零件的机械加工工艺规程及孔工艺装备设计模板.doc

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1. 零件工艺性分析
1.1拨叉用途
题目所给零件是下体。马达分上体和下体。下体密封性，加工精度要求不高。
1.2拨叉技术要求
加工表面
尺寸及偏差
mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra
m
形位公差
mm
下体左右端面
70
IT12
12.5

下体上下端面
52
IT12
12.5

φ36槽
φ22+00.046
IT8
6.3

φ28槽
φ28+00.210
IT12
12.5

φ30孔
φ30+00.084
IT10
6.3

φ26孔
φ26+00.084
IT10
6.3

φ22孔
φ22+00.084
IT10
6.3

φ18孔
φ18+00.084
IT10
6.3

2×φ7孔
φ7
IT10
12.5

4×φ7孔
φ7
IT10
12.5

1.3审查拨叉工艺性
分析零件图可知，该下体形状、结构比较简单，经过铸造毛坯能够得到基础形状，降低了加工工序，又节省了材料。表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，经过铣削、钻床等车床粗加工就能够达成加工要求，能够在正常生产条件下，采取经济方法保质保量加工出来。由此能够见，该零件工艺性很好。

2．确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，考虑到零件需加工表面少，精度要求不高，有强肋，且工作条件不差，既无交变载荷，又属于间歇工作，故选择金属型铸件，以满足不加工表面粗糙度要求及生产要求。
零件形状简单，所以毛形状需要和零件形状尽可能靠近。

2.2确定毛坯尺寸公差和机械加工余量
2.1.1 公差等级
由下体功用和技术要求，确定该零件公差等级为IT12。
2.2.2 铸件重量
已知机械加工后下体重量为0.84kg，由此可初步估量机械加工前铸件毛坯重量为1kg。
2.2.3 零件表面粗糙度
由零件图可知，该下体各加工表面粗糙度Ra均大于等于6.3m
2.2.4 机械加工余量
由铸件铸造类型为金属型铸造，所以加工余量等级选为H。
项目
机械加工余量mm
公差等级
长度120
3
IT12
高度90
2
IT12
2.3 绘制铸件毛坯简图

3确定拨叉工艺路线
3.1定位基准选择
3.1.1 粗基准选择
对于同时含有加工表面和不加工表面工件，为了确保不加工面和加工表面之间位置要求，则应以不加工表面作为定位基准。若工件上有多个不加工表面，应选其中和加工表面位置精度要求高表面为粗基准。假如首先要求确保工件某关键表面加工余量均匀时，应选择该表面毛坯面作为粗基准。为确保工件某关键表面余量均匀，应选关键表面为粗基准。应尽可能选择光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其它缺点表面为粗基准，方便定位正确，夹紧可靠。粗基准通常只在头道工序中使用一次，应该尽可能避免反复使用。所以，选择零件左表面作为粗基准。
3.1.2 精基准选择
应满足基准重合，基准统一，自为基准，互为基准等标准。所选精基准应能确保定位正确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便等。
该零件依据形位公差要求，选择主轴孔中心线为精基准。

3.2 表面加工方法选择
本零件毛坯为铸件，待加工面有内孔，端面，倒圆角等。公差等级及粗糙度要求参考零件图。其加工方法选择以下：
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
备注
下体左右端面
IT12
12.5
粗铣
表1-8
下体上下端面
IT12
12.5
粗铣
表1-8
φ36槽
IT8
6.3
粗铣-半粗铣
表1-8
φ28槽
IT12
12.5
粗铣
表1-8
φ30孔
IT10
6.3
钻-扩
表1-7
φ26孔
IT10
6.3
钻-扩
表1-7
φ22孔
IT10
6.3
钻-扩
表1-7
φ18孔
IT10
6.3
钻-扩
表1-7
2×φ7孔
IT10
12.5
钻
表1-7
4×φ7孔
IT10
12.5
钻
表1-7

3.3 工序集中和分散
选择工序集中标准安排下体加工工序。该下体生产类型为中批生产，能够采取万能型机床配以专用工、夹具，以提升生产率；而且利用工序集中标准使工件装夹次数降低，不仅能够缩短辅助时间，而且因为和一次装夹中加工了很多表面，有利于确保多种加工表面之间相对位置精度要求。
3.4 工序次序安排
1）遵照“先基准后其它”标准，首先加工基准——下体左端面
2）遵照“先粗后精”标准，先安排粗加工工序，后安排加工工序。
3）遵照“先主后次”标准，先加工关键表面——下体左右端面内孔，后加工次要表面——下体上下端面和槽底面及内侧面。
4）遵照“先面后孔”标准，先加工下体左端面，再加工内孔；先下体上端面，再钻φ7孔等
3.5 确定工艺路线
在综合考虑上述工序次序安排标准基础上，表列出了下体工艺路线，以下：
工序号
工序名称
工序内容
设备
工艺装备
1
铣削
粗铣左端面Ra=12.5m
卧式铣床X6140
端面铣刀、游标卡尺
2
扩孔φ26
扩孔至φ26mm Ra=6.3m
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规
3
扩孔φ20
扩孔至φ20mm Ra=6.3m
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规
4
钻孔
钻孔4×φ7 mm Ra=12.5m
四面组合钻床
麻花钻、内径千分尺
5
铣削
粗铣右端面Ra=12.5m
卧式铣床X6140
端面铣刀、游标卡尺
6
铣削
1. 粗铣槽φ36 mm
2. 槽底Ra=6.3m 槽内侧Ra=6.3m
立式铣床X51
三面刃铣刀、卡规、深度游标卡尺
7
扩孔φ30
扩孔至φ30mm Ra=6.3m
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规
8
铣削
3. 粗铣槽φ28 mm
4. 槽底Ra=6.3m 槽内侧Ra=6.3m
立式铣床X51
三面刃铣刀、卡规、深度游标卡尺
9
钻孔
钻孔4×φ7 mm Ra=12.5m
四面组合钻床
麻花钻、内径千分尺
10
铣削
粗铣下端面 Ra=12.5m
立式铣床X51
端面铣刀、游标卡尺
11
扩孔φ18
扩孔至φ18mm Ra=6.3m
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规
12
钻孔
钻孔2×φ7 mm
四面组合钻床
麻花钻、内径千分尺
13
铣削
粗铣上端面 Ra=12.5m
立式铣床X51
端面铣刀、游标卡尺
14
扩孔φ22
扩孔至φ22mm Ra=6.3m
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、卡尺、塞规
15
钻孔
钻孔2×φ7 mm
四面组合钻床
麻花钻、内径千分尺
16
去毛刺

钳工台
平锉
17
清洗

清洗机
清洗机

4. 切削用量、时间定额计算
4.1 切削用量计算
工序11-----钻孔4×φ7
钻床：选择Z525立式钻床。
钻头：选择直柄麻花钻,钻头直=7.0mm, =74mm, 1=34mm,
≈14.3mm
1） 背吃刀量确实定 查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-52 取螺距为1.0mm一般细牙螺纹，攻螺纹前钻孔用麻花钻直径为7.0mm 所以背吃刀量取=7.0mm
2） 进给量确实定 查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-133，选择该工步每转进给量=0.16mm/r
3） 切削速度计算 查《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-133，按工件材料为铸铁条件选择，切削速度可取20m/min。由公式可求该工序钻头转速为=909.9r/min，参考《机械制造技术基础课程设计指南》由表5-65所列Z525型立式钻床主轴转速，取转速=960r/min。再将此转速带入公式，可求出该工序实际钻削速度=960r/min××7mm=21.1m/min

4.2 时间定额确实定
4.2.1 基础时间计算
钻孔工步 依据《机械制造技术基础课程设计指南》由表2-26，钻孔基础时间可由公式求得。式中=9.5mm，=1~4，取=2mm， =≈5.20；=960r/min ；=0.16mm/r 。将上述结果带入公式，则该工序基础时间≈0.11min=6.6s
4.2.2 辅助时间确实定
辅助时间和基础时间之间关系为=（0.15~0.2），取=0.2，则各工序辅助时间分别为：钻孔工步辅助时间=0.2×6.6s=1.3s
5.夹具设计
夹具是一个能够使工件按一定技术要求正确定位和牢靠夹紧工艺装备，它广泛地利用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化机械和仪器制造业中，提升加工精度和生产率，降低制造成本，一直全部是生产厂家所追求目标。正确地设计并合理使用夹具，是确保加工质量和提升生产率，从而降低生产成本关键技术步骤之一。同时也扩大多种机床使用范围必不可少关键手段。

5.1 夹具选择
为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。设计工序为钻φ7mm孔专用机床夹具。这类夹具定位正确、装卸工件快速，但设计和制造周期较长、费用较高。所以，关键适适用于产品相对稳定而产量较大成批或大量生产。
5.2 定位方案设计
5.2.1 夹具设计思想
设计必需确保零件加工精度，确保夹具操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计夹具完全符合要求。
本夹具关键用来对4×φ7mm通孔进行加工，这个螺纹孔尺寸精度要求通常，所以设计时要在满足精度前提下提升劳动生产效率，降低劳动强度。

5.2.2 工件在夹具中定位和夹紧
定位：用销和压块定位。夹紧：在工件两端用垫片和螺母实现螺旋夹紧。
5.3 夹具体设计
5.3.1 定位基准选择
在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置基准，称为定位基准。据《夹具手册》知定位基准应尽可能和工序基准重合，在同一工件各道工序中，应尽可能采取同一定位基准进行加工。所以加工4×φ7mm孔时，选择工件左端面为主定位基准。

5.3.2 定位误差分析
定位误差由基准不重合误差和基准移位两部分组成，定位误差大小是两项误差在工序尺寸方向上代数和，即
=±
由定位方案可知定位基准和工序基准重合，所以=0。零件在定位衬套中定位时，因为（最小间隙）无法经过调整刀具预先给予赔偿，所以在加工尺寸方向上最大基准移位误差可按最大孔和最小轴（配合代号H7/p6)求得（配合代号H7/p6)，则
==0.087mm
总而言之，夹具定位误差为=±=0.087mm，满足要求。
5.4 导向元件设计
为能快速、正确地确定刀具和夹具相对位置，钻夹具上全部应设置引导刀具元件——钻套。钻套通常安装在钻模板上，此处，采取钻模板和夹具体一体结构，有利于提升夹具刚度。钻套和工件之间留有排削间隙。
加工4×φ7mm通孔选择立式钻床，钻床夹具刀具导向元件为钻套。钻套作用是确定刀具相对夹具定位元件位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，预防刀具在加工中发生偏移。加工工序为先钻φ7mm孔。所以选择快换钻套和钻套用衬套。相关计算以下：
1）钻套高度H
钻套高度和所钻孔孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等原因相关。钻套高度H越大，刀具导向性越好，但刀具和钻套摩擦越大，通常取H=(1～2.5)d，所以H=1.5×8mm=12mm。
2）排屑间隙h
钻套底部和工件间距离h称为排屑间隙。h值太小，切屑难以自由排出，使加工表面损坏；h值太大时，会降低钻套对钻头导向作用。加工铸铁时，h=(0.3～0.7)d，所以h=0.5×8mm=4mm。

5.5 夹紧元件设计
在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力作用，为了确保在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位正确位置，而不致发生位移或产生振动，通常在夹具结构中全部必需设置一定夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。
采取简单手动螺旋夹紧机构，使工件装卸快速、方便。

5.6 夹具操作简明说明
夹具体必需将定位、导向、夹紧装置链接成一体，并能正确地安装机床上。本夹具采取铸铁夹具体，此方案安装稳定、刚性好，但周期较长，成本略高。应该考虑提升劳动生产率。为此，设计采取了快换装置。在设计夹具时，应该注意提升劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提升夹具性价比。本夹具操作简单，省时省力。

5.7分度装置设计
为了能在一次装夹中完成均布圆周孔加工，就要求在工件加工过程中按其需要进行分度。即当加工好工件一个表面后，使夹具一些部件连同工件转动一个角度而不停完成其它表面加工。为枪栓是对定分度机构结构简图，其工作原理以下所述。
转动手柄5时，轴3一起回转，经过销2带动定位销1回转。因为定位销外圆柱表面上有曲线槽，定位螺钉6圆柱头嵌在曲线槽中，故定位销回转时便向右移动，压缩弹簧4而退出定位孔。完成份度后，重新反转手柄，定位销在弹簧作用下沿曲线槽重新插入定位孔内。

6.设计感想和体会
为期三周夹具课程设计已经靠近尾声，回顾整个过程，经过老师和同学帮助，还有自己不懈努力，最终定时定量完成了这次课程设计。课程设计作为《机械制造技术基础》课程关键步骤，使理论和实践愈加靠近，加深了理论知识了解，强化了生产实习中感性认识。
此次课程设计关键经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段利用了基准选择、切削用量选择计算、机床选择、时间定额计算等方面知识；夹具设计阶段利用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面知识。
经过此次设计，使我基础掌握了零件加工过程分析、工艺文件编制、专用夹具设计方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。本设计还存在很多不足之处。一是因为本人对CAXA画图软件掌握还不够熟练,在画图碰到复杂图和难地方时显得力不从心，使图不能达成预期设计出来水平。二是本人对换档叉结构和工作原理掌握不够熟练，在设计过程中不能全方面地考虑问题，造成走很多弯路，设计速度缓慢，这些全部需要深入研究和深入实践来处理。
总来说，这次设计，使我们在基础理论综合利用及正确处理实际问题等方面得到了一次很好训练。提升了我们思索、处理问题创新设计能力，为以后设计工作打下了很好基础。本设计还存在很多不足之处。一是因为本人对CAXA画图软件掌握还不够熟练,在画图碰到复杂图和难地方时显得力不从心，使图不能达成预期设计出来水平。二是本人对拨叉结构和工作原理掌握不够熟练，在设计过程中不能全方面地考虑问题，造成走了很多弯路，设计速度缓慢，这些全部需要深入研究和深入实践来处理。
因为能力所限，设计中还有很多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

7. 参考文件
1、黄健求主编 《机械制造技术基础》 机械工业出版社 .11
2、崇凯主编 《机械制造技术基础课程设计指南》 化学工业出版社 .2
3、肖继德、陈宁平主编 《机床夹具设计（第二版）》 机械工业出版社 .5
4、秦国华、张卫红主编 《机床夹具现代设计方法》 航空工业出版社 .11
5、秦宝荣主编 《机床夹具设计》 中国建材工业出版社 1998.2
6、陈国香主编 《机械制造和模具制造工艺学》 清华大学出版社 .5
7、李彩霞主编 《机械精度设计和检测技术》 上海交通大学出版社 .1
8、方子良主编 《机械制造技术基础》 上海交通大学出版社 .1
9、孙志礼、冷兴聚、魏延刚、曾海泉主编 《机械设计》东北大学出版社 .9
10、孙丽媛主编 《机械制造工艺及专用夹具设计指导》 冶金工业出版社 .12
11、邹青主编 《机械制造技术基础课程设计指导教程》 机械工业出版社 .8