夾具課程設(shè)計說明書.doc

機械制造與修理工藝課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：設(shè)計噴油泵彈簧座的機械加工工藝流程 中南大學2011年12月26日目錄一、機械制造工藝學課程設(shè)計的目的.3二、機械制造工藝學課程設(shè)計的任務(wù)與要求.3三、噴油泵下彈簧座零件圖.4四、課程設(shè)計說明書1零件的分析 1.1零件的作用.5 1.2零件的工藝分析.52零件的生產(chǎn)類型.53毛坯的確定 3.1確定毛坯類型和制造方法.5 3.2估算毛坯的機械加工余量.7 3.3繪制毛坯簡圖.74零件的熱處理.85定位基準的選擇 5.1有關(guān)基準選擇的說明.7 5.2確定零件的定位基準.86擬定機械加工路線 6.1選擇加工方法.8 6.2擬定加工工藝路線.97加工余量及工序尺寸的確定.108確定切削用量及工時.12五、夾具設(shè)計.25六、設(shè)計總結(jié).26七、參考文獻.26一、設(shè)計的目的機械制造工藝學課程設(shè)計是在學完了機械制造工藝學、進行了生產(chǎn)實習之后所進行的又一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生通過設(shè)計來獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，另外，也為以后做好畢業(yè)設(shè)計進行一次綜合訓(xùn)練和準備。學生應(yīng)當通過機械制造工藝學課程設(shè)計在下述各方面得到鍛煉：1 能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊、工藝路線安排、工藝尺寸確定等基本問題。為畢業(yè)設(shè)計時零件結(jié)構(gòu)工藝性審查打下良好基礎(chǔ)。2 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學生必須設(shè)計出解決現(xiàn)場生產(chǎn)問題的、簡單可靠的工藝裝備。3 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種設(shè)計資料的名稱、出處，能夠做到基本熟練運用。二、 設(shè)計任務(wù)與要求1 設(shè)計任務(wù)機械制造工藝學課程設(shè)計題目一律定為：設(shè)計零件的機械加工工藝規(guī)程。生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批生產(chǎn)或大量生產(chǎn)。設(shè)計出所指定零件的工藝卡片一套，含機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。2 要求進度及時間分配如下：明確機械制造工藝學課程設(shè)計的任務(wù)與要求，熟悉零件，對零件進行工藝分析和審查，占10%；工藝規(guī)程占70%；撰寫設(shè)計說明書，占20%?？ㄆ?，需用手工填寫；說明書也用手工書寫；最后，將二者裝訂成冊。噴油泵下彈簧座零件圖4、 課程設(shè)計說明書1零件的分析 1.1零件的作用 噴油泵下彈簧的作用是支撐柱塞的。 1.2零件的工藝性分析 （a）彈簧座內(nèi)孔的精度較高，各內(nèi)孔表面的相對位置要求較高。由零件圖上至下階梯孔13.5，18，24.5，所形成的表面A、 B面對C面的同軸度不大于0.1；D、E面對C面的垂直度允差0.05；F面對C面的垂直度允差0.1。 （b)D、E、C面具有較高的精度要求，表面粗糙度的值為1.6um，是加工的關(guān)鍵表面。A、 B面表面粗糙度為3.2um，是加工的重要表面。 （c）調(diào)質(zhì)硬度HB250300，表面氮化深度0.100.30，硬度不低于HRC65，64的外端平面和38的上端平面允許不滲氮。 （d）其余表面要求不高。2零件的生產(chǎn)類型由設(shè)計任務(wù)書知，零件為成批大量生產(chǎn)，故：（a） 毛坯的制造方法與加工余量：廣泛采用模鍛，機器造型等高效的方法；毛坯精度高，余量小。（b） 機床設(shè)備及機床布置：廣泛采用自動機床、專用機床，采用自動線或?qū)Ｓ脵C床流水線排列。（c） 夾具及尺寸保證：高效專用夾具；定程及自動測量控制尺寸。（d） 刀具及量具：專用刀具、量具，自動測量。（e） 零件的互換性：全部互換，高精度偶件采用分組裝配、配磨。（f） 工藝文件的要求：編制詳細的工藝規(guī)程、工序卡片、調(diào)整卡片。（g） 生產(chǎn)率：高（h） 成本：底（i） 對工人的技術(shù)要求：對操作工人的技術(shù)要求較低，對調(diào)整工人的技術(shù)要求較高。3毛坯的確定 3.1確定毛坯類型及制造方法零件材料為38CrMoAl，零件硬度不低于HRC65，且為成批大量生產(chǎn)，可確定毛坯類型為模鍛。毛坯為階梯圓臺，因為是成批大量生產(chǎn)，可以節(jié)省原材料。 3.2估算毛坯的機械加工余量查機械制造工藝簡明手冊P49表2-10可得出，下端面的機械加工余量為3.8mm，64圓柱面機械加工余量為1.9mm，上端面機械加工余量為3.8mm,38圓柱面機械加工余量為1.5mm，F(xiàn)面的機械加工余量為2.9mm。 3.3繪制毛坯簡圖4零件的熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。5定位基準的選擇 5.1有關(guān)基準的選擇說明（a）粗基準的選用原則1、保證不加工表面與加工表面相互位置要求原則。當有些不加工表面與加工表面之間有相互位置要求時，一般不選擇加工表面作為粗基準。2、保證各加工表面的加工余量合理分配的原則。應(yīng)選擇重要加工表面為粗基準。3、粗基準不重復(fù)使用的原則。粗基準的精度低，粗糙度數(shù)值大，重復(fù)使用會造成較大的定位誤差，因此，同一尺寸方向的粗基準，通常只允許使用一次。（b）精基準的選用原則1、基準重合原則。盡可能使設(shè)計基準和定位基準重合，以減少定位誤差。2、基準統(tǒng)一原則。盡可能使用同一定位基準加工個表面，以保證各表面的位置精度。如軸類零件常用兩端頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準。3、互為基準原則。當兩個加工表面間的位置精度要求比較高的時候，可用互為基準的原則反復(fù)加工。4、自為基準的原則。當要求加工余量小而均勻時，可選擇加工表面作為自身的定位基準。 5.2確定零件的定位基準加工中，為了保證各主要表面的相互位置精度，選擇定位基準時，應(yīng)遵循基準重合、基準統(tǒng)一和互為基準等重要原則，并能在一次裝夾中盡可能加工出比較多的表面，因此以C面軸線為精基準，以外圓面為基面。以上底面為粗基準，下底面為精基準。6擬定機械加工工藝路線 6.1選擇加工方法根據(jù)加工表面的精度和粗糙度的要求，查機械制造工藝設(shè)計簡明手冊得到內(nèi)孔、平面的加工方案加工表面表面粗糙度加工方案上下端面6.3粗車半精車38圓柱面6.3粗車半精車64圓柱面6.3粗車半精車64圓柱外端F面3.2粗車半精車磨600圓錐面6.3粗鏜半精鏜24.5孔1.6鉆粗鏜半精鏜磨18孔6.3鉆粗鏜半精鏜13.5孔6.3鉆鉸過渡槽1.6粗銑精銑磨四個圓弧6.3粗銑半精銑倒角6.3粗車半精車寬12.5及17開槽6.3粗銑半精銑 6.2擬定加工工藝路線工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備定位基準1檢驗毛坯檢驗2熱處理正火回火爐3粗車端面打中心孔粗車上下端面，打中心孔上下端面互為基準4粗車粗車38圓柱外圓，64圓柱外圓上下兩端面中心孔5半精車半精車38圓柱外圓，64圓柱外圓上下兩端面中心孔6粗車粗車F面上下兩端面中心孔7鉆鉆23,17,13孔8粗銑過渡槽38圓柱外圓面9鉸鉸13.5孔10粗鏜粗鏜17.8，24.2孔,600圓錐面11半精車半精車上下端面12粗車粗車上下倒角13半精車半精車上下倒角14半精車半精車F面15半精鏜半精鏜18，24.4及600圓錐面16半精銑過渡槽17粗銑粗銑寬12.5及寬17開槽18半精銑半精銑寬12.5，17開槽19粗銑四個圓弧20半精銑四個圓弧21滲氮22磨磨F面23磨磨過渡槽24磨磨24.5孔7加工余量與工序尺寸的確定1. 上端面的加工余量查簡明機械加工工藝手冊（以下簡稱“簡明手冊”）P108表7-1的加工余量粗車2.8mm半精車1mm2.下端面的加工余量查簡明手冊P108表7-1的加工余量粗車2.8mm半精車1mm3. 64圓柱外圓的加工余量查簡明手冊P108表7-3的加工余量粗車1mm半精車0.9mm4. 38圓柱面外圓的加工余量查簡明手冊P108表7-3的加工余量粗車1mm半精車0.5mm5. F面的加工余量查簡明手冊p108表7-4表7-10的加工余量粗車2mm半精車0.6mm磨0.3mm6. 13.5孔的加工余量查簡明手冊p111表7-11及表7-13的加工余量鉆13mm鉸0.5mm7. 18孔的加工余量查簡明手冊p111表7-11及表7-13的加工余量鉆17mm粗鏜0.8mm半精鏜0.2mm8. 24.5孔的加工余量查簡明手冊p111表7-11及表7-13的加工余量鉆23mm粗鏜1.2mm半精鏜0.2mm磨0.1mm9. 上倒角的加工余量查簡明手冊p108表7-3的加工余量粗車2mm半精車1mm10. 下倒角的加工余量查簡明手冊p108表7-3的加工余量粗車0.7mm半精車0.3mm8確定切削用量及工時工序三 粗車上下端面1.加工條件工件材料：38GrMoAl選取用模鍛。加工要求：粗車上端面，然后粗車下端面。車床：查工藝手冊選用C620-1臥式車床。刀具：因為C620-1臥式車床中心高為200mm，故選用刀桿BH=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。刀具材料選YT15牌號硬質(zhì)合金鋼。2. 計算切削用量（1） 粗車上端面確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，ap3mm以及工件直徑為41mm時f=0.40.5mm/r取f=0.5mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=621.87r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=610r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=20.5mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量y+=19mm，則L=39.5mm。故Tm=39.5/(6100.5)=0.1295min（2）粗車下端面確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，ap3mm以及工件直徑為67.8mm時f=0.50.7mm/r取f=0.6mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=375.87r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=380r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=33.9mm，根據(jù)切削手冊表1.26，車削時的入切量及超切量y+=19mm，則L=52.9mm。故Tm=52.9/(3800.6)=0.232min工序四 粗車38圓柱外圓，64圓柱外圓1.加工條件工件材料：38GrMoAl選取用模鍛。加工要求：粗車38圓柱外圓，64圓柱外圓車床：查工藝手冊選用C620-1臥式車床。刀具：因為C620-1臥式車床中心高為200mm，故選用刀桿BH=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。刀具材料選YT15牌號硬質(zhì)合金鋼。2.計算切削用量（1）粗車38圓柱外圓確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，ap3mm以及工件直徑為41mm時f=0.40.5mm/r取f=0.5mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=621.87r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=610r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=13.1mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量y+=2mm，則L=15.1mm。故Tm=15.1/(6100.5)=0.0495min（2）粗車64圓柱外圓確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，ap3mm以及工件直徑為67.8mm時f=0.50.7mm/r取f=0.6mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=375.87r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=380r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=7.9mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量y+=2mm，則L=9.9mm。故Tm=9.9/(3800.6)=0.04342min工序五 半精車38圓柱外圓，64圓柱外圓1.加工條件工件材料：38GrMoAl選取用模鍛。加工要求：半精車車38圓柱外圓，64圓柱外圓車床：查工藝手冊選用C620-1臥式車床。刀具：因為C620-1臥式車床中心高為200mm，故選用刀桿BH=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。刀具材料選YT15牌號硬質(zhì)合金鋼。2.計算切削用量（1）半精車38圓柱外圓確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，表面粗糙度Ra=6.3，副偏角kr=5，得f=0.550.7mm/r取f=0.6mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=653.433r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=610r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=13.1mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量y+=2mm，則L=15.1mm。故Tm=15.1/(6100.6)=0.0413min（2）半精車64圓柱外圓確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，表面粗糙度Ra=6.3，副偏角kr=5，得f=0.550.7mm/r取f=0.6mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=387.29r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=380r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=7.9mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量y+=2mm，則L=9.9mm。故Tm=9.9/(3800.6)=0.04342min工序六 粗車F面1.加工條件工件材料：38GrMoAl選取用模鍛。加工要求：粗車F面車床：查工藝手冊選用C620-1臥式車床。刀具：因為C620-1臥式車床中心高為200mm，故選用刀桿BH=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。刀具材料選YT15牌號硬質(zhì)合金鋼。3. 計算切削用量粗車F面確定進給量f：刀桿尺寸為16mm25mm，ap3mm以及工件直徑為41mm時f=0.50.7mm/r取f=0.6mm/r計算切削速度：車刀后刀面最大磨損量取為1mm，車刀壽命T=60min根據(jù)表1.27切削速度的計算公式為 （m/min)式中，cv=242，v=0.15，yv=0.35,m=0.2。修正系數(shù)切削手冊即，Ktv=1.0，ktfc=1.0，kmv=0.69,kmfc=1.2,kmpc=0.83，ktpc=1.0均見表1.28Kv=0.687所以vc=80.06m/min確定機床主軸轉(zhuǎn)速=398.18r/min，根據(jù)C620-1車床說明書，（切削手冊1.30),選擇nc=380r/min計算切削工時式中L=l+y+，l=13mm，根據(jù)表1.26，車削時的入切量及超切量y+=12.5mm，則L=25.5mm。故Tm=25.5/(3800.6)=0.1118min工序七 鉆23,17,13孔 選用機床Z550型立式鉆床（1）鉆23孔f =0.28mm/r查切削手冊表2.13及表2.14，按10類加工性考慮，查表v =8.5m/min=（10008.5)/（23）=117.636r/min按機床選取nw=125r/min所以實際切削速度=（23125）/1000=9.0275m/min切削工時式中L=l+y+，l=5mm，入切量及超切量有表2.29查出y+=8mm故tm=（5+8）/(1250.28)=0.371min（2）鉆17孔f =0.28mm/r查切削手冊表2.13及表2.14，按10類加工性考慮，查表v =7m/min=（10007)/（17）=131.069r/min查表2.36按機床選取nw=125r/min所以實際切削速度=（17125）/1000=6.676m/min切削工時式中L=l+y+，l=6mm，入切量及超切量有表2.29查出y+=6.5mm故tm=（6+6.5）/(1250.28)=0.357min（3）鉆13孔f =0.28mm/r查切削手冊表2.13及表2.14，按10類加工性考慮，查表v =6.8m/min=（10006.8)/（13）=166.5r/min查表2.36按機床選取nw=185r/min所以實際切削速度=（13185）/1000=7.556m/min切削工時式中L=l+y+，l=8mm，入切量及超切量有表2.29查出y+=5mm故tm=（8+5）/(1850.28)=0.25min工序八 粗銑過渡槽選擇刀具，機床銑刀直徑的大小直接影響切削力、扭矩、切削的速度和刀具材料的消耗，不能任意選取，查工藝手冊表11-19，銑削寬度aw4，銑削深度ap10，銑刀直徑6380，選擇d0=80mm。硬質(zhì)合金切槽銑刀，選用A6132銑床選擇切削用量銑削寬度ae=1mm，根據(jù)A6132銑床說明書，（表9.0），其功率為7.5KW，中等系統(tǒng)剛度，f=0.10mm/z，齒數(shù)z=6根據(jù)切削手冊，確定v=25m/min 則現(xiàn)采用A6132銑床說明書，表3.30，取nw=118r/min故實際切削速度為mm/min查機床說明書選fm=75mm/min計算工時式中l(wèi)=113.1mm根據(jù)表3.36，查得y+=4mm，tm=（113.1+4）/75=1.56min工序九 鉸13.5孔加工要求鉸13.5孔選用機床Z550型立式鉆床查工藝手冊表8-14根據(jù)鉸孔的切削用量選取，及表2.36Z550型立式鉆床說明書，取f=0.4mm/r,切削速度v=410m/min則主軸轉(zhuǎn)速為并按機床說明書表2.36，取主軸轉(zhuǎn)速n=185r/min實際切削速度為切削工時計算工時式中l(wèi)=8mm根據(jù)表2.29，查得y+=5mm，tm=（8+5）/（1850.4)=0.1757min工序十 粗鏜18，24.5孔,600圓錐面(1)粗鏜18孔臥式T617選擇刀具為硬質(zhì)合金鋼材料，刀具類型為刀頭，進給量f=0.31.0，取f=1.0切削速度vc=0.661.0m/s即vc=39.660m/min則主軸轉(zhuǎn)速為r/min由于臥式T617主軸轉(zhuǎn)速為無級調(diào)速，故加工時的切削速度可為1073r/min.切削工時式中l(wèi)=6mm根據(jù)表2.29，查得y+=6.5mm，tm=（6+6.5）/（10731)=0.01165min(2)粗鏜24.5孔臥式T617選擇刀具為硬質(zhì)合金鋼材料，刀具類型為刀頭，進給量f=0.31.0，取f=1.0切削速度vc=0.661.0m/s即vc=39.660m/min則主軸轉(zhuǎn)速為r/min由于臥式T617主軸轉(zhuǎn)速為無級調(diào)速，故加工時的切削速度可為789r/min.切削工時式中L=l+y+，l=5mm，入切量及超切量有表2.29