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序言综合模块(机制工艺及夹具)课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节这次设计使我能综合运用机械制造技术基础中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题,设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备,提高了结构设计能力,为今后的课程设计及未来从事的工作打下了良好的基础这次课程设计中,我所选的零件是“手柄套”,完成该零件的机械加工工艺规程的编制及工艺装备的设计在加工时,零件的配合部分需进行精加工,保证其配合准确,提高车床的综合性能,又因为被加工零件的结构比较复杂,加工难度大,需进行专用夹具的设计与装配由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望老师多加指教
1、零件的分析及生产类型的确定
1、零件的生产类型依设计题目知Qn=5000件/年;结合生产实际,备品率和废品率可以取为=5%=
0.5%由此可得,该零件的生产纲领查表可知其属轻型零件,生产类型为中大批量生产
2、零件毛坯的设计
1、选择毛坯根据生产纲领可知,手柄套属中大批量生产,零件形状为全圆柱体,可选零件材料为45,毛坯制造选用铸造毛坯,这样毛坯与成品相似,加工方便,省工省料为了提高生产率,铸造方法选用砂型铸造,且为机器造型
2、确定毛坯尺寸适用于机械加工表面粗糙度Ra
1.6mRa
6.3m的表面,余量要适当增大分析零件,各加工表面均为Ra
1.6m,因此这些表面的毛坯尺寸只需要将零件的尺寸加上余量值即可图2根据零件尺寸计算的毛坯尺寸
3、零件的加工工艺设计
1、定位基准的选择本零件是不规则多孔零件体,其右端面是设计基准(亦是装配基准和测量基准),为了避免由于基准不重合而产生的误差,应选右端面为定位基准,即遵循“基准重合”的原则
2、零件表面加工方法的选择本零件有平面、内孔、外圆柱面、螺纹等加工,材料为45以公差等级和表面粗糙度要求,参考本指南有关资料,其加工方法选择如下
(1)、右端面右端面为精基准加工其它表面,表面粗糙度为Ra
3.2,加工方法为先粗车后精车
(2)、左端面未注公差尺寸,根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra
6.3,由于毛坯上已经铸造出孔留出加工余量,所以选择先扩孔再铰孔即可达到要求
(3)、2-6孔未注公差尺寸,根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra
3.2,只需用6mm麻花钻直接在其位置钻孔即可
(4)、12公差等级为IT6,表面粗糙度为Ra
1.6,加工方法可采用粗车——精车——精磨
(5)、14这两个孔用于联接油管,用于输通油液,密封性需要比较高连结部分采用螺纹联接由于毛坯中这两孔是铸为实心,所以此部分的加工为先锪沉头孔,然后在其位置钻13孔,接着扩孔到14深13mm
3、拟订工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使其零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领中已经确定为成批生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具,除此之外,应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降滤油器体加工包括各圆柱面、孔及端面的加工按照先加工基准面及先粗后精的原则,该零件加工可按下述工艺路线进行工序ⅰ机器砂型铸造毛坯;工序ⅱ检验,清砂;工序ⅲ热处理;工序ⅳ粗车外圆;工序ⅴ粗车左端面;工序ⅵ粗车右端面;工序ⅶ扩6孔;工序ⅷ扩2-4孔;工序ⅸ扩10孔;工序ⅹ精车外圆工序ⅹⅰ锪平26;工序ⅹⅱ精车内孔10;工序ⅹⅲ精车内孔13;工序ⅹⅳ锐边倒角工序ⅹⅴ检验
4、工艺方案的比较与分析
4、是分散工序,工艺安排合理,能满足用通用机床加工并达到精度的要求,除了选择万能性通用机床加工外,还要设计一些专用夹具,提高加工要求和质量工序设计
1、选择加工设备与工艺装备
(1)、选择机床根据不同的工序选择机床1工序ⅰ、ⅱ、ⅲ属于备坯阶段,不属于切削加工,由专门的车间负责2工序ⅸ粗车左端面,选用卧式车床就能满足要求本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,根据工厂内的现有设备一般最常用CA6140型卧式车床加工3工序ⅴ先锪30内孔面,再扩38内孔,精度要求不高,选用立式钻床进行加工4工序ⅵ粗车48外圆柱面,在切退刀槽加工中需要换刀具,刀架最好是换位的,所以选择CA6140最经济5工序ⅶ铰38内孔,内孔倒角,选钻床进行加工6工序ⅷ精车48外圆,选用CA6140进行加工7工序ⅸ钻3-9通孔,由于是通孔,刀具进给深度可以不严格控制,在其位置钻通孔即可选用立式加工中心,只要在专用夹具上设计好对刀块,然后执行程序就可以加工出3个9通孔了8工序x磨左端面,表面粗糙度Ra
1.6mm,没有要求与中心线的垂直度,所以选用普通的端面磨床即可加工达到要求9工序ⅹⅰ、ⅹⅱ加工进(出)油口孔,选用摇臂钻床进行加工10工序ⅹⅳ精磨48外圆,公差等级为IT6,表面粗糙度为Ra
1.6mm,精度要求比较高,所以这里选用外圆磨床进行加工
(2)、选择夹具工序ⅳ选用三爪自定心卡盘工序ⅴ、ⅵ、ⅶ、ⅷ、ⅸ、ⅹ、ⅹⅰ、ⅹⅱ、ⅹⅳ都选用专用夹具
(3)选择刀具根据不同的工序选择刀具
①在车床上加工的工序一般选用硬质合金车刀切刀槽宜选用高速钢为提高生产率及经济性,应选用可转位车刀架
②在钻床上机加工的工序麻花钻,锪头钻,倒孔钻等
(3)选择量具1加工部分的量具工序ⅳ卡尺;工序ⅴ卡尺;工序ⅵ卡尺;工序ⅶ卡尺;工序ⅷ卡尺;工序ⅸ卡尺;工序ⅹ卡尺;;工序ⅹⅰ卡尺,螺纹塞规;工序ⅹⅱ卡尺,螺纹塞规;工序ⅹⅳ千分尺2检验部分的量具检查内容测量工具砂眼、清砂是否干净、裂缝观察表面及磁力探伤;轴向尺寸卡尺;外圆径向尺寸外径千分尺;角度角度卡尺;孔内径内径千分尺;检查粗糙度专用仪器;检查配合表面精度专用仪器确定工序尺寸根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线,采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量,中间工序公差按经济精度选定,上下偏差按入体原则标注,确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下“手柄套”零件材料为45,毛坯的重量约为
1.1千克生产类型为中批或大批,采用机械砂型铸造毛坯
(1)、确定圆柱面的工序尺寸
①38,30,11,3-9由于无特殊加工精度等,在满足其表面粗糙度的条件下直接钻孔或扩孔来完成
②外圆柱面46h6和4646粗糙度为Ra
6.3精度等级为IT14,考虑其长度为14mm因为砂型铸造等级为IT14左右,能满足加工需求,因此直接铸造成型48h6所需精度要求高,需进行粗车—精车—精磨精车此时直径余量为
0.9mm,精磨此时直径余量为
0.1mm,剩下的粗车时直径余量为
52.4-48-
0.9=
3.4mm,能满足加工要求,考虑48h6长度为40,精度等级为14,由铸造直接完成48h6的外圆柱面的加工余量表如下表3:48h6外圆柱面的加工工序尺寸(单位mm)工序名称工序双边余量工序公差工序基本尺寸工序尺寸及公差精磨
0.1IT60-
0.01648精车
0.9IT70-
0.
02548.1粗车
3.4IT110-
0.16049毛坯F0-
3.
652.42确定轴向工序尺寸如图4所示,图中尺寸均未标注公差,均按毛坯公差等级确定为IT
14.图4工序轴向尺寸L2工序尺寸按L1的工序尺寸确定粗车余量为
2.8mm,工序尺寸为
102.5mm,粗糙度精度为Ra
6.3;精磨端面余量为
0.5mm,工序尺寸为102mm粗糙度为Ra
1.6L3和L4由铸造直接完成,L3=40mmL4=14mmL6由锪30孔工序一次加工,L6=70mmL5由第一次扩38孔完成,L5=65mm
5、夹具的设计本夹具是工序XI的专用夹具,所设计的夹具装配图如附图3所示,夹具体零件图如附图4所示有关说明如下
1、工件的定位
(1)、定位方案
(2)计算定位销尺寸(a)b图7定位销38孔选用圆柱销定位,9孔选用菱形销定位下面只计算定位销的配合尺寸,其余尺寸按标准查表
①、确定两销中心距按IT14查表,得9孔的公差为
0.36mm,38孔的公差为
0.62mm取孔的中心偏差等于孔的公差的1/5,则9孔的中心偏差为,38孔的中心偏差为那么两孔中心距偏差为两孔偏差较大,那么两销中心距的偏差为
②、确定圆柱定位销直径尺寸取
③、确定菱形销宽度b和B值如图7(b)所示的菱形销查表可得b=4mm,B=7mm
④计算菱形销的直径尺寸取偏差为g6,查表得mm上述式中的
2、夹紧装置入图8所示,这是专门设计的夹紧元件参见夹具装配图,把夹紧元件套入零件的外圆柱面,然后顺时针旋转将套筒的两翼卡入夹具体的契形口中,契形口是按一定角度设计的,可让两翼受力时产生摩擦力而自锁,达到夹紧作用图8契形双翼套筒
3、定位误差分析如图6所示所加工的是11斜孔,本工序加工要求保证的位置精度主要是11孔中心线与沉头孔平面的交点到左端面A的尺寸由于左端面A是主要定位基准,那么定位基准与工序基准重合;由于定位副制造误差引起的定位误差是受两定位销影响的;在左端面A平面方向移动的定位误差由38圆柱销确定,由于圆柱销与38孔为过盈配合,所以绕端面A的垂直线旋转方向的定位误差由9菱形销确定,9孔的尺寸为,菱形销为mm,那么由上述得,由三角函数关系换算成尺寸方向得那么,该方案的定位误差小于该工序尺寸制造公差087mm的1/3(),该定位方案可行
4、对刀装置如装配图所示,由专用夹具的定位与夹紧,11变为竖直孔,只要让钻头竖直进给加工就可以了由于零件是斜着安装到夹具上的,为了方便装卸工件,把钻模板设计成铰链翻开式的已知生产类型为中大批量生产,而且钻好11孔后好要进行扩孔与攻丝,就需要更换刀具,所以选用快换钻套比较合适
5、夹具体工件的定位是由夹具体的斜面和两个可换定位销连接起来的然后通过双翼套筒卡在夹具体的契形口里实现夹紧通过钻模板连接套筒和夹具体,实现对刀这样该夹具便有机连接起来,实现了定位、夹紧、对刀等功能
6、结构特点该夹具结构简单,操作方便自锁实现的,而钻模板用铰链翻开式,解决了空间问题,使工件装卸变得方便本夹具更换钻套后,又可以进行16扩孔和M18X
1.5mm攻丝的工位
6、设计小结这是我大学期间,在学完全部课程和生产实习之后的又一次实践性学习经过了3个星期努力,我终于完成了任务在这次课程设计中,使我懂得了运用学过的知识,把理论融入到实践中以前在课本中不明白的很多问题,也得到了彻底的解决这次课程设计主要是根据要求设计工艺和某道工序的专用夹具设计工艺与设计夹具,我都是第一次实践,经过老师的指导,我都顺利完成了在课程设计中,我懂得了解决问题并不是只有一种方法的道理,要实事求是,要以花钱少办好事为原则,这样才能成为一名优秀的设计人员在此,感谢学校和各位老师给了我这个难得的学习机会,我将会更努力地完成我的学业,为校争光!2008年12月18日
7、参考文献〈〈机械制造技术基础课程设计指南〉〉主编宗凯化学工业出版社〈〈机械制造工艺学〉〉主编陈明机械工业出版社〈〈机械制造技术基础课程设计指导教程〉〉主编邹青机械工业出版社〈〈机械设计课程设计手册〉〉主编吴宗泽、罗圣国高等教育出版社。