扇形板零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計設計說明書.doc

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鄭 州 科 技 學 院 機械制造工藝學課程設計任務書 題目；扇形板零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計 內(nèi)容： 1.零件圖 1張 2.毛坯圖 1張 3.機械加工工藝過程卡 1份 4.機械加工工序卡 1份 5.夾具設計裝配圖 1張 6.夾具體零件圖 1張 7.課程設計說明書 1份 班 級： 12級13班 姓 名： 趙雙雙 學 號： 201233401 指 導 教 師： 韓彥勇 教研室主任： 鄭喜貴 2015年 9 月 7日 目錄 1零件的分析 1 2毛坯設計 3 2.1 確定毛坯的制造形式 3 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 3 2.2.1 公差等級 3 2.2.2 零件重量 3 2.2.3 棒料材質(zhì)系數(shù) 3 3 機械加工工藝過程設計 5 3.1定位基準的選擇 5 3.2 零件表面的加工方法 5 3.3 制定機械加工工藝路線 6 3.4 工藝方案的比較與分析 8 3.5確定機械加工余量及毛坯尺寸 8 3.6 選擇機床 8 3.7 選擇刀具 9 3.8 選擇量具 9 3.8.1 選擇端面量具 9 3.8.2選擇加工孔量具 9 3.8.3選擇千分尺 10 4 機械加工工序設計 11 4.1 確定工序尺寸及加工余量 11 4.2 端面工序尺寸及加工余量 11 4.3 外圓柱面工序尺寸及加工余量 11 4.4 孔的加工工序尺寸及加工余量 12 4.5 確定切削用量及其基本時間 13 4.5.1 工序三粗車Φ45mm外圓的切削用量及基本時間 13 4.5.2工序三切削用量的確定 14 4.5.3 檢查機床功率 15 4.6 基本時間的確定 15 4.6.1工序七加工Φ12H7mm孔的切削用量及基本時間 15 4.6.2 確定進給量f 16 4.6.3 確定切削速度v 16 4.7 檢驗扭矩功率 16 5 夾具設計 18 5.1專用夾具的設計 18 參考文獻 20 1零件的分析 圖1-1手柄套零件圖 手柄套主要用來安裝手柄，起到方便操作手柄的作用。由零件圖可知，該零件加工表面包括兩端面，外圓面和各個孔。Φ12孔的中心線是主要的設計基準和加工基準，與右端面有一定的位置關系。具體分析如下： （1） Φ45mm外圓：公差等級為f7，表面粗糙度為Ra3.2um。 （2） 端面：本零件為回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，端面尺寸精度要求不高，右端面要求與Φ12H7孔的中心線垂直度為0.05，表面粗糙度為Ra3.2和Ra6.3. （3） Φ12H7孔：公差等級為IT7,表面粗糙度為Ra1.6um。 （4） 2Φ6H8孔：兩孔位置相互垂直，孔中心線與右端面的距離為13mm，公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra3.2um。兩孔要求與Φ12H7孔的中心線的位置度為0.12。 （5） Φ8mm孔：未注公差尺寸，孔中心線與右端面距離為22mm。 （6） Φ5H7孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2um，孔中心線與Φ12H7孔中心線的距離為15mm，深為12mm。 （7） Φ16mm孔：未注公差尺寸，孔深12mm 2毛坯設計 2.1 確定毛坯的制造形式 “手柄套”零件材料為45號鋼，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 考慮到該手柄套零件在工作過程中要承受較小載荷，而且零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)量已達到大批生產(chǎn)的水平，故毛坯選用圓棒料，零件材料為45號鋼。 2.2 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 由《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程》要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應先確定如下各項因素。 2.2.1 公差等級 由手柄套的功用及其技術(shù)要求，確定該零件的公差等級為普通級。 2.2.2 零件重量 已知機械加工后手柄套重量為0.39kg，由此可初步估計機械機械加工前棒料毛坯質(zhì)量為0.44kg。 2.2.3 棒料材質(zhì)系數(shù) 該手柄套材料為45號鋼，是碳的質(zhì)量份數(shù)小于0.65%的碳素鋼，故該棒料的材質(zhì)系數(shù)屬M1級。 由手柄套零件圖可知，該零件各加工表面的粗糙度Ra均大于1.6um。 根據(jù)上述各因素，可查表確定該棒料的的尺寸公差及機械加工余量，選用材料為直徑Φ48mm的圓棒料 3 機械加工工藝過程設計 3.1定位基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則加工工藝過程會出問題，更有甚者，還會造成零件成批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 從零件的分析得知，手柄套為一般軸類零件，以外圓作為粗基準。精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證為使基準統(tǒng)一，選擇Φ12mm孔作為精基準。 （1）以Φ45mm外圓為基準，加工兩端面； （2）以端面為基準加工外圓，鉆Φ12mm孔； （3）以Φ12mm孔為基準，加工Φ5mm，Φ6mm，Φ8mm孔和深Φ16mm的孔。 3.2 零件表面的加工方法 本零件的加工表面有外圓，端面，孔，材料為45鋼。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》相關資料，其加工方法選擇如下： （1） Φ45mm外圓面：公差等級為IT7,表面粗糙度為Ra3.2um需進行粗車—半精車—精車。 （2）端面：本零件端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高，右端面要求與Φ12H7mm孔的中心線垂直度為0.05，表面粗糙度為Ra3.2um和Ra6.3um。若選用車削要求Ra3.2um的右端面經(jīng)粗車，半精車，要求Ra6.3um的左端面粗車即可；為了便于加工，一道工序內(nèi)打中心孔，本零件端面選用車削。 （3）Φ12H7mm孔：公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra1.6um，需進行鉆—粗鉸—精鉸。 （4）2Φ6H8mm孔：公差等級為IT8表面粗糙度為Ra3.2um，需進行鉆—鉸。 （5）Φ8mm孔：未注公差尺寸，公差等級按IT14，只需進行鉆即可。 （6）Φ5mm孔：公差等級為IT7，需進行鉆—精鉸。 （7）Φ16mm孔：未注公差尺寸，公差等級按IT14即可，因Φ12H7mm孔已加工故只需擴孔即可。 3.3 制定機械加工工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具，并盡量使工序相對集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案一 工序1 下料 工序2 粗車左端面，打中心孔,外圓倒角c1 工序3 粗車Φ45mm外圓 ，切斷，留總余長 工序4 調(diào)質(zhì)處理 工序5 半精車右端面，保證總長 工序6 半精車、精車外圓，倒角C1 工序7 加工Φ12H7mm孔，進行鉆—粗鉸—精鉸，倒角C1。 工序8 加工Φ5mm孔，進行鉆—精鉸 工序9 加工Φ8mm孔和2Φ6H8mm孔，2Φ6H8mm孔進行鉆—鉸，Φ8mm孔鉆。 工序10 擴Φ16mm孔，倒角 工序11 去毛刺 工序12 檢驗入庫 工藝路線方案二 工序1 下料 工序2 粗車左端面，打中心孔，外圓倒角c1 工序3 粗車Φ45mm外圓 ，切斷，留總余長 工序4 調(diào)質(zhì)處理 工序5 半精車右端面，，保證總長 工序6 半精車、精車外圓，倒角C1 工序7 加工Φ5mm孔，進行鉆—精鉸 工序8 加工Φ12H7mm孔，進行鉆—粗鉸—精鉸，倒角C1 工序9 加工Φ8mm孔和2Φ6H8mm孔，2Φ6H8mm孔進行鉆—鉸，Φ8mm孔鉆。 工序10 擴Φ16mm孔，倒角 工序11 去毛刺 工序12 檢驗入庫 3.4 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進行加工的。而方案一先加工Φ12H7mm孔進行鉆—粗鉸—精鉸在加工Φ5mm孔。方案二則是先加工Φ5mm孔，再加工Φ12H7mm孔。由零件圖可知，Φ12H7mm孔要求較高，且其中心線為設計基準，按基準先行，和先主后次原則，方案一較合理。 3.5確定機械加工余量及毛坯尺寸 根據(jù)零件圖和生產(chǎn)綱領可知，該零件精度要求不高，且大批量生產(chǎn)，此零件外形為簡單的圓柱體，為了一定程度降低了成本。選擇毛坯種類為型材。根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》得，選擇型材尺寸為Φ48mm。 3.6 選擇機床 （1）工序1使下料，選用設備為鋸床。 （2）工序2、5是粗車左端面，打中心孔工序，半精車右端面、打中心孔機床。由《機械制造技術(shù)基礎課程設計》查得，選擇型號為CA6140。 （3）工序3、6是粗車外圓，半精車精車外圓。選用設備為臥式車床。由《機械制造工藝設計簡明手冊》查得，選擇型號為CA6140. （4）工序4、5、9、10加工孔，選用設備為立式鉆床。由《機械制造工藝設計簡明手冊》查得，選擇型號為Z525。 （5）工序11去毛刺，選用工具為鉗工臺。 3.7 選擇刀具 （1）在車床上加工的工序，一般都選用硬質(zhì)合金車刀。加工鋼制類零件采用YT類硬質(zhì)合金，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。 （2）鉆頭一般采用標準高速麻花鉆。本零件需要鉆四個不同直徑的孔，由《機械制造技術(shù)基礎課程設計》查得，選擇相應的麻花鉆，選擇相應的擴孔鉆，選擇相應的鉸刀。 3.8 選擇量具 本零件屬于成批產(chǎn)品，采用通用量具。選擇量具的方法為：按計量器具的不確定度選擇。相關數(shù)據(jù)查《機械制造工藝設計簡明手冊》。 3.8.1 選擇端面量具 端面經(jīng)粗車，半精車達到距離為35mm，查表得，選用分度值為0.02mm，測量范圍0~150mm的游標卡尺。 3.8.2選擇加工孔量具 （1） 測量Φ12mm孔。查表5.2—1，選擇錐柄圓柱塞規(guī)D=10~14mm，L=99mm。 （2）測量Φ8mm孔，選擇錐柄圓柱塞規(guī)D=6~10mm，L=87mm。 （3） 測量Φ5mm、Φ6mm孔，選擇針式塞規(guī)D=6mm，L=80mm選擇分度值為0.01,測量范圍0~25mm的深度百分尺。 3.8.3選擇千分尺 外圓柱面半精車、精車，達到圖紙要求為Φ45f7，查表得可知外徑千分尺可用于測量公差等級為IT7~IT9的工件，故選擇分度值為0.01，測量范圍25~50mm的外徑千分尺。 4 機械加工工序設計 4.1 確定工序尺寸及加工余量 確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圖的要求標注。相關數(shù)據(jù)查《機械制造技術(shù)基礎課程設計》。 4.2 端面工序尺寸及加工余量 兩端面的距離為35mm，要求Ra3.2um的右端面經(jīng)車削，半精車，要求Ra6.3um的左端面，經(jīng)粗車即可。工序安排先粗車兩端面，再半精車右端面。 查表得，確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下：半精車：加工余量為1mm，粗車：加工余量為1mm，則毛坯總余量為3mm。各工序尺寸：半精車36mm，粗車38mm。 4.3 外圓柱面工序尺寸及加工余量 外圓柱面尺寸為Φ45mm，公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2um。工序安排為粗車—半精車—精車，最后倒角為C1。 查表得，確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量余量如下：精車：直徑加工余量為0.2mm；半精車：直徑加工余量為1.5mm；粗車直徑加工余量為2.0mm。則毛坯總余量為3.7mm。各工序尺：精車Φ45.2mm，半精車Φ46.7mm，粗車Φ48.7mm。因為毛坯為Φ48.7mm的棒料，顯然不滿足條件，故應該對加工余量進行調(diào)整。粗車的加工余量減小為1.3mm，剛好滿足要求。則最后各工序尺寸：精車Φ45.2mm，半精車Φ46.7mm，粗車Φ48mm。 確定各工序尺寸公差：工序尺寸的公差等級按各加工方法所能達到的經(jīng)濟精度確定，查《機械制造工藝設計簡明手冊》得型材的精度取IT14級，查表可得：粗車取IT10級，半精車取IT8級，精車取IT7級。 4.4 孔的加工工序尺寸及加工余量 （1）Φ12H7mm孔：公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra1.6um。 工序安排為鉆—粗鉸—精鉸，最后孔口倒角C1。 查表得，確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔：Φ11mm 加工余量0.85mm 粗鉸：Φ11.95mm 加工余量0.05mm 精鉸：Φ12H7 加工余量0mm （2）2Φ6H8mm孔：公差等級為IT8表面粗糙度為Ra3.2um。兩孔要求與Φ12H7孔的中心線的位置度為0.12.工序安排為鉆—鉸。 由表5—52確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔： Φ5.8mm 加工余量為0.2mm 鉸孔： Φ6H7mm 加工余量為0mm （3）Φ8mm孔：未注公差尺寸，鉆孔即可。 查表確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔： Φ8mm 加工余量為0mm （4）Φ5mm孔：加工Φ5mm孔，工序安排為鉆—精鉸。 查表確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 鉆孔： Φ4.8mm 加工余量為0.2mm 精鉸： Φ5mm 加工余量為0mm （5）Φ16mm孔：未注公差尺寸，因Φ12H7mm孔已加工，故只需進行擴孔即可。 查表確定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯總余量如下： 一次擴孔：Φ13.2mm 加工余量0.8mm 二次擴孔：Φ16mm 加工余量0mm 4.5 確定切削用量及其基本時間 切削用量一般包括切削深度、進給量及切削速度三項。確定方法是先確定切削深度、進給量，再確定切削速度。選擇兩個典型的工序，工序3粗車Φ45mm外圓和工序7加工Φ12H7mm孔，進行鉆—粗鉸—精鉸進行計算。 4.5.1 工序三粗車Φ45mm外圓的切削用量及基本時間 本工序為粗車Φ45mm外圓面。已知工件材料：45鋼，=670MPa，熱軋制型材機床；機床為CA6140臥式車床；刀具：硬質(zhì)合金，YT5。下面的相關數(shù)據(jù)根據(jù)《切削用量簡明手冊》確定。 CA6140機床中心高為200mm，查表得，選擇刀桿BH=16mm 25mm，刀片厚度4.5mm，查表，選擇車刀幾何形狀為平面帶倒棱型，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刀傾角=，刀尖圓弧半徑=0.7mm。 4.5.2工序三切削用量的確定 確定切削深度 此工序直徑加工余量為1.3mm，單邊余量僅為0.65mm，可在一次走刀內(nèi)切完，故=0.65mm。 確定進給量f 根據(jù)表1.4，在粗車鋼料，刀桿尺寸為BH=16mm25mm，3mm，工件直徑為40~60mm，f=0.4~0.7mm/r，查表得，選擇f=0.56 mm/r。 選擇車刀磨鈍標準及耐用度，車刀后面最大磨損限度選擇1.0mm，普通車刀壽命T=60min。 確定切削速度v 查表得，切削速度=123m/min查表得，切削速度修正系數(shù)為=0.9，=1.0，=0.65，， 修正后的切削速度為 =82（m/min） 按CA6140機床轉(zhuǎn)速，選擇n=11.8r/s,則實際切削速度 4.5.3 檢查機床功率 由表查得=2.4kw。切削功率修正系數(shù) ，，=1.24，，故實際切削時功率為，而機床主軸允許功率為，，故選用的切削用量可在CA6140機床上進行。 最后確定切削用量為：=0.65mm f=0.56mm n=11.8r/s v=1.78m/s。 4.6 基本時間的確定 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》表得，車外圓的基本時間為： ，式中 , =3~5 取=4，查表得，取=5， 則基本時間 4.6.1工序七加工Φ12H7mm孔的切削用量及基本時間 本工序為孔加工，要求：加工Φ12H7mm孔，進行鉆—粗鉸—精鉸。先鉆孔11mm再粗鉸、精鉸孔，尺寸保證到Φ12mm。機床：Z525立式鉆床，刀具：高速鋼的標準鉆頭和標準鉸刀。查表得，直柄麻花鉆直徑Φ11mm,刀具壽命T=45min；標準鉸刀，刀具壽命T=40min。 4.6.2 確定進給量f 由表查得f=0.25~0.31/r，由Z525鉆床參數(shù)確定f=0.28mm/r。 4.6.3 確定切削速度v 由表查得=14m/min,切削速度修正系數(shù) =0.870.85=0.739，故v=140.739=10.6m/min 306.89r/min 按機床轉(zhuǎn)速參數(shù)，選擇n=392r/min,則實際切削速度 13.54m/min 4.7 檢驗扭矩功率 根據(jù)表查得，鉆孔時扭矩及功率，式中=0.305，=2.0，=0.8，=1.0，則=13.3。而轉(zhuǎn)速為n=392r/min的Z525型立式鉆床能傳遞的扭矩為=73.6。。經(jīng)計算，檢驗成立。 2鉸孔 確定進給量f根據(jù)表2.11查得f=0.65~1.4mm/r，按Z525鉆床選擇 根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎課程設計指導教程》 被切削層長度 L=12mm 刀具切入長度L1:L1=5mm 刀具切出長度2：2=17mm 機動時間t：t==0.13min 5 夾具設計 本零件除了工序九加工Φ12H7mm孔和2Φ6H8mm及Φ8mm孔需要專用鉆夾具外，其他各工序使用通用夾具即可。專用夾具能大大提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，在批量和大量生產(chǎn)重意義重大。 5.1專用夾具的設計 經(jīng)過設計任務要求，Φ12mm孔加工用夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為一個高速鋼麻花鉆。 由零件圖可知，本方案采用鉆床進行加工，夾具的底面是主要的定位面，工件左、右兩側(cè)面用V型塊定位，左側(cè)是固定V型塊，右側(cè)為活動V型塊，夾緊通過對活動V型塊施力實現(xiàn)?？椎闹行木嗪臀恢镁扔勉@套來保證。在加工中，夾具的下底面是主要定位面，且鉆套的中心線和下底面還有一定的垂直度要求。 （1)鉆套的設計 查《機床夾具設計手冊手冊》。 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，α=50，δ=0.008mm，配鉆套螺釘M12。 (2)鉆套襯套的計設計 查《機床夾具設計手冊手冊》。其中：d=18F7mm，D=236mm，D1=30mm，H=35mm，C=1mm,C1=2mm,C2=1.5mm,a=0.5mm,b=2mm, δ=0.008mm。 （3）零件的位置誤差 從零件圖上可知，Φ12mm孔與右端面的垂直度最大偏差為0.05mm。 鉆模對刀誤差：因加工孔的孔徑D1等于鉆頭孔徑d，由于鉆套孔徑D的約束，一般情況下，加工孔中心實際上與轉(zhuǎn)套中心重合，因此，鉆模對刀誤差趨于0。夾具相對于刀具的誤差取0.01mm。 參考文獻 [1]柯建宏，饒錫新，王慶霞，等.機械制造技術(shù)基礎課程設計[M].武漢：華中科技大學出版社，2008. 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