扇形板零件的机械加工工艺规程及夹具设计设计说明书.docx

1、扇形板零件的机械加工工艺规程及夹具设计设计说明书郑州科技学院机械制造工艺学课程设计任务书题目；扇形板零件的机械加工工艺规程及夹具设计内容：1零件图 1张2毛坯图 1张3.机械加工工艺过程卡 1份4机械加工工序卡 1份5夹具设计装配图 1张6夹具体零件图 1张7课程设计说明书 1份班 级： 12级13班姓 名： 赵双双学 号： 201233401指导教师： 韩彦勇教研室主任： 关E喜贵 2015年9月 7日1零件的分析 1.2毛坯设计 3.2.1确定毛坯的制造形式 3.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 3.2.2.1公差等级 3.2.2.2零件重量 3.2.2.3棒料材质系数 3.3机械加

2、工工艺过程设计 5.3.1定位基准的选择 5.3.2零件表面的加工方法 5.3.3制定机械加工工艺路线 6.3.4工艺方案的比较与分析 8.3.5确定机械加工余量及毛坯尺寸 8.3.6选择机床 8.3.7选择刀具 9.3.8选择量具 9.3.8.1选择端面量具 9.3.8.2选择加工孔量具 9.3.8.3选择千分尺 1.04机械加工工序设计 1.1.4.1确定工序尺寸及加工余量 1.14.2端面工序尺寸及加工余量 1.14.3外圆柱面工序尺寸及加工余量 1.14.4孔的加工工序尺寸及加工余量 1.24.5确定切削用量及其基本时间 1.34.5.1工序三粗车 45mm外圆的切削用量及基本时间 1

3、34.5.2工序三切削用量的确定 1.44.5.3检查机床功率 1.54.6基本时间的确定 1.54.6.1工序七加工12H7mm孔的切削用量及基本时间 154.6.2确定进给量 f 1.64.6.3确定切削速度 v 1.64.7检验扭矩功率 1.65夹具设计 1.8.5.1 专用夹具的设计 1.8参考文献 2.0.1零件的分析图1-1手柄套零件图手柄套主要用来安装手柄，起到方便操作手柄的作用。由零件图 可知，该零件加工表面包括两端面，外圆面和各个孔。 12孔的中心线是主要的设计基准和加工基准，与右端面有一定的位置关系。具体 分析如下：(1)45mm外圆：公差等级为 f7，表面粗糙度为Ra3.

4、2um。(2)端面：本零件为回转体结构，端面尺寸精度要求 不高，右端面要求与12H7孔的中心线垂直度为0.05,表面粗 糙度为Ra3.2和Ra6.3.(3)12H7孔：公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra1.6um。(4)26H8孔：两孔位置相互垂直，孔中心线与右 端面的距离为13mm,公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2um。 两孔要求与 12H7孔的中心线的位置度为0.12。(5)8mm孔：未注公差尺寸，孔中心线与右端面距 离为 22mm。(6)5H7孔：公差等级为IT7 ,表面粗糙度为 Ra3.2um,孔中心线与12H7孔中心线的距离为15mm,深为 12mm。(7)16mm孔：未注公

5、差尺寸，孔深12mm2毛坯设计2.1确定毛坯的制造形式“手柄套”零件材料为 45 号钢，生产类型为大批量生产。 考虑到该手柄套零件在工作过程中要承受较小载荷，而且零件的 轮廓尺寸不大，生产量已达到大批生产的水平，故毛坯选用圆棒料， 零件材料为 45 号钢。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指导教程要确定毛坯的尺寸公 差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。2.2.1 公差等级由手柄套的功用及其技术要求， 确定该零件的公差等级为普通级。2.2.2 零件重量已知机械加工后手柄套重量为 0.39kg，由此可初步估计机械机械 加工前棒料毛坯质量为 0.44kg。2.2.3

6、 棒料材质系数该手柄套材料为 45 号钢，是碳的质量份数小于 0.65%的碳素钢， 故该棒料的材质系数属 M1 级。由手柄套零件图可知，该零件各加工表面的粗糙度 Ra 均大于1.6um。根据上述各因素，量，选用材料为直径可查表确定该棒料的的尺寸公差及机械加工余48m m的圆棒料3机械加工工艺过程设计3.1定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与 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 程会出问题，更有甚者，还会造成零件成批报废，使生产无法进行。从零件的分析得知， 手柄套为一般轴类零件， 以外圆作为粗基准。 精基准的选择主要考虑基准重合的问题。

7、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为使基准统一， 选择12mm孔作为精基准。(1)以45mm外圆为基准，加工两端面；(2)以端面为基准加工外圆，钻 12m m孔；(3)以12mm孔为基准，加工 5mm,6mm,8mm孔和深 16mm 的孔。3.2零件表面的加工方法本零件的加工表面有外圆，端面，孔，材料为 45钢。参考机 械制造工艺设计简明手册相关资料，其加工方法选择如下：(1)45mm外圆面：公差等级为IT7,表面粗糙度为 Ra3.2um需进行粗车 半精车

8、精车。( 2)端面：本零件端面为回转体端面， 尺寸精度要求不高， 右 端面要求与 12H7mm 孔的中心线垂直度为 0.05，表面粗糙度为 Ra3.2um和Ra6.3um。若选用车削要求 Ra3.2um的右端面经粗车，半 精车，要求 Ra6.3um 的左端面粗车即可；为了便于加工，一道工序内 打中心孔，本零件端面选用车削。(3)12H7mm孔：公差等级为IT8，表面粗糙度为 Ra1.6um,需进行钻 粗铰精铰。(4)26H8mm孔：公差等级为IT8表面粗糙度为Ra3.2um, 需进行钻 铰。(5)8mm孔：未注公差尺寸，公差等级按 IT14，只需进行钻 即可。(6)5mm孔：公差等级为IT7,

9、需进行钻一精铰。(7) 16mm孔：未注公差尺寸，公差等级按 IT14即可，因12H7m m孔已加工故只需扩孔即可。3.3制定机械加工工艺路线制定工艺路线的出发点，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。 在生产纲领已确定的情况下， 可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序相对集中来 提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量 下降。工艺路线方案一工序 1下料工序 2粗车左端面，打中心孔 ,外圆倒角 c1工序 3粗车45mm外圆，切断，留总余长工序 4调质处理工序 5半精车右端面，保证总长工序 6工序 7半精车、精车外圆，倒角 C1加

10、工 12H7mm 孔，进行钻 一粗铰一精铰，倒角C1。工序 8加工5mm孔，进行钻一精铰工序 9加工8mm孔和26H8mm孔，26H8mm孔进行钻一铰，8mm孔钻。工序10 扩16mm孔，倒角45工序 11 去毛刺工序 12 检验入库工艺路线方案二工序 1 下料工序 2 粗车左端面，打中心孔，外圆倒角 c1工序3 粗车45mm外圆，切断，留总余长工序 4 调质处理工序 5 半精车右端面，保证总长工序 6 半精车、精车外圆，倒角 C1工序7 加工5mm孔，进行钻一精铰工序8 加工12H7mm孔，进行钻一粗铰一精铰，倒角C1工序9 加工 8mm孔和26H8mm孔，26H8mm孔进 行钻一铰，8mm

11、孔钻。工序10 扩16mm孔，倒角45工序 11 去毛刺工序 12 检验入库3.4工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于： 两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。而方案一先加工 12H7mm孔进行钻一粗铰一精 铰在加工 5mm孔。方案二则是先加工 5mm孔，再加工 12H7mm 孔。由零件图可知，12H7mm孔要求较高，且其中心线为设计基准， 按基准先行，和先主后次原则， 方案一 较合理。3.5确定机械加工余量及毛坯尺寸根据零件图和生产纲领可知，该零件精度要求不高，且大批量生产，此零件外形为简单的圆柱体，为了一定程度降低了成本。选择毛 坯种类为型材。根据机械制造工艺设计简明手册

12、得，选择型材尺 寸为 48mm。3.6选择机床（1）工序 1 使下料，选用设备为锯床。（ 2）工序 2、 5 是粗车左端面，打中心孔工序，半精车右端面、 打中心孔机床。由机械制造技术基础课程设计查得，选择型号为 CA6140。（3） 工序 3、6 是粗车外圆，半精车精车外圆。选用设备为卧式 车床。由机械制造工艺设计简明手册查得，选择型号为 CA6140.（4） 工序 4、5、9、10加工孔，选用设备为立式钻床。由机械 制造工艺设计简明手册查得，选择型号为 Z525。（5） 工序 11去毛刺，选用工具为钳工台 。3.7选择刀具( 1)在车床上加工的工序， 一般都选用硬质合金车刀。 加工钢制 类零

13、件采用YT类硬质合金，粗加工用YT5 ,半精加工用YT15 ,精加 工用 YT30 。(2)钻头一般采用标准高速麻花钻。 本零件需要钻四个不同直径 的孔，由机械制造技术基础课程设计查得，选择相应的麻花钻， 选择相应的扩孔钻，选择相应的铰刀。3.8选择量具 本零件属于成批产品，采用通用量具。选择量具的方法为：按计 量器具的不确定度选择。 相关数据查 机械制造工艺设计简明手册 。3.8.1 选择端面量具端面经粗车，半精车达到距离为 35mm,查表得，选用分度值为 0.02mm，测量范围0150mm的游标卡尺。3.8.2选择加工孔量具(1)测量 12mm孔。查表5.2 1，选择锥柄圆 柱塞规D=10

14、14mm， L=99mm 。(2)测量 8mm孔，选择锥柄圆柱塞规 D=610mm， L=87mm。(3)测量 5mm.6mm孔，选择针式塞规 D=6mm，L=80mm选择分度值为 0.01,测量范围 025mm 的深度百分尺。3.8.3 选择千分尺外圆柱面半精车、精车，达到图纸要求为 45f7查表得可知外 径千分尺可用于测量公差等级为 IT7IT9 的工件，故选择分度值为 0.01，测量范围 2550mm 的外径千分尺。4机械加工工序设计4.1确定工序尺寸及加工余量确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算， 最后的工序尺寸按零件图的要求标注。相关数据查机械制造技术基 础课程设计

15、。4.2端面工序尺寸及加工余量两端面的距离为35mm,要求Ra3.2um的右端面经车削，半精车， 要求Ra6.3um的左端面，经粗车即可。工序安排先粗车两端面，再半 精车右端面。查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下：半精车：加工余量为1mm，粗车：加工余量为1mm，则毛坯总余量为 3mm。各工序尺寸：半精车 36mm，粗车38mm。4.3外圆柱面工序尺寸及加工余量外圆柱面尺寸为 45mm,公差等级为 IT7，表面粗糙度为Ra3.2um。工序安排为粗车一半精车一精车，最后倒角为C1。 查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量余量如下： 精车：直径加工余量为0.2mm；半精

16、车：直径加工余量为1.5mm；粗 车直径加工余量为2.0mm。则毛坯总余量为3.7mm。各工序尺：精车45.2mm 半精车 46.7mm 粗车 48.7mm 因为毛坯为 48.7mm 的棒料，显然不满足条件，故应该对加工余量进行调整。粗车的加工 余量减小为 1.3mm，刚好满足要求。则最后各工序尺寸：精车45.2mm 半精车 46.7mm 粗车 48mm确定各工序尺寸公差：工序尺寸的公差等级按各加工方法所能达 到的经济精度确定，查机械制造工艺设计简明手册得型材的精度 取 IT14 级，查表可得：粗车取 IT10 级，半精车取 IT8 级，精车取 IT7 级。4.4孔的加工工序尺寸及加工余量(1

17、)12H7mm孔：公差等级为IT7，表面粗糙度为 Ra1.6um。 工序安排为钻 粗铰精铰，最后孔口倒角 C1 。查表得，确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如 下：钻孔： 11mm加工余量 0.85mm粗铰： 11.95mm加工余量 0.05mm精铰： 12H7加工余量 0mm(2) 26H8mm孔：公差等级为IT8表面粗糙度为 Ra3.2um( 两孔要求与 12H7孔的中心线的位置度为0.12.工序安排为钻一铰。由表 5 52 确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如 下：钻孔： 5.8mm加工余量为 0.2mm铰孔： 6H7mm加工余量为 0mm(3)8mm孔：未注公差尺寸，钻孔即

18、可。查表确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下：钻孔： 8mm加工余量为 0mm(4)5mm孔：加工5mm孔，工序安排为钻一精铰查表确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下：钻孔： 4.8mm 加工余量为0.2mm精铰： 5mm 加工余量为0mm(5)16mm孔：未注公差尺寸，因 12H7mm孔已加工，故只 需进行扩孔即可。查表确定各道工序加工余量工序尺寸及毛坯总余量如下：一次扩孔： 13.2mm 加工余量 0.8mm二次扩孔： 16mm 加工余量 0mm4.5确定切削用量及其基本时间切削用量一般包括切削深度、 进给量及切削速度三项。 确定方法 是先确定切削深度、 进给量，再确定切削

19、速度。 选择两个典型的工序， 工序3粗车 45mm外圆和工序7加工 12H7mm孔，进行钻一粗铰 精铰进行计算。4.5.1工序三粗车045mm外圆的切削用量及基本时间本工序为粗车 45mm外圆面。已知工件材料：45钢，p=670MPa, 热轧制型材机床；机床为 CA6140 卧式车床；刀具：硬质合金， YT5。 下面的相关数据根据切削用量简明手册确定。CA6140 机床中心高为 2 00 m m ，查表得，选择刀杆 B H=16mm25mm,刀片厚度4.5mm,查表，选择车刀几何形状为平面带倒棱型，I前角 0=12 ，后角 0=6 ，主偏角 kr=90 ，副偏角 kr =10 ，刀倾角 s=0

20、 ，刀尖圆弧半径 r =0.7mm。4.5.2工序三切削用量的确定确定切削深度 此工序直径加工余量为1.3mm,单边余量仅为0.65m m,可在一次走刀内切完，故 ap=0.65mm。确定进给量f 根据表1.4，在粗车钢料，刀杆尺寸为B H=16mm 25mm， ap 3mm，工件直径为 4060mm，f=0.40.7mm/r，查表得，选择 f=0.56 mm/r。选择车刀磨钝标准及耐用度，车刀后面最大磨损限度选择1.0mm， 普通车刀寿命T=60min。确定切削速度v查表得，切削速度Vc=123m/min查表得，切削 速度修正系数为 ksv=0.9, kTv 血=1.0,也=0.65, kk

21、v 1.24 ,爲 0.92修正后的切削速度为v vc?ksv?kTv?kMv?ktv?kkv?krv 123 0.9 1.0 1.0 0.65 1.24 0.92=82( m/min)1000v n d1000 8248544(m/min)按CA6140机床转速，选择n=11.8r/s则实际切削速度dnv100048 11.8 1.78(m/s)10004.5.3检查机床功率由表查得Pc=2.4kw。切削功率修正系数KrPca 10KsPc 0.9KkPc=1.24 ,krPc0.94，故实际切削时功率为Pc 2.5kw，而机床主轴允许功率为Pe 7.5kw，Pc Pe，故选用的切削用量可在

22、CA6140机床上进行最后确定切削用量为：aP =0.65mm f=0.56mm n=11.8r/sv=1.78m/s。4.6基本时间的确定根据机械制造工艺设计简明手册 表得，车外圆的基本时间为:Tj匕亠ifn fn ，式中aptgkr(23)0.65tg902.5 2.5l2=35 取l2=4，3查表得，取，3=5,Tj1 2 3i 35 2.5 4 5 1 7.04s则基本时间fn 0.56 11.84.6.1工序七加工 12H7mm孔的切削用量及基本时间本工序为孔加工，要求：加工 12H7m m孔，进行钻一粗铰一精 铰。先钻孔11mm再粗铰、精铰孔，尺寸保证到 12mm机床：Z525 立

23、式钻床，刀具：高速钢的标准钻头和标准铰刀。查表得，直柄麻花钻直径 11mm刀具寿命T=45min ;标准铰刀，刀具寿命 T=40min。462确定进给量f由表查得f=0.250.31/r,由Z525钻床参数确定f=0.28mm/r4.6.3确定切削速度v由表查得Vc=14m/min,切削速度修正系数kv =0.87 0.85=0.739,故 v=14 0.739=10.6m/min1000v 1000 10.6nd 11 306.89r/mi n按机床转速参数，选择n=392r/mi n,则实际切削速度dn 11 392v1000 1000 13.54m/mi n4.7检验扭矩功率zM yM根

24、据表查得，钻孔时扭矩及功率Mc CMd0 f kM，式中 CM =0.305, zM =2.0，yM =0.8，kM =1.0，则 Mc=13.3N?m。而转速为 n=392r/min的Z525型立式钻床能传递的扭矩为 MM=73.6N?m。 Mc Mm。经计算 Pc .54kw Pe 2.8kw，检验成立。2铰孔确定进给量f根据表2.11查得f=0.651.4mm/r，按Z525钻床选根据机械制造技术基础课程设计指导教程被切削层长度 L=12mm刀具切入长度 L1:L1=5mm刀具切出长度 2： 2=17mm机动时间 t：t=l l1 l2/ fn =0.13min5夹具设计本零件除了工序九

25、加工 12H7mm孔和26H8mm及 8mm孔需要专用钻夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。专用夹具能大大 提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，在批量和大量生产 重意义重大。5.1 专用夹具的设计经过设计任务要求，12mm孔加工用夹具。本夹具将用于 Z525 立式钻床。刀具为一个高速钢麻花钻。由零件图可知，本方案采用钻床进行加工，夹具的底面是主要的 定位面，工件左、右两侧面用 V 型块定位，左侧是固定 V 型块，右侧 为活动 V 型块，夹紧通过对活动 V 型块施力实现。 孔的中心距和位置 精度用钻套来保证。在加工中，夹具的下底面是主要定位面，且钻套 的中心线和下底面还有一定的垂直度要求

26、。( 1)钻套的设计查机床夹具设计手册手册。其中， d=12F7mm， D=18m6mm， D1=32mm， D2=30mm， H=35mm， h=5m， h1=2mm， h2=18mm， h3=14mm， r=16mm， r1=1mm， m=7mm， m1=7mm, a=0.5mm, b=2mm, a =50 S =0.008mm 配钻套螺钉 M12。(2)钻套衬套的计设计查机床夹具设计手册手册。其中： d=18F7mm, D=236mm,D1=30mm, H=35mm, C=1mm,C1=2mm,C2=1.5mm,a=0.5mm,b=2mm,=0.008mm。（3）零件的位置误差从零件图上

27、可知，12mm孔与右端面的垂直度最大偏差为 0.05mm。钻模对刀误差：因加工孔的孔径 D1等于钻头孔径d,由于钻套 孔径 D 的约束，一般情况下，加工孔中心实际上与转套中心重合，因 此，钻模对刀误差趋于 0。夹具相对于刀具的误差取 0.01mm。参考文献1柯建宏，饶锡新，王庆霞，等.机械制造技术基础课程设计 M. 武汉：华中科技大学出版社， 2008.2昆明理工大学 .机械制造基础课程设计 手柄零件设计 C/ 陈关龙，吴昌林，中国机械工程专业课程设计改革案例集。北京 :清 华大学出版社， 2010.3孟少龙.机械加工工艺手册 M. 北京：机械工业出版社， 1991.4蔡兰.机械零件工艺性手册

28、 M.2 版.北京：机械工业出版社， 2007.5黄如林，汪群 .金属加工工艺及工装设计 M. 北京：化学工业 出版社， 2006.6成大先.机械设计手册：单行版 .常用设计资料 M. 北京：化学 工业出版社， 2010.7王先逵 .机械加工工艺手册 M.2 版。北京：机械工业出版社， 2007.8周汝忠.机夹可转位刀具 M. 成都：成都科技大学出版社， 1994.9熊良山，严晓光，张福润 .机械制造技术基础 M.3 版。武汉： 华中科技大学出版社， 2006.10艾兴，肖诗纲 .切削用量简明手册 M.3 版.北京：机械工业出 版社， 2004.11张琳娜，赵凤霞，李晓沛 .简明公差标准应用手册 M.2 版。 上海：上海科学技术出版社， 2010.