机械制造技术课程设计-缸体加工工艺及铣底面夹具设计

1、设计说明书缸体加工工艺及铣底面夹具设计Cylinder tooling design 题 目 缸体的工艺工装设计 系 名： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 二二一年 三 月 日目 录引言2第一章 零件的分析3第二章 工艺规程的设计42.1 确定毛坯的的制造形式42.2 基准的选择42.3 制订工艺路线42.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5确定切削用量及基本工时5第三章 铣底面夹具的设计183.1问题的提出183.2 定位基准的选择183.3 定位元件的设计183.4 切削力及夹紧力计算183.5定向键与对刀装置设计203.6 夹具设计及操作简

2、要说明22总结23致 谢24参 考 文 献25全套图纸加V信 sheji1120或扣 3346389411摘 要：本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。缸体的加工工艺规程及其铣面与钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的

3、连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：切削用量 夹紧 定位 误差。ABSTRCT：This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The Cylinde

4、r components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, underst

5、ood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each

6、 working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Po

7、sition error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: the cutting specifications clamp the localization the error引言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业

8、的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。缸体的加工工艺规程及其铣面与钻孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综

9、合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第一章 零件的分析 缸体共有七组加工表面，它们相互之间没有要求。现分述如下：1、工件基准面B2、4-15孔，4-9孔，钻2-3.53、35H8孔左端面4、38H8孔5、6-M6-6H螺纹6、2-24孔7、2-M12X1.6-6H螺纹，2-4H8孔第二章 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的的制造形式零件材料为HT200。，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保

10、证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基准的选择 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，缸体零件开关规则，我们选35H8的毛坯孔作为粗基准，以保证孔的中轴心线与基准面B的平行度要求，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时

11、，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。对于精基准而言，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，此处不再重复。 2.3 制订工艺路线工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣基准面B，保证高度12，粗糙度为Ra12.5工序4：锪平4-15孔，钻4-9孔，粗糙度为 Ra12.5，钻2-3.5孔，粗糙度为 Ra6.3工序5：粗车、半精车、精车35H8孔左端面，与基准B的平行度公差0.06，并保证尺寸95，粗糙度为 Ra1.6工序6：粗镗、半精镗、精镗35H

12、8孔，粗糙度为 Ra1.6工序7：钻、攻6-M6-6H螺纹工序 8：锪2-24深2的沉头孔工序 9：钻、攻2-M12X1.6-6H深10孔深12的螺纹，钻2-4H8孔，粗糙度为 Ra1.6工序10：磨内孔工序11：终检、入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“缸体”零件材料为HT200，毛坯的重量约为1.5Kg，生产类型为大批量生产，采用砂型铸造。1、工件基准面B，表面粗糙度为Ra12.5，查切削用量手册表2-8得，单边总余量Z=2.02、4-15孔，4-9孔，钻2-3.5，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造3、35H8孔左端面，表面粗糙度为Ra1.6，查切削用量手册表2

13、-8得，单边总余量Z=2.0粗车 单边余量Z=1.5半精车 单边余量Z=0.4精车 单边余量Z=0.14、38H8孔、表面粗糙度为Ra0.8，查切削用量手册表2-8得，单边总余量Z=1.5粗镗 单边余量Z=1.0半精镗 单边余量Z=0.3精镗 单边余量Z=0.1磨 单边余量Z=0.15、6-M6-6H螺纹，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造6、2-24孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造7、2-M12X1.6-6H螺纹，2-4H8孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造8、不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2.5确定切削用量及基本工时

14、工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣基准面B，保证高度12，粗糙度为Ra12.51. 选择刀具YG6硬质合金铣刀，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度2） 决定每次进给量及切削速度 根据X52K型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取11003） 计算工时切削工时：，则机动工时为总的工时：T=2=0.295min工序4：锪平4-15孔，钻4-9孔，粗糙度为 Ra12.5，钻2-3.5孔，粗糙度为 Ra6.3工步一：锪平4-15孔1、加工条件加工材料: HT200，硬度200220HBS，铸件。工艺要求：孔径d=15mm。沉孔深2，精度H12H13,用

15、乳化液冷却。机床：选用Z535钻床和专用夹具。2、选择钻头选择15高速钢锪孔钻 3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度>200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，。 切削速度的修正系数为：，故 =286.6r/mm 根据Z5325型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=275r/mm， 。4计算基本工时根据公式式中，l=2mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， L=（2+6）mm=8mm 故有： t=0.073min总的时间：T=4t=0.292m

16、in工步二：钻4-9孔，粗糙度为 Ra12.5确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工9孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z535机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为总的工时：T=4=0.520min工步三：钻2-3.5孔，粗糙度为 Ra6.3确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工3.5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z535机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所

17、以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为 总的工时：T=2=0.149min工序5：粗车、半精车、精车35H8孔左端面，与基准B的平行度公差0.06，并保证尺寸95，粗糙度为 Ra1.6工步一：粗车35H8孔左端面1） 车削深度，ap=1.5mm 2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6

18、140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s则实际切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(35+1.5+2)/（4750.16）=0.507min。工步二：半精车35H8孔左端面1） 车削深度

19、，ap=0.4mm 2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s则实际切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切

20、削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=0.4mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(35+0.4+2)/（4750.16）=0.492min。工步三：精车35H8孔左端面，与基准B的平行度公差0.06，并保证尺寸95，粗糙度为 Ra1.61） 车削深度，ap=0.1mm 2）机床功率为7.5kw。查切削手册f=0.140.24mm/z。选较小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1

21、.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475r/min,Vfc=475mm/s则实际切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。最终确定 ap=0.4mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，

22、f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(35+0.1+2)/（4750.16）=0.488min。工序6：粗镗、半精镗、精镗35H8孔，粗糙度为 Ra1.6工步一：粗镗孔至341加工条件加工要求：粗镗34孔，单侧加工余量Z=1.0mm。机床：选用T616金刚镗床和专用夹具。刀具：YG6硬质合金镗刀2、选择切削用量（1）选择切削深度ap =1.0mm(2)选择进给量根据【6】实用机械加工工艺手册（以下简称工艺手册）表11-313，查得粗镗时，硬质合金刀头，加工材料铸铁：=40-80m/min f=0.3-1.0mm/r选择则n=r/min=579.0 r/min 根据简明手册

23、表4.2-204.2-61，选择，。（3）计算基本工时 根据公式，式中，当加工一个孔时l=60， L=（60+1.0+3）mm =64mm故有=min=0.144min工步二：半精镗34孔至34.61加工条件 加工要求：半精镗34至34.6侧加工余量Z=0.3mm。 机床：选用T616金刚镗床和专用夹具。 刀具：YG6硬质合金镗刀。2、选择切削用量（1）选择切削深度ap =0.3mm（2）选择进给量根据工艺手册表11-313，查得：精镗时，硬质合金刀头，加工材料为铸铁： 选择则n=r/min=736.3r/min 根据简明手册表4.2-20，选择，。（3）计算基本工时根据公式，式中，当加工一个

24、孔时l=60， L=（60+0.3+2）mm =62.3mm故有 =0.437min工步三：精镗34.6至34.81加工条件 加工要求：精镗34.6至34.8，则加工余量Z=0.1mm。 机床：选用T616金刚镗床和专用夹具。 刀具：YG6硬质合金镗刀。2、选择切削用量（1）选择切削深度ap =0.1mm（2）选择进给量根据工艺手册表11-313，查得：精镗时，硬质合金刀头，加工材料为铸铁： 选择则n=r/min=731.4r/min 根据简明手册表4.2-20，选择，。（3）计算基本工时根据公式，式中，当加工一个孔时l=60， L=（60+0.1+2）mm =62.1mm故有 =0.436m

25、in工序7：钻、攻6-M6-6H螺纹工步一：钻削6-M6-7H深10的螺纹底孔5.1mm选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得（切削表2.15）=1019r/min按机床选取n=1000r/min基本工时：总的工时T=6t=0.332min工步二：攻螺纹M6mm 选择M6mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 n=r/min=398.1 r/min 按机床选取n=400r/min基本工时：总的工时：T=6t=0.935min工序 8：锪2-24深2的沉头孔1、加工条件加工材料: HT200，硬度200220HBS，铸件。工艺要求：孔径d=24mm。沉孔

26、深2，精度H12H13,用乳化液冷却。机床：选用Z535钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢锪刀24高速钢锪孔钻 3选择切削用量（1）选择进给量按加工要求决定进给量：根据切削用量手册表2.7，当铸铁硬度>200H有。（2）计算切削速度根据切削用量手册表2.15，当铸铁硬度=200220HBS时， , 时，。 切削速度的修正系数为：，故 =186.6r/mm 根据Z5325型钻床技术资料（见简明手册表4.2-12）可选择n=175r/mm， 。4计算基本工时根据公式式中，l=2mm，入切量及超切量由切削用量手册表2.29查出，计算得， L=（2+6）mm=8mm 故有： t=0.1143

27、min总的工时：T=2t=0.229min工序 9：钻、攻2-M12X1.6-6H深10孔深12的螺纹，钻2-4H8孔，粗糙度为 Ra1.6工步一：钻2-M12X1.6-6H的螺纹底孔8.8选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得（切削表2.15）=590.6r/min按机床选取n=600r/min基本工时：总的工时T=2t=0.207min工步二：攻丝2-M12X1.6-6H的螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即 n=r/min=199.2 r/min 按机床选取n=200r/mm，基本工时：t=0.0544min总的工时：T=2t=0

28、.109min工步三：钻2-4H8孔，粗糙度为 Ra1.6确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工4孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z535机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为 总的工时：T=2=0.090min工序10：磨34.8至35H8机床MQ1350A轻型内圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350

29、x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度18m/min纵向进给量 0.5B20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3)切削工时式中D-被加工直径 b-加工宽度Z-单边加工余量K-系数V-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.551(min)工序11：终检、入库 第三章 铣底面夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计工序1：铣工件基准面B工序7：钻、攻2-M12螺纹深10孔深12，选用机床：X52K铣床，Z535钻床3.1问题的提出 本夹具主要用于

30、铣工件基准面B，属于工序3，以35H8的毛坯底孔为定位基准。3.2 定位基准的选择以工件35H8的毛坯底孔及其端面作为定位基准，基准面B的对面作为辅助基准。3.3 定位元件的设计本工序选用工件35H8的毛坯底孔和其端面及基准面B的对面来定位，对应的定位元件分别是圆柱销、套筒、可调支承钉。3.4 切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用YG6硬质合金铣刀 25mm 机床： X52K立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具

31、钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=16mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，3.5定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3

32、.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D18-0.011-0.02725125126.817+0.0236对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC1-0.0060.253.6 夹具设计及操作简要说明本工件采用一个圆柱销、一个套筒，二个可调支承钉来定位， 夹紧则是由挡块、螺栓、滚花螺母等组成，旋转滚花螺母即可实现工件的夹紧和放松，这样操作简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求夹具装配图如下总结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践