上壓蓋零件的機(jī)械加工鉆4-Φ21孔夾具設(shè)計(jì)

1、目錄序言01、零件分析11.1、檢驗(yàn)、分析零件圖11.2、零件技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jiǎn)圖32.2、基準(zhǔn)的選擇32.2.1、精基準(zhǔn)的選擇42.2.2、粗基準(zhǔn)的選擇42.3制定工藝路線，填寫工藝過(guò)程卡42.3.1.機(jī)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(jì)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(shí)間定額的計(jì)算72.5.1基本時(shí)間tj的計(jì)算72.5.2輔助時(shí)間tf的計(jì)算82.5.3其他時(shí)間的計(jì)

2、算83、夾具的設(shè)計(jì)83.1確定加工部位，分析技術(shù)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(wú)欠定位和過(guò)定位103.3確定夾緊方案，選擇夾緊元件和夾緊結(jié)構(gòu)104、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)114.1、 夾具體及其它零件設(shè)計(jì)，確定夾具詳細(xì)結(jié)構(gòu)。114.1.1、導(dǎo)向裝置選擇114.1.2、夾具總體形狀確定134.1.3、機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括下面幾方面144.2、定位誤差計(jì)算155、夾具體繪制156、設(shè)計(jì)心得體會(huì)16參考文獻(xiàn)17全套圖紙，加序言本課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)及與機(jī)械設(shè)計(jì)和大部分專業(yè)課的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本設(shè)計(jì)是根據(jù)學(xué)生的實(shí)際能力

3、以及結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)綜合考慮而做的，主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，獨(dú)立地分析和擬定一個(gè)零件的合理工藝路線，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)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(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法。學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生熟悉和應(yīng)用各種手冊(cè)、圖片、設(shè)計(jì)表格等技術(shù)資料，以便掌握從事工藝文件的方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生解決工藝問(wèn)題的能力。由于能力不及，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指教。 1、零件分析1.1、檢驗(yàn)、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(cuò)誤。1.2、零件技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(guò)精鏜才能達(dá)到技術(shù)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(zhǔn)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(dá)到技術(shù)要求。上壓蓋工作時(shí)受載荷較少，故不需太高強(qiáng)度，但由于鑄造后留有應(yīng)力，故需退火去應(yīng)力。1.3、確定端蓋的生產(chǎn)類型依設(shè)計(jì)題目知：Q=5000件/年，m=1件/年，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)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(tái)/年X1件/臺(tái)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(yàn)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(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，加工工藝性好，在工作過(guò)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(dá)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(jī)械造型中的砂型模鑄造，鑄造后進(jìn)行人工時(shí)效處理（可取要求的加工的機(jī)械加工余量等級(jí)為J；也可確定該零件的公差等級(jí)為CT=12）。這對(duì)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(jī)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(zhǎng)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(shí)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(jiǎn)圖圖2-12.2、基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。通常先確定精基準(zhǔn)，后確定粗基準(zhǔn)。2.2.1、精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)上壓蓋的技術(shù)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(zhǔn)。零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行加工。即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。90mm外圓面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其做精基準(zhǔn)定位加

8、工45mm孔和37.5mm孔以及M482mm螺紋孔。這樣就實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)的重合。同時(shí)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(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)。2.3制定工藝路線，填寫工藝過(guò)程卡制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用萬(wàn)能機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便降低生產(chǎn)成本。2.3.1.機(jī)械加工順序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”的原則。首先加工精

9、基準(zhǔn)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(gè)端面和表面，后加工各個(gè)孔。2.3.2.熱處理工序模鍛成型后切邊，進(jìn)行調(diào)質(zhì)。調(diào)制硬度為241285HBS，并進(jìn)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(duì)機(jī)械加工帶來(lái)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(yàn)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?yàn)椋夯鶞?zhǔn)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(yīng)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(guò)程卡：另附一頁(yè)2

11、.4切削用量的計(jì)算2.4.1鉆孔工步1.背吃刀量的確定 取=20.8mm.2.進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2 mm/r. 3.切削速度的計(jì)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(shí)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(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r. 3.切削速度的計(jì)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(shí)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(jìn)給量的確定由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r. 3. 切削速度的計(jì)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(shí)際切削速度=6.59m/min.2.5 時(shí)間定額的計(jì)算2.5.1基本時(shí)間tj的計(jì)算1）鉆孔工步 根

13、據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)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(shí)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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)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(shí)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(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=（25mm+0.19mm+13mm）/（0.3mm/r*100r/min

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

16、76.38s+11.46s）=5.27s2.5.4單件時(shí)間tdj的計(jì)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(shè)計(jì)3.1確定加工部位，分析技術(shù)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(dá)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(gè)定位銷跟一個(gè)固定支承釘定位，其中固定支承釘定位側(cè)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(zhǔn)重合原則，選擇選90外圓端面為定位基準(zhǔn)，用平板定位。側(cè)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)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(wú)欠定位和過(guò)定位短定位銷限制了2個(gè)自由度，即限制了沿x、y軸的移動(dòng)，固定支承釘限制了一個(gè)自由度，即限制了繞z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，平板限制了3個(gè)自由度，即限制了繞x、y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿z軸移動(dòng)，故定位合理，符合六點(diǎn)定位原理。3.3確定夾緊方案，選擇夾緊元件和夾緊結(jié)構(gòu)選用直壓板（圖5-1）進(jìn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1、 夾具體及其它零件設(shè)計(jì)，確定夾具詳細(xì)結(jié)構(gòu)。4.1.1、導(dǎo)向裝置選擇導(dǎo)向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導(dǎo)向套、鏜套、對(duì)刀裝置、對(duì)定裝置等，鉆床夾具中鉆頭的導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)化，可按標(biāo)準(zhǔn)選擇。綜上分析，本次設(shè)計(jì)采用固定導(dǎo)向套加工工件，來(lái)提高其工作的連續(xù)性和其工作效率。選擇導(dǎo)向裝置：導(dǎo)向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導(dǎo)向套、鏜套、對(duì)刀裝置、對(duì)定裝置等，這些裝置均已標(biāo)準(zhǔn)化，可按標(biāo)準(zhǔn)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(shí)為了工件更換方便，故查金屬切削機(jī)床夾

19、具設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇導(dǎo)向件：可換鉆套（GB/T2262-91),結(jié)構(gòu)如下圖6-1所示；因選用了可換鉆套，故按標(biāo)準(zhǔn)其相應(yīng)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(jī)床夾具的總體形式一般應(yīng)根據(jù)工件的形狀、大小、加工內(nèi)容及選用機(jī)床等因素來(lái)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(guò)程中走位或變形。3）導(dǎo)向及對(duì)刀元件 用于確定工件與刀具相互位置，可以減少定位時(shí)間，適用于成批生產(chǎn)中，可提高生產(chǎn)效率。4） 動(dòng)力裝置在成批生產(chǎn)中，為了減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度

20、，提高生產(chǎn)率，常采用氣動(dòng)、液動(dòng)等動(dòng)力裝置。5） 夾具體用于將各種元件裝置連接在一體，并通過(guò)它將整個(gè)夾具安裝在機(jī)床上。6）其他元件及裝置 根據(jù)加工具體需要來(lái)選擇，如螺釘、螺栓、螺母等。2.確定夾具體夾具體上一般不設(shè)定位和定向裝置，特別是臺(tái)鉆、立鉆和搖臂鉆上使用時(shí)，但夾具體底板上一般都設(shè)有翻邊或留一些平臺(tái)面，以便夾具在機(jī)床工作臺(tái)上固定。夾具體一般是設(shè)計(jì)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(lái)固定定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)和聯(lián)接體，并于機(jī)床可靠聯(lián)接。夾具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖9-1所示：（圖9-1）4.1.3、機(jī)床夾具應(yīng)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(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗(yàn)算。2)夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在中批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和動(dòng)力裝置，提高自動(dòng)化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中、小批量生產(chǎn)時(shí)，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，以適應(yīng)多品種工件的加工。3)安全、方便、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時(shí)加保護(hù)裝置。要符合工人的操作位置和習(xí)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(shí)，更需要減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。4)排屑順暢 機(jī)床夾具中積集切屑會(huì)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(shí)間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計(jì)中要給予排屑問(wèn)題充分的重視。5)機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要方便制造、檢測(cè)、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。夾具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖10-1所示：圖10-14.2、定位誤差計(jì)算豎直方向：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)，調(diào)刀基準(zhǔn)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)是上壓蓋側(cè)面，故基準(zhǔn)不重合度誤差，調(diào)刀基準(zhǔn)是鉆套的軸線，基準(zhǔn)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(shè)計(jì)心得體會(huì)三周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。在老師的細(xì)心指導(dǎo)下，我學(xué)到許多東西。本次設(shè)計(jì)通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合，加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識(shí)；