调整板加工工艺规程制定及插30H7孔专用夹具设计说明书.doc

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目 调 整 板 加 工 工 艺 规 程 制 定 及 插 30H7 孔 专 用 夹 具 设 计 班 级 机械 12 6 姓 名 刘一柱 学 号 1207100612 指导教师 魏永乐 完成日期 2015 7 10 任 务 书 一 设计题目 调整板机械加工工艺规程及插 30H7孔专用夹具设计 二 原始资料 1 被加工零件的零件图 1 张 2 生产类型 中批或大批大量生产 三 上交材料 1 所加工的零件图 1 张 2 毛坯图 1 张 3 编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4 编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5 绘制夹具装配图 A0 或 A1 1 张 6 绘制夹具中 1个零件图 A1 或 A2 装配图出来后 由指导教师为学生指 定需绘制的零件图 一般为夹具体 1 张 7 课程设计说明书 包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容 约 5000 8000字 1 份 四 进度安排 本课程设计要求在 3周内完成 1 第 l 2 天查资料 绘制零件图 2 第 3 7 天 完成零件的工艺性分析 确定毛坯的类型 制造方法 编制机 械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片 3 第 8 10 天 完成夹具总体方案设计 画出草图 与指导教师沟通 在其 同意的前提下 进行课程设计的下一步 4 第 11 13 天 完成夹具装配图的绘制 5 第 14 15 天 零件图的绘制 6 第 16 18 天 整理并完成设计说明书的编写 7 第 19天 完成图纸和说明书的输出打印 8 第 20 21 天 答辩 五 指导教师评语 该生设计的过程中表现 设计内容反映的基本概念及计算 设计方案 图纸表达 说明书撰写 综合评定成绩 指导教师 日 期 摘 要 调整板加工工艺及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 接着对零件各个工序的工步进行尺寸计算 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 工艺 工序 切削用量 夹紧 定位 误差 Abstract The flange parts processing technology and fixture design is the design of process design including the parts processing process design and the three part special fixture In the process of design should first of all parts to analyze understand parts of the process and then design a blank structure and choose the good parts of the machining datum designs the process routes of the parts then the parts each step process dimension calculation the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design then a special fixture fixture for the various components of a design such as the connecting part positioning device clamping element a guide element clamp and the machine tool and other components the positioning error caused calculate fixture when positioning analysis of the rationality and deficiency of fixture structure pay attention to improving and will design in Keywords process process cutting clamping positioning 目 录 1 零件的分析 1 1 1零件的形状分析 1 1 2零件的工艺分析 2 1 3确定生产类型 2 2 确定毛坯 绘制毛坯简图 3 2 1 确定毛坯的制造形式 3 2 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 3 3 拟定调整板工艺路线 4 3 1定位基准的选择零件表面加工方法的选择 4 3 2 工序的集中与分散 5 3 3 工序顺序的安排 5 3 4 制定工艺路线 6 3 5 选择加工设备和工艺装备 6 4 确定切削用量及基本时间 8 4 1 工序 1切削用量的及基本时间的确定 8 5 夹具设计 9 5 1 确定夹具的结构方案 9 5 2夹具设计及操作的简要说明 10 总 结 11 参考文献 12 1 零 件 的 分 析 1 1 零 件 的 形 状 分 析 题目给的零件是调整板 主要作用是起连接作用 它主要用于两零件之间的 连接 以传递动力和转矩 零件的实际形状如上图所示 从零件图上看 该零件是典型的零件 结构比 较简单 具体尺寸 公差如下图所示 1 2 零 件 的 工 艺 分 析 由零件图可知 其材料为 45 具有良好的综合机械性能 适用于承受较大应 力和要求耐磨零件 调整板的技术要求 加工表面 尺寸及偏差 mm 精度等级要求 表面粗糙度 Ra um 大端面 33 IT12 6 3 大外圆面 10 IT12 6 3 圆环面 925IT10 6 3 小外圆面 0 146IT7 3 2 小端面 9IT10 6 3 7mm 孔 7 IT12 12 5 中心孔 30 R18 IT12 6 3 1 3 确 定 生 产 类 型 本调整板假设年产量为 Q 10000 台 年 每台需要该零件 4 个 备品率 为 3 废品率为 0 5 代入公式 1 1 得 N 10000 台 年 4 件 台 1 3 1 0 5 20703 件 年 调整板重量为 0 896kg 由表 1 3 知 调整板属轻型零件 由表 1 4 知 调整板的 生产类型为大批量生产 2 确 定 毛 坯 绘 制 毛 坯 简 图 2 1 确 定 毛 坯 的 制 造 形 式 零件材料为 45 考虑到零件在使用过程中起连接作用 分析其在工作过程中 所受载荷 最后选用锻造 以便使金属纤维尽量不被切断 保证零件工作可靠 年产量已达成批生产水平 而且零件轮廓尺寸不大 可以采用模锻 这从提高生 产效率 保证加工精度 减少生产成本上考虑 也是应该的 2 2 确 定 毛 坯 的 尺 寸 公 差 和 机 械 加 工 余 量 1 公差等级 由调整板的功用和技术要求 确定该零件的公差等级为普通级 2 锻件重量 已知机械加工后调整版的重量为 0 896kg 由此可以初步估计机械加工前 锻件毛坯的重量为 1 2kg 3 锻件形状复杂系数 对调整板零件图进行分析计算 可大致确定锻件外廓的直径和高度 即 d 104mm h 37mm 由公式 2 3 和 2 5 可计算出该调整板锻件的形状复杂系数 S mt mN 1 2 d2h 4 1 2 1042 37 7 8 10 6 4 0 48 介于 0 32 和 0 63 之间 故该调整板的形状复杂系数为 S2级 4 锻件材质系数 由于该调整板材料为 45 钢 是碳的质量分数小鱼 0 65 的碳素钢 故锻 件的材质系数属 M1级 5 锻件分模线形状 根据该零件的形位特点 选零件的大端面为分模面 属平直分模面 6 零件表面粗糙度 由零件图可知 调整板各加工表面的粗糙度 Ra 均大于 1 6 m 根据上述诸因素 可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量 如下表所 示 锻件重量 kg 包容体 重量 kg 形状复 杂系数 材质系数 公差等级 1 2 2 45 S2 M1 普通级 项目 mm 机械加工余量 mm 尺寸公差 mm 备注 1 5 2 0 取 2 表 2 13 直径 100 1 4062 表 2 10 1 5 2 0 取 2 表 2 13 直径 65 1 2068 表 2 10 1 5 2 0 取 2 表 2 13 高度 25 1 05 表 2 10 1 5 2 0 取 2 表 2 13 高度 33 1 2068 表 2 10 1 5 2 0 取 2 表 2 13 孔径 30 1 206 表 2 10 1 5 2 0 取 2 表 2 13 孔径 R18 1 2068 表 2 10 3 拟 定 调 整 板 工 艺 路 线 3 1 定位基准的选择零件表面加工方法的选择 1 精基准的选择 待加工的零件是盘状零件 孔是设计基准 也是装配基准和测量基准 为 避免由于基准不重合而产生的误差 应选孔为定位基准 即遵循 基准重合 的 原则 零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工 即遵循了 基准统一 原则 具体而言 即选 100mm 的外圆面和大端面作为精基准 2 粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整 没有飞边 毛刺或其他表面缺陷 由于待加工的 零件全部表面都需加工 而 100mm 外圆面和大端面作为精基准应先进行加工 应选面积较大的 65 外圆面及其端面为粗基准 采用 65 外圆面定位加工 可 保证孔的壁厚均匀 3 表面加工方法的确定 以公差等级和表面粗糙度要求 参考相关资料 其加工方法选择如下 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra um 加工方法 备注 大端面 IT12 6 3 粗车 表 1 8 大外圆面 IT12 6 3 粗车 半精车 表 1 6 圆环面 IT10 6 3 粗车 表 1 8 小外圆面 IT7 3 2 粗车 半精车 精车 表 1 6 小端面 IT10 6 3 粗车 表 1 8 7mm 孔 IT12 12 5 钻 表 1 7 中心孔 IT12 6 3 插 表 1 8 3 2 工 序 的 集 中 与 分 散 选用工序集中原则 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 以缩短辅助时间 而且由于与一次装夹中加工了许多表面 有利于保证各种加工 表面之间的相对位置精度要求 3 3 工 序 顺 序 的 安 排 遵循 先基准后其他 原则 先加工精基准 遵循 先粗后精 原则 先粗加工 再精加工 遵循 先主后次 原则 先加工主要表面 后加工次要表面 遵循 先面后孔 原则 先加工外圆面 端面 再钻孔 插孔 3 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 尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到合理的保证 除此以外 还应当考虑经济效果 以便使生产成本 尽量下降 方案 1 粗车大端面 2 粗车 半精车 100mm 外圆面 3 粗车圆环面 4 粗车 半精车 精车 65mm 外圆面 5 粗车小端面 6 钻 9 7 孔 C1 均布 7 插中心孔 8 去毛刺 9 检验入库 3 5 选 择 加 工 设 备 和 工 艺 装 备 1 机床选用 查表 4 1 根据机床的选用原则 对于车削工序 大批量生产 选用卧式车床 就能满足要求 本零件外轮廓尺寸不大 精度要求属于中等要求 故选用最常用 的 CA6140 卧式车床 查表 4 8 对于钻削工序 选用 Z525 立式钻床即可满足要求 2 选择刀具 在车床上加工的工序 一般选用硬质合金车刀 加工刀具选用 YG6 类硬质 合金车刀 它的主要应用范围为普通铸铁 冷硬铸铁 高温合金的精加工和半精 加工 为提高生产率及经济性 可选用可转位车刀 GB5343 1 134 GB5343 2 134 钻孔时选用高速钢麻花钻 参考 机械加工工艺手册 主编 孟少农 第二卷表 10 21 47 及表 10 2 53 可得到所有参数 3 选择量具 本零件属于成批量生产 一般均采用通常量具 选择量具的方法有两种 一 是按计量器具的不确定度选择 二是按计量器的测量方法极限误差选择 采用其 中的一种方法即可 加工设备和工艺装备的选择汇总如下表 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗车大端面 车床 CA6140 偏头车刀 游标卡尺 2 粗车 半精车 100mm 外圆面 车床 CA6140 外圆车刀 游标卡尺 3 粗车圆环面 车床 CA6140 偏头车刀 游标卡尺 4 粗车 半精车 精车 65mm 外圆面 车床 CA6140 外圆车刀 游标卡尺 千 分尺 5 粗车小端面 车床 CA6140 外圆车刀 游标卡尺 6 钻 9 7 孔 C1 均布 钻床 Z525 麻花钻 卡尺 塞规 7 插中心孔 插床 插刀 卡尺 塞规 8 去毛刺 钳工台 平锉 9 检验入库 塞规 卡尺等 4 确 定 切 削 用 量 及 基 本 时 间 切削用量包括背吃刀量 a 进给量 f 和切削速度 v 确定顺序是先确定p a f 再确定 v p 4 1 工 序 1 切 削 用 量 的 及 基 本 时 间 的 确 定 粗车大端面 1 确定切削深度 pa 由于单边余量为 2mm 可在一次走刀内完成 查表取 2mm pa 2 确定进给量 f 根据 切削加工简明实用手册 可知 表 1 4 进给量 0 5 1 0frm 按 CA6140 机床进给量 表 4 2 11 在 机械制造工艺设计手册 可知 0 7f 3 确定切削速度 0V 根据 切削用量简明使用手册 表 1 11 切削速度的修正系数为 1 0 0 112 0 8 1 0 1 0 见表 1 40 故 tvKmvsvKTvKv tV 63 0 0 184 920 1 min48 120 nDc 17ir 根据 CA6140 车床说明书选择 1250ir 这时实际切削速度 为 cV 1cn 01257 min 4 计算基本工时 1 46minltf 5 夹 具 设 计 5 1 确 定 夹 具 的 结 构 方 案 1 确定定位元件及夹紧方案 在加工过程中 根据零件的形状和需要加工的表面 我们可以选择一面两销 定位方式 一个工艺孔用短圆柱销 一个用棱形销定位 夹紧方式用操作简单 通用性较强的移动压板来夹紧 在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由 度 定位板限制了零件在 Z方向上的移动和 X Y 方向的旋转 短圆柱销限制 零件 X Y 方向上的移动 菱形销限制零件 Z方向的旋转 2 定位误差的分析 两定位销的定位误差 0B 111minYDd 222i1122inminarct YdDdL 其中 10 52Dm 20D d 3dm 1in 2in4 且 L 84mm 得 10 63Y 257m Y 误差总和 10 63 1BYm 2 57BY 从以上的分析可见 所设计的夹具能满足零件的加工精度要求 3 切削力及夹紧力的计算 参考文献 实际所需夹紧力 F夹与切削力 之间的关系 F夹 KF 轴向力 F 夹 KF N 扭距 Nm93 103 24 05 14 310 8 90 MYFXKfdC 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内 安全系数 2K 由资料 机床夹具设计手册 查表 可得 7 切削力公式 PffDF 75 02 14 rm 3 查表 得 821 0 6 9 pKHB 即 69 0Nf 实际所需夹紧力 由参考文献 16 机床夹具设计手册 表 得 12 FWfK 安全系数 K可按下式计算 由式 2 5 有 6543210 式中 为各种因素的安全系数 见参考文献 16 机床夹具设计手6 册 表 可得 25 01 32 10 21 K 所以 465698NFWf 5 2 夹 具 设 计 及 操 作 的 简 要 说 明 本夹具用于在插床上加工孔 工件以底平面 一面二销为定位基准 实现完 全定位 采用螺旋夹紧压板机构夹紧工件 该夹紧机构操作简单 夹紧可靠 总 结 课程设计即将结束了 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 和实践相结合进行实实在在的设计 使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计 的步骤和要领 使我们更好的利用图书馆的资料 更好的更熟练的利用我们手中 的各种设计手册和 CAXA PROE 等制图软件 为我们踏入社会打下了好的基础 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的 还应该更好 的做到理论和实践的结合 因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导 使我们学 到了很多 也非常珍惜这次课程设计的机会 它使我的能力得到进一步的提升 参 考 文 献 1 张进生 机械制造工艺与夹具设计指导 机械工业出版社 111115 2 李庆寿 机床夹具设计 机械工业出版社 111111 3 李洪 机械加工工艺手册 北京出版社 111134 4 黄如林 刘新佳 汪群 切削加工简明实用手册 化学工业出版社 2544 5 余光国 马俊 张兴发 机床夹具设计 M 重庆 重庆大学出版社 111115 6 王光斗 王春福 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社 2540 7 李庆寿 机械制造工艺装备设计适用手册 M 银州 宁夏人民出版社 111111 8 廖念钊 莫雨松 李硕根 互换性与技术测量 M 中国计量出版社 2540 11 111 9 王光斗 王春福 机床夹具设计手册 M 上海科学技术出版社 2540 10 乐兑谦 金属切削刀具 机械工业出版社 2545 4 17