設計(M6020A工具磨床)磨架外殼零件的機械加工工藝規(guī)程及加工主軸孔工序的專用夾具

1、陜西工業(yè)職業(yè)技術學院 機械工程學院畢業(yè)設計論文設計（論文）題目：設計（M6020A工具磨床）磨架外殼零件的機械加工工 藝規(guī)程及加工主軸孔工序的專用夾具下 達 日 期： 2014 年 09月 10日開 始 日 期： 2014年 09 月 10日完 成 日 期： 2015年 01月 16日指 導 教 師： 傅維亞 學 生 專 業(yè)： 機械制造與自動化 班 級： 機制1207班 學 生 姓 名： 梁森 教 研室主任： 傅維亞 機械工程學院目錄摘 要- 1 -ABSTRACT- 2 -一、零件工藝分析- 4 -1、零件功用- 4 -該零件為M6020A萬能工具磨床的砂輪磨架外殼，其主要作用是支承內孔主軸

2、，安裝砂輪。- 4 -2、主要技術要求分析- 4 -3、工藝分析- 4 -二、制訂工藝路線- 6 -1、毛坯的選擇- 6 -2、確定毛坯余量- 6 -3、精基準的選擇- 6 -4、制定工藝路線- 7 -（1）工藝路線方案一：- 7 -（2） 工藝路線方案二- 8 -（3）工藝方案的比較與分析- 8 -5、機械化加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定：- 8 -6、確定切削用量- 9 -（1）加工條件：- 9 -（2）計算切削用量- 10 -（3）工時定額- 13 -三、機床夾具設計- 13 -1、自由度分析- 13 -2、定位基準的選擇- 13 -3、夾緊設計- 14 -4、（附圖2）裝配圖- 15

3、 -5、定位誤差的分析計算：- 16 -（1）夾具精度分析及計算：- 16 -（2）安裝誤差分析計算：- 16 -（3）G加工誤差計算：- 16 -四、致謝- 17 -五、參考文獻- 18 -摘 要本文是一篇關于M6020A萬能及工具磨床箱體工藝方案設計的說明書。全文貫穿了設計的全過程，包括分析零件結構和加工技術要求，確定生產類型，選擇毛坯及毛坯尺寸，確定零件定位基準，選擇各表面的加工方法，劃分加工階段，確定各工序的加工方法，具體劃分各工序的安裝和工步，確定工序余量和工序尺寸及公差，確定切削用量，計算工時定額，編寫加工工藝過程卡、加工工藝卡，工序卡三種工藝文件卡，車床專用夾具設計，工件的定位分

4、析，擬定定位方案及定位元件的選擇，定位誤差的分析，擬定夾緊方案，計算夾緊力等，選擇加工設備、夾具刀具及量具，最后設計加工主軸孔工序的專用夾具，繪制裝配圖和零件圖。由于本人是初次設計，能力有限，加之時間倉促，尚有許多不足之處，設計中的錯誤和不當之處，懇請老師予以指出和改正。關鍵詞: 磨床箱體, 毛坯, 工時定額, 專用夾具ABSTRACTThis is an article about the M6020A universal tool grinder and the design of boxprocess program instr

5、uctions. The full text runs through the whole process of design, including the analysis of the requirements of part structure andprocessing technology, determine the production type, the choice of blank and fur size, determine the datu

6、m location, select the surface processing method,processing of the divided stage, determine the processing method of each procedure, the detailed division of each process of installation and process steps, determine the process allowance and

7、0;process dimension and tolerance, to determine the cutting parameters, calculation of man hour quota, compilemachining process card, process cards, process cards of three process file card,special fixture for lathe design, analysis of

8、 the workpiece positioning, formulateprograms and positioning positioning element selection, positioning error analysis of the proposed scheme, clamping, clamping force calculation. Selection of machining equipment and fixture, tool an

9、d measuring, a special fixture designprocess last spindle hole process, assembly and parts drawing. Because I was the first time design, limited capacity, coupled with time constraints, there are still many shortcomings, design errors and inappropriate, ask the teacher

10、to be pointed out and corrected.KEY WORDS: grinding machine box, blank, man hour quota, special fixture一、 零件工藝分析1、 零件功用該零件為M6020A萬能工具磨床的砂輪磨架外殼，其主要作用是支承內孔主軸，安裝砂輪。2、 主要技術要求分析M6020A萬能工具磨床的磨架外殼零件共有兩組加工表面，而這兩組加工表面之間有一定的位置要求，現(xiàn)將這兩組加工表面分述如下：1以Ø90為中心的加工表面這一組加工表面包括Ø28h6的端面及外圓，與之平

11、行的外圓及端面，Ø68的也及M12-7H孔端面，2×0.5、3×1的切斷槽及Ø70的環(huán)形槽及倒角；2以Ø68為中心的加工表面這一組成加工表面包括銑Ø90兩側30寬，鉆攻2×3-M5-7H和M10-7H也和2×M12-7H3這兩組加工表面之間有著一定的位置要求Ø90mm的圓柱面與Ø68也中心線的平行度公差為0.02。4Ø90的端面需要一定的平面度為0.006和圓跳動為0.023、工藝分析由以上分析可知，對于這兩組加工表面，我們可以先加工一組表面，然后借助于專用夾具進行另一表面的夾正，并保

12、證它們之間有位置精度要求。（附圖1）零件圖二、 制訂工藝路線1、 毛坯的選擇由零件圖和設計任務可知，磨架外殼零件材料為HT200，同時考慮到該零件在磨床工作中需要經常轉動，且零件在工作過程中需要承受高變及沖擊性載荷，為了降低其振動頻率，因此應該選用鑄件，以保證零件工作可靠。已知零件的生產綱領為800件/年，通過計算，該零件質量為7.2Kg，由金屬機械加工工藝人員手冊可知，其生產類型為成批生產，故選擇二級鑄件毛坯，采用手工砂型木模鑄造工藝，其上Ø90磨架外殼凸臺面和Ø68孔需要鑄出。2、 確定毛坯余量查閱金屬機械加工工藝人員手冊中鑄件機械加工余量可知，體殼零件上Ø6

13、8孔的總余量取值7mm（雙邊余量）；Ø90磨架外殼凸臺面毛坯余量取值5mm，該零件的其余各表面的毛坯余量的具體分布情況見“零件毛坯合圖”所示。3、 精基準的選擇加工磨架外殼Ø68砂輪主軸孔時，為保證基準重合，采用了典型的“3、2、1”工件定位方案（見下圖所示），即：選擇外殼底座Ø90端面（限制工件3個自由度）和Ø28H6外圓（限制工件2個自由度）作為主定位面，選擇磨架外殼寬度尺寸為30的側面（或Ø90毛坯面，即：Ø68砂輪主軸孔同軸的毛坯外圓）作為防轉面（限制工件轉動自由度）。粗基準的選擇：磨架外殼零件粗基準至關重要。對于一般軸類零件

14、而言，以外圓為粗基準是完全合理的，但對本零件來說，若以Ø90的外圓為基準，則會造成加工Ø68主軸孔的加工余量不均勻?，F(xiàn)選取Ø68主軸孔的未加工前的毛坯孔為粗基準，起到定心作用，并利用毛坯孔的端面作為主要定位面限制三個自由度。另外，以磨架外殼零件的腰部Ø80不加工毛坯面作為防轉面，限制工件轉動自由度，達到完全定位。4、 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀及位置精度等技術要求能得到合理保證，在生產綱領已確定為成批生產條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量采用工序集中來提高生產率，除此以外，還應當考慮經濟效益，以便使生產成本

15、盡量下降。（1）工藝路線方案一： 工序 鑄造;工序 人工時效工序 車28、90的端面及外圓，鉆攻M127H孔，切3×1、2×0.590的槽 工序 銑90端面尺寸55 工序 調頭、校正，銑90端面尺寸120工序 銑90的兩側30寬工序 粗精鏜68端面及孔工序 鉆攻2×3-M5-7H和M10-7H孔（2） 工藝路線方案二工序 鑄造;工序 人工時效工序 車28、90的端面及外圓工序 切3×1、2×0.5、90的槽工序 銑90的兩側30寬工序 鉆攻2×3-M5-7H和M10-7H及M12-7H孔（3）工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案特點在

16、于：方案一先加工28、90端面及外圓，再鏜68的端面及孔，方案二則與此相反，先鏜68的端面及孔，再加工28、90的端面及外圓。兩相比較，可以看出第一方案加工余量均勻，因此決定將采用方案一。5、 機械化加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定： “磨架外殼”零件材料：灰口鑄鐵HB150200；毛坯重量：7.2000kg ；生產類型：成批生產；采用成件毛坯，6級精度組（成批生產）根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1車28、90的端面 z=2mm2粗車28、90的外圓 2z=4mm3精車90的外圓 2z=0.8mm4鉆攻M12-7H孔 2z=12mm 5銑

17、68端面 2z=4mm6切3×1、2×0.5、90的槽 2z=1mm 7銑90的兩側30寬 2z=3mm 8粗鏜68孔 2z=5mm9精鏜68孔 2z=0.8mm10鉆攻2×3-M5-7H孔 2z=5mm11鉆攻M10-7H孔 2z=10mm余量分布圖：（2）余量分布圖（見上圖）選擇Ø68孔，其余量分布圖如下：毛坯孔直徑為Ø68（0.81.25）Ø61±1.0mm粗鏜孔直徑為Ø615Ø66H13（ ）半精鏜孔直徑Ø661.2Ø67.2 H10（ ）精鏜孔直徑為Ø67.20.8

18、Ø68H7（ ）超精加工孔至設計尺寸（ ）6、 確定切削用量工序 車28、90的端面及外圓本工序采用計算法：（1）加工條件：（1）加工材料：灰口鑄鐵：D130，成批毛坯（2）加工要求：車工28端面有外圓，粗車90外圓（3）機床：CA6150普通車床（4）端面車刀刀片材料：YG15；刀桿尺寸：16×25mm,kr=90,r0=15,a0=12,re=0.5mm（2）計算切削用量（1）車端面1）ap=1,f=0.2mm/r2) 計算切削速度、耐用度 t=45minV= kv.Cv/(tm apxvfyv)=292×0.81×0.8×1.54/(45

19、0.18×10.15× 0.20.3)=243(m/min)(4.04m/s)3）確定主軸轉速Ns=1000v/3.14dw=1000×4.04/(3.14×28)=46(r/s)(2757r/min)按機床選取nw=10r/s (600r/min)(48m/min)所以實際的切削速度為v=0.8m/s4）切削工時 tm=L/10.f=2/10×0.2=1(s)（2）粗車外圓：要求校驗機床功率及進給機構強度1）切削深度：2z=4mm 可一次性切除2）進給量：f=0.8mm/r ap=3mm3) 計算切削速度：v=0.99×292/(4

20、50.18×30.15×0.80.3)=129(m/min)(2.15m/s)（3）確定主軸轉速：ns=1000×2.15/(3.14×90)=7.6(r/s) (456r/min)按機床選取nw= 10m/s (600r/min)所以實際切削速度為 v=2.83(m/s)4) 切削工時：tm =6/(10×0.8)=0.75m/s（4）粗鏜68通孔1）ap=2mm,f=0.3mm/r2) 鏜刀 25×2003）計算切削速度、耐用度 t=40minV=292× 0.81×0.8×1.54 /(400.18

21、×20.15×0.30.3)=99.8(m/min) (1.7m/s)4）確定主軸轉速 ns=1000×1.7/(3.14×68)=7.96(r/s)按機床選取 nw=1.7(r/s)所以實際切削速度 v=0.4(m/s)5) 切削工時tm =120/(1.7×0.3)=235(s)(5)鉆攻M12-7H1）ap=10mm,f=0.4mm/r2) 10.2鉆頭3）計算切削速度、耐用度 t=120min V=292× 0.81×0.8×1.54 /(1200.18×100.15×0.40.3)=1

22、12(m/min) (1.9m/s)4）確定主軸轉速 ns=1000×1.9/(3.14×12) =50.4(r/s) 按機床選取 nw=5(r/s)所以實際切削速度 v=0.19(m/s)5）M12-6H絲錐 耐用度 t=60minap=0.5mm,f=1mm/rV=292× 0.81×0.8×1.54 /(600.18×0.50.15×10.3)=161(m/min) (2.7m/s)ns=1000×2.7/(3.14×12)=71.6r/s按機床選取 nw=1.7r/s 所以實際切削速度 v=0.0

23、6(m/r) 6) 切削工時tm =14s切削工時tm =0.2s 總的切削工時為：t=14+0.2=14.2s tm=12/(0.5×1.7)=1.4(s)查閱機械制造工藝與機床夾具課程設計指導以及機械加工工藝人員手冊根據(jù)零件尺寸、材料確定各工序的切削用量：工序工步切削深度（mm）切削速度（m/min）轉速r/min或往復次數(shù)進給量min/r或mm/雙行程401137.681502.520.547.731901.2430.259.032351501129.443751.2520.337.294750.4601129.44375120.337.294750.410011.837.68

24、1502.6320.239.032350.851101312.56800.3720.519.61250.1330.4275.264001.4340.0859.353151.0312012.3205000.320.261800.332.32010000.240.2157100.3511207100.3（3）工時定額外形尺寸主要在銑床加工，故準備終結時間為65min；切削用量的確定舉例：例如：工序號40，銑大底面，查金屬機械加工工藝人員手冊表14-7，取粗銑時的每齒進給量，fz=0.15,z=18.則f=2.7mm/F,切削速度v=42.8m/min,則n=1000*v/(*d)=1000*42.

25、8/3.14*80=170,由機床手冊可知，主軸轉速取150m/min,則切削速度v=*d*n/1000=3.14*80*150/1000=37.68m/min。f=2.7*150=405mm/min,由機床縱向進給量可知（查表）f=375mm/min,則f=375/150=2.5mm/r。工序號110.精鏜60H7孔時，查金屬機械制造加工工藝人員手冊表145及機床進給量（即T68鏜床的實際進給量中選?。?.250.5取f=0.37mm/r切削速度v=12m/min, 則n=1000*v/(*d)=1000x12/(3.14x45)=84.92m/min,取主軸轉速n=80r/min,則實際切

26、削速度Vo=80x3.14x45/1000=11.3mm/min.=21min三、 機床夾具設計1、 自由度分析由于要鏜68端面及孔，所以至少要限制除Y轉動外其余5個自由度。大底面限制X轉動，Y轉動，Z移動，28外圓孔限制X移動，Y移動，側面支撐釘限制Z轉動，X移動，共限制7個自由度。2、 定位基準的選擇 有零件圖可知，68的孔與其端面有一定的垂直度要求，與90的端面有一定的平行度要求，其設計基準為孔的中心線。為了使定位誤差為零，應該選擇以68孔的中心線為定位基準，但為了夾具結構簡單，因此這里選90的端面為主要定位基準，以28的外圓面和一個120×30側面為次要定位面。共限制7個自由

27、度，雖為過定位對加工有微小的影響，但可增加工件系統(tǒng)的剛性。3、 夾緊設計加緊是在68外圓上用V形塊壓緊。聯(lián)接處設計為浮動鏈接，目的是為了補償同批工件尺寸公差的變化，確保了夾緊裝置的可靠性。 4、（附圖2）裝配圖5、定位誤差的分析計算：（1）夾具精度分析及計算：D定位誤差分析：由于定位基準與工序基準不重合，則B=0.015mm，定位誤差與限位基準重合，則Y=0，因此D=B+Y=0.015mm=(0.018+0.013+0.021)=0.052mm（2）安裝誤差分析計算：鏜套與支架的采用H7/h6最大間隙為0.01mm，所以A=0.01mm（3）G加工誤差計算：G主要取決于機床的制造精度以及工藝的安排等多方面的因素，一般取零件加工精度的1/3到1/5，故取G=K/3=0.03/3=0.01mm.夾具的總加工精度D=（D2+A2+G2+A2）1/2=0.021&