机械制造技术课程设计-接头加工工艺规程及其车夹具设计.docx

第一章零件的分析第二章工艺规程的设计22.1确定毛坯的的制造形式22.2基的选择.*22.3制订工艺路线22. 3.1工艺路线方案一,23. 3.2工艺路线方案二34. 3.3工艺方案的分析32. 4机械加工余量的确定42.5确定切削用量及基本工时4第三章专用夹具的设计143. 1问题的提出143 .2定位基准的选择144 .3切削力及夹紧力计算153. 3.1切屑力】卜夕；。153. 3.2夹紧力的计算153. 4/E('/J天差分析1635彳"vt"17偏土.2122第一章零件的分析接头的加工共有二组加工表面，它们相互之间没有要求。现分述如下：1、以35x65面为中心的加工面，这组面包括：35X65面，2-5.2孔。2、以24圆为中心的加工面，这组面包括：中24端面及其外圆面,8孔和2-e5.2孔有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的图1-1接头零件图第二章工艺规程的设计2.1 确定毛坯的的制造形式零件材料为ZG25。接头在使用过程中经常的变动，它不仅起压紧的作用，还又摆动的作用，受到的冲击很大。在加工过程中的精度保证很重要，它对工件的定位有一定的保证作用。2.2 基准的选择1 .粗基准的的选择根据粗基准的选择原则，要亦非加工表面为粗基准，且粗基准只能使用一次，对本工件来说选择24外圆面为粗基准是非常合理的。2.精基准的选择主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。以直径为5.2的两孔作为精基准以35x65面作为辅助基准。2.3 制订工艺路线2.3.1 工艺路线方案一工序01：锻造工序02：退火工序03：粗铳，精铳35x65表面，粗糙度为3.2工序04；钻，扩面35x65上2-5.2孔，粗糙粗6.3工序05：车，精车中24端面和外圆，粗糙度3.2工序06：钻，扩中8孔和2-中5.2孔，粗糙度6.32.3.2 发蓝处理2.3.3 检验，入库2.3.4 工艺路线方案二工序01：锻造工序02：退火工序03：粗铳，精铳35x65表面，粗糙度为3.2工序04；车，精车中24端面和外圆，粗糙度3.2工序05：钻，扩面35x65上2-5.2孔，粗糙粗6.3工序06：钻，扩中8孔和2-5.2孔，粗糙度6.3工序07：发蓝处理工序08：检验，入库2.3.5 工艺方案的分析上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先加工所有的面，然后加工所有孔。方案一则是先加工35x65面，然后再加工这个面上的圆孔，这样用这个面上加工的孔定位。加工其它的面和孔,很好的保证了精度，经比较可知，显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。具体的工艺过程如下：工序01：锻造工序02：退火工序03：粗铳，精铳35x65表面，粗糙度为3.2工序04；钻，扩面35x65上2-5.2孔，粗糙粗6.3工序05：车，精车中24端面和外圆，粗糙度3.2工序06：钻，扩中8孑L和2-中5.2孑L,粗糙度6.3工序07：发蓝处理工序08：检验，入库2.4 机械加工余量的确定“接头”零件材料为ZG25,毛坯的重量约为1.2Kg,生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、接头的35x65面由于接头35×65面要与其他接触面接触，粗糙度要求为3.2,查相关资料知余量留2.O比较合适。3、接头的孔毛坯为实心。孔的精度要求介于IT9mi之间。2.5 确定切削用量及基本工时工序01：锻造工序02：退火处理工序03：粗铳，精铳35x65表面，粗糙度为3.2工步一：粗铳35x65表面1 .选择刀具刀具选取面铳刀，刀片采用YG8,ap=.5mn,J0=50mm,v=125wmin»Z=4。2.决定铳削用量1）决定铳削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap=1.5run2）决定每次进给量及切削速度根据X51型铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fz=0.2nn/½,则ns =IOOOv7idl0×125)x50=663.48rmin按机床标准选取”,=750r/min1 =1000M 50x750IOOO=118?/min当nw=750rmin时fm=fnw=0.2×4×750=600研z/r按机床标准选取fn=600ww/3）计算工时切削工时：I=65/nm,1=1.5un,I2=3mm,则机动工时为/+1+1265÷1.5+3nJ750x0.2=!-=0.43min.工步二：精铳35x65表面1.选择刀具刀具选取面铳刀，刀片采用YG8,ap=0.5mn,d0=50mm,v=125m/min,Z=4。2.决定铳削用量1）决定铳削深度因为加工余量不大，一次加工完成aff=0.5mm2）决定每次进给量及切削速度根据X51型铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fz=0.2mm/½,则ns =663.48rmin100oy_IoOOXl25d乃X50按机床标准选取”=750r/min1000m50x7501000=118/n/min当nw=750rmin时fm=fnw=0.2×4×750=600沏?Ir按机床标准选取fn=600加/r3）计算工时切削工时：/=65mm,I1=0.5nvn,I2=3nn,则机动工时为/ +，2nJ65 + 0.5 + 3750x0.2=0.413 min工序04；钻，扩面35x65上2-5.2孔，粗糙粗6.3工步一：钻面35x65上2-5孔确定进给量/：根据参考文献IV表2-7,当钢的b<800MPa,d0=时，f=0.390.47r。由于本零件在加工5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75,则f=(0.390.47)×0.75=0.290.35加根据Z525机床说明书，现取=0.25mmj切削速度：根据参考文献IV表2-13及表2T4,查得切削速度V=18机/min所以=幽Z=幽*=30L"mi11alw×5根据机床说明书，取= 375rmin ，故实际切削速度为dwnwr5375(.V=-JlL=6m/min10001000切削工时：I=3mn,1=2.25nn,I2=3nn,则机动工时为,J+1+/?=3+2.25+3=。9minmnwf375×0.25总的工时：T=2t=0.218min工步二：扩面35x65上2-中5.2孔利用钻头将姬如孔扩大至¢52mm,根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取F=(L21.8)怠=(1.21.8)x0.65×0.75=0.5850.87w?/r根据机床说明书，选取了=0.57ww1.12 311、，×12=6-4zwmin23)则主轴转速为=51.634/7min,并按车床说明书取卬=680r/min,实际切削速度为10001000dn%X5.2X680一，V=-JIL=Ilm/min切削工时：I=3mm,Il=O.lmm,I2=3mn,则机动工时为JJ+”.'*,=oi57min总的工时：T=2t=0.314min工序05：粗车，精车中24端面和外圆，粗糙度3.2工步一：粗车中24端面1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=l.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw0查切削手册f=0.1O.24mmzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为L（Tl.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,V,=490ns据CA6140卧式车床车床参数，选择nr=475rmin,Vt=475mms,则实际切削速度Vc=3.1480475/IooO=I19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300×10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册Pcc=I.Ikw,而机床所能提供功率为PCIn>Pcc.故校验合格。最终确定ap=l.Onun,nt=475rmin,Vfc=475mms,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时&=以Vf=（12+1.5+3）/475=0.047mino工步二：精车中24端面1）车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择ap=0.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw0查切削手册f=0.1O.24mmzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为L（Tl.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得V,=98mms,n=439rmin,Vt=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Va=475mms,则实际切削速度V=3.14×80×4751000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300×10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册Pcc=I.Ikw,而机床所能提供功率为PCin>Pcc.故校验合格。最终确定ap=l.Omm,nt-475rmin,V1c=475mms,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tn=LVf=（12+0.5+3）/475=0.046min0工步三：粗车24外圆1）车削深度，ap=l.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw0查切削手册f=0.14"0.24mmz<>选较小量f-0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为L0l.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得V,=98mms,n=439rmin,Vt-490n/s据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度V=3.14×80×4751000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300×10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册Pcc=I.Ikw,而机床所能提供功率为PCin>Pcc.故校验合格。最终确定ap=l.Onun,nt=475rmin,Vfc=475mms,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tn=LVf=（20.5+1.5+3）/475=0.052min<>工步四：精车中24外圆1）车削深度，ap=l.5mm,一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为7.5kw0查切削手册f=0.14"0.24mmz选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为L（Tl.5mm。查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得V,=98mms,n=439rmin,Vt=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Va=475mms,则实际切削速度V=3.14×80×4751000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300×10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册Pcc=I.Ikw,而机床所能提供功率为PeIn>Pcc°故校验合格。最终确定ap=l.Omm,nt-475rmin,V1c=475mms,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tn=LVf=（20.5+0.5+3）/475=0.050Inino工序06：钻，扩中8孑L和2-中5.2孑L,粗糙度6.3工步一：钻中6.8孔确定进给量/：根据参考文献Iv表2-7,当钢的h<800MPa,d0=6.8mm时，f=0.390.47/n/ro由于本零件在加工中6.8孔时属于低刚度零件,故进给量应乘以系数0.75,则f=(0.390.47)×0.75=0.290.35三r根据Z525机床说明书，现取/=0.25加切削速度：根据参考文献IV表2T3及表2-14,查得切削速度V=18wmin所以100Ov1000×18.nv=301.7rmindw7rx6.8根据机床说明书，取=375rmin故实际切削速度为'=史出=%x68x375=8加/mi1110001000切削工时：/=40mm,lx=3Anvn,I2=3mm,则机动工时为tm="I可2,=044bminnwf375×0.25工步二：扩孔至8确定进给量/：根据参考文献IV表2-7,当钢的b<800MPa,d0=Snn时，f=0.39OAltn/ro由于本零件在加工中8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75,则f=(0.390.47)×0.75=0.29035mm/r根据Z525机床说明书，现取/=0.25?加切削速度：根据参考文献IV表2-13及表2-14,查得切削速度V=18wminW*100Ov1000×18.所以n=298.7rmmdw乃X8根据机床说明书，取nw=375r/min故实际切削速度为肩=皿"卬="x8x375=9加mi1110001000切削工时：I=40mm»1=0.6nn,I2=3mm,则机动工时为乙=f=40+°6+3=0446minnwf375×0.25工步三：钻2-5孔与工序四相同，在此就不多做说明工步四：扩孔至2-65.2孔与工序四相同，在此就不多做说工序07：发蓝处理工序08：检验，入库第三章专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计第五道工序粗车，精车中24端面和外圆，粗糙度3.2的夹具设计，选用机床：Z525立式钻床。31问题的提出本夹具主要用于粗车，精车中24端面和外圆，粗糙度3.2,本道工序加工精度要求一般，为此，只夹具设计既要考虑如何提高生产效率上，也要考虑中24端面和外圆的质量。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铳没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用已加工的底面及两个5.2孔定位。3.3 切削力及夹紧力计算3.3.1 切屑力计算查表1-2-3圆周力：Fc=9O2apfokp径向力：尸p=5309厂第轴向力：工=45kfp"Mp其中：kp=kmpkrpknkxsp查机床夹具手册表1-2-4ZW,=（喘），表l-2-5FCTn=0.4,FP>n=1.0,Ff>n=0.8表1-2-6kr=45°Kkrjt=1.0,Tb=WKtP=1.0,4=0。,Ksp=1.0由上得：Fc=725N,Fp=459N,F1=695N3.3.2 夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由N（£+f2）=KF其中f为夹紧面上的摩擦系数，取力=%=025F=+GG为工件自重F,M.N=5034N/.÷夹紧螺钉：公称直径d=6mm,材料45钢性能级数为6.8级fi=6x100MPav=8x"=48OMPaS10螺钉疲劳极限：%=0.32%=0.32X600=192MPak极限应力幅：fllim=I=51.76MPa%许用应力幅:la = 1.3MPa螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为H=AlP,Js=3.54取s=4得H=120M&=2.8满足要求2成JL3x4jN=15MPand；经校核：满足强度要求，夹具安全可靠3.4 定位误差分析1、移动时基准位移误差加7.y=<÷D1+Xlmin（式3T）式中：J1A型固定式定位销孔的最大偏差D1A型固定式定位销孔的最小偏差lminA型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙代入（式3-1）得：7,y=+Dl+Xlmin=O.012+0+0.01=0.022(mm)2、转角误差/*8=+Xlmin+X2min（式3一2），_2L'式中：J1A型固定式定位销孔的最大偏差D1A型固定式定位销孔的最小偏差lminA型固定式定位销孔与A型固定式定位销最小配合间隙t2B型固定式定位销孔的最大偏差D2B型固定式定位销孔的最小偏差X2niinB型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙Y其中：Xzmin=2（%+乙一一产）则代入（式3-2）得：AZl0.012+0+0.01+0.012+0÷0.011111_4tg9=6.1111×e2x36则：0=0.035°3.5 夹具体设计夹具总体设计中最后完成的主要元件是夹具体。夹具体是夹具基础件、组成夹具的各种元件、机构、装置都要安装在夹具体上。在加工过程中，它还要承受切削力、夹紧、惯性力及由此而产生的振动和冲击。所以，夹具体是夹具中一个设计、制造劳动量大，耗费材料多，加工要求高的零部件。在夹具成本中所占比重较大，制造周期也长，设计时，应给以足够的重视。1、夹具体和毛坯结构实际生产中所用夹具体常用的有三种结构。A：铸造结构铸造结构夹具体的优点如下：可铸出复杂的结构形状。铸件抗压强度大、抗振性好，特别适用于加工时振动大、切削负荷大的场合。铸件易于加工，价格低廉，成本低。但铸件生产周期长,因存在铸内应力，易引起变形，影响夹具精度的保持性，因此，夹具体必须进行时效处理。B：焊接结构其优点如下：容易制造，周期短。采用钢板、型材，如结构合理，布置得当，可减小质量。由于上述两优点，特别适用于新产品试制或临时急用的场合，以缩短生产周期。此外，一些结构简单的小型夹具，如翻转式钻模、盖板式钻模、可卸式钻模，采用焊接式结构十分有利，因为这些夹具要频繁拆卸翻转，力求结构轻巧耐磨。但焊接结构夹具体在焊接过程中的热变形和残余应力对夹具精度会有不得影响，因此，焊完后要进行退火处理；另外，为提高刚性需加加强筋。C：装配结构装配夹具体是选用夹具专用标准毛坯或标准零件，根据使用要求组装而成，可得到精确的外形和空间位置尺寸。标准毛坯和标准零件可组织专业化生产，这样不但可以大大缩短夹具体的生产周期，还可降低生产成本。要使装配夹具体在生产中得到广泛使用，必须实行夹具零部件的标准化、系列化。2、对夹具体的基本要求A：一定的形状和尺寸夹具的外形，取决于安装在夹具上的各种元件、机构、装置的形状及它们之间的布置位置。设计时，只要将组成该夹具的所有元件、机构和装置的结构尺寸都设计好并布置好它们在图纸上的位置，就可以由此勾画出夹具体的大致外形轮廓尺寸。因为是单件生产，一般不作复杂计算设计。通常参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。确定夹具体尺寸时，可参考下面数据。铸造结构的夹具体，壁厚取825mm,过厚处挖空。焊接结构用钢板取6IOmnb刚度不够时加筋板。夹具体上不加工表面与工件表面之间应有一定间隙，以保证工件与夹具体之间不发生干涉。间隙大小按以下规定选取：a:夹具体、工件都是毛面，间隙取815InnLb:夹具体是毛面，工件是光面，间隙取4IOmnLB：足够的强度和刚度目的是减小在加工过程中因受切削力、夹紧力等而发生变形或振动。当刚度不够时，可增设加强筋或用框形结构。若用加强筋，其壁厚取0.70.9倍壁厚，高度不大于壁厚5倍。C：良好的结构工艺性以便于制造、装配、并减少加工工时。如夹具体上大平面上要局部加工，可铸出35三凸台；各加工表面，最好在同一平面内或在同一回转表面上，以便于加工；尽量减少加工表面面积。另外，对于切削量大的工件所使用夹具，要注意应能方便排屑，以免影响安装精度；对于大而重的夹具体，要考虑起吊装置，如吊环螺钉或起重螺栓。致谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献L邹青主编机械制造技术基础课程设计指导教程北京：机械工业出版社2004, 82 .赵志修主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社1984, 23 .孙丽媛主编机械制造工艺及专用夹具设计指导北京:冶金工业出版社2002, 124 .李洪主编机械加工工艺手册北京：北京出版社1990, 125,邓文英主编金属工艺学 北京：高等教育出版社20006 .黄茂林主编机械原理重庆:重庆大学出版社2002, 77 .丘宣怀主编机械设计北京:高等教育出版社19978 .储凯许斌等主编机械工程材料重庆：重庆大学出版社1997,129.廖念钊主编互换性与技术测量北京:中国计量出版社2000,1主编金属切削刀具北京：机械工业出版社主编机床夹具设计北京：机械工业出版社主编机床夹具设计北京：机械工业出版社10.乐兑谦1992,12IL李庆寿1983,412.陶济贤1986,4