機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計-架體加工工藝及鉆2xM4孔夾具設(shè)計

《機(jī)械制造技術(shù)》課設(shè)說明書設(shè)計題目：“架體零件”機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計學(xué)號： 班級：姓名：指導(dǎo)老師：臺州學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院年月日TOC\o"1-3"\h\z\u1、前言 32、工件結(jié)構(gòu)及加工要求分析 42.1工件結(jié)構(gòu)分析 42.2加工要求分析 43、工藝過程的設(shè)計 53.1確定毛坯的制造形式 53.2基準(zhǔn)的確定 53.3工藝路線的擬定及工藝分析 63.4機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定 73.5定位加緊方案的選擇 83.6切削余量的計算 84、專用夾具設(shè)計 134.1夾具方案確定 134.2定位誤差分析 144.3對刀及引導(dǎo)元件的設(shè)計 144.4夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計及夾緊力的計算 145、總結(jié) 17參考文獻(xiàn) 18前言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是機(jī)械制造技術(shù)學(xué)習(xí)過程中的重要一個人教學(xué)環(huán)節(jié)，這是我們對之前學(xué)習(xí)知識的依次綜合考驗，也是對前期學(xué)習(xí)的一種總結(jié)。是一種理論與實踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。就我個人而言，希望通過這次課程設(shè)計，對自己今后即將從事的工作，進(jìn)行依次適應(yīng)新的綜合訓(xùn)練，通過這次設(shè)計鍛煉自己的分析問題、解決問題的能力，為即將從事的事業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計中尚有不足之處，希望各位老師給予批評指導(dǎo)。本次課設(shè)為架體零件工藝規(guī)程的設(shè)計及夾具的設(shè)計。主要內(nèi)容包括：繪制零件圖，分析零件的結(jié)構(gòu)及工藝性，編寫工藝規(guī)程；分析零件的毛坯制造形式，確定加工余量，繪制零件毛坯圖紙；確定零件加工的定位夾緊方案；根據(jù)工藝合理安排機(jī)床及刀具，計算相應(yīng)的切削速度；設(shè)計鉆孔夾具；繪制夾具裝配圖及附屬非標(biāo)零件圖；定位誤差。計算、分析夾具的夾緊力。工件結(jié)構(gòu)及加工要求分析2.1工件結(jié)構(gòu)分析本次課設(shè)的零件為架體零件，該零件形狀為較為規(guī)則。從字面理解，該零件用于連接其他部件。中間空插入某零件側(cè)面孔起到旋轉(zhuǎn)鎖緊作用。見圖2.1零件圖圖2.1零件圖2.2加工要求分析該零件為架體類零件，形狀較為規(guī)則，尺寸、形位精度要求較高，零件的技術(shù)要求分析如下：零件的材料為ZL102，為鋁合金材質(zhì)，要求毛坯熱處理去除內(nèi)應(yīng)力；孔加工：中心部位有孔?70mm，粗糙度為1.6；側(cè)面與其貫穿的孔?22H7mm，粗糙度同樣為1.6；面加工，?70mm孔上、下端面，粗糙度為6.3；距孔中心47。2±0.019mm的側(cè)面，粗糙度為3.2；各種螺紋孔及光孔的加工。工藝過程的設(shè)計3.1確定毛坯的制造形式該零件材料為ZL102，生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)零件。該材料鑄造性較好，查看零件圖分析，該零件尺寸不大、形狀比較簡單，沒有什么復(fù)雜的曲面，針對模型的制作也較為簡單，所以決定毛坯的制造形式為鑄造。根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)》表1-6，確定毛坯鑄造方法為機(jī)器砂型鑄造，鑄件制造精度在IT13以下。3.2基準(zhǔn)的確定基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進(jìn)行。本零件的孔的尺寸要求精度較高，孔是設(shè)計的基準(zhǔn)，也是裝配和測量的基準(zhǔn)，在加工時，應(yīng)盡量以大平面為基準(zhǔn)，且相對與底面有距離要求，根據(jù)圖紙要求加工后還需與另一件產(chǎn)品組合加工，且組合面為該產(chǎn)品的底面?；鶞?zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則:1）選主要非加工表面原則；2）余量均勻分配原則；3）不重復(fù)使用原則；4）便于工件裝夾原則。首先以毛坯外輪廓為定位粗基準(zhǔn)，進(jìn)行加工上下兩平面。精基準(zhǔn)的選擇：經(jīng)以上分析考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，選擇孔?70為加工精基準(zhǔn)。3.3工藝路線的擬定及工藝分析零件的工藝路線的設(shè)定直接關(guān)系到加工過程是否流暢，影響加工過程的效率，同樣關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。工藝路線的擬定應(yīng)遵循降低勞動強(qiáng)度、降低成本為目的，盡量減少工藝步驟，縮短工藝路線。通過上述分析制定本次工藝路線如下：工序10：鑄造毛坯；工序20：熱處理，去除內(nèi)應(yīng)力，退或處理；工序30：銑，銑下端面至尺寸，保證距上端面尺寸62mm，粗糙度保證Ra=6.3；工序40：銑，銑上端面至尺寸，保證距下端面尺寸60mm，粗糙度保證Ra=6.3；工序50：鏜，粗--精鏜孔至尺寸?70H7，粗糙度保證Ra=1.6；工序60：銑，銑47.2處端面至尺寸，粗糙度保證Ra=3.2;工序70：銑，銑削加工?22孔兩端面至尺寸60mm，保證連端面粗糙度Ra=6.3；工序80：鏜孔?22mm至尺寸，保證距孔?70mm中心距離為41mm，保證粗糙度Ra=1.6；工序90：鉆，鉆孔2xM4螺紋孔及光孔2x?3mm至尺寸；工序100：鉆，鉆孔M3螺紋底孔，表面沉孔?7.2至尺寸；工序110：攻，攻兩處螺紋；工序120：清理；工序130：檢驗；3.4機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定根據(jù)上述原始資料及加工工藝，查《鑄件尺寸公差與機(jī)械加工余量》，分別確定個加工表面的加工余量、工序尺寸，具體如下?！凹荏w”零件材料ZL102，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造成型。端面余量為2mm（包括?70mm孔上、下兩端面、側(cè)面47.2處端面及直徑?22孔兩端面）；兩孔?70mm、孔?22mm余量為單面2mm；其余螺紋孔及光孔因孔徑較小不便于鑄造，所以采取實心鑄造有加工獲得。通過以上分析，現(xiàn)繪制零件毛坯圖如下：圖3.4零件毛坯圖圖3.4零件毛坯圖3.5定位加緊方案的選擇定位以毛坯外輪廓為定位粗基準(zhǔn)加工上下兩端面至尺寸，裝夾為v型塊裝夾，而后利用同樣方式加工基準(zhǔn)孔?70mm。后工序以?70mm孔為精基準(zhǔn)，芯軸裝夾加工其余尺寸。3.6切削余量的計算工序30：銑，銑下端面至尺寸距上端面62mm；設(shè)備選用X62W型立式銑床，刀具選用直徑為?80mm端面銑刀；刀具刀片材料為YW1牌號；已知余量為，粗糙度Ra=6.3，一刀可滿足要求；計算切削速度與轉(zhuǎn)速：確定進(jìn)給量，查《切削用明手冊》根據(jù)表3.3得，根據(jù)設(shè)備說明書??；根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.9得切削速度；根據(jù)公式；根據(jù)說明書選取轉(zhuǎn)速；3、計算切削時間根據(jù)公式計算的切削時間。工序40：銑，銑端面至尺寸距下端面60mm；1、設(shè)備選用X62W型立式銑床，刀具選用直徑為?80mm端面銑刀；刀具刀片材料為YW1牌號；已知余量為，粗糙度Ra=6.3，一刀可滿足要求；2、計算切削速度與轉(zhuǎn)速：確定進(jìn)給量，查《切削用明手冊》根據(jù)表3.3得，根據(jù)設(shè)備說明書取；根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.9得切削速度；根據(jù)公式；根據(jù)說明書選取轉(zhuǎn)速；3、計算切削時間根據(jù)公式計算的切削時間。工序50：鏜，粗精鏜孔至尺寸?70mm；設(shè)備選用立式鏜床型號為T1840，刀具選用組合鏜刀，刀具牌號為CBN刀片。余量為2mm，粗糙度為1.6，選擇粗精鏜加工實現(xiàn)。計算切削速度及主軸轉(zhuǎn)速確定進(jìn)給量，查《切削用明手冊》根據(jù)表3.3得，根據(jù)設(shè)備說明書?。桓鶕?jù)《切削用量簡明手冊》表3.9得切削速度；根據(jù)公式；根據(jù)說明書選取轉(zhuǎn)速；3、計算切削時間根據(jù)公式計算的切削時間。工序60：銑，銑端面至尺寸47.2±0.019mm；1、設(shè)備選用X62W型立式銑床，刀具選用直徑為?50mm端面銑刀；刀具材料為YW1牌號；已知余量為，粗糙度Ra=3.2，分兩刀滿足要求；2、計算切削速度與轉(zhuǎn)速：確定進(jìn)給量，查《切削用明手冊》根據(jù)表3.3得，根據(jù)設(shè)備說明書?。桓鶕?jù)《切削用量簡明手冊》表3.9得切削速度；根據(jù)公式；根據(jù)說明書選取轉(zhuǎn)速；3、計算切削時間根據(jù)公式計算的切削時間。工序70：銑面，銑?22,孔兩端面至尺寸60mm；1、設(shè)備選用X62W型立式銑床，刀具選用直徑為?80mm三面刃銑刀；刀具材料為YW1牌號；已知余量為，粗糙度Ra=6.3，一刀可滿足要求；2、計算切削速度與轉(zhuǎn)速：確定進(jìn)給量，查《切削用明手冊》根據(jù)表3.3得，根據(jù)設(shè)備說明書?。桓鶕?jù)《切削用量簡明手冊》表3.9得切削速度；根據(jù)公式；根據(jù)說明書選取轉(zhuǎn)速；3、計算切削時間根據(jù)公式計算的切削時間。工序80：鏜，粗精鏜孔至尺寸?22mm；1、設(shè)備選用臥式鏜床，刀具選用組合鏜刀，刀具牌號為CBND刀片。余量為2mm，粗糙度為1.6，選擇粗精鏜加工實現(xiàn)。2、計算切削速度及主軸轉(zhuǎn)速確定進(jìn)給量，查《切削用明手冊》根據(jù)表3.3得，根據(jù)設(shè)備說明書??；根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.9得切削速度；根據(jù)公式；根據(jù)說明書選取轉(zhuǎn)速；3、計算切削時間根據(jù)公式計算的切削時間。工序90：鉆，鉆孔2x?3及?3.3孔1、設(shè)備選用Z3080型搖臂鉆床；刀具選用錐柄直徑?3mm硬質(zhì)合金鉆頭；2、確定進(jìn)給量由《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》得：進(jìn)給量f=0.2-0.3mm/r,取f=0.2mm/r,確定切削速度：切削速度，計算轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式根據(jù)機(jī)床說明書選取4、基本時間t的計算由t=L/nf=2（16+5）/0.2X2000=0.105min。鉆孔2X?3.3mm與鉆孔?3.3mm一樣在此不做詳細(xì)計算，只計算其加工時間：根據(jù)公式的t=0.105min。工序100：鉆，鉆孔M3螺紋底孔1、設(shè)備選用Z515立式鉆床；刀具選用錐柄直徑?2.5mm硬質(zhì)合金鉆頭；2、確定進(jìn)給量由《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》得：進(jìn)給量f=0.1-0.3mm/r,取f=0.15mm/r,確定切削速度：切削速度，計算轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式根據(jù)機(jī)床說明書選取4、基本時間t的計算由t=L/nf=10+5/0.15X2400=0.04min。專用夾具設(shè)計為了提高生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要設(shè)計專用夾具。按照要求決定設(shè)計工序90：鉆孔，該面表面粗糙度Ra=6.3。4.1夾具方案確定查看圖紙本次夾具設(shè)計的加工面為鉆孔，位置處于47.2mm端面上，該面表面粗糙度為Ra3.2；與孔?70mm軸線稱垂直分布，與?22端端面稱平行分布。所以利用中心孔?70mm中心定位，下面以?22端端面定位，螺母壓緊工件，上加模板進(jìn)行加工。圖4.1夾具裝配圖：圖4.1夾具裝配圖4.2定位誤差分析根據(jù)圖紙要求分析本次夾具設(shè)計工序為鉆孔工序，圖紙沒有特別明確的位置要求，查資料的未注公差為位置度0.3mm。本次夾具設(shè)計中心意芯軸定位，上有模板兩插銷定位，計算軸向定位誤差，芯軸與孔配合間隙為H7/h6，計算如下：計算模板插銷定位誤差，同樣間隙配合為H7/h6；計算如下：綜合其誤差為0.039mm，本次夾具可以滿足要求。4.3對刀及引導(dǎo)元件的設(shè)計本次夾具設(shè)計為鉆孔夾具設(shè)計，夾具體為HT200材質(zhì)鑄造而成，經(jīng)整體加工制成。本次夾具上設(shè)計有鉆套作為引導(dǎo)元件，鉆套材質(zhì)為T10A，經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)處理硬度為HRC23~30，加工后在進(jìn)行淬火處理硬度達(dá)到53HRC，增加其耐磨性，孔與外徑同軸度保證在0.02mm內(nèi)。4.4夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計及夾緊力的計算本次夾緊機(jī)構(gòu)為手動壓緊分為兩部分：一部分為工件在芯軸上的夾緊，另一部分為模板的夾緊；因為本次加工為鉆孔工序是垂直與模板加工，即為向下力較大，所以模板受力較小在次不做詳細(xì)分析，重點分析產(chǎn)生在工件上的力。1、已知測維儀架的材料為35號鋼，屬于中強(qiáng)度鑄鐵件，鑄造性能好，工藝簡單，鑄造應(yīng)力小，可不用人工時效；有一定機(jī)械強(qiáng)度和良好的減震性。進(jìn)給量：參照《實用機(jī)械加工工藝手冊第2版》表14-30,14-34，取切削扭矩的計算公式因為ZL102的抗拉強(qiáng)度鉆?27.5mm孔，將上述參數(shù)和直徑值帶入公式：鉆削切削力的計算公式如下，進(jìn)給量計算孔的切削力，帶入得：在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù)。其中：-為基本安全系數(shù)，取安全系數(shù)為1.5；-為加工性質(zhì)系數(shù)，取加工性質(zhì)系數(shù)為1.1；-為刀具鈍化系數(shù)，取刀具鈍化系數(shù)為1.1；-為斷續(xù)切削系數(shù)，取斷續(xù)切削系數(shù)為1.1；所以：2）夾緊力計算計算夾緊力時，將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力（如果大型工件還應(yīng)考慮工件重力、運(yùn)動的工件、慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：式中—實際所需夾緊力（N）；—在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力；—安全系數(shù)，。夾緊力的計算：有效夾緊力Q-主動力L-螺桿作用長度-螺紋中徑-螺紋升角-螺桿與螺母之間的當(dāng)量摩擦角-螺桿與工件間的摩擦角-螺桿與工件之間的當(dāng)量摩擦角對于普通夾緊螺紋，取取，，已知心軸螺紋中徑=10.701mm，L=50mm，取Q=100N代入上式得出1389N，夾緊力大于切削力，因此可以滿足夾緊的要求。5、總結(jié)經(jīng)過這次課設(shè)設(shè)計，使我對所學(xué)的知識有了重新的總結(jié)，完成了以下的主要工作：1.對架體零件加工工藝進(jìn)行了研究和探討，提出了相應(yīng)的工藝改進(jìn)方案，縮短了架體零件機(jī)械加工工序，提高了架體零件加工的效率。2.了解和熟悉了對架體銑面、鏜孔等重要工序的機(jī)械加工路線。通過對基準(zhǔn)的選擇保證了架體加工的精度，能夠符合生產(chǎn)的要求。3.通過對工藝規(guī)程中的工序目錄、工裝目錄、工序圖等的編制，了解架體零件加工的流程，初步熟悉了架體零件加工過程中所使用的機(jī)床、刀具以及夾具，本工藝規(guī)程能夠準(zhǔn)確加工出架體零件。4.通過利用CAD制圖軟件對齒輪箱零件的繪制，更能形象的認(rèn)識熟悉齒輪箱零件械加工的部位，且能和實物的尺寸一一對應(yīng)。5.利用CAD繪圖工具對加工架體零件鉆孔的夾具進(jìn)行設(shè)計。選取的是機(jī)械加工中鉆夾具，設(shè)計出的夾具簡單，具有良好的定位，通過夾緊力的計算能夠滿足夾緊要求，且設(shè)計出的夾具能夠滿架體零件的加工要求、精度