端蓋零件的工藝流程及專用夾具的設計.doc

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機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 說 明 書 設計題目 端蓋零件的工藝流程及專用夾具的設計 專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化1111班 姓 名 學 號 11316129 指導老師 成績評定 等 級 評閱簽字 評閱日期 湖北文理學院理工學院機械與汽車工程系 2014年6月12 目錄 1端蓋零件的用途、技術要求及工藝分析 1 1.1 端蓋的用途 1 1.2 端蓋的工藝性分析 1 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 1 2.1 選擇毛坯 1 2.2 繪制毛坯圖 3 3 工藝路線的確定 3 3.1 定位基準的選擇 3 3.2 表面加工方法的確定 4 3.3 加工工序的安排 4 3.4 確定工藝路線 5 4 機床設備及工藝裝備的選用 6 4.1 機床設備的選用 6 4.2 工藝裝備的選用 6 5 切削用量及工時定額的計算 6 5.1 工序1：粗鏜、半精內圓 6 5.2 工序2：粗車左端凸起端面 7 5.3 工序3：粗銑、半精銑右端面 8 5.4 工序4：粗銑左端環(huán)面及越程槽 11 5.5 工序5：粗車，半精車凸臺外圓 12 5.6 工序6：鉆孔、及锪孔 13 6 夾具設計 15 6.1 夾具設計任務 15 6.2 確定夾具的加工方案 15 參考文獻 16 附錄一 零件加工工序卡………………………………………………………………………………17 附錄二 零件圖及夾具裝配圖…………………………………………………………………………25 1端蓋零件的用途、技術要求及工藝分析 1.1 端蓋的用途 端蓋應用廣泛，是非常重要的機械零件之一。端蓋的一般作用是：（a）軸承外圈的軸向定位；（b）防塵和密封，除本身可以防塵和密封外，也常和密封件配合以達到密封的作用；（c）位于車床電動機和主軸箱之間的端蓋，主要起傳遞扭矩和緩沖吸震的作用，使主軸箱的轉動平穩(wěn)。 因此該零件應具有足夠的強度、鋼度耐磨性和韌性，以適應端蓋的工作條件。該零件的主要工作表面為左右端面以及左端面的外圓表面，在設計工藝規(guī)程時必須重點考慮。端蓋加工工藝的可行性與合理性直接影響零件的質量、生產成本、使用性能和壽命等。 1.2 端蓋的工藝性分析 分析零件圖可知，端蓋的4個端面和的內圓均要求車銷加工；零件左、右端面為平面，可以防止加工過 程中鑄件偏斜；另外，該零件除主要表面（孔、及臺階孔、外圓和端蓋右端端面）外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過車削，銑削，鉆床的粗加工就可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法加工出來。即該零件的工藝性能良好。 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1 選擇毛坯 由于該零件的結構比較簡單，在工作工程中不會受很大的力。由于該端蓋在工作過程中要承受沖擊載荷，為增強其強度和沖擊韌度，和較好的組織，毛坯選用鑄件，該端蓋的輪廓尺寸不大，為提高生產率和鑄件精度，采用機器造型方法鑄造毛坯，選擇HT150。HT150灰鑄鐵具有良好的鑄造性、減震性、耐磨性和切削加工性能，適合鑄造該端蓋零件。 該零件各表面的加工余量是由各個表面的粗糙度、加工方法以及加工等級來確定的。具體方法及結果如下： 2.1.1 內圓加工余量的確定 工序名稱 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/m 半精鏜 0.09 25.00 3.2 精鏜 0.41 24.91 3.2 毛坯 24.50 2.1.2 左端凸起端面的加工余量的確定 工序名稱 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/m 粗車 0.7 59．4 6.3 毛坯 60.1 2.1.3 右端面加工余量的確定 工序名稱 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/m 半精銑 0.5 58 3.2 精銑 0.9 58.5 6.3 毛坯 59.4 2.1.4 左端環(huán)面加工余量的確定 工序名稱 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/m 粗銑 0.7 51 12.5 毛坯 51.7 2.1.5 左端凸起外圓面加工余量的確定 工序名稱 工序加工余量/mm 工序尺寸/mm 尺寸公差/mm 表面粗糙度/m 半精車 0．5 37.5 3.2 粗車 0.9 38 6.3 毛坯 38.9 2.1.6 其余尺寸的加工 4孔可以直接鉆出，再利用锪鉆加工孔，孔也可直接鉆出，再用锪鉆加工孔。 2.2 繪制毛坯圖 圖2-1毛坯圖 3 工藝路線的確定 3.1 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 3.1.1 粗基準的選擇 以右端非加工面和左端面為主要的定位粗基準 3.1.2 精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以精加工后的孔中心軸線為主要的定位精基準。 3.2 表面加工方法的確定 圖3.2 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 端蓋左端凸起端面 12.5 粗車 端蓋左端凸起外圓面 3.2 粗車-半精車 左端環(huán)面 3.2 粗銑―半精銑 越程槽 12.5 粗銑 端蓋右端面 3.2 粗銑-半精銑 內圓 3.2 粗鏜-半精鏜 4臺階大孔 6.3 鉆-锪 4臺階小孔 12.5 鉆 右端臺階大孔 12.5 鉆-锪 右端臺階小孔 12.5 鉆 3.3 加工工序的安排 3.3.1 主要加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工基準—內圓中心軸線。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工端蓋右端面，后加工端蓋左端環(huán)面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工端蓋端面，再加工端蓋的各孔。 3.3.2 輔助加工工序 由于加工零件為端蓋，材料為HT150，主要面進行熱處理工序，當加工完主要平面后，可安排一次中檢。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和終檢工序。 3.4 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，列出端蓋的工藝路線。 表X：端蓋的工藝路線及設備、工裝的選用 序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 粗鏜、半精鏜內圓 臥式鏜床 高速鋼鏜刀 游標卡尺 2 粗車左端凸起端面 車床CA6140 車刀 游標卡尺 3 粗銑、半精銑右端面 銑床X51 端銑刀 游標卡尺 4 鉆4孔、锪孔 鉆床Z525 麻花鉆、锪鉆 深度游標卡尺 5 粗銑左端環(huán)面 銑床X51 端銑刀 游標卡尺 6 銑越程槽 銑床X51 周銑刀 深度游標卡尺 7 粗車、半精車左端凸起外圓 車床CA6140 外圓車刀 游標卡尺 8 車倒角 車床CA6140 車刀 游標卡尺 9 鉆孔、锪孔 鉆床Z525 麻花鉆、锪鉆 雙面游標卡尺 10 去毛刺 鉗工臺 平挫 11 熱處理—端蓋圓柱表面淬火、低溫回火 淬火機 12 校正 鉗工臺 手錘 13 中檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 14 清洗 清洗機 15 終檢 塞規(guī)、百分表、卡尺等 4 機床設備及工藝裝備的選用 4.1 機床設備的選用 考慮到本文的端蓋零件精度要求不是很高，本文采用的機床主要有：臥式鏜床、車床CA6140、銑床X51、鉆床Z525等。 4.2 工藝裝備的選用 根據(jù)以上機床設備進行加工時，要選用的工藝裝備有車刀、鉆頭、锪鉆、百分表、游標卡尺等。 5 切削用量及工時定額的計算 5.1 工序1：粗鏜、半精內圓 5.1.1 粗鏜孔至， 2Z=0.82mm則 Z=0.41mm 查有關資料，確定鏜床的切削速度為v=40m/min，f=0.3mm/min由于臥式鏜床主軸轉數(shù)為無級調數(shù)，故以上轉數(shù)可以作為加工時使用的轉數(shù)。 ，， 則： 5.1.2 半精鏜孔至 2Z=0.18mm，Z=0.09mm f=0.2mm/r v=40m/min 計算切削工時 ，， 則： = 5.2 工序2：粗車左端凸起端面 工件材料：HT150，鑄造。 加工要求：粗車端面及表面粗糙度值R為12.5。 機床：臥式車床CA6140。 刀具：刀片材料為YG6 確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為0.7mm，加工等級取IT12級，取， v=20m/min d=75mm 則， 臥式車床CA6140為無級調整，可取， 。 計算切削工時，則： = 5.3 工序3：粗銑、半精銑右端面 銑床：X51 銑刀：選用立銑刀d=16mm、齒數(shù)Z=5 5.3.1 粗銑至59.4-58.5mm 參照有關手冊，確定切削速度： v=19m/min f=0.2mm/r， 采用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取 故實際切削速度為： 當時，工作臺的每分鐘進給量應為 L=18mm 5.3.2 半精銑至58.5-58mm 參照有關手冊，確定切削速度： v=19m/min f=0.1mm/r 采用X51立式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取 故實際切削速度為： 當時，工作臺的每分鐘進給量應為 L=18mm 5.3.3 倒角C1 采用锪鉆。 5.3.4 鉆孔 參照有關手冊，確定： f=0.1mm/r V=16mm/min 所以， n==1273r/min 根據(jù)機床說明書，取; 所以實際切削速度為： 切削工時， ，， 則： = 5.3.5 锪鉆孔 參照有關手冊，確定： f=0.1mm/r v=4m/min 所以，n==91r/min 根據(jù)機床說明書，取; 則實際切削削工時 ，， 則： = 5.4 工序4：粗銑左端環(huán)面及越程槽 5.4.1 粗銑左端環(huán)面至51.7-51mm 參照有關手冊，確定： f=2mm/r v=28.8m/min d=115mm 取， n=80 機床可直接選取 則計算工時， ，， 則： = 5.4.2 粗銑越程槽 參照有關手冊，確定： f=0.4mm/r V=25m/min d=75mm 所以， n==106r/min 根據(jù)機床說明書，?。? 則， ，， 則： = 5.5 工序5：粗車，半精車凸臺外圓 5.5.1 粗車凸臺外圓至77mm 參照有關手冊，確定： f=0.3mm/r v=24 d=75mm 計算切削工時 ，， 則： = 5.5.2 半精車凸臺外圓至76.0-75mm 參照有關手冊，確定： f=0.25mm/r v=25m/min d=75mm 計算切削工時 ，， 則： = 5.6 工序6：鉆孔、及锪孔 5.6.1 鉆孔 參照有關手冊，確定： f=0.2mm/r v=12.25m/min[5] [4] 根據(jù)機床說明書，?。? =400r/min所以實際切削速度 切削工時計算： ，， = 5.6.2锪孔 根據(jù)有關資料介紹，锪孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的1/2-1/3，故 d=10mm 按機床選取： 所以實際切削速度為： 切削工時計算： ，， 6 夾具設計 6.1 夾具設計任務 所要加工的部位是、臺階孔，該工件的材料為HT150，毛坯為鑄件，所選用的機床為Z525型立式鉆床，成批生產規(guī)模。為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。因此要為此工序設計專用夾具 6.2 確定夾具的加工方案 6.2.1 確定夾具的結構方案 （1）確定定位元件 根據(jù)工序簡圖規(guī)定的定位基準，選用一面雙銷定位方案，長定位銷與工件定位孔配合，限制四個自由度，定位銷軸肩與工件定位端接觸，限制一個自由度，削邊銷與工件一通孔接觸限制一個自由度，實現(xiàn)工件正確定位。定位孔與定位銷的配合尺寸取25。對于工序尺寸20mm取工件右端作為工序基準不便于裝夾，而且精度要求較低，故選擇工件左端為定位基準。 （2）確定導向裝置 本工序要求被加工孔依次進行鉆、鉸等2個工步的加工，最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導向元件…… （3）確定夾緊機構 此夾具選用螺栓夾緊機構。 6.2.2 具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求 （1）確定元件之間的尺寸，定位銷與削邊銷中心距尺寸無公差要求。標注尺寸為55mm。 （2）根據(jù)工序簡圖上規(guī)定的被加工孔的加工要求，確定鉆套中心線與定位銷定位環(huán)面（軸間）之間的尺寸取為38mm。 （3）鉆套中心線對定位銷中心線的位置公差取0.03mm。 （4)定位銷中心線與夾具底面的平行度公差取為0.02mm。 （5)注關鍵件的配合尺寸：φ10F7、φ15g6、φ22r6、φ25f6、φ8n6、φ20r6、φ9F7。 參考文獻 1、王啟平.機床夾具設計（第二版）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000.5 2、秦國華、張衛(wèi)紅.機床夾具的現(xiàn)代設計方法.北京：航空工業(yè)出版社，2006.11 3、鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8 4、周開勤.機械零件手冊（第五版）.北京高等教育出版社，2001.7