扇形板零件的机械加工工艺规程及夹具设计设计说明书.doc

郑 州 科 技 学 院机械制造工艺学课程设计任务书题目；扇形板零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容： 1.零件图 1张2.毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡 1份4.机械加工工序卡 1份5.夹具设计装配图 1张6.夹具体零件图 1张7.课程设计说明书 1份班 级： 12级13班 姓 名： 赵双双 学 号： 201233401 指 导 教 师： 韩彦勇 教研室主任： 郑喜贵 2015年 9 月 7日目录1零件的分析12毛坯设计32.1 确定毛坯的制造形式32.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量32.2.1 公差等级32.2.2 零件重量32.2.3 棒料材质系数33 机械加工工艺过程设计53.1定位基准的选择53.2 零件表面的加工方法53.3 制定机械加工工艺路线63.4 工艺方案的比较与分析83.5确定机械加工余量及毛坯尺寸83.6 选择机床83.7 选择刀具93.8 选择量具93.8.1 选择端面量具93.8.2选择加工孔量具93.8.3选择千分尺104 机械加工工序设计114.1 确定工序尺寸及加工余量114.2 端面工序尺寸及加工余量114.3 外圆柱面工序尺寸及加工余量114.4 孔的加工工序尺寸及加工余量124.5 确定切削用量及其基本时间134.5.1 工序三粗车45mm外圆的切削用量及基本时间134.5.2工序三切削用量的确定144.5.3 检查机床功率154.6 基本时间的确定154.6.1工序七加工12H7mm孔的切削用量及基本时间154.6.2 确定进给量f164.6.3 确定切削速度v164.7 检验扭矩功率165 夹具设计185.1专用夹具的设计18参考文献201零件的分析 图1-1手柄套零件图 手柄套主要用来安装手柄，起到方便操作手柄的作用。由零件图可知，该零件加工表面包括两端面，外圆面和各个孔。12孔的中心线是主要的设计基准和加工基准，与右端面有一定的位置关系。具体分析如下：（1） 45mm外圆：公差等级为f7，表面粗糙度为Ra3.2um。（2） 端面：本零件为回转体结构，端面尺寸精度要求不高，右端面要求与12H7孔的中心线垂直度为0.05，表面粗糙度为Ra3.2和Ra6.3.（3） 12H7孔：公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra1.6um。（4） 26H8孔：两孔位置相互垂直，孔中心线与右端面的距离为13mm，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2um。两孔要求与12H7孔的中心线的位置度为0.12。（5） 8mm孔：未注公差尺寸，孔中心线与右端面距离为22mm。（6） 5H7孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2um，孔中心线与12H7孔中心线的距离为15mm，深为12mm。（7） 16mm孔：未注公差尺寸，孔深12mm 2毛坯设计2.1 确定毛坯的制造形式“手柄套”零件材料为45号钢，生产类型为大批量生产。考虑到该手柄套零件在工作过程中要承受较小载荷，而且零件的轮廓尺寸不大，生产量已达到大批生产的水平，故毛坯选用圆棒料，零件材料为45号钢。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指导教程要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。2.2.1 公差等级由手柄套的功用及其技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.2.2 零件重量已知机械加工后手柄套重量为0.39kg，由此可初步估计机械机械加工前棒料毛坯质量为0.44kg。2.2.3 棒料材质系数该手柄套材料为45号钢，是碳的质量份数小于0.65%的碳素钢，故该棒料的材质系数属M1级。 由手柄套零件图可知，该零件各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6um。根据上述各因素，可查表确定该棒料的的尺寸公差及机械加工余量，选用材料为直径48mm的圆棒料3 机械加工工艺过程设计3.1定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则加工工艺过程会出问题，更有甚者，还会造成零件成批报废，使生产无法进行。从零件的分析得知，手柄套为一般轴类零件，以外圆作为粗基准。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证为使基准统一，选择12mm孔作为精基准。（1）以45mm外圆为基准，加工两端面；（2）以端面为基准加工外圆，钻12mm孔；（3）以12mm孔为基准，加工5mm，6mm，8mm孔和深16mm的孔。3.2 零件表面的加工方法 本零件的加工表面有外圆，端面，孔，材料为45钢。参考机械制造工艺设计简明手册相关资料，其加工方法选择如下： （1） 45mm外圆面：公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra3.2um需进行粗车半精车精车。 （2）端面：本零件端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，右端面要求与12H7mm孔的中心线垂直度为0.05，表面粗糙度为Ra3.2um和Ra6.3um。若选用车削要求Ra3.2um的右端面经粗车，半精车，要求Ra6.3um的左端面粗车即可；为了便于加工，一道工序内打中心孔，本零件端面选用车削。（3）12H7mm孔：公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6um，需进行钻粗铰精铰。（4）26H8mm孔：公差等级为IT8表面粗糙度为Ra3.2um，需进行钻铰。（5）8mm孔：未注公差尺寸，公差等级按IT14，只需进行钻即可。（6）5mm孔：公差等级为IT7，需进行钻精铰。（7）16mm孔：未注公差尺寸，公差等级按IT14即可，因12H7mm孔已加工故只需扩孔即可。3.3 制定机械加工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。在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序相对集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案一 工序1 下料 工序2 粗车左端面，打中心孔,外圆倒角c1 工序3 粗车45mm外圆 ，切断，留总余长 工序4 调质处理 工序5 半精车右端面，保证总长 工序6 半精车、精车外圆，倒角C1 工序7 加工12H7mm孔，进行钻粗铰精铰，倒角C1。 工序8 加工5mm孔，进行钻精铰 工序9 加工8mm孔和26H8mm孔，26H8mm孔进行钻铰，8mm孔钻。 工序10 扩16mm孔，倒角 工序11 去毛刺 工序12 检验入库工艺路线方案二工序1 下料 工序2 粗车左端面，打中心孔，外圆倒角c1 工序3 粗车45mm外圆 ，切断，留总余长 工序4 调质处理 工序5 半精车右端面，保证总长 工序6 半精车、精车外圆，倒角C1 工序7 加工5mm孔，进行钻精铰 工序8 加工12H7mm孔，进行钻粗铰精铰，倒角C1 工序9 加工8mm孔和26H8mm孔，26H8mm孔进行钻铰，8mm孔钻。 工序10 扩16mm孔，倒角 工序11 去毛刺 工序12 检验入库3.4 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。而方案一先加工12H7mm孔进行钻粗铰精铰在加工5mm孔。方案二则是先加工5mm孔，再加工12H7mm孔。由零件图可知，12H7mm孔要求较高，且其中心线为设计基准，按基准先行，和先主后次原则，方案一较合理。3.5确定机械加工余量及毛坯尺寸根据零件图和生产纲领可知，该零件精度要求不高，且大批量生产，此零件外形为简单的圆柱体，为了一定程度降低了成本。选择毛坯种类为型材。根据机械制造工艺设计简明手册得，选择型材尺寸为48mm。3.6 选择机床（1）工序1使下料，选用设备为锯床。（2）工序2、5是粗车左端面，打中心孔工序，半精车右端面、打中心孔机床。由机械制造技术基础课程设计查得，选择型号为CA6140。（3）工序3、6是粗车外圆，半精车精车外圆。选用设备为卧式车床。由机械制造工艺设计简明手册查得，选择型号为CA6140.（4）工序4、5、9、10加工孔，选用设备为立式钻床。由机械制造工艺设计简明手册查得，选择型号为Z525。（5）工序11去毛刺，选用工具为钳工台。3.7 选择刀具（1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀。加工钢制类零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。（2）钻头一般采用标准高速麻花钻。本零件需要钻四个不同直径的孔，由机械制造技术基础课程设计查得，选择相应的麻花钻，选择相应的扩孔钻，选择相应的铰刀。3.8 选择量具本零件属于成批产品，采用通用量具。选择量具的方法为：按计量器具的不确定度选择。相关数据查机械制造工艺设计简明手册。 3.8.1 选择端面量具端面经粗车，半精车达到距离为35mm，查表得，选用分度值为0.02mm，测量范围0150mm的游标卡尺。 3.8.2选择加工孔量具（1） 测量12mm孔。查表5.21，选择锥柄圆柱塞规D=1014mm，L=99mm。（2）测量8mm孔，选择锥柄圆柱塞规D=610mm，L=87mm。（3） 测量5mm、6mm孔，选择针式塞规D=6mm，L=80mm选择分度值为0.01,测量范围025mm的深度百分尺。 3.8.3选择千分尺 外圆柱面半精车、精车，达到图纸要求为45f7，查表得可知外径千分尺可用于测量公差等级为IT7IT9的工件，故选择分度值为0.01，测量范围2550mm的外径千分尺。4 机械加工工序设计4.1 确定工序尺寸及加工余量确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后的工序尺寸按零件图的要求标注。相关数据查机械制造技术基础课程设计。4.2 端面工序尺寸及加工余量两端面的距离为35mm，要求Ra3.2um的右端面经车削，半精车，要求Ra6.3um的左端面，经粗车即可。工序安排先粗车两端面，再半精车右端面。查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下：半精车：加工余量为1mm，粗车：加工余量为1mm，则毛坯总余量为3mm。各工序尺寸：半精车36mm，粗车38mm。4.3 外圆柱面工序尺寸及加工余量外圆柱面尺寸为45mm，公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2um。工序安排为粗车半精车精车，最后倒角为C1。查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量余量如下：精车：直径加工余量为0.2mm；半精车：直径加工余量为1.5mm；粗车直径加工余量为2.0mm。则毛坯总余量为3.7mm。各工序尺：精车45.2mm，半精车46.7mm，粗车48.7mm。因为毛坯为48.7mm的棒料，显然不满足条件，故应该对加工余量进行调整。粗车的加工余量减小为1.3mm，刚好满足要求。则最后各工序尺寸：精车45.2mm，半精车46.7mm，粗车48mm。确定各工序尺寸公差：工序尺寸的公差等级按各加工方法所能达到的经济精度确定，查机械制造工艺设计简明手册得型材的精度取IT14级，查表可得：粗车取IT10级，半精车取IT8级，精车取IT7级。4.4 孔的加工工序尺寸及加工余量（1）12H7mm孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6um。工序安排为钻粗铰精铰，最后孔口倒角C1。 查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下： 钻孔：11mm 加工余量0.85mm 粗铰：11.95mm 加工余量0.05mm 精铰：12H7 加工余量0mm（2）26H8mm孔：公差等级为IT8表面粗糙度为Ra3.2um。两孔要求与12H7孔的中心线的位置度为0.12.工序安排为钻铰。 由表552确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下： 钻孔： 5.8mm 加工余量为0.2mm 铰孔： 6H7mm 加工余量为0mm（3）8mm孔：未注公差尺寸，钻孔即可。 查表确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下： 钻孔： 8mm 加工余量为0mm（4）5mm孔：加工5mm孔，工序安排为钻精铰。 查表确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下： 钻孔： 4.8mm 加工余量为0.2mm 精铰： 5mm 加工余量为0mm（5）16mm孔：未注公差尺寸，因12H7mm孔已加工，故只需进行扩孔即可。 查表确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下： 一次扩孔：13.2mm 加工余量0.8mm 二次扩孔：16mm 加工余量0mm 4.5 确定切削用量及其基本时间切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。选择两个典型的工序，工序3粗车45mm外圆和工序7加工12H7mm孔，进行钻粗铰精铰进行计算。4.5.1 工序三粗车45mm外圆的切削用量及基本时间本工序为粗车45mm外圆面。已知工件材料：45钢，=670MPa，热轧制型材机床；机床为CA6140卧式车床；刀具：硬质合金，YT5。下面的相关数据根据切削用量简明手册确定。 CA6140机床中心高为200mm，查表得，选择刀杆BH=16mm 25mm，刀片厚度4.5mm，查表，选择车刀几何形状为平面带倒棱型，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刀倾角=，刀尖圆弧半径=0.7mm。4.5.2工序三切削用量的确定确定切削深度 此工序直径加工余量为1.3mm，单边余量仅为0.65mm，可在一次走刀内切完，故=0.65mm。确定进给量f 根据表1.4，在粗车钢料，刀杆尺寸为BH=16mm25mm，3mm，工件直径为4060mm，f=0.40.7mm/r，查表得，选择f=0.56 mm/r。选择车刀磨钝标准及耐用度，车刀后面最大磨损限度选择1.0mm，普通车刀寿命T=60min。确定切削速度v 查表得，切削速度=123m/min查表得，切削速度修正系数为=0.9，=1.0，=0.65，修正后的切削速度为 =82（m/min）按CA6140机床转速，选择n=11.8r/s,则实际切削速度4.5.3 检查机床功率由表查得=2.4kw。切削功率修正系数，=1.24，故实际切削时功率为，而机床主轴允许功率为，故选用的切削用量可在CA6140机床上进行。 最后确定切削用量为：=0.65mm f=0.56mm n=11.8r/s v=1.78m/s。4.6 基本时间的确定根据机械制造工艺设计简明手册表得，车外圆的基本时间为：，式中,=35 取=4，查表得，取=5，则基本时间4.6.1工序七加工12H7mm孔的切削用量及基本时间本工序为孔加工，要求：加工12H7mm孔，进行钻粗铰精铰。先钻孔11mm再粗铰、精铰孔，尺寸保证到12mm。机床：Z525立式钻床，刀具：高速钢的标准钻头和标准铰刀。查表得，直柄麻花钻直径11mm,刀具寿命T=45min；标准铰刀，刀具寿命T=40min。4.6.2 确定进给量f由表查得f=0.250.31/r，由Z525钻床参数确定f=0.28mm/r。4.6.3 确定切削速度v由表查得=14m/min,切削速度修正系数=0.870.85=0.739，故v=140.739=10.6m/min306.89r/min按机床转速参数，选择n=392r/min,则实际切削速度13.54m/min4.7 检验扭矩功率 根据表查得，钻孔时扭矩及功率，式中=0.305，=2.0，=0.8，=1.0，则=13.3。而转速为n=392r/min的Z525型立式钻床能传递的扭矩为=73.6。经计算，检验成立。2铰孔 确定进给量f根据表2.11查得f=0.651.4mm/r，按Z525钻床选择根据机械制造技术基础课程设计指导教程被切削层长度 L=12mm刀具切入长度L1:L1=5mm刀具切出长度2：2=17mm机动时间t：t=0.13min5 夹具设计本零件除了工序九加工12H7mm孔和26H8mm及8mm孔需要专用钻夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。专用夹具能大大提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，在批量和大量生产重意义重大。5.1专用夹具的设计经过设计任务要求，12mm孔加工用夹具。本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为一个高速钢麻花钻。由零件图可知，本方案采用钻床进行加工，夹具的底面是主要的定位面，工件左、右两侧面用V型块定位，左侧是固定V型块，右侧为活动V型块，夹紧通过对活动V型块施力实现。孔的中心距和位置精度用钻套来保证。在加工中，夹具的下底面是主要定位面，且钻套的中心线和下底面还有一定的垂直度要求。（1)钻套的设计查机床夹具设计手册手册。其中，d=12F7mm，D=18m6mm，D1=32mm，D2=30mm，H=35mm，h=5m，h1=2mm，h2=18mm，h3=14mm，r=16mm，r1=1mm，m=7mm，m1=7mm，a=0.5mm，b=2mm，=50，=0.008mm，配钻套螺钉M12。(2)钻套衬套的计设计查机床夹具设计手册手册。其中：d=18F7mm，D=236mm，D1=30mm，H=35mm，C=1mm,C1=2mm,C2=1.5mm,a=0.5mm,b=2mm, =0.008mm。（3）零件的位置误差 从零件图上可知，12mm孔与右端面的垂直度最大偏差为0.05mm。 钻模对刀误差：因加工孔的孔径D1等于钻头孔径d，由于钻套孔径D的约束，一般情况下，加工孔中心实际上与转套中心重合，因此，钻模对刀误差趋于0。夹具相对于刀具的误差取0.01mm。参考文献1柯建宏，饶锡新，王庆霞，等.机械制造技术基础课程设计M.武汉：华中科技大学出版社，2008.2昆明理工大学.机械制造基础课程设计手柄零件设计C/陈关龙，吴昌林，中国机械工程专业课程设计改革案例集。北京:清华大学出版社，2010.3孟少龙.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1991.4蔡兰.机械零件工艺性手册M.2版.北京：机械工业出版社，2007.5黄如林，汪群.金属加工工艺及工装设计M.北京：化学工业出版社，2006.6成大先.机械设计手册：单行版.常用设计资料M.北京：化学工业出版社，2010.7王先逵.机械加工工艺手册M.2版。北京：机械工业出版社，2007.8周汝忠.机夹可转位刀具M.成都：成都科技大学出版社，1994.9熊良山，严晓光，张福润.机械制造技术基础M.3版。武汉：华中科技大学出版社，2006.10艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册M.3版.北京：机械工业出版社，2004.11张琳娜，赵凤霞，李晓沛.简明公差标准应用手册M.2版。上海：上海科学技术出版社，2010.