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1、课程设计一前盖工艺规程编制 及夹具设计机制工艺课程设it说明书00工学院30110聂信天題 目：前盖工艺规程编制及夹具设廿姓名： 学院： 班级： 学号: 指导教师:2013年04月20日一、零件的分析1.1零件的作用题目所给定的零件是管接式地脚气缸的前盖零件图。1. 2零件的工艺分析前盖有三组加工平面，他们之间有一定的位置要求，这几组加工表面主要有:(1) 、以平面为主的有： 55的下底面，其表面粗糙度为Ra3.240的左端面，其表面粗糙度为Ra3.250的右端面及外圆面，其表面粗糙度为Ra3. 220的上端面，其表面粗糙度为Ra3.216的右端面，其表面粗糙度为Ra3.2(2) 、孔系加工有
2、：11mm的通孔，表面粗糙度为Ral2. 5 4X7及11的铉平孔，表面粗糙度为Ral2. 520精较的通孔，表面粗糙度为Ra3.2®M10Xl的螺纹孔二、工艺规程设计2.1毛坯的选择常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件 等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素：(1) 依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁, 须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。(2) 依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较复杂的零 件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件 一般都采用锻件。(3) 依
3、据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产 率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则釆用 设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。(4) 确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工 艺、新技术、新材料的可能性。前盖的材料为HT150,故金属膜铸造成型。2. 2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可 以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百 出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。2. 2.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足
4、够的余量，使不 加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求： 粗基准的选择应以不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不 加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面， 则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。 若必须首先保证工件的某些重要表面的加工余量均匀，应选择该表面 做粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加 工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导 轨面。 若需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面 做粗基准。 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大
5、的表面作为粗基准，以保证定 位准确夹紧可靠。 粗基准一般只使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置 误差。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证往前盖在 整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从前盖的零件图分析可知该 零件的加工表面比较多，粗基准可选为两个，这里选择该零件的下底面以及 大端（pSOmm孔的外轮廓面作为粗基准，分别以这两表面为基准对零件进行装 夹定位及加工。2. 2. 2精基准的选择精基准的选择原则： 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免 定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准
6、。基准的统一有利于保 证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的 夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准 反复加工。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以 选择加工表面本身为基准 此外，还应选择工件上精度高、尺寸较大的表面为精基准，以保证定 位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。前盖的精基准选择时考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准确。当设计基准与工序基准不重合时，还应该进行尺寸换算。粗基准的选 择，采用零件的8°的外圆面及下底面作为定位的粗
7、基准，使得零件达到完 全定位。而在此基础上，考虑到基准重合、便于装夹的问题，则选取小。 的孔的作为加工的精基准。2. 3加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的 条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺 陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度 低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削 热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低, 粗糙度值大。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工
8、并为主要表面的精加工做好准 备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9ITlOo表面粗糙度为 RalO 1.25 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置 几精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求。另外精加工工 序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机 床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度。精加工的加工精度一 般为IT6IT7,表面粗糙度为RalO1. 25 U m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性 质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出 加工阶
9、段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高 或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满 足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精 加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的 加工或某一工序的性质区分。本次前盖加工工艺规程的设计中，由于零件加 工表面及孔的精度要求并不是很高，因此只需划分为粗加工、精加工两个阶 段即可满足要求。24工序的确定对个表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精 度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。为了提高零件的机械性能和消除内应力而安排的热处理工序，如调质、
10、 时效处理等，一般应安排在粗加工之后，精加工之前。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精 度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下， 可以考虑采用数控机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除 此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。(1) 工艺路线方案一：工序I工序II扩20晋的通孔、镇3.2x2的孔和20捫内表面、倒角粗铳、精铳16的右端面工序in粗铳、半精铳5°红必右端面、粗铳、半精铳40的左端面工序IV粗铳20的上端面工序V钻4"7的铉平孔工序VI钻2x11的通孔工序vn钻9的孔、攻miom的螺纹孔
11、工序IX钻6的孔(2) 工艺路线方案二：工序I扩矽0捫1的通孔、镇3.2x2的孔和k炳表面、倒角工序II工序in工序IV粗铳、半精铳刘：竝右端面、粗铳、半精铳40的左端面粗铳、精铳下底面粗铳、精铳16的右端面工序V粗铳20的上端面工序VI钻e®的孔、攻M10X1的螺纹孔工序VD钻6孔工序IX钻4X7的铉平孔(3) 工艺方案的比较与分析两种方案都依照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短，减少工件 的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床数量少，减少工 件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时产量也较高。并且 两种方案都遵循先加工面再加工孔的原则组织安排前盖的加工
12、工艺过程。方案一的特点是：先加工下底面可以提高2°心的定位精度，使得后续 工序中更好的确定其他加工平面及孔的定位精度。方案二则不同：方案二则是通过工件的外表面为粗基准，加工20：心通 孔，因为的中心线为主要的定位尺寸，先加工此面可以整体提升工件 的定位及定型尺寸，通过两个工艺方案比较，容易看出方案一工序安排不合 理，方便加工基准的选择，同时也照顾了原有的加工路线中装夹方便的特点, 因此最后的加工工艺路线确定为方案二。2. 5机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定前盖的材料为HT150,硬度170240HBS,生产类型为大批生产，采用金 属模铸造毛坯。根据上述原是资料及加工工艺，分别确
13、定各加工表面的加些加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下：(1)毛坯长度、宽度、厚度方向的加工余量及偏差1、50：止右端面，20,2, 34的右端面的加工余量按实用加工工艺手册表6-28和6-29 (P430)确定工序尺寸和 余量为：毛坯：52mm粗车：51mm2Z=lmm精车：九252Z=2Xl=2mm精镇孔：矽()晋毛坯：36粗车： 34Z=2mm2、55的下底面的加工余量(加工余量的长度为55)按实用加工工艺手册表6-28和6-29 (P430)确定工序尺寸和余量为：毛坯：57. 4mm粗铳：56. 2mm 2Z=2mm精铳：552Z=2X0. 6=1. 2mm3、10的右端面的加工余量按实
14、用加工工艺手册表6-28和6-29 (P430)确定工序尺寸和余量为：毛坯：17. 6mm粗铳：16. 6mm Z=lnnn精铳：16mm Z=0. 6mm4、20的上端面加工余量按实用加工工艺手册表6-28和6-29 (P430)确定工序尺寸和余量为: 毛坯：46粗铳：45 Z=lmm2. 6确定切削用量及基本工时工序V：钻4个阶梯孔，尺寸刃和011,粗糙度Rai2.5.根据手册査得只需钻削就可以保证精度。(1)钻4个仞的通孔选择仞的高速钢直柄麻花钻。机械加工工艺手册2表10-175进给量的确定根据切削用量简明手册表2.7,当铸铁硬度为200HBS时，査得fz =0.18 - 0.22mm
15、/ r ,根据机械加工工艺手册机床型号Z5125Ao表3.1-2故取f=0. llmm/r切削速度的计算根据切削用量简明手册当/=011皿可査得：=23加/min ,切削速度的修正系数为心=1°、心=1.0 ,饥=0.85 , ©, = 1.0 .故v = kvvc = 23 x 1.0 x 1.0 x 1.0 x 0.85 = 19.95/zz/nin=907.6r_ 1(XX)V, _ |p(x)xl95 所以厂兀一ft根据机床说明取几=960min“ 一”d訂2“ 34x7x964) O 1 1/“；、故实际切削速度v _ -ioooiuoo _ 21Im / min
16、计算基本工时/ = 109,/I =6972 =16心芋二躺F&7minr = 4x1.837 = 7.348 min钻4个©I】深5的铉平孔。选择可换导柱莫氏锥柄平底铉钻。铉圆柱式沉头孔©I,导柱刃 机械加工工艺手册2丄丄 根据有关资料介绍，铉沉头孔时进给量及切削速度为钻孔时的2 彳。课程设计指导书1 ° 1八汀广739)取 0. llnnn/r=-x 24 = 8/77 / min3切削速度的修正系数心T°, K“ = l0,匕=0.85,吃v = kvve= 68加 / nin1所以100QVc _ 1000x6.8= 196&按机
17、床速度选择960r/min,兀D仏 _ 3.14x11x9601000 1000=33.1584 m/min计算基本工时。I = 130，/ =20仏=5t =nf130+20+8960x0.11=1.49 minr = 4x1.49 = 5.98min三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，则需要针对具体 工序设计专用夹具。3.1定位基准的选择由零件图可知需要保证上端面到中心的距离为45,为了使定位误差最小, 所以以20的中心线为定位基准。3. 2切削力和夹紧力的计算刀具：高速钢锥柄麻花钻根据机械加工工艺手册表3.4-10 (P3-145)钻孔的轴向力：f=cFarFkF
18、由钻头材料可查得：cp = 420 Zf = 157 = 0,75由表3.4-11 (钻孔条件改变时轴向力及转矩的修正系数)铸铁在200HBS220HBS之间，所以你二匕=106;所以F = 420x1 fxQ if75x 1.06 = 935.39钻孔的转矩：由钻头材料可査得：q=°2°6Z”=2.0儿=0.87 on q所以 M 二 0206x9 8 x0.13 x 1 06 二 4.0% m由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式：P = KxF其中：K = kxk2xk3xk4匕一基本安全系数；取1.3£一加工性质系数；取1.2心一刀具钝化系数；取1.5虬一夹
19、紧力的稳定性；机动夹紧取1.0= 2195.83N3. 3定位误差分析1,定位基准的选择：工件以底面，050圆柱端面和02°孔轴线。保证了位置精度，与设计基准重合。消除了定位误差，四、设计心得在设计过程中，我们遇到了很多困难，虽然这个零件相比起其他同学的 零件要容易很多，但是这是我们第一次自己动手设计夹具，所以在这个过程 中，有很多不懂的地方，从一开始的一头雾水到最后慢慢的有所了解，一步 步的制定出工艺过程和工序内容等，都凝聚了我们小组同学的努力和辛勤。 从这次的课程设计的中，我发现我们了解的还是很有限，有很多的内容都不 懂，所以磕磕绊绊的在困惑中前行着，我们査阅了很多的资料和手册，
20、并向 老师请教各种遇到的问题，最终才有了一个确定的方案，虽然只是一个夹具 设计，但是在这个过程中，可以遇到很多的知识点，设计的过程中也是一个 复习的过程，可以发现自己不足的地方并加以强化和吸收。所谓学以致用，只是学习而不实践并不能把所学之物真正掌握，通过运 用才可以再过程中明白一些理论。通过这次的课程设计，虽然我们不足的地 方还是很多，但却是实实在在记住了很多以前忽略的地方总之，这次的课程设计中是一个很有意义的过程，在课堂上我们只学习 到了一些理论知识，在工厂参观中，我们看到了实际运用的夹具和设施，而 这次得设计则是把两者相结合，更好的理解机制工艺这门学科，在这里，要 向我们小组成员的辛勤努力表示感谢，向老师的认真指导表示感激！五、参考文献：1、现代夹具设计手册.机械工业出版社2、机械加工工艺手册.机械工业出版社3、切削用量简明手册机械工业出版社4、工艺手册.上海科学技术出版社5、简明机械加工工艺手册机械工业出版社