设计左支座零件的机械加工工艺规程及钻Φ10锥销孔工序的专用夹具DOC15页.docx
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设计左支座零件的机械加工工艺规程及钻Φ10锥销孔工序的专用夹具DOC15页
设计左支座零件的机械加工工艺规程及钻Φ10锥销孔工序的专用夹具
目录
总论
一、零件及零件的工艺分析
二、工艺设计与分析
三、夹具设计
心得
参考文献
总论
工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。
要求学生全面综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。
其目的在于：
（1）熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。
（2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计（包括设计计算、工程制图等方面）的能力。
（3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。
（4）在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。
进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。
一、零件及零件的工艺分析
零件分析：
1、零件的作用
题目给的零件是左支座零件，它是机床上的一个支座，支座孔中安装轴，侧面的耳孔中安装螺栓可将轴夹紧，使轴固定。
松开螺栓后轴可转动或滑动，也可利用夹紧程度不同来调节孔与轴的间隙。
零件下面的方法兰上两个定位销孔穿两定位销将其定位，用四个螺栓副将其固定。
2、零件的形状
三维图
零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。
具体尺寸，公差如下图所示。
零件的工艺分析：
由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
左支座加工说明如下：
总的加工表面包括：
Φ80H9大端面A面和上方的小端面，粗超度3.2；Φ80H9内孔表面，粗超度1.6；大端端面的4-Φ13的通孔和4-Φ20的沉头座，内孔表面粗糙度12.5，过渡圆表面粗超度6.3；大端面的锥销孔，粗糙度1.6；倒角；侧面Φ21通孔和Φ25H7孔和Φ38孔，粗超度为12.5、3.2和6.3。
在这里我要加工的是Φ10的锥销孔是1.6的粗糙度要求。
其要求比较高，直径也比较小，直接钻不能达到其精度要求，在这里可采取钻-精铰的加工方法。
其具体过程如下表：
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等级
加工方法
大端面、小端面
Ra3.2
IT8~IT9
铣
Φ80内圆
Ra1.6
IT7~IT8
镗
Φ13内圆
Ra12.5
IT11以下
钻
Φ20内圆
Ra12.5
IT11以下
钻
倒角
无
IT11以下
Φ10锥销孔
Ra1.6
IT7~IT8
钻-精铰
侧面Φ21通孔
Ra12.5
IT11以下
钻
Φ25H7孔
Ra3.2
IT8~IT10
钻
Φ38孔
Ra12.5
IT11以下
钻
本设计任务给的零件需要加工的表面有：
小端面，Φ80内圆，Φ25H7孔，Φ10锥销孔。
二、工艺设计与分析
毛抷分析：
1、毛坯的确定
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：
1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。
依据设计要求Q=6000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取10%和1%代入公式得该工件的生产纲领
N=6066件/年
2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差CT等级为8~12级取为11级。
铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级G-I级选择G级
设计任务所需加工尺寸、余量及公差
（1）各加工表面余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
说明
下大端面A
140mm
G
5mm
单侧加工
上小端面距下大端面尺寸
100mm
G
4mm
单侧加工
Φ80孔
80
H
3mm
双侧加工
Φ25孔
25mm
H
2mm
双侧加工
Φ10锥销孔
10mm
H
1mm
双侧加工
（2）主要加工表面的毛坯尺寸及公差
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
小端面
100
4mm
104mm
4
Φ80孔
80
3+3mm
74mm
3.2
Φ25孔
25
2+2mm
21mm
2.4
Φ10锥销孔
10
1+1mm
8mm
1.8
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6。
Ra﹤1.6的表面，余量要适当加大。
分析本零件，加工表面Ra≧1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。
（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）
生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。
由于所有孔无需铸造出来，故不需要安放型心。
此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工进行时效处理。
6、设计毛坯图
（1）确定拔模斜度根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为5度。
（2）确定分型面由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。
（3）毛坯的热处理方式为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。
下图为该零件的毛坯图:
工艺规程设计：
1、基准面的选择
基准面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基准面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。
否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
考虑到相互位置关系原则；本次任务以大端面A面作为粗基准。
2、精基面的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。
对于Φ10锥销孔，考虑到基准重合原则选择Φ13通孔作为精基准。
3、制定机械加工工艺路线：
加工工艺路线：
1.铣Φ80H9的大小端面
2.镗Φ80H9孔
3.钻大端面4-Φ13通孔
4.钻大端面4-Φ20沉头孔
5.钻左耳座Φ21通孔
6.钻左耳座Φ25H7孔
7.钻左耳座Φ38孔
8.加工大端面Φ10锥销孔
工序八：
1.钻Φ10锥销孔
2.精铰Φ10锥销孔
工艺路线分析：
此条加工工艺路线比较简洁明了，基本上可以达到精度要求，零件精度要求也不算高，初步可以达到目的。
拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
01
沙型铸造
02
进行人工时效处理
消除内应力
03
涂漆
防止生锈
04
铣Φ80H9的大小端面
铣
05
镗Φ80H9孔
镗
06
钻大端面4-Φ13通孔
钻
07
钻大端面4-Φ20沉头孔
钻
08
钻左耳座Φ21通孔
钻
09
钻左耳座Φ25H7孔
钻
10
钻左耳座Φ38孔
钻
11
加工大端面Φ10锥销孔
钻-精铰
12
检验，入库
加工设备及刀具、夹具、量具的选择：
由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。
1、选择机床，根据第八加工锥销孔的工序选择机床：
由于本零件加工精度比较高，因此我选用最常用的机床：
摇臂钻床用Z3025。
下面是这台机床的具体资料：
钻床用Z3025A
产品说明：
型号
Z3025A
最大钻孔直径
25mm
主轴最大进给抗力
9000N
主轴最大扭距
160N·m
主电机功率
2.2kw
主钻孔锥度
3
主轴转速
9（级）50-2000r
主轴每转进给量
9（级）
主轴行程
200mm
主轴箱行程（手动）
200mm
工作台行程
310mm
工作台尺寸
400×550mm
外型尺寸/包装尺寸
980×807×2302mm/2400×1030×1360mm
机床净重/毛重
950/1300kg
2、选择刀具：
选用硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀,加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工选用Φ10锥柄复合麻花钻，精加工为Φ10铰刀。
切削用量的选择：
锥销孔加工在初次钻孔时我们直接选用Φ10的钻头，其Ry可以达到45~225，对于精铰时我们选用Φ10的铰刀，精铰的Ry为8.5~25。
经过这样的加工可以达到所需要求。
加工工序设计：
时间定额的计算：
工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额
其中：
是指但见时间定额
是指基本时间（机动时间），通过计算求得
是指辅助时间，一般取（15~20）%
；
与
和称为作业时间
是指布置工作时间，一般按作业时间的（2~7）%估算
是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（2~4）%估算
是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计
N是指一批零件的个数
钻孔的计算公式为:
三、夹具设计
本次设计的夹具为钻-铰工序所需夹具。
确定设计方案：
定位：
该孔的设计基准为大端面4-Φ13心轴，故以Φ13做定位基准，实现“基准重合”原则；
在这里需要加工的是大端面上的两个锥销孔，他们分别与对应的4-Φ13的孔有尺寸要求，所以我们采用销进行定位，考虑到自由度与过定位等因素，我们采用一个圆柱销与一个菱形销进行定位。
符合定位要求。
定位精度分析
定位误差主要由基准不重合，基准位置误差引起。
ΔDW=ΔBC+ΔJW
由于基准重合，不考虑ΔBC
ΔJW=Td/[2sin（α/2）]
Td---工件外圆尺寸的公差Td=0.025
ΔJW=0.025/[2sin（30）]=0.025
所以夹具能满足零件加工精度的要求。
夹紧：
由于锥销孔与4-Φ13孔相隔太近，为避免影响刀具，所以我们不能直接利用4-Φ13孔进行夹紧，在这里我们采用压板的形式在离需要加工的孔的位置稍远的地方对大端面采取对称夹紧，如装配图所示，如此对称两块压板夹紧，夹紧力大，且作用力均衡，减小夹紧力对零件的变形。
压板压紧工件还可防止工件在加工过程中的振动和转动。
参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力Ｆ夹与切削力Ｆ之间的关系Ｆ夹＝ＫＦ
轴向力：
Ｆ夹＝ＫＦ（N）
扭距：
在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数
心得
机械制造工艺学课程设计是我们在学完了机械制造工艺学课程后进行的。
这是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，和一次理论联系实际的训练。
因此，它在我们的大学学习中占有重要的地位。
就我个人而言，我通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，锻炼了我的绘图能力。
自己在设计中也学会了很多东西也提升了我对分析问题、解决问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。
由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。
参考文献
设计资料及主要参考书
参考书：
《机械制造工艺学课程设计指导书》
设计资料：
《实用机械加工工艺手册》
《机床夹具设计原理》
等资料
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