机械制造技术课程设计-角板机械加工工艺及镗φ40孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u27259第1章绪论 绪论全套图纸加V信153893706或扣3346389411课题背景制定工件的加工工艺，设计角板的专用夹具，运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，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，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。目的课程设计是我们对所学课程的深入综合性的总复习，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的地位。另外在做完这次课程设计之后，我得到一次综合性训练，我在想我能在多个方面得到锻炼。就我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国建设打一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！夹具设计中的特点1.夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2.专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3.“确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夹具来保证。夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。夹具设计需保证的条件1.夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2.保证工件的精度。3.保证使用方便与安全。4.正确处理作用力的平衡问题。5.注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助工具、刀具、量具之间的联系。夹具的发展趋势1.发展通用夹具的新品种，由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度通用夹具。广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效率。2.发展调整式夹具。3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具。4.加强专用夹具的标准化和规范化。5.大力推广和使用机械化及自动化夹具。6.采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。年生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表2-1。表2-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000零件是轻型零件，生产类型为中批量生产。零件的分析零件的分析题目所给的零件是角板，角板形状如下图所示：图2-1角板零件图零件的加工表面角板的所有加工表面现分述如下：1.角板前端面，粗糙度Ra12.5

2.角板后端面，粗糙度Ra12.53.角板Ф40孔，粗糙度Ra1.64.角板两个7415端面，粗糙度Ra6.35.角板Φ16端面，粗糙度Ra12.56.角板7460端面，粗糙度Ra6.37.角板顶面宽8槽，粗糙度Ra6.38.角板右端宽8槽，粗糙度Ra6.39.角板M8螺纹，粗糙度Ra12.5毛坯的制造方法确定毛坯的制造形式角板零件材料为HT250，依据参考文献8，表1.3-1，P8知，采用铸造毛坯，精度等级CT7~9，加工余量等级MA-F。定位基准选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，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，使生产无法进行。粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由以上及零件知，选用角板后端面和Ф40毛坯图孔作为定位粗基准。精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。确定各工序的加工余量1.角板前端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。2.角板后端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra12.5。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。3.角板两个7415端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。4.角板Φ16端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。5.角板7460端面的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.0mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。6.角板顶面宽8槽的加工余量因槽的尺寸不大，故采用实心铸造，表面粗糙度Ra6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。7.角板右端宽8槽的加工余量因槽的尺寸不大，故采用实心铸造，表面粗糙度Ra6.3。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，一步铣削即可满足其精度要求。8.角板Φ40孔的加工余量查《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-8，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra3.2。根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7，两步镗削即粗镗——精镗方可满足其精度要求。粗镗单边余量Z=1.0mm半精镗单边余量Z=0.4精镗单边余量Z=0.1mm9.角板M8螺纹的加工余量因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，根据表2.3-8得，先钻孔至Φ6.8，再攻丝M8。10.其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。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、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序01：铸造工序02：时效处理工序03：铣前端面工序04：铣后端面工序05：粗镗、半精镗、精镗Φ40孔工序06：铣两个7415端面；铣Φ16端面工序07：铣7460端面工序08：铣顶面宽8槽工序09：铣右端宽8槽工序10：钻攻M8螺纹工序11：去毛刺工序12：检验至图纸要求工序13：涂防锈漆工序14：包装、入库选择切削用量、确定时间定额工序03：铣前端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra12.5，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序04：铣后端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra12.5，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序05：粗镗、半精镗、精镗Φ40孔工步一：粗镗Φ37孔至Φ39所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度2.确定进给量根据表1.5，=0.02～0.18mm/r按T4240机床的进给量（表4.2-21），选择=0.18mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=250，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈60m/min≈490r/min按T4240机床上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=1.0mm，=60mm，=2mm，=0，=0.18mm/r,，走刀次数工步二：半精镗Φ39孔至Φ39.8所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度2.确定进给量根据表1.5，=0.02～0.18mm/r按T4240机床的进给量（表4.2-21），选择=0.12mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=400，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈97m/min≈776r/min按T4240机床上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=0.4mm，=60mm，=2mm，=0，=0.12mm/r,，走刀次数工步三：精镗Φ39.8孔至Φ40所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度2.确定进给量根据表1.5，=0.02～0.18mm/r按T4240机床的进给量（表4.2-21），选择=0.09mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=500，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈121m/min≈963r/min按T4240机床上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=0.1mm，=60mm，=2mm，=0，=0.09mm/r,，走刀次数工序06：铣两个7415端面；铣Φ16端面工步一：铣两个7415端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：铣Φ16端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra12.5，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序07：铣7460端面1.选择刀具刀具选取硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序08：铣顶面宽8槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序09：铣右端宽8槽1.选择刀具刀具选取硬质合金立铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量①决定铣削深度表面粗糙Ra6.3，一步铣削即可满足其精度要求，故②决定每次进给量及切削速度根据立式铣床X52K说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝600当＝600r/min时按机床标准选取3.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序10：钻攻M8螺纹工步一：钻M8螺纹底孔Ф6.8选用Ф6.8高速钢锥柄麻花钻由《机械制造工艺设计简明手册》表2.7和《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16查得（机械制造工艺设计简明手册表2.15）562r/min按机床选取n=545r/min切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：攻M8螺纹选择M8mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.6mm/r597r/min按机床选取n=545r/min切削工时：，，，走刀次数则机动工时为镗床夹具设计由指导老师的分配，决定设计工序05：粗镗、半精镗、精镗Φ40孔的镗床夹具。专用夹具的提出本夹具主要用于粗镗、半精镗、精镗Φ40孔，粗糙度为Ra1.6，精度要求较高，故设计夹具时既要考虑如何提高生产效率，也要考虑Φ40孔的精度要求。定位分析选用角板后端面、顶面和7460端面定位，定位分析如下：1.角板后端面作为第一定位基准，与支承板、衬套相配合限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2.角板顶面作为第二定位基准，与支承板相配合限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴转动。3.角板7460端面作为第三定位基准，与定位销相配合限制一个自由度，即X轴移动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。分析计算定位误差一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.18mm，Td=0.25mm，已知孔的形状公差为0.046，根据经验公式，易知此结果符合。夹具的夹紧方案选择夹紧方案在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为镗床夹具选择由螺母、圆垫圈、螺柱、铰链压板、活动螺栓、支脚和六角法兰面螺母等组成夹紧机构夹紧工件。本工序为镗削余量小，镗削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。切削力和夹紧力的计算1切屑力计算查表1-2-3圆周力：径向力：轴向力：其中：查《机床夹具手册》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N2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=+GG为工件自重夹紧螺钉：公称直径d=10mm，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]=3.5～4取[s]=4得满足要求经校核：满足强度要求，夹具安全可靠镗导设计粗镗、半精镗、精镗Φ40孔，因是大批量生产，为了克服镗套磨损后无法更换的缺点，故镗套结构如5-1所示。图5-1镗套总结本次设计综合了大学里所学的专业知识，是理论与实际相结合的一次考验。通过这次设计，我的综合运用知识的能力有了很大的提高，尤其是看图，绘图，设计能力为我今后的工作打下了良好的基础。在此过程中，我进一步加深了对课本知识的理解，进一步了解了零件的工艺以及夹具设计过程。收获颇丰。首先，我要感谢老师对设计的指导