设计(M6020A工具磨床)磨架外壳零件机械加工工艺规程及加工 主轴孔工序专用夹具

1、陕西工业职业技术学院 机械工程学院毕业设计论文设计（论文）题目：设计（M6020A工具磨床）磨架外壳零件的机械加工工 艺规程及加工主轴孔工序的专用夹具下 达 日 期： 2014 年 09月 10日开 始 日 期： 2014年 09 月 10日完 成 日 期： 2015年 01月 16日指 导 教 师： 傅维亚 学 生 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 机制1207班 学 生 姓 名： 梁森 教 研室主任： 傅维亚 机械工程学院目录摘 要- 1 -ABSTRACT- 2 -一、零件工艺分析- 4 -1、零件功用- 4 -该零件为M6020A万能工具磨床的砂轮磨架外壳，其主要作用是支承内孔主轴

2、，安装砂轮。- 4 -2、主要技术要求分析- 4 -3、工艺分析- 4 -二、制订工艺路线- 6 -1、毛坯的选择- 6 -2、确定毛坯余量- 6 -3、精基准的选择- 6 -4、制定工艺路线- 7 -（1）工艺路线方案一：- 7 -（2） 工艺路线方案二- 8 -（3）工艺方案的比较与分析- 8 -5、机械化加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定：- 8 -6、确定切削用量- 9 -（1）加工条件：- 9 -（2）计算切削用量- 10 -（3）工时定额- 13 -三、机床夹具设计- 13 -1、自由度分析- 13 -2、定位基准的选择- 13 -3、夹紧设计- 14 -4、（附图2）装配图- 15

3、 -5、定位误差的分析计算：- 16 -（1）夹具精度分析及计算：- 16 -（2）安装误差分析计算：- 16 -（3）G加工误差计算：- 16 -四、致谢- 17 -五、参考文献- 18 -摘 要本文是一篇关于M6020A万能及工具磨床箱体工艺方案设计的说明书。全文贯穿了设计的全过程，包括分析零件结构和加工技术要求，确定生产类型，选择毛坯及毛坯尺寸，确定零件定位基准，选择各表面的加工方法，划分加工阶段，确定各工序的加工方法，具体划分各工序的安装和工步，确定工序余量和工序尺寸及公差，确定切削用量，计算工时定额，编写加工工艺过程卡、加工工艺卡，工序卡三种工艺文件卡，车床专用夹具设计，工件的定位分

4、析，拟定定位方案及定位元件的选择，定位误差的分析，拟定夹紧方案，计算夹紧力等，选择加工设备、夹具刀具及量具，最后设计加工主轴孔工序的专用夹具，绘制装配图和零件图。由于本人是初次设计，能力有限，加之时间仓促，尚有许多不足之处，设计中的错误和不当之处，恳请老师予以指出和改正。关键词: 磨床箱体, 毛坯, 工时定额, 专用夹具ABSTRACTThis is an article about the M6020A universal tool grinder and the design of boxprocess program instr

5、uctions. The full text runs through the whole process of design, including the analysis of the requirements of part structure andprocessing technology, determine the production type, the choice of blank and fur size, determine the datu

6、m location, select the surface processing method,processing of the divided stage, determine the processing method of each procedure, the detailed division of each process of installation and process steps, determine the process allowance and

7、0;process dimension and tolerance, to determine the cutting parameters, calculation of man hour quota, compilemachining process card, process cards, process cards of three process file card,special fixture for lathe design, analysis of

8、 the workpiece positioning, formulateprograms and positioning positioning element selection, positioning error analysis of the proposed scheme, clamping, clamping force calculation. Selection of machining equipment and fixture, tool an

9、d measuring, a special fixture designprocess last spindle hole process, assembly and parts drawing. Because I was the first time design, limited capacity, coupled with time constraints, there are still many shortcomings, design errors and inappropriate, ask the teacher

10、to be pointed out and corrected.KEY WORDS: grinding machine box, blank, man hour quota, special fixture一、 零件工艺分析1、 零件功用该零件为M6020A万能工具磨床的砂轮磨架外壳，其主要作用是支承内孔主轴，安装砂轮。2、 主要技术要求分析M6020A万能工具磨床的磨架外壳零件共有两组加工表面，而这两组加工表面之间有一定的位置要求，现将这两组加工表面分述如下：1以Ø90为中心的加工表面这一组加工表面包括Ø28h6的端面及外圆，与之平

11、行的外圆及端面，Ø68的也及M12-7H孔端面，2×0.5、3×1的切断槽及Ø70的环形槽及倒角；2以Ø68为中心的加工表面这一组成加工表面包括铣Ø90两侧30宽，钻攻2×3-M5-7H和M10-7H也和2×M12-7H3这两组加工表面之间有着一定的位置要求Ø90mm的圆柱面与Ø68也中心线的平行度公差为0.02。4Ø90的端面需要一定的平面度为0.006和圆跳动为0.023、工艺分析由以上分析可知，对于这两组加工表面，我们可以先加工一组表面，然后借助于专用夹具进行另一表面的夹正，并保

12、证它们之间有位置精度要求。（附图1）零件图二、 制订工艺路线1、 毛坯的选择由零件图和设计任务可知，磨架外壳零件材料为HT200，同时考虑到该零件在磨床工作中需要经常转动，且零件在工作过程中需要承受高变及冲击性载荷，为了降低其振动频率，因此应该选用铸件，以保证零件工作可靠。已知零件的生产纲领为800件/年，通过计算，该零件质量为7.2Kg，由金属机械加工工艺人员手册可知，其生产类型为成批生产，故选择二级铸件毛坯，采用手工砂型木模铸造工艺，其上Ø90磨架外壳凸台面和Ø68孔需要铸出。2、 确定毛坯余量查阅金属机械加工工艺人员手册中铸件机械加工余量可知，体壳零件上Ø6

13、8孔的总余量取值7mm（双边余量）；Ø90磨架外壳凸台面毛坯余量取值5mm，该零件的其余各表面的毛坯余量的具体分布情况见“零件毛坯合图”所示。3、 精基准的选择加工磨架外壳Ø68砂轮主轴孔时，为保证基准重合，采用了典型的“3、2、1”工件定位方案（见下图所示），即：选择外壳底座Ø90端面（限制工件3个自由度）和Ø28H6外圆（限制工件2个自由度）作为主定位面，选择磨架外壳宽度尺寸为30的侧面（或Ø90毛坯面，即：Ø68砂轮主轴孔同轴的毛坯外圆）作为防转面（限制工件转动自由度）。粗基准的选择：磨架外壳零件粗基准至关重要。对于一般轴类零件

14、而言，以外圆为粗基准是完全合理的，但对本零件来说，若以Ø90的外圆为基准，则会造成加工Ø68主轴孔的加工余量不均匀。现选取Ø68主轴孔的未加工前的毛坯孔为粗基准，起到定心作用，并利用毛坯孔的端面作为主要定位面限制三个自由度。另外，以磨架外壳零件的腰部Ø80不加工毛坯面作为防转面，限制工件转动自由度，达到完全定位。4、 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状及位置精度等技术要求能得到合理保证，在生产纲领已确定为成批生产条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量采用工序集中来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效益，以便使生产成本

15、尽量下降。（1）工艺路线方案一： 工序 铸造;工序 人工时效工序 车28、90的端面及外圆，钻攻M127H孔，切3×1、2×0.590的槽 工序 铣90端面尺寸55 工序 调头、校正，铣90端面尺寸120工序 铣90的两侧30宽工序 粗精镗68端面及孔工序 钻攻2×3-M5-7H和M10-7H孔（2） 工艺路线方案二工序 铸造;工序 人工时效工序 车28、90的端面及外圆工序 切3×1、2×0.5、90的槽工序 铣90的两侧30宽工序 钻攻2×3-M5-7H和M10-7H及M12-7H孔（3）工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案特点在

16、于：方案一先加工28、90端面及外圆，再镗68的端面及孔，方案二则与此相反，先镗68的端面及孔，再加工28、90的端面及外圆。两相比较，可以看出第一方案加工余量均匀，因此决定将采用方案一。5、 机械化加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定： “磨架外壳”零件材料：灰口铸铁HB150200；毛坯重量：7.2000kg ；生产类型：成批生产；采用成件毛坯，6级精度组（成批生产）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车28、90的端面 z=2mm2粗车28、90的外圆 2z=4mm3精车90的外圆 2z=0.8mm4钻攻M12-7H孔 2z=12mm 5铣

17、68端面 2z=4mm6切3×1、2×0.5、90的槽 2z=1mm 7铣90的两侧30宽 2z=3mm 8粗镗68孔 2z=5mm9精镗68孔 2z=0.8mm10钻攻2×3-M5-7H孔 2z=5mm11钻攻M10-7H孔 2z=10mm余量分布图：（2）余量分布图（见上图）选择Ø68孔，其余量分布图如下：毛坯孔直径为Ø68（0.81.25）Ø61±1.0mm粗镗孔直径为Ø615Ø66H13（ ）半精镗孔直径Ø661.2Ø67.2 H10（ ）精镗孔直径为Ø67.20.8

18、Ø68H7（ ）超精加工孔至设计尺寸（ ）6、 确定切削用量工序 车28、90的端面及外圆本工序采用计算法：（1）加工条件：（1）加工材料：灰口铸铁：D130，成批毛坯（2）加工要求：车工28端面有外圆，粗车90外圆（3）机床：CA6150普通车床（4）端面车刀刀片材料：YG15；刀杆尺寸：16×25mm,kr=90,r0=15,a0=12,re=0.5mm（2）计算切削用量（1）车端面1）ap=1,f=0.2mm/r2) 计算切削速度、耐用度 t=45minV= kv.Cv/(tm apxvfyv)=292×0.81×0.8×1.54/(45

19、0.18×10.15× 0.20.3)=243(m/min)(4.04m/s)3）确定主轴转速Ns=1000v/3.14dw=1000×4.04/(3.14×28)=46(r/s)(2757r/min)按机床选取nw=10r/s (600r/min)(48m/min)所以实际的切削速度为v=0.8m/s4）切削工时 tm=L/10.f=2/10×0.2=1(s)（2）粗车外圆：要求校验机床功率及进给机构强度1）切削深度：2z=4mm 可一次性切除2）进给量：f=0.8mm/r ap=3mm3) 计算切削速度：v=0.99×292/(4

20、50.18×30.15×0.80.3)=129(m/min)(2.15m/s)（3）确定主轴转速：ns=1000×2.15/(3.14×90)=7.6(r/s) (456r/min)按机床选取nw= 10m/s (600r/min)所以实际切削速度为 v=2.83(m/s)4) 切削工时：tm =6/(10×0.8)=0.75m/s（4）粗镗68通孔1）ap=2mm,f=0.3mm/r2) 镗刀 25×2003）计算切削速度、耐用度 t=40minV=292× 0.81×0.8×1.54 /(400.18

21、×20.15×0.30.3)=99.8(m/min) (1.7m/s)4）确定主轴转速 ns=1000×1.7/(3.14×68)=7.96(r/s)按机床选取 nw=1.7(r/s)所以实际切削速度 v=0.4(m/s)5) 切削工时tm =120/(1.7×0.3)=235(s)(5)钻攻M12-7H1）ap=10mm,f=0.4mm/r2) 10.2钻头3）计算切削速度、耐用度 t=120min V=292× 0.81×0.8×1.54 /(1200.18×100.15×0.40.3)=1

22、12(m/min) (1.9m/s)4）确定主轴转速 ns=1000×1.9/(3.14×12) =50.4(r/s) 按机床选取 nw=5(r/s)所以实际切削速度 v=0.19(m/s)5）M12-6H丝锥 耐用度 t=60minap=0.5mm,f=1mm/rV=292× 0.81×0.8×1.54 /(600.18×0.50.15×10.3)=161(m/min) (2.7m/s)ns=1000×2.7/(3.14×12)=71.6r/s按机床选取 nw=1.7r/s 所以实际切削速度 v=0.0

23、6(m/r) 6) 切削工时tm =14s切削工时tm =0.2s 总的切削工时为：t=14+0.2=14.2s tm=12/(0.5×1.7)=1.4(s)查阅机械制造工艺与机床夹具课程设计指导以及机械加工工艺人员手册根据零件尺寸、材料确定各工序的切削用量：工序工步切削深度（mm）切削速度（m/min）转速r/min或往复次数进给量min/r或mm/双行程401137.681502.520.547.731901.2430.259.032351501129.443751.2520.337.294750.4601129.44375120.337.294750.410011.837.68

24、1502.6320.239.032350.851101312.56800.3720.519.61250.1330.4275.264001.4340.0859.353151.0312012.3205000.320.261800.332.32010000.240.2157100.3511207100.3（3）工时定额外形尺寸主要在铣床加工，故准备终结时间为65min；切削用量的确定举例：例如：工序号40，铣大底面，查金属机械加工工艺人员手册表14-7，取粗铣时的每齿进给量，fz=0.15,z=18.则f=2.7mm/F,切削速度v=42.8m/min,则n=1000*v/(*d)=1000*42.

25、8/3.14*80=170,由机床手册可知，主轴转速取150m/min,则切削速度v=*d*n/1000=3.14*80*150/1000=37.68m/min。f=2.7*150=405mm/min,由机床纵向进给量可知（查表）f=375mm/min,则f=375/150=2.5mm/r。工序号110.精镗60H7孔时，查金属机械制造加工工艺人员手册表145及机床进给量（即T68镗床的实际进给量中选取）0.250.5取f=0.37mm/r切削速度v=12m/min, 则n=1000*v/(*d)=1000x12/(3.14x45)=84.92m/min,取主轴转速n=80r/min,则实际切

26、削速度Vo=80x3.14x45/1000=11.3mm/min.=21min三、 机床夹具设计1、 自由度分析由于要镗68端面及孔，所以至少要限制除Y转动外其余5个自由度。大底面限制X转动，Y转动，Z移动，28外圆孔限制X移动，Y移动，侧面支撑钉限制Z转动，X移动，共限制7个自由度。2、 定位基准的选择 有零件图可知，68的孔与其端面有一定的垂直度要求，与90的端面有一定的平行度要求，其设计基准为孔的中心线。为了使定位误差为零，应该选择以68孔的中心线为定位基准，但为了夹具结构简单，因此这里选90的端面为主要定位基准，以28的外圆面和一个120×30侧面为次要定位面。共限制7个自由

27、度，虽为过定位对加工有微小的影响，但可增加工件系统的刚性。3、 夹紧设计加紧是在68外圆上用V形块压紧。联接处设计为浮动链接，目的是为了补偿同批工件尺寸公差的变化，确保了夹紧装置的可靠性。 4、（附图2）装配图5、定位误差的分析计算：（1）夹具精度分析及计算：D定位误差分析：由于定位基准与工序基准不重合，则B=0.015mm，定位误差与限位基准重合，则Y=0，因此D=B+Y=0.015mm=(0.018+0.013+0.021)=0.052mm（2）安装误差分析计算：镗套与支架的采用H7/h6最大间隙为0.01mm，所以A=0.01mm（3）G加工误差计算：G主要取决于机床的制造精度以及工艺的安排等多方面的因素，一般取零件加工精度的1/3到1/5，故取G=K/3=0.03/3=0.01mm.夹具的总加工精度D=（D2+A2+G2+A2）1/2=0.021&