支架零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備與夾具設(shè)計.doc

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西南科技大學高等教育自學考試 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目：支架零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備與夾具設(shè)計 層 次： 本 科 準考證號： 02112300366 指 導 老 師： 孔 德 璀 學生姓名： 呂 玲 技 術(shù) 職 稱： 副 教 授 學生專業(yè)： 機械制造與自動化 助學中心名稱 云南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 西南科技大學高等教育自學考試辦公室制 序言 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學完了機械制造技術(shù)機車和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設(shè)計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。 目 錄 序言……………………………………………………………………1 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定……………………………………… 3 1.零件的工藝分析………………………………………………………………3 2.零件的生產(chǎn)類型 …………………………………………………………… 3 二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖 …………………………………3 1.選擇毛坯 …………………………………………………………………… 3 2.確定機械加工余量 ………………………………………………………… 3 3.確定毛坯尺寸 ……………………………………………………………… 3 4.設(shè)計毛坯 …………………………………………………………………… 3 三、選擇加工方法，制定工藝路線…………………………………………… 4 1.定位基準的選擇………………………………………………………………4 2.零件表面加工方法的選擇……………………………………………………4 3.制定工藝路線…………………………………………………………………4 四、工序設(shè)計………………………………………………………………………5 1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備……………………………………………………5 2.確定工序尺寸（工序Ⅸ）……………………………………………………5 五、確定切削用量及基本時間（工序Ⅸ）………………………………………5 1.切削用量的計算………………………………………………………………5 2.基本時間tm的計算……………………………………………………………6 3.輔助時間的計算……………………………………………………………6 4.其他時間的計算………………………………………………………………6 六、夾具設(shè)計………………………………………………………………………7 1.定位方案………………………………………………………………………7 2.夾緊機構(gòu)………………………………………………………………………7 3.導向裝置………………………………………………………………………7 4.夾具與機床連接元件…………………………………………………………7 5.夾具體…………………………………………………………………………7 七、結(jié)束語…………………………………………………………………………8 參考文獻…………………………………………………………………………9 附件 第一章 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 一、零件的工藝分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1.R面粗糙度為6.3，通孔φ30H7，粗糙度為1.6，此孔為加工其他孔的基準。 2.孔φ8，粗糙度為12.5。 3.孔φ20，粗糙度為3.2。 4.M面，粗糙度為6.3 5.S面，粗糙度為6.3。 6.T面，粗糙度為6.3。 7.鍵槽b=8,粗糙度為3.2。 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。 二、零件的生產(chǎn)類型 大批量生產(chǎn)。 第二章 選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖 一、選擇毛坯 該零件材料為HT200，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，為使零件有較好的力學性能，保證零件工作可靠，故采用鑄造成形。這從提高生產(chǎn)效率保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。 二、確定機械加工余量 根據(jù)工藝手冊中的鑄件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)查表得，單邊余量在厚度方向為1.0-2.0mm，水平方向亦為1.0-2.0mm。鑄件孔的單面余量查表得0.7mm. 三、確定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可。 四、設(shè)計毛坯圖 第三章 選擇加工方法，制定工藝路線 一、定位基準的選擇 粗基準的選擇：按有關(guān)基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準。現(xiàn)以零件的側(cè)面為主要的定位粗基準。 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，選擇以圓柱體的Φ30H7孔為精基準。 二、零件表面加工方法的選擇 （1）R端面 公差等級為IT10，表面粗糙度為Ra6.3，需進行粗銑。 （2）Φ50外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT14，需進行粗銑。 （3）N端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT14，需進行粗銑。 （4）T端面 公差等級按IT10，表面粗糙度為Ra6.3，粗銑即可。 （5）M端面 公差等級按IT10，表面粗糙度為Ra6.3，粗銑即可。 （6）S端面 公差等級為IT10，表面粗糙度為Ra6.3，需鉆和鉸。 （7）Φ30H7通孔，倒角1.645 公差等級為IT7，表面粗糙度為Ra3.2，需鉆、精擴、精鉸。 （8）Φ8孔 公差等級為IT10，表面粗糙度為Ra12.5，需粗銑即可。 （9）Φ20半圓孔 公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra3.2，需鉆-鉸。 三、制定工藝路線 工序Ⅰ：粗銑M面。 工序Ⅱ：粗銑N面。 工序Ⅲ：粗銑R面。 工序Ⅳ：鉆-精擴-鉸孔至30H7,孔口倒角1.645 。 工序Ⅴ：粗銑鍵槽。 工序Ⅵ：粗銑S面及T面。 工序Ⅶ：粗銑-半精銑18半圓面。 工序Ⅷ：鉆孔4-8擴鉸球形孔。 工序Ⅸ：清洗。 工序Ⅹ：終檢。 第四章 工序設(shè)計 工序號 設(shè)備 工 藝 裝 備 工序Ⅰ 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀，游標卡尺，專用夾具 工序Ⅱ 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀，游標卡尺，專用夾具 工序Ⅲ 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀，游標卡尺，專用夾具 工序Ⅳ Z550 莫氏直柄麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀，卡尺，塞規(guī) 工序Ⅴ 立式銑床X51 直柄鍵槽銑刀，游標卡尺 工序Ⅵ 立式銑床X51 高速鋼套式面銑刀，游標卡尺，專用夾具 工序Ⅶ 立式銑床X51 圓柱形銑刀，卡尺 工序Ⅷ Z550 莫氏直柄麻花鉆，游標卡尺 工序Ⅸ 清洗機 工序Ⅹ 塞規(guī)，百分表，卡尺等 一、選擇加工設(shè)備與工藝裝備 二、確定工序尺寸（工序Ⅸ） 鉆Φ=28.6mm。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級為，精鉸：IT9；鉆：IT12；根據(jù)上述結(jié)果，再由表可查得，Φ30mm的孔精鉸余量Z精鉸=0.2mm；鉆孔余量Z查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.030mm；鉆：0.120mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：Φ30+0.0300mm；鉆孔：Φ28+0.1200mm. 第五章 確定切削用量及基本時間（工序Ⅸ） 一、切削用量的計算 （1）鉆孔工步 ①被吃刀量的確定 取ap=5.8mm。 ②進給量的確定 由表，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.4mm/r。 ③切削速度的計算 由表，按工件材料為HT200的條件選取，切削速度v可取為25m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=265r/min,參照表所列Z550 型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=351/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際鉆削速度v=nΠd/1000=33.06m/min. (2) 精鉸工步 ①背吃刀量的確定 取ap=0.10mm。 ②進給量的確定 由表，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.40mm/r。 ③切削速度的計算 由表，切削速度v可取為4m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=42.4 r/min,參照表所列Z550型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=47r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度v=nΠd/1000=4.42m/min. 二、基本時間tm的計算 (1)鉆孔工步 根據(jù)表，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=53mm;l2=1mm;l1=(D/2)cotkr+(1～2)=（15mm/2）cot54+1mm=11.89mm;f= 0.4mm/r;n= 351r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間tj=(53mm+1mm+11.89mm)/(0.4mm/r351r/min)=0.46min=28.1s。 (2) 精鉸工步 根據(jù)表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時間。l1、l2由表按kr=15、ap=(D-d)/2=(30mm-29.8mm)/2=0.10mm的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=53mm；f=0.4mm/r; n=47r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序基本時間tj=（53mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r47r/min）=3.63min=218s。 三、輔助時間的計算 輔助時間與基本時間之間的關(guān)系為，可取=0.15，則各工序的輔助時間分別為：鉆孔工步的輔助時間： =精鉸孔工步的輔助時間： =。 四、其他時間的計算 除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于右端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間是作業(yè)時間的，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本工件均取3%，則各工序的其他時間（）可按關(guān)系式（3%+3%）X（）計算，分別為：鉆孔工步的其他時間：=。精鉸孔工步的其他時間：= 第六章 夾具設(shè)計 一、定位方案 工件以R端面為定位基準，采用平面和定位銷，V型塊組合定位方案，在定位平面及定位銷的圓柱面上定位，其中平面限制3個自由度、V行塊限制2個自由度，共限制了五個自由度。然后增加一個短銷來限制旋轉(zhuǎn)的自由度，所有六個自由度都被限制了。 二、夾緊機構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運用手動夾緊可以滿足。采用一般的螺旋夾緊機構(gòu)，通過旋轉(zhuǎn)螺母實現(xiàn)對工件表面夾緊。夾緊力主要作用是防止工件在切削力的作用下產(chǎn)生震動。由于夾緊力與鉆孔時產(chǎn)生的力方向垂直，所以需要對夾緊力進行計算。 應(yīng)用下面的公式進行計算： 其中：--摩擦系數(shù)只在夾緊機構(gòu)有足夠剛性才考慮。 K—安全系數(shù)，精加工時取1.5～2。 F—切屑力。 其中：--切屑條件修正系數(shù)。 A—單位切屑面積。 三、導向裝置 采用鉆套作為導向裝置，選用JB/T 8045.2-1999。鉆套高度H=37mm，排削間隙h=9mm。 四、夾具與機床連接元件 在夾具體上設(shè)計座耳，用T形螺栓固定。 五、夾具體 由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面與定位圓柱銷在安裝時垂直度在Φ16范圍內(nèi)允差0.1mm.此外，因為夾具體受力不打可以選用HT200材料鑄造出。 結(jié) 束 語 短暫的課程設(shè)計就要結(jié)束了，在這次設(shè)計中，我感受頗深。首先，明確設(shè)計目的，要求.綜合應(yīng)用了所學專業(yè)知識,培養(yǎng)了自主動手與團結(jié)合作的能力.將理論與實際結(jié)合起來.在設(shè)計過程中,我遇到了很多的困難,出現(xiàn)過很多的錯誤,但是這并不影響我的斗志,不經(jīng)歷風雨，怎能見彩虹，錯誤是難免的，挫折時暫時的，只要認真努力，一切都會好的。我懂得設(shè)計人員的艱辛,也對他們的付出表示敬意.經(jīng)過這次課程設(shè)計,我有了更充分的自信.我相信一切困難都會有解決的辦法.同時通過這次設(shè)計為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。綜上所述，本次課程設(shè)計的基本目的已經(jīng)達到，較好的反映了零件加工過程中的定位需要。同時，在專用夾具設(shè)計過程中，通過查閱大量資料，所設(shè)計的夾具在使用上十分方便，定位準確。繪制夾具體裝配圖時，很好運用了機械制圖的知識，圖幅表達合理，線條準確。整理了以前學到過的知識，加強了實際操控與運算的能力。 在此真心的感謝指導老師一直以來的關(guān)心和幫助。 參考文獻 [1]哈爾濱工業(yè)大學 .《機床夾具設(shè)計》.上?？茖W技術(shù)出版社 .1990。 [2]顧崇衡 .《機械制造工藝學》.陜西科學出版社.1995。 [3]鄒青 .《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程》 . 機械工業(yè)出版社，200.8。 [4]崇凱 .《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》.化學工業(yè)出版社 .2006.12。 [5]周開勤 .《機械零件手冊》.高等教育出版社 .1994。 [6]大連組合機床研究所 .《組合機床設(shè)計》.機械工業(yè)出版社 .1978。 [7]李云..《機械制造及設(shè)備指導手冊》.北京:機械工業(yè)出版社 .1997.8。 [8]孟少農(nóng)..《機械加工工藝手冊》.北京:機械工業(yè)出版社.1991.9。 [9]李慶壽.《機床夾具設(shè)計》.北京：機械工業(yè)出版社 .1984。 [10]于駿一 .《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》.北京：機械工業(yè)出版社.2000。 [11]薛源順..《機床卡具設(shè)計》.北京：機械工業(yè)出版社.2000。 [12]趙家奇 .《機械制造工藝學課程設(shè)計指導書—2版》.北京:機械工業(yè)出版社.2000.10。 [13]陶崇德.葛鴻翰 .《機床夾具設(shè)計.第二版》.上海：上海科技技術(shù)出版社 .1989。 [14]黃健求..《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》. 機械工業(yè)出版社 .2005。 [15]楊叔子. 《機械加工工藝師手冊》. 機械工業(yè)出版社 .2000。 西南科技大學 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 支架 零件名稱 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 HT150 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工序號 工 序 名 稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工時 準終 單件 Ⅰ 劃 劃孔2-，打沖眼，16右側(cè)線及B面位置線 Ⅱ 銑 按線裝夾，拉表找正 立式銑床 用面銑刀銑16右面， 用棒銑刀銑B面 重新裝夾，拉表找正 用面銑刀銑上面 Ⅲ 用面銑刀銑50兩側(cè)保證尺寸50 平銑 用三面刃銑刀銑3開口 用鉆頭鉆通孔 用擴孔鉆擴孔 用銑刀鉸孔 Ⅳ 劃 劃的位置線打沖眼 Ⅴ 鉆 用鉆頭鉆2- 搖臂鉆床 用锪鉆锪平深3孔 用鉆頭鉆M10底孔，攻螺紋孔M10 用鉆頭鉆孔 32.66s Ⅵ 鉗工 去毛刺，清理干凈 Ⅶ 油漆 設(shè) 計 （日 期） 校 對 （日期） 審 核 （日期） 標準化 （日期） 會 簽 （日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日期 附件圖紙 西南科技大學機 機械加工工序卡片 工 序 名 稱 鉆、粗鉸、精鉸 工序號 Ⅺ 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 閥體 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 HT150 180 鑄 件 設(shè) 備 夾 具 工序工時(s) 名稱 型號 專用夾 具 準終 單件 鉆床 Z3050x16 0 32.66 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 走刀次數(shù) 背吃刀量(mm) 進給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速度mm/min 工步工時（s） 機動 輔助 1 鉆孔至Φ8.5mm 莫氏錐柄麻花鉆、游標卡尺 1 17 0.20 325 65 18 5 2 攻絲M8 M8絲錐、 1 1.5 125 187.5 3 5 3 鉆擴孔至Φ11mm 莫氏錐柄麻花鉆、游標卡尺 1 17 0.20 325 65 12 5 設(shè)計者：呂玲 指導老師 孔德璀 共1頁 第1頁 毛坯圖 零件圖 夾具體零件圖 裝配圖