壳体钻孔铣端面夹具设计及工艺规程设计

摘要本文主要介绍壳体、机械加工工艺规程设计、铣床钻床夹具以及金属切削机床等方面的知识。壳体加工工艺规程及其钻孔铣面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺机床设计的重点是选定零件机床夹具在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；然后对零件各个工步的工序进行尺寸计算，确定各个工序的工艺装备及切削用量，然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。【关键字】杠杆臂，工艺，钻夹具，切削用量，夹紧，定位目录第一章前言………………………………………………………………………………1第二章零件分析…………………………………………………………………………22.1零件作用…………………………………………………………………22.2零件的工艺分析…………………………………………………………2第三章工艺规程设计……………………………………………………………………43.1确定毛坯的制造形式……………………………………………………43.2基面的选择………………………………………………………………43.3制定工艺路线……………………………………………………………43.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定………………………..53.5确定切削用量……………………………………………………………53.6确定基本工时…………………………………………………………12第四章夹具设计………………………………………………………………………164.1夹具的工作原理与结构设计…………………………………………164.2夹具的使用方法………………………………………………………174.3夹具与翻转式钻床的固定……………………………………………174.4定位误差分析………………………………………………………174.5铣削力与夹紧力计算………………………………………………18第五章机床夹具零件的具体设计……………………………………………195.1机床夹具的概括………………………………………………………195.2夹具零件的设计………………………………………………………205.3夹具体的设计………………………………………………………205.4定位销的设计………………………………………………………215.5钻模板以及钻套的设计………………………………………………21第六章总结……………………………………………………………………………27参考文献……………………………………………………………………………………28致谢………………………………………………………………………………………291第一章前言机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。本次对于加工工艺及夹具设计的主要任务是：⑴完成零件加工工艺规程的制定；⑵完成钻孔铣削专用夹具的设计。希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。2第二章零件分析2.1零件的作用课题给出的零件是壳体。壳体类零件是指在回转体零件中的空心薄壁件，是机械加工中常见的一种零件，在各类机器中应用很广，它主要起支撑和导向作用，要求该零件有足够的强度和刚度，尺寸精度，形状精度，是机床导向和支撑系统中的重要零件，影响机床操纵动作及控制机构装置运动的准确性。2.2零件的工艺分析对零件进行工艺分析就是研究、审查零件的结构工艺性。零件设计是否满足加工的工艺性和经济性要求。图2.1壳体零件产品图该零件的材料为HT200灰铸铁，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，强度刚度好、以下是壳体零件需要加工的位置及要求。该零件是机械结构中一个重要零件，根据产品零件图2.1分析，有一个面需加工B面A面3（即B面），7个通孔需钻铰加工（即6-Ø8Ø30）。根据产品图尺寸及公差和形状公差要求，用普通铣床和钻床即能保证该零件的加工。第三章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于是大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故采用铸造加4工工艺，适合大批生产的金属型模铸造。铸造后，及时时效处理，以消除内应力。3.2基准的选择（1）粗基准的选择以壳体铸造件上表面A面为粗基准定位加工铸件下表面B面。（2）精基准的选择以壳体铸件下表面B面为精基准定位，钻孔6-Ø8，以加工铸件上表面A面为精基准定位钻孔Ø30。3.3确定工艺路线表2.1工艺路线方案工序号工序名称工序内容1制造金属模做木模，加工外表面放加工余量1.5mm，2铸造铸造壳体，铸件表面应清除毛刺、披缝及粘砂等。3铸造检验铸件是否合格和有关尺寸是否正确，不加工处涂上放透漆，放置时效处理一个月。4铣端面B以上端面A面和尺寸ø62H7做基准定位，加工下端面B面.5钻ø8孔打样冲，钻孔ø6（大端ø8孔）6金工扩镗孔为ø7.8mm7金工铰孔为ø8，粗造度为1.68钻孔ø30以上端面A面，尺寸ø62H7和下端面B面做基准定位，钻孔ø28。9金工扩镗孔为ø29.8mm10金工铰孔为ø30，粗造度为1.611终检按照图纸严格检验零件尺寸。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定壳体的材料是HT200灰铸铁，毛坯的重量1.6kg，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造,毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实5只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。毛坯与零件不同的尺寸有：(见零件图2.1)故台阶已被铸出,根据参考文献[12]的粗加工：加工余量1mm，精铣的加工余量为0.5mm。3.5确定切削用量工序4：粗、精铣下端面B面工步1：粗铣下端面B面加工条件：工件材料：HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：15YT，100Dmm，齿数8Z。因其单边余量：Z=1mm所以铣削深度ap=1mm每齿进给量fa：取0.12/fammZ铣削速度1.33/Vms。机床主轴转速n：1000Vnd（式1）式中V—铣削速度；d—刀具直径。由式2.1机床主轴转速n：100010001.3360254/min3.14100Vnrd取300/minnr实际铣削速度v：3.141003001.57/1000100060dnvms进给量fV：0.128300/604.8/ffVaZnmms工作台每分进给量mf：4.8/288/minmffVmmsmma：40amm工步2：精铣下端面B面加工条件：6工件材料：HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：15YT，100Dmm，齿数12。精铣该平面的单边余量：Z=0.2mm铣削深度pa：pa=0.2mm每齿进给量fa：取0.08/fammZ铣削速度V：取0.32/Vms机床主轴转速n：100010000.326061/min3.14100Vnrd取75/minnr实际铣削速度v：3.14100750.4/1000100060dnvms进给量fV：0.151275/602.25/ffVaZnmms工作台每分进给量mf：2.25/135/minmffVmmsmm工序5,钻ø8孔工件材料为HT200。孔的直径为ø8，公差为T2，表面粗糙度1.6aRm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——Φ6mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ7.8mm标准高速钢扩孔钻；铰孔——ΦR8mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量f：0.47~0.57/fmmr表，由于孔深度比0/30/221.36ld，0.9lfk，故(0.47~0.57)0.90.42~0.51/fmmr表。查Z535立式钻床说明书，取0.43/fmmr。钻头强度所允许是进给量'1.75/fmmr。由于机床进给机构允许的轴向力max15690FN（由机床说明书查出），允许的进给量1.8/fmmr。由于所选进给量f远小于'f及f，故所选f可用。72）确定切削速度v、轴向力F、转矩T及切削功率mP由插入法得：17/minvm表，4732FN表51.69TNM表，1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。0.88Mvk，0.75lvk，故'17/min0.880.7511.22(/min)vmm表''01000100011.22/min162/min22vmmnrdmm表查Z535机床说明书，取195/minnr。实际切削速度为：022195/min14/min10001000dnmmrvm1.06MFMTkk，故47321.065016()FNN51.691.0654.8TNmNm3）校验机床功率切削功率mP为'/)mMMmPPnnk表（1.25(195/246)1.061.05kWkW机床有效功率'4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即d0=20,0.43/fmmr，195/minnr，14/minvm相应地5016FN，54.8TNm，1.05mPkW（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量f取f=0.57mm/r。82）确定切削速度v及n取25/minvm表。修正系数：0.88mvk，24.7221.02(/1.50.9)2ppRavpaka根据故'25/min0.881.0211.22/minvmm表''01000/)nvd表（100011.22/min/(24.7)286/minmmmmr查机床说明书，取275/minnr。实际切削速度为3010vdn324.7275/min1021.3/minmmrm（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量f1.3~2.6fmm表，按该表注4，进给量取小植。查Z535说明书，取1.6/fmmr。2）确定切削速度v及n取8.2/minvm表，得修正系数0.88Mvk，0.99pavk2524.7(/0.1251.2)2pRpaa根据故'8.2/min0.880.997.14/minvmm表''01000/()nvd表10007.14(/min)/(25)91.5/minmmmr查Z535说明书，取100/minnr，实际铰孔速度3010vdn325100/min107.8/minmmrm（4）各工序实际