔钻、铰刀、卡尺、塞规5车倒角1X45CA6140车床车刀、专用夹具6插键槽至尺寸31.3mm插床专用夹具7钻、粗铰、精铰11mm孔立式钻床Z525麻花钻、铰刀、内径千分尺8车圆角R3CA6140车床车刀、专用夹具9去毛刺钳工台平锉10清洗清洗机11终检塞规、百分表、卡尺等4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻-粗铰-精铰11孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可查得，精铰余量Z精铰=0.04mm；粗铰余量Z粗铰=0.16mm;钻孔余量Z钻=10.8mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰：IT7；粗铰：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，精铰：0.018mm;粗铰：0.07mm;钻：0.18mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：110+0.018mm;粗铰10.9600+0.07mm;钻：10.800+0.18mm5、切削用量、时间定额的计算在这只计算钻-粗铰-精铰11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钻孔工步1）背吃刀量的确定 取ap=10.8mm.2) 进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。3）切削速度的计算 由表5-22，按45刚硬度计算，切削速度v选取为22m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=648 r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=680 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v=3.14nd/1000=23.1 m/min。5.1.2 粗铰工步 1）背吃刀量的确定 取ap=0.16mm。 2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。3）切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为3m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=87.13 r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/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=3.3 m/min。5.1.3精铰工步1）背吃刀量的确定 取ap=0.04mm。2) 进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。3） 切削速度的计算 由表5-31，切削速度v选取为4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=115.7r/min ,参照Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=140r/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=4.84m/min。5.2、时间定额的计算5.2.1基本时间tj的计算（1） 钻孔工步根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(7+0+4.9)/fn 求得。式中l=7mm; l2=0mm; l1=D/2*cotkr+(12)=9.8/2*cot54+1mm*4.9mm; f=0.1mm/r;n=680mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(7+0+4.9)/0.1*680=0.175min=10.5s（2） 粗铰工步根据表5-41，铰圆柱孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(7+15+0.37)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（10.96-10.8）/2=0.08的条件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=7mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(7mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.576min=34.6s。（3） 精铰工步同上，根据表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得该工步的基本时间。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（11-10.96）/2=0.02的条件查得 l1=0.19mm; l1=13mm; 而l=7mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(7mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 140r/min)=0.48min=28.8s。5.2.2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=0.15x10.5s=1.575s;粗铰工步的辅助时间为：ta=0.15x34.6s=5.19s;精铰工步的辅助时间为：ta=0.15x28.8s=4.32s;5.2.3. 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(10.5s+1.575s)=0.72s;粗铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(34.6s+5.19s)=2.39s;精铰工步的其他时间为：tb+tx =6%x(28.8s+4.32s)=1.99s;5.2.4单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：钻孔工步tdj钻=10.5s+1.575s+0.72s=12.795s;粗铰工步tdj粗铰=34.6s+5.19s+2.39s=42.18s;精铰工步tdj精铰=28.8s+4.32s+1.99s=35.11s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻+tdj粗铰+tdj精铰=12.795+42.18+35.11=90.085s。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。6.1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11孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT9，可以采用钻、粗铰、精铰以可满足其精度。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。6.2夹具设计6.2.1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11孔时，采用端盖右端面和28孔中心线作为定位基准。（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孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，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。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm6.2.2切削力及夹紧力的计算刀具：10.8的麻花钻，11铰刀。钻孔切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式： 式中 P钻削力t钻削深度,12mmS每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 10.8mmHB布氏硬度，140HBS 所以 =762（N）钻孔的扭矩： 式中 S每转进给量, 0.1mmD麻花钻直径, 10.8mmHB布氏硬度，140HBS=8200(NM)铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得钻削力计算公式：式中 P切削力t钻削深度, 12mmS每转进给量, 0.4mmD铰孔钻直径, 10mmHB布氏硬度，140HBS 所以 = 73（N）铰孔的扭矩： 式中 t钻削深度, 12mmS每转进给量, 0.4mmD铰刀直径, 10mmHB布氏硬度，140HBS =600（NM）钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则所需夹紧力 =766（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。6.2.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过盘套中心线作为定位基准，在定位套定位下实现完全定位，以快换钻套引导刀具进行加工。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。6.2.4确定导向装置本工序要求对被加工的孔依次进行钻、铰的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，查