端蓋夾具設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)15端蓋零件圖 1、端蓋的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1、端蓋的用途端蓋主要用于零件的外部，起密封，阻擋灰塵的作用。故其在機(jī)器中只是起輔助作用，對(duì)機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)行影響不是很大，其在具體加工的時(shí)候，精度要求也不是很高，加工起來(lái)也十分容易。1.2、端蓋的技術(shù)要求：該端蓋的各項(xiàng)技術(shù)要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等級(jí)表面粗糙度(um)形位公差(mm)端蓋左端面75IT1112.50.03B端蓋右端面60IT113.20.03B方形端面115X115IT1112.50.03B端蓋中心孔250+0.03IT83.214孔14IT1012.510孔100+0.03I

2、T96.39孔9IT1112.54孔4IT1112.575外表面75-0.04+0.O1IT93.2R33弧R33IT1112.51.3、審查端蓋的工藝性該端蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有端蓋左、右端面，方形端面，要求其端面跳動(dòng)度相對(duì)中心軸線滿足0.03mm，其次就是25孔及10孔，25孔的加工端面為平面，可以防止加工過(guò)程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外10孔的加工表面雖然在圓周上，但通過(guò)專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過(guò)銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工工

3、藝性較好。2、確定毛胚、繪制毛胚簡(jiǎn)圖2.1選擇毛胚端蓋在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)力，毛胚選用鑄件即可滿足工作要求。該端蓋的輪廓尺寸不大，形狀亦不是很復(fù)雜，故采用砂型鑄造。2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機(jī)械加工余量。2.2.1公差等級(jí)由端蓋的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為CT=9。2.2.2端蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量項(xiàng)目機(jī)械加工余量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm備注方形端面115*1151.5*2=32.5119.25-1.251.25表2-1至表2-5厚度580.5*2=1260-11表2-1至表2-5方形斷

4、面厚度150.51.616.3-0.80.8表2-1至表2-575外圓面1*2=22.278.1-1.11.1表2-1至表2-575外圓長(zhǎng)度70.51.68.3-0.80.8表2-1至表2-525孔0.5*2=11.723.15-0.850.85表2-1至表2-52.2.3繪制端蓋毛坯簡(jiǎn)圖3、擬定端蓋工藝路線3.1、定位基準(zhǔn)的選擇3.1.1精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該端蓋零件的技術(shù)要求，選擇端蓋右端面和25孔作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。25孔的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作竟基準(zhǔn)定位端蓋兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的端面跳動(dòng)度

5、要求。選用端蓋右端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵摱松w在軸向方向上的尺寸多以該端面作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。3.2.2粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒(méi)有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇端蓋左端面和60外圓面作為粗基準(zhǔn)。采用60外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用端蓋右端面作為粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。3.2 、表面加工方法的確定 根據(jù)端蓋零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等級(jí)表面粗糙度Ra/um加工方案?jìng)渥?5端面IT1112.5粗銑-精銑表1-6至表1-8115x115端面IT113.2粗

6、銑-精銑表1-6至表1-860端面IT113.2粗銑-精銑表1-6至表1-825孔IT83.2鉆-擴(kuò)-鉸表1-6至表1-810孔IT96.3鉆-鉸-精鉸表1-6至表1-84x9孔IT1312.5鉆表1-6至表1-84孔IT1312.5鉆表1-6至表1-84x14孔IT1312.5鉆-擴(kuò)表1-6至表1-875外圓面IT93.2粗車-半精車表1-6至表1-83.3、加工階段的劃分該端蓋加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工兩個(gè)階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（端蓋右端面和25孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑端蓋左端面、方形端面、車75外圓

7、、3X.0.5倒角。在半精加工階段，完成端蓋左端面的精銑加工和10孔的鉆-鉸-精鉸加工及14孔等其他孔的加工。3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排端蓋的加工工序。該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對(duì)位置精度要求。3.5、工序順序的安排3.5.1機(jī)械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)端蓋右端面和250+0.03mm孔。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原

8、則，先加工端蓋右端面，再加工25孔。3.5.2熱處理工序 鑄造成型后，對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該端蓋在工作過(guò)程中不承受沖擊載荷，也沒(méi)有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。3.5.3輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該端蓋工序的安排順序?yàn)椋涸?、熱處理基?zhǔn)加工粗加工精加工。3.6、確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了端蓋的工藝路線。工序號(hào)工序名稱機(jī)床設(shè)備刀具量具5熱處理退火10粗銑端蓋左右端面、方形端面立式銑床X51端銑刀游標(biāo)卡尺15精銑端蓋左右端面、方形端面立式銑床X51端銑刀游標(biāo)卡

9、尺20粗車75外圓CA6140外圓車刀游標(biāo)卡尺25半精車75外圓CA6140外圓車刀游標(biāo)卡尺30車3X0.5倒角CA6140端面車刀35鉆-擴(kuò)-鉸25孔四面組合鉆床麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)40鉆4孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規(guī)45鉆-鉸-精鉸10孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸刀卡尺、塞規(guī)50鉆9孔四面組合鉆床麻花鉆卡尺、塞規(guī)55鉆14孔四面組合鉆床麻花鉆、鉸卡尺、塞規(guī)60銑R33圓弧數(shù)控銑床立銑刀游標(biāo)卡尺65去毛刺鉗工臺(tái)平銼70清洗清洗機(jī)75終檢塞規(guī)、卡尺、百分表等4、加工余量、工序尺寸和工差的確定在這只確定鉆-鉸-精鉸10孔的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-28可查得，精鉸余量Z精鉸=0.

10、04mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.16mm;鉆孔余量Z鉆=9.8mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm;粗鉸：0.058mm;鉆：0.15mm。綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：1000+0.015mm;粗鉸9.9600+0.058mm;鉆：9.800+0.15mm,它們的相互關(guān)系如下圖所示。5、切削用量的計(jì)算在這只計(jì)算鉆-鉸-精鉸10孔此工序的切削用量。5.1、切削用量的計(jì)算5.1.1鉆孔工步1）背吃刀量的確定 取ap=9.8mm.2)

11、進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r。3）切削速度的計(jì)算 由表5-22，按鑄鐵硬度為200241HBS計(jì)算，切削速度v選取為12m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=389.96 r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=392 r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=12.06 m/min。5.1.2 粗鉸工步 1）背吃刀量的確定 取ap=0.16mm。 2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r。3）切削速度的計(jì)

12、算 由表5-31，切削速度v選取為2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=63.95 r/min ,參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=3.0 m/min。5.1.3精鉸工步1）背吃刀量的確定 取ap=0.04mm。2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r。3） 切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=127.4r/min ,

13、參照Z(yǔ)525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=4.4m/min。6.夾具設(shè)計(jì)夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。6.1提出問(wèn)題（1）怎樣限制零件的自由度；一個(gè)面限制3個(gè)自由度，長(zhǎng)圓

14、柱銷限制2個(gè)自由度，定位銷限制1個(gè)自由度。（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊工件。（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過(guò)鉆模板與工件之間的間隙排削。（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。6.2設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。本夾具主要用來(lái)對(duì)10孔進(jìn)行加工，這個(gè)孔尺寸精度要求為IT9，表面粗糙度Ra3.2，鉆、粗鉸、精鉸以可滿足其精度。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。6.3夾具設(shè)計(jì)6.3.1定位分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)夾具手冊(cè)知定

15、位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工10孔時(shí)，采用端蓋右端面和25孔內(nèi)圓柱面作為定位基準(zhǔn)。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個(gè)面與兩個(gè)孔定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm6.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：9.8的麻花鉆，10鉸刀。鉆孔切削力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式： 式中 P鉆

16、削力t鉆削深度,12mmS每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.1mmD麻花鉆直徑, 9.8mmHB布氏硬度，140HBS 所以 =762（N）鉆孔的扭矩： 式中 S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.1mmD麻花鉆直徑, 9.8mmHB布氏硬度，140HBS=8200(NM)鉸孔時(shí)的切削力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：式中 P切削力t鉆削深度, 12mmS每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.4mmD鉸孔鉆直徑, 10mmHB布氏硬度，140HBS 所以 = 73（N）鉸孔的扭矩： 式中 t鉆削深度, 12mmS每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.4mmD鉸刀直徑, 10mmHB布氏硬度，140HBS =600（NM）鉆孔夾緊力：查機(jī)床夾具設(shè)

17、計(jì)手冊(cè)P70表3-6，查得工件以一個(gè)面和兩個(gè)孔定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：式中 螺紋摩擦角平頭螺桿端的直徑工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16螺桿直徑 螺紋升角Q 手柄作用力L 手柄長(zhǎng)度則所需夾緊力 =766（N）根據(jù)手冊(cè)查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。6.3.3夾具操作說(shuō)明此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：通過(guò)25孔和側(cè)面為定位基準(zhǔn)，在圓柱銷、平面和定位銷實(shí)現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用手動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。定位元件：定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來(lái)實(shí)現(xiàn)工件定位。該設(shè)計(jì)用可換定位銷6.3.4確定導(dǎo)向裝置本工序要求對(duì)被

18、加工的孔依次進(jìn)行鉆、鉸的加工，最終達(dá)到工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=30d=210.5=21mm，排泄空間h=0.7d=7.35mm。7. 體會(huì)與展望通過(guò)這三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績(jī)，課程設(shè)計(jì)作為機(jī)械制造基礎(chǔ)課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。經(jīng)過(guò)這三個(gè)星期的設(shè)計(jì)，我基本掌握了零件的加工過(guò)程