上壓蓋零件的機械加工鉆4-Φ21孔夾具設計

1、目錄序言01、零件分析11.1、檢驗、分析零件圖11.2、零件技術經(jīng)濟分析11.3、確定端蓋的生產(chǎn)類型22、制定工藝路線22.1、毛坯的選擇及毛坯余量確定22.1.1、毛坯選擇22.1.2、毛坯余量確定32.1.3繪制端蓋毛坯簡圖32.2、基準的選擇32.2.1、精基準的選擇42.2.2、粗基準的選擇42.3制定工藝路線，填寫工藝過程卡42.3.1.機械加工順序42.3.2.熱處理工序52.3.3.輔助工序52.4切削用量的計算62.4.1鉆孔工步62.4.2粗鉸工步62.4.3精鉸工步62.5 時間定額的計算72.5.1基本時間tj的計算72.5.2輔助時間tf的計算82.5.3其他時間的計

2、算83、夾具的設計83.1確定加工部位，分析技術要求83.2確定定位方案93.2.1.選擇定位元件，包括尺寸和公差93.2.2.分析定位的合理性，判斷有無欠定位和過定位103.3確定夾緊方案，選擇夾緊元件和夾緊結構104、夾具結構設計114.1、 夾具體及其它零件設計，確定夾具詳細結構。114.1.1、導向裝置選擇114.1.2、夾具總體形狀確定134.1.3、機床夾具應滿足的基本要求包括下面幾方面144.2、定位誤差計算155、夾具體繪制156、設計心得體會16參考文獻17全套圖紙，加序言本課程設計是在學完了機械制造技術基礎及與機械設計和大部分專業(yè)課的基礎上進行的。本設計是根據(jù)學生的實際能力

3、以及結合現(xiàn)代技術的發(fā)展趨勢綜合考慮而做的，主要培養(yǎng)學生綜合運用學過的知識，獨立地分析和擬定一個零件的合理工藝路線，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法。學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力，培養(yǎng)學生熟悉和應用各種手冊、圖片、設計表格等技術資料，以便掌握從事工藝文件的方法和步驟，培養(yǎng)學生解決工藝問題的能力。由于能力不及，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指教。 1、零件分析1.1、檢驗、分析零件圖所給零件圖為上端蓋，零件圖如下圖。圖1-1分析零件可知零件缺少部分尺寸，如沉頭孔空心距、21孔偏離水平角度大小。

4、45孔與M48螺紋孔干涉錯誤。1.2、零件技術經(jīng)濟分析上壓蓋共有兩組加工表面，分析如下：90外圓面為中心的加工表面。這組加工表面包括：90的外圓面、外圓端面及其倒角，與90垂直的180mmx140mm表面，與90同軸的37、45孔、M48螺紋孔和83的槽。其中外圓端面、與90垂直的180mmx140mm表面、83的槽粗糙度要求都為6.3，故需要一次半精銑；與90同軸的37、45孔粗糙度要求為1.6，故最后要經(jīng)過精鏜才能達到技術要求。他們的位置要求為：37、45孔與90外圓同軸度為0.04。90外圓端面基準的加工表面。這組加工表面包括140mmx140mm表面，其他表面。由于各表面粗糙度要求也不

5、是很高，為6.3，故需一次半精銑去除鑄造表面硬皮就能達到技術要求。上壓蓋工作時受載荷較少，故不需太高強度，但由于鑄造后留有應力，故需退火去應力。1.3、確定端蓋的生產(chǎn)類型依設計題目知：Q=5000件/年，m=1件/年，結合生產(chǎn)實際，備品率a%和廢品率b%分別取3%和0.5%。(要求生產(chǎn)類型是中批,(5005000),取Q=5000)代入公式得：N=5000臺/年X1件/臺X（1+3%）X（1+0.5%）=5175.75上壓蓋重量在12Kg以下，由表1-3知，上壓蓋屬輕型零件；由表1-4驗證，該上壓蓋的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。2、制定工藝路線2.1、毛坯的選擇及毛坯余量確定2.1.1、毛坯選擇零件材

6、料為45#?？紤]到零件結構較簡單，加工工藝性好，在工作過程中受力不大，沒有經(jīng)常承受交變載荷，所以綜合考慮，選擇鑄件，由于零件達到中大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，重量在12Kg以下，故可采用機械造型中的砂型模鑄造，鑄造后進行人工時效處理（可取要求的加工的機械加工余量等級為J；也可確定該零件的公差等級為CT=12）。這對于提高生產(chǎn)率，保證加工精度、加工質(zhì)量也是有利的。2.1.2、毛坯余量確定根據(jù)上述原始資料，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及其毛坯尺寸如下：1.外圓表面（90mm）因其加工長度為15mm，表面粗糙度要求為6.3，查表可取加工余量為1；90mm表面尺寸公差為-0.

7、0900.036，表面粗糙度為1.6，要求精加工，此時直徑余量可取2.5。2.孔37.5因其表面粗糙度要求為1.6，查表可取余量為1。3.孔45因其他表面粗糙度要求為1.6，查表可取余量為1。4.孔34與孔18因其表面粗糙度要求為6.3，查表可取余量為1。2.1.3繪制端蓋毛坯簡圖圖2-12.2、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，后確定粗基準。2.2.1、精基準的選擇根據(jù)上壓蓋的技術要求和裝配要求，選擇上壓蓋的90mm的圓端面及其外圓面作為精基準。零件上的很多表面都可以采用它們作為基準來進行加工。即遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。90mm外圓面是設計基準，選用其做精基準定位加

8、工45mm孔和37.5mm孔以及M482mm螺紋孔。這樣就實現(xiàn)了設計基準和定位基準的重合。同時也保證了被加工表面的平行度和同軸度要求。2.2.2、粗基準的選擇選擇粗基準，要注意表面是否平整，有沒有飛邊，毛刺或者其他缺陷。我選擇140mm140mm平面做粗基準。2.3制定工藝路線，填寫工藝過程卡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要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。2.3.1.機械加工順序（1）遵循“先基準后其他”的原則。首先加工精

9、基準上壓蓋的90mm的圓端面及其外圓面。（2）遵循“先粗后精”的原則。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。（3）遵循“先主后次”的原則。先加工主要表面180mm140mm平面等。（4）遵循“先面后孔”的原則。首先加工各個端面和表面，后加工各個孔。2.3.2.熱處理工序模鍛成型后切邊，進行調(diào)質(zhì)。調(diào)制硬度為241285HBS，并進行酸洗，噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面印脫碳而對機械加工帶來的不利影響。2.3.3.輔助工序在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中檢工序。綜上所述，該上壓蓋的安排順序為：基準加工主要加工表面粗加工以及一些余量大的

10、表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。工序路線：工序1：鑄造工序2：退火，去應力工序3：粗銑180mm140表面、90外圓的端面工序4：半精銑180mm140表面、90外圓的端面工序5：粗銑其他平面工序6：粗車90外圓的外圓面工序7：精車90外圓的外圓面工序8：粗車83槽工序9：半精車83槽工序10：鉆7.5的孔、锪平底面工序11：鉆37.5的孔工序12：鉆218孔，锪234沉頭孔工序13：粗鏜、精鏜37.5的孔工序14：粗鏜、精鏜45的孔工序15：攻螺紋孔M482工序16：鉆421孔工序17：鉗工去銳邊毛刺 工序18：清洗零件工序19： 終檢填寫工藝過程卡：另附一頁2

11、.4切削用量的計算2.4.1鉆孔工步1.背吃刀量的確定 取=20.8mm.2.進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.2 mm/r. 3.切削速度的計算 由表5-22，切削速度=24 m/min.,由公式n=1000v/d,得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=367.8r/min.,取立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速為400r/min.,再代入n=1000v/d，得該工序的實際鉆削速度=26.12 m/min.2.4.2粗鉸工步1.背吃刀量的確定 取=0.14mm.2.進給量的確定 由表5-31，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5-31，切削速度=4m/min.,由公式n

12、=1000v/d,得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=60.8r/min.,取立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速為68r/min.,再代入n=1000v/d，得該工序的實際切削速度=4.47m/min.2.4.3精鉸工步1背吃刀量的確定 取=0.06mm.2進給量的確定由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.3mm/r. 3. 切削速度的計算 由表5-31，切削速度=5m/min.,由公式n=1000v/d,得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=75.8r/min.,取立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速為100r/min.,再代入n=1000v/d，得該工序的實際切削速度=6.59m/min.2.5 時間定額的計算2.5.1基本時間tj的計算1）鉆孔工步 根

13、據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l(wèi)=25mm；l2=1mm；l1=D2cotkr+（12）=20.82*cot54+1mm=16.1mm；f=0.2mm/r；n=400r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=（25mm+16.1mm+1mm）/（0.2mm/r*400r/min）=0.53min=31.8s。2）粗鉸工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l(wèi)1、l2由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=0.07mm的條件查得l1=0.37mm；l2=15mm

14、；而l=25mm；f=0.4mm/r；n=68r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=（25mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r*68r/min）=1.48min=88.8s。3）精鉸工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時間可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。式中l(wèi)1、l2由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=0.03mm的條件查得l1=0.19mm；l2=13mm；而l=25mm；f=0.3mm/r；n=100r/min。將上述結果代入公式，則該工序的基本時間tj=（25mm+0.19mm+13mm）/（0.3mm/r*100r/min

15、）=1.273min=76.38s。2.5.2輔助時間tf的計算根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間tf與基本時間tj之間的關系為tf=（0.150.2）tj，取tf=0.15tj，則各工步的輔助時間分別為：鉆孔工步的輔助時間：tf=0.15*31.8s=4.77s粗鉸工步的輔助時間：tf=0.15*88.8s=13.32s精鉸工步的輔助時間：tf=0.15*76.38s=11.46s2.5.3其他時間的計算鉆孔工步的其他時間：tb+tx=6%*（31.8s+4.77s）=2.19s粗鉸工步的其他時間：tb+tx=6%*（88.8s+13.32s）=6.13s精鉸工步的其他時間：tb+tx=6%*（

16、76.38s+11.46s）=5.27s2.5.4單件時間tdj的計算鉆孔工步tdj鉆=31.8s+4.77s+2.19s=38.76s粗鉸工步tdj粗鉸=88.8s+13.32s+6.13s=108.25s精鉸工步tdj精鉸=76.38s+11.46s+5.27s=93.11s3、夾具的設計3.1確定加工部位，分析技術要求加工421孔，因孔內(nèi)表面粗糙度要求為6.3，經(jīng)比較考慮可采用一次加工成型就能達到要求。3.2確定定位方案3.2.1.選擇定位元件，包括尺寸和公差分析零件圖我做出了如下定位方案：采用一個定位銷跟一個固定支承釘定位，其中固定支承釘定位側平面，定位銷選用短銷，固定37.5孔，上下

17、平面用壓板夾緊。按基準重合原則，選擇選90外圓端面為定位基準，用平板定位。側面采用調(diào)節(jié)支承定位。定位銷的公差都是自由公差。查金屬切削機床夾具設計手冊知，選擇A型的定位銷，如下圖3-1所示尺寸；固定支承釘如下圖4-1：圖3-1圖4-13.2.2.分析定位的合理性，判斷有無欠定位和過定位短定位銷限制了2個自由度，即限制了沿x、y軸的移動，固定支承釘限制了一個自由度，即限制了繞z軸的轉(zhuǎn)動，平板限制了3個自由度，即限制了繞x、y軸的轉(zhuǎn)動和沿z軸移動，故定位合理，符合六點定位原理。3.3確定夾緊方案，選擇夾緊元件和夾緊結構選用直壓板（圖5-1）進行壓緊圖5-1壓板用螺釘與鉆模板擰緊，利用鉆模板的升降將零

18、件夾緊4、夾具結構設計4.1、 夾具體及其它零件設計，確定夾具詳細結構。4.1.1、導向裝置選擇導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，鉆床夾具中鉆頭的導向采用鉆套，鉆套有固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套四種。這些裝置均已標準化，可按標準選擇。綜上分析，本次設計采用固定導向套加工工件，來提高其工作的連續(xù)性和其工作效率。選擇導向裝置：導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套、鏜套、對刀裝置、對定裝置等，這些裝置均已標準化，可按標準選擇。由于零件是大批量生產(chǎn)，鉆套容易磨損，為了提高生產(chǎn)效率與工件利用率，同時為了工件更換方便，故查金屬切削機床夾

19、具設計手冊選擇導向件：可換鉆套（GB/T2262-91),結構如下圖6-1所示；因選用了可換鉆套，故按標準其相應的鉆套用襯套（A型）和鉆套螺釘如圖7-1、圖8-1；圖6-1圖7-1圖8-14.1.2、夾具總體形狀確定機床夾具的總體形式一般應根據(jù)工件的形狀、大小、加工內(nèi)容及選用機床等因素來確定。1、夾具的組成歸納為：1）、定位元件及定位裝置：用于確定工件正確位置。2）、夾緊元件及夾緊裝置：用于固定元件已獲得的正確位置，防止工件在加工過程中走位或變形。3）導向及對刀元件 用于確定工件與刀具相互位置，可以減少定位時間，適用于成批生產(chǎn)中，可提高生產(chǎn)效率。4） 動力裝置在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人勞動強度

20、，提高生產(chǎn)率，常采用氣動、液動等動力裝置。5） 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。6）其他元件及裝置 根據(jù)加工具體需要來選擇，如螺釘、螺栓、螺母等。2.確定夾具體夾具體上一般不設定位和定向裝置，特別是臺鉆、立鉆和搖臂鉆上使用時，但夾具體底板上一般都設有翻邊或留一些平臺面，以便夾具在機床工作臺上固定。夾具體一般是設計成平板式（有些夾具體鑄造成特殊形狀），保證具有足夠的剛性。它用來固定定位元件、夾緊機構和聯(lián)接體，并于機床可靠聯(lián)接。夾具的詳細結構如下圖9-1所示：（圖9-1）4.1.3、機床夾具應滿足的基本要求包括下面幾方面1)保證加工精度 這是必須做到的最基本要求

21、。其關鍵是正確的定位、夾緊和導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算。2)夾具的總體方案應與年生產(chǎn)綱領相適應 在中批量生產(chǎn)時，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時，夾具應有一定的可調(diào)性，以適應多品種工件的加工。3)安全、方便、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產(chǎn)和工件笨重時，更需要減輕工人勞動強度。4)排屑順暢 機床夾具中積集切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔

22、助時間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。5)機床夾具應有良好的強度、剛度和結構工藝性 機床夾具設計時，要方便制造、檢測、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。夾具的詳細結構如下圖10-1所示：圖10-14.2、定位誤差計算豎直方向：設計基準、定位基準，調(diào)刀基準都是下面90的端面，即，故豎直方向的定位誤差是。水平方向：設計基準、定位基準是上壓蓋側面，故基準不重合度誤差，調(diào)刀基準是鉆套的軸線，基準位移誤差故水平方向的定位誤差是。5、夾具體繪制總裝圖繪制，零件圖繪制（圖紙另附）6、設計心得體會三周的課程設計結束了。在老師的細心指導下，我學到許多東西。本次設計通過理論與實踐的結合，加深了我們對理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。這次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我運用了基準選擇、機床選用等方面的知識；