机械制造技术课程设计-架体加工工艺及钻2xM4孔夹具设计

《机械制造技术》课设说明书设计题目：“架体零件”机械加工工艺规程及夹具设计学号： 班级：姓名：指导老师：台州学院机械工程学院年月日TOC\o"1-3"\h\z\u1、前言 32、工件结构及加工要求分析 42.1工件结构分析 42.2加工要求分析 43、工艺过程的设计 53.1确定毛坯的制造形式 53.2基准的确定 53.3工艺路线的拟定及工艺分析 63.4机械加工余量、工序尺寸的确定 73.5定位加紧方案的选择 83.6切削余量的计算 84、专用夹具设计 134.1夹具方案确定 134.2定位误差分析 144.3对刀及引导元件的设计 144.4夹紧机构的设计及夹紧力的计算 145、总结 17参考文献 18前言机械制造工艺学课程设计是机械制造技术学习过程中的重要一个人教学环节，这是我们对之前学习知识的依次综合考验，也是对前期学习的一种总结。是一种理论与实践相结合的综合训练。就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后即将从事的工作，进行依次适应新的综合训练，通过这次设计锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为即将从事的事业打下坚实的基础。由于能力所限，设计中尚有不足之处，希望各位老师给予批评指导。本次课设为架体零件工艺规程的设计及夹具的设计。主要内容包括：绘制零件图，分析零件的结构及工艺性，编写工艺规程；分析零件的毛坯制造形式，确定加工余量，绘制零件毛坯图纸；确定零件加工的定位夹紧方案；根据工艺合理安排机床及刀具，计算相应的切削速度；设计钻孔夹具；绘制夹具装配图及附属非标零件图；定位误差。计算、分析夹具的夹紧力。工件结构及加工要求分析2.1工件结构分析本次课设的零件为架体零件，该零件形状为较为规则。从字面理解，该零件用于连接其他部件。中间空插入某零件侧面孔起到旋转锁紧作用。见图2.1零件图图2.1零件图2.2加工要求分析该零件为架体类零件，形状较为规则，尺寸、形位精度要求较高，零件的技术要求分析如下：零件的材料为ZL102，为铝合金材质，要求毛坯热处理去除内应力；孔加工：中心部位有孔Ø70mm，粗糙度为1.6；侧面与其贯穿的孔Ø22H7mm，粗糙度同样为1.6；面加工，Ø70mm孔上、下端面，粗糙度为6.3；距孔中心47。2±0.019mm的侧面，粗糙度为3.2；各种螺纹孔及光孔的加工。工艺过程的设计3.1确定毛坯的制造形式该零件材料为ZL102，生产为大批量生产零件。该材料铸造性较好，查看零件图分析，该零件尺寸不大、形状比较简单，没有什么复杂的曲面，针对模型的制作也较为简单，所以决定毛坯的制造形式为铸造。根据《机械制造技术课程设计指导》表1-6，确定毛坯铸造方法为机器砂型铸造，铸件制造精度在IT13以下。3.2基准的确定基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。本零件的孔的尺寸要求精度较高，孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准，且相对与底面有距离要求，根据图纸要求加工后还需与另一件产品组合加工，且组合面为该产品的底面。基准的选择：按有关基准的选择原则:1）选主要非加工表面原则；2）余量均匀分配原则；3）不重复使用原则；4）便于工件装夹原则。首先以毛坯外轮廓为定位粗基准，进行加工上下两平面。精基准的选择：经以上分析考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择孔Ø70为加工精基准。3.3工艺路线的拟定及工艺分析零件的工艺路线的设定直接关系到加工过程是否流畅，影响加工过程的效率，同样关系到产品质量。工艺路线的拟定应遵循降低劳动强度、降低成本为目的，尽量减少工艺步骤，缩短工艺路线。通过上述分析制定本次工艺路线如下：工序10：铸造毛坯；工序20：热处理，去除内应力，退或处理；工序30：铣，铣下端面至尺寸，保证距上端面尺寸62mm，粗糙度保证Ra=6.3；工序40：铣，铣上端面至尺寸，保证距下端面尺寸60mm，粗糙度保证Ra=6.3；工序50：镗，粗--精镗孔至尺寸Ø70H7，粗糙度保证Ra=1.6；工序60：铣，铣47.2处端面至尺寸，粗糙度保证Ra=3.2;工序70：铣，铣削加工Ø22孔两端面至尺寸60mm，保证连端面粗糙度Ra=6.3；工序80：镗孔Ø22mm至尺寸，保证距孔Ø70mm中心距离为41mm，保证粗糙度Ra=1.6；工序90：钻，钻孔2xM4螺纹孔及光孔2xØ3mm至尺寸；工序100：钻，钻孔M3螺纹底孔，表面沉孔Ø7.2至尺寸；工序110：攻，攻两处螺纹；工序120：清理；工序130：检验；3.4机械加工余量、工序尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，查《铸件尺寸公差与机械加工余量》，分别确定个加工表面的加工余量、工序尺寸，具体如下。“架体”零件材料ZL102，生产类型为大批量生产，采用铸造成型。端面余量为2mm（包括Ø70mm孔上、下两端面、侧面47.2处端面及直径Ø22孔两端面）；两孔Ø70mm、孔Ø22mm余量为单面2mm；其余螺纹孔及光孔因孔径较小不便于铸造，所以采取实心铸造有加工获得。通过以上分析，现绘制零件毛坯图如下：图3.4零件毛坯图图3.4零件毛坯图3.5定位加紧方案的选择定位以毛坯外轮廓为定位粗基准加工上下两端面至尺寸，装夹为v型块装夹，而后利用同样方式加工基准孔Ø70mm。后工序以Ø70mm孔为精基准，芯轴装夹加工其余尺寸。3.6切削余量的计算工序30：铣，铣下端面至尺寸距上端面62mm；设备选用X62W型立式铣床，刀具选用直径为Ø80mm端面铣刀；刀具刀片材料为YW1牌号；已知余量为，粗糙度Ra=6.3，一刀可满足要求；计算切削速度与转速：确定进给量，查《切削用明手册》根据表3.3得，根据设备说明书取；根据《切削用量简明手册》表3.9得切削速度；根据公式；根据说明书选取转速；3、计算切削时间根据公式计算的切削时间。工序40：铣，铣端面至尺寸距下端面60mm；1、设备选用X62W型立式铣床，刀具选用直径为Ø80mm端面铣刀；刀具刀片材料为YW1牌号；已知余量为，粗糙度Ra=6.3，一刀可满足要求；2、计算切削速度与转速：确定进给量，查《切削用明手册》根据表3.3得，根据设备说明书取；根据《切削用量简明手册》表3.9得切削速度；根据公式；根据说明书选取转速；3、计算切削时间根据公式计算的切削时间。工序50：镗，粗精镗孔至尺寸Ø70mm；设备选用立式镗床型号为T1840，刀具选用组合镗刀，刀具牌号为CBN刀片。余量为2mm，粗糙度为1.6，选择粗精镗加工实现。计算切削速度及主轴转速确定进给量，查《切削用明手册》根据表3.3得，根据设备说明书取；根据《切削用量简明手册》表3.9得切削速度；根据公式；根据说明书选取转速；3、计算切削时间根据公式计算的切削时间。工序60：铣，铣端面至尺寸47.2±0.019mm；1、设备选用X62W型立式铣床，刀具选用直径为Ø50mm端面铣刀；刀具材料为YW1牌号；已知余量为，粗糙度Ra=3.2，分两刀满足要求；2、计算切削速度与转速：确定进给量，查《切削用明手册》根据表3.3得，根据设备说明书取；根据《切削用量简明手册》表3.9得切削速度；根据公式；根据说明书选取转速；3、计算切削时间根据公式计算的切削时间。工序70：铣面，铣Ø22,孔两端面至尺寸60mm；1、设备选用X62W型立式铣床，刀具选用直径为Ø80mm三面刃铣刀；刀具材料为YW1牌号；已知余量为，粗糙度Ra=6.3，一刀可满足要求；2、计算切削速度与转速：确定进给量，查《切削用明手册》根据表3.3得，根据设备说明书取；根据《切削用量简明手册》表3.9得切削速度；根据公式；根据说明书选取转速；3、计算切削时间根据公式计算的切削时间。工序80：镗，粗精镗孔至尺寸Ø22mm；1、设备选用卧式镗床，刀具选用组合镗刀，刀具牌号为CBND刀片。余量为2mm，粗糙度为1.6，选择粗精镗加工实现。2、计算切削速度及主轴转速确定进给量，查《切削用明手册》根据表3.3得，根据设备说明书取；根据《切削用量简明手册》表3.9得切削速度；根据公式；根据说明书选取转速；3、计算切削时间根据公式计算的切削时间。工序90：钻，钻孔2xØ3及Ø3.3孔1、设备选用Z3080型摇臂钻床；刀具选用锥柄直径Ø3mm硬质合金钻头；2、确定进给量由《机械制造工艺设计简明手册》得：进给量f=0.2-0.3mm/r,取f=0.2mm/r,确定切削速度：切削速度，计算转速，根据公式根据机床说明书选取4、基本时间t的计算由t=L/nf=2（16+5）/0.2X2000=0.105min。钻孔2XØ3.3mm与钻孔Ø3.3mm一样在此不做详细计算，只计算其加工时间：根据公式的t=0.105min。工序100：钻，钻孔M3螺纹底孔1、设备选用Z515立式钻床；刀具选用锥柄直径Ø2.5mm硬质合金钻头；2、确定进给量由《机械制造工艺设计简明手册》得：进给量f=0.1-0.3mm/r,取f=0.15mm/r,确定切削速度：切削速度，计算转速，根据公式根据机床说明书选取4、基本时间t的计算由t=L/nf=10+5/0.15X2400=0.04min。专用夹具设计为了提高生产效率，降低劳动强度，保证产品质量，需要设计专用夹具。按照要求决定设计工序90：钻孔，该面表面粗糙度Ra=6.3。4.1夹具方案确定查看图纸本次夹具设计的加工面为钻孔，位置处于47.2mm端面上，该面表面粗糙度为Ra3.2；与孔Ø70mm轴线称垂直分布，与Ø22端端面称平行分布。所以利用中心孔Ø70mm中心定位，下面以Ø22端端面定位，螺母压紧工件，上加模板进行加工。图4.1夹具装配图：图4.1夹具装配图4.2定位误差分析根据图纸要求分析本次夹具设计工序为钻孔工序，图纸没有特别明确的位置要求，查资料的未注公差为位置度0.3mm。本次夹具设计中心意芯轴定位，上有模板两插销定位，计算轴向定位误差，芯轴与孔配合间隙为H7/h6，计算如下：计算模板插销定位误差，同样间隙配合为H7/h6；计算如下：综合其误差为0.039mm，本次夹具可以满足要求。4.3对刀及引导元件的设计本次夹具设计为钻孔夹具设计，夹具体为HT200材质铸造而成，经整体加工制成。本次夹具上设计有钻套作为引导元件，钻套材质为T10A，经热处理调质处理硬度为HRC23~30，加工后在进行淬火处理硬度达到53HRC，增加其耐磨性，孔与外径同轴度保证在0.02mm内。4.4夹紧机构的设计及夹紧力的计算本次夹紧机构为手动压紧分为两部分：一部分为工件在芯轴上的夹紧，另一部分为模板的夹紧；因为本次加工为钻孔工序是垂直与模板加工，即为向下力较大，所以模板受力较小在次不做详细分析，重点分析产生在工件上的力。1、已知测维仪架的材料为35号钢，属于中强度铸铁件，铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，可不用人工时效；有一定机械强度和良好的减震性。进给量：参照《实用机械加工工艺手册第2版》表14-30,14-34，取切削扭矩的计算公式因为ZL102的抗拉强度钻Ø27.5mm孔，将上述参数和直径值带入公式：钻削切削力的计算公式如下，进给量计算孔的切削力，带入得：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。其中：-为基本安全系数，取安全系数为1.5；-为加工性质系数，取加工性质系数为1.1；-为刀具钝化系数，取刀具钝化系数为1.1；-为断续切削系数，取断续切削系数为1.1；所以：2）夹紧力计算计算夹紧力时，将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力（如果大型工件还应考虑工件重力、运动的工件、惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：式中—实际所需夹紧力（N）；—在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力；—安全系数，。夹紧力的计算：有效夹紧力Q-主动力L-螺杆作用长度-螺纹中径-螺纹升角-螺杆与螺母之间的当量摩擦角-螺杆与工件间的摩擦角-螺杆与工件之间的当量摩擦角对于普通夹紧螺纹，取取，，已知心轴螺纹中径=10.701mm，L=50mm，取Q=100N代入上式得出1389N，夹紧力大于切削力，因此可以满足夹紧的要求。5、总结经过这次课设设计，使我对所学的知识有了重新的总结，完成了以下的主要工作：1.对架体零件加工工艺进行了研究和探讨，提出了相应的工艺改进方案，缩短了架体零件机械加工工序，提高了架体零件加工的效率。2.了解和熟悉了对架体铣面、镗孔等重要工序的机械加工路线。通过对基准的选择保证了架体加工的精度，能够符合生产的要求。3.通过对工艺规程中的工序目录、工装目录、工序图等的编制，了解架体零件加工的流程，初步熟悉了架体零件加工过程中所使用的机床、刀具以及夹具，本工艺规程能够准确加工出架体零件。4.通过利用CAD制图软件对齿轮箱零件的绘制，更能形象的认识熟悉齿轮箱零件械加工的部位，且能和实物的尺寸一一对应。5.利用CAD绘图工具对加工架体零件钻孔的夹具进行设计。选取的是机械加工中钻夹具，设计出的夹具简单，具有良好的定位，通过夹紧力的计算能够满足夹紧要求，且设计出的夹具能够满架体零件的加工要求、精度