箱體加工工藝規(guī)程及工裝設(shè)計

目錄1引言 22課程設(shè)計的目的 23箱體的工藝分析 3箱體的構(gòu)造及其工藝性分析 3箱體的技術(shù)規(guī)定分析 34毛坯的選擇 35箱體機械加工工藝路線的制訂 4定位基準的選擇 45.1.1精基準的選擇 45.1.2粗基準的選擇 4擬定工藝路線 45.2.1加工辦法的選擇和加工階段的劃分 45.2.2工藝路線的擬定 5加工余量和工序尺寸的擬定 6切削用量的擬定 76夾具設(shè)計設(shè)計 15擬定設(shè)計方案 16選擇定位方式及定位元件 16擬定導(dǎo)向裝置 16定位誤差的分析與計算 16設(shè)計夾緊機構(gòu) 167致謝 16參考文獻 171引言工藝綜合課程設(shè)計是機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工辦法及設(shè)備、交換性與測量技術(shù)、機械制造工藝學(xué)及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)才干使我們對該課程的基礎(chǔ)理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才干培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的能力和獨立工作能力。因此，工藝綜合課程設(shè)計應(yīng)運而生，也成為機械類專業(yè)的一門重要實踐課程。2課程設(shè)計的目的工藝綜合課程設(shè)計旨在繼承前期先修基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，讓我們完畢一次機械零件的機械加工工藝規(guī)程和典型夾具設(shè)計的鍛煉，其目的以下。在結(jié)束了機械制造基礎(chǔ)等前期課程的學(xué)習(xí)后，通過本次設(shè)計使我們所學(xué)到的知識得到鞏固和加深。培養(yǎng)我們?nèi)矫婢C合地應(yīng)用所學(xué)知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。通過設(shè)計提高我們的自學(xué)能力，使我們熟悉機械制造中的有關(guān)手冊、圖表和技術(shù)資料，特別是熟悉機械加工工藝規(guī)程設(shè)計和夾具設(shè)計方面的資料，并學(xué)會結(jié)合生產(chǎn)實際對的使用這些資料。通過設(shè)計使我們樹立對的的設(shè)計理念，懂得合理的設(shè)計應(yīng)當(dāng)是技術(shù)上先進的，經(jīng)濟上合理的，并且在生產(chǎn)實踐中是可行的。通過編寫設(shè)計闡明書，提高我們的技術(shù)文獻整頓、寫作及組織編排能力，為我們將來撰寫專業(yè)技術(shù)及科研論文打下基礎(chǔ)。箱體零件圖模型3箱體的工藝分析箱體的構(gòu)造及其工藝性分析由箱體零件圖可知，該箱體構(gòu)造形狀為不對稱布置。重要由底板、內(nèi)孔和圓柱孔等部分構(gòu)成。箱體的重要加工表面有：箱體底面、底孔面、箱體的內(nèi)孔、左右、前后四個端面及某些螺紋孔等。其中箱體底面、底面圓柱孔、左右、前后四個端面的表面粗糙度Ra≤μm，箱體的內(nèi)孔的表面粗糙度Ra≤μm，其它加工表面粗糙度為Ra≤μm。其中φ40J7的內(nèi)孔、端面的垂直度、內(nèi)孔φ50H7的裝配尺寸是重要尺寸。箱體的技術(shù)規(guī)定分析該箱體零件的重要技術(shù)規(guī)定為：2×φ40J7的內(nèi)孔的同軸度為φ40J7孔與A面垂直度允許誤差為；內(nèi)孔φ50H7的重要裝配尺寸；4毛坯的選擇題目給定的是箱體零件，該零件年產(chǎn)量為4000件，設(shè)其備品率α為4%，機械加工廢品率β為1%，則該零件的年生產(chǎn)大綱為：N=Qn(1+α%+β%)=4000×1（1+4%+1%)=4200(件/年)。查表可知該產(chǎn)品為大批生產(chǎn)。在毛坯的制造辦法及加工余量、機床設(shè)備及機床布置、夾具及尺寸確保、刀具量具、生產(chǎn)率、成本等各方面需要結(jié)合零件本身的特點，采用先進鍛造辦法、自動機床與專用機床、高效專用夾具、刀具量具以提高生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本。該箱體零件的構(gòu)造形狀較復(fù)雜以及大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)大綱擬定采用熔模鍛造方式生產(chǎn)，因此毛坯形狀能夠與零件的形狀盡量靠近，鍛造出肋板孔與圓柱孔。毛坯尺寸通過擬定加工余量后再決定。毛坯材料是HT200。5箱體機械加工工藝路線的制訂箱體的工藝特點是：外形較復(fù)雜，裝配精度、形狀精度、和位置精度及表面粗糙度規(guī)定較高。上訴工藝特點決定了箱體在機械加工時存在一定的困難，因此在擬定箱體的工藝過程時應(yīng)注意定位基準的選擇，以減少定位誤差；夾緊力方向和夾緊點的選擇要盡量減少夾緊變形；對于重要表面，應(yīng)粗、精加工分階段進行，以減少變形對加工精度的影響。定位基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一?；孢x擇的對的與合理，能夠使加工質(zhì)量得到確保，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常運行。5.1.1粗基準的選擇遵照“確保不加工表面與加工表面互相精度原則”的粗基準選擇原則（即零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時則應(yīng)與這些加工表面規(guī)定相對精度較高的不加工表面作為粗基準）這里先選擇圓柱孔上端面為粗基準。5.1.2精基準的選擇根據(jù)精基準的選擇原則，選擇精基面時，首先應(yīng)考慮基準重疊的問題，即在可能的狀況下，應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準作為定位基準。本箱體零件以加工好的箱體底面作為后續(xù)工序如銑圓柱孔上端面、鏜肋板孔等工序的精基準。擬定工藝路線5.2.1加工辦法的選擇和加工階段的劃分1、箱體的底面與內(nèi)孔端面的表面粗糙度規(guī)定較高，Ra≤，因此擬定最后加工辦法為精銑。精銑前要進行粗銑。2、箱體內(nèi)孔的表面粗糙度規(guī)定較高，Ra≤，且有垂直度度規(guī)定，因此要一次裝夾完畢加工。擬定最后加工辦法為精鏜。精鏜前要進行粗鏜、半精鏜。3、裝配內(nèi)孔的精度規(guī)定較高，最后加工辦法為精鏜。精鉸前要進行粗鏜。4、圓柱孔沒有位置精度與表面粗糙度規(guī)定，故采用鉆孔、銑孔就能達成圖紙上的設(shè)計規(guī)定。完畢其它次要表面的加工。5.2.2工藝路線的擬定在工藝路線的擬定過程中要遵照機械加工工序次序的安排原則。即：基準先行按照“先基面后其它”的次序，先加工精基準面，再以加工出的精基準面為定位基準，安排其它表面的加工。先粗后精按先粗后精的次序，對精度規(guī)定高的各重要表面進行粗加工、半精加工和精加工。先主后次先考慮重要表面加工，再考慮次要表面加工。次要表面的加工，普通從加工方便與經(jīng)濟角度出發(fā)進行安排。次要表面和重要表面之間往往有互相位置規(guī)定，經(jīng)常規(guī)定在重要表面加工后，以重要表面定位加工重要表面。先面后孔當(dāng)零件有較大的平面能夠作定位基準時，先將其加工出來，再以面定位孔加工，這樣能夠確保定位精確、穩(wěn)定。核心工序?qū)σ壮霈F(xiàn)廢品的工序，精加工或光整加工可適宜提前。在一般狀況下，重要表面的精加工和光整加工應(yīng)放在最后階段進行。制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)規(guī)定能得到合理確保。在生產(chǎn)大綱已經(jīng)擬定為大批生產(chǎn)的條件下，能夠考慮采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序分散來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，方便使生產(chǎn)成本盡量減少。工藝路線方案：工序10粗銑箱體底面工序20精銑箱體底面工序30粗銑箱體左右端面及箱體的上底面工序40精銑箱體左右端面及箱體的上底面工序50粗鏜箱體φ40J7內(nèi)孔工序60半精鏜箱體φ40J7內(nèi)孔工序70精鏜箱體φ40J7孔工序80粗銑箱體前后端面工序90精銑箱體前后端面工序100粗鏜箱體φ50H7孔工序110半精鏜箱體φ50H7孔工序120精鏜箱體φ50H7孔工序130鏜箱體φ92孔工序140鉆φ24的孔至20工序150銑φ24的孔至尺寸工序160鉆M6裝配孔至然后攻牙合尺寸工序170檢查加工余量和工序尺寸的擬定工序余量是指相鄰兩工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金屬層厚度，在擬定工序間加工余量時，應(yīng)遵照兩個原則：加工余量應(yīng)盡量小，以縮短加工時間；提高效率；減少制造成本；延長機床刀具使用壽命。加工余量應(yīng)確保按此余量加工后，能達成零件圖規(guī)定的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度，工序公差不應(yīng)超出經(jīng)濟加工精度范疇；本工序的余量應(yīng)不不大于上工序留下的尺寸公差、行為公差和表面缺點厚度。根據(jù)經(jīng)驗法選用毛坯公差取T=±2mm。其它各工序尺寸及公差查《機械加工工藝手冊》可得。表1各工序尺寸及公差的計算成果加工表面工步（工步）名稱工序（工序）余量工序（工步）基本尺寸經(jīng)濟精度公差表面粗糙度工序尺寸及公差箱體底面毛坯粗銑IT12精銑047IT10Ra≤47左右端面毛坯粗銑IT12精銑0148IT10Ra≤148φ40J7內(nèi)孔毛坯39粗鏜2Z=IT12Ra≤半精鏜2Z=40IT9Ra≤40前后端面毛坯粗銑IT12Ra≤精銑082IT10Ra≤82φ50H7孔毛坯4949粗鏜2Z=IT12Ra≤半精鏜2Z=50IT9Ra≤50φ92孔鏜92IT12Ra≤M6孔鉆孔IT12Ra≤攻牙6φ24孔鉆孔20IT12Ra≤銑孔424IT12Ra≤切削用量的擬定工序40精銑箱體左右端面（1）選擇加工設(shè)備與工藝裝備本工序及隨即兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達成規(guī)定的表面粗糙度及規(guī)定尺寸。根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-5選擇X5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向700mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率、總功率。根據(jù)《機械加工工藝手冊》表，選用鑲齒套式面銑刀，刀片材料選用硬質(zhì)合金鋼，牌號為YT15，查表選銑刀的規(guī)格尺寸為，D=50。夾具選用專用夾具。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量粗銑時，為提高切削效率，普通選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一種工作行程銑完。由于粗銑的余量為，一次走刀完畢，因此選擇背吃刀量a=b.擬定進給量根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。c.初選切削速度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-72，選擇切削速度Vc=34.6m/min。（3）擬定銑刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《機械加工工藝手冊》表取粗銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍原則為1.7mm。由表查得刀具的耐用度T=180min。（4）確認機床主軸轉(zhuǎn)速ns和切削速度ns=1000vπd=1000×按照X5032銑床闡明書選用實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為270r/m,故實際的切削速度為vc=πnd1000=（5）校驗機床功率根據(jù)《工藝綜合》表3-1知，單位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=1Fc=kcapfKfFc切削功率Pm=Fcvc由機床闡明書知，X5032機床主電動機功率PE=,取機床效率ηPm/η==＜故機床功率夠用。工序80粗銑箱體前后端面（1）選擇刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-18，選用鑲齒套式面銑刀。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量半精銑時的背吃刀量普通為―2mm，因此取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=。b.擬定進給量根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.2mm/z。c.初選切削速度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-72，選擇切削速度Vc=40m/min。（3）擬定銑刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《機械加工工藝手冊》表取半銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍原則為1.8mm。由表查得刀具的耐用度T=180min。（4）確認機床主軸轉(zhuǎn)速ns和切削速度ns=1000vπd=1000×40按照X5032銑床闡明書選用實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為270r/m,故實際的切削速度為vc=πnd1000=（5）校驗機床功率根據(jù)《工藝綜合》表3-1知，單位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=1Fc=kcapfKfFc切削功率Pm=Fcvc由機床闡明書知，X5032機床主電動機功率PE=,取機床效率ηPm/η==＜故機床功率夠用。工序90精銑箱體前后端面（1）選擇刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-18，選用鑲齒套式面銑刀。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量精銑時普通為-1mmb.擬定進給量根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-72，選擇每齒進給量fz為0.12mm/z。c.初選切削速度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-72，選擇切削速度Vc=58.5m/min。（3）擬定銑刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《機械加工工藝手冊》表取精銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍原則為0.4mm（4）確認機床主軸轉(zhuǎn)速ns和切削速度ns=1000vπd=1000×按照X5032銑床闡明書選用實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為360r/m,故實際的切削速為vc=πnd1000=（5）校驗機床功率根據(jù)《工藝綜合》表3-1知，單位切削力kc=1118N/mm2,KfFc得KVBFcFc=kcapfKfFc切削功率Pm=Fcvc由機床闡明書知，X5032機床主電動機功率PE=,取機床效率ηPm/η==＜故機床功率夠用。工序50粗鏜箱體φ40J7內(nèi)孔（1）選擇機床與刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-9，選擇T618臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為25mm，最小鏜孔直徑D為40mm。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=。b.擬定進給量由表5-69知，f=0.2mm/rc.初選切削速度由表5-69知，Vc=0.4m/s（3）擬定鏜刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表3-7取粗鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min。（4）確認機床主軸轉(zhuǎn)速ns和切削速度ns=60000vπd=60000×按照T618鏜床闡明書選用實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為200r/m,故實際的切削速度為vc=πnd1000=（5）校驗機床功率根據(jù)《工藝綜合》表3-1知，單位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=Fc=kcapfK切削功率Pm=Fcvc由機床闡明書知，T618機床主電動機功率PE=,取機床效率ηPm/η==＜故機床功率夠用。工序60半精鏜箱體φ40J7內(nèi)孔（1）選擇機床與刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-9，選擇T618臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為25mm，最小鏜孔直徑D為40mm。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=。b.擬定進給量由表5-69知，f=0.5mm/rc.初選切削速度由表5-69知，Vc=0.6m/s（3）擬定鏜刀刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表3-7取半精鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度T=50min。（4）確認機床主軸轉(zhuǎn)速ns和切削速度ns=60000vπd=60000×按照T618鏜床闡明書選用實有的機床主軸轉(zhuǎn)速為300r/m,故實際的切削速度為vc=πnd1000=（5）校驗機床功率根據(jù)《工藝綜合》表3-1知，單位切削力kc=1118N/mm2,KfFc=Fc=kcapfK切削功率Pm=Fcvc由機床闡明書知，T618機床主電動機功率PE=,取機床效率ηPm/η==＜故機床功率夠用。工序140鉆φ24孔底孔選擇刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-21，選用直徑為20的原則高速鋼麻花鉆。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為（550×400）mm，總功率為，主電動機功率為。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量由于第一次鉆孔的加工余量為20mm。一次工作行程鉆完，因此選擇背吃刀量a=5.8mm。b.擬定進給量根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-64，選擇進給量f為0.27mm/rc.擬定切削速度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.42（3）擬定鉸刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=100min。（4）鉆削基本時間的計算根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表3-11知,鉆孔的基本時間計算公式為:T式中,l1=(D/2)cotk計算得Tb工序150鉆M6孔底孔選擇刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-21，選用直徑為的原則高速鋼麻花鉆。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為（550×400）mm，總功率為，主電動機功率為。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量由于第一次鉆孔的加工余量為5.8mm。一次工作行程鉆完，因此選擇背吃刀量a=5.8mm。b.擬定進給量根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-64，選擇進給量f為0.27mm/rc.擬定切削速度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.42（3）擬定鉸刀的磨鈍原則及耐用度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度T=100min。（4）鉆削基本時間的計算根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表3-11知,鉆孔的基本時間計算公式為:T式中,l1=(D/2)cotk計算得Tb工序160攻 M6孔D的螺紋牙（1）選擇刀具根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-21，選擇d=6mm的直柄機用牙刀。由表5-6選擇Z5125A立式鉆床，工作臺面尺寸為（550×400）mm，總功率為，主電動機功率為。（2）擬定切削用量a.擬定背吃刀量由于鉸孔的加工余量為0.2mm。一次工作行程鉸完，因此選擇背吃刀量a=0.2mm。b.擬定進給量根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-68，選擇進給量f為1.00mm/rc.擬定切削速度根據(jù)《工藝綜合課程設(shè)計》表5-66,選擇切削速度Vc=0.206夾具的設(shè)計機床夾具（簡稱夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的重要功效是實現(xiàn)對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使各被加工工件在夾具中占有一種對的的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的多個作用力，使這一對的的位置得到確保，從而使加工過程得以順利進行。專用夾具是針對某一種工件機械加工工藝過程中的某一工序而專門設(shè)計的。由于不需要考慮通用性，因此夾具的構(gòu)造緊湊，操作快速方便。按實際需要可采用多個省力機構(gòu)、動力裝置、防護裝置、分度裝置等。因此，專用夾具能夠確保較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率。專用夾具普通由使用廠根據(jù)規(guī)定自行設(shè)計與制造，它的設(shè)計與制造周期較長。當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或工藝過程變更時，往往無法繼續(xù)使用，故這類夾具只適合在產(chǎn)品固定工藝過程穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中使用。夾具的設(shè)計是工藝設(shè)計與機械制造中的一項重要內(nèi)容，它對機床性能的發(fā)揮與延伸、生產(chǎn)率的高低、生產(chǎn)成本的控制、工件的加工質(zhì)量都有很大的影響，在其設(shè)計時應(yīng)特別注意下列幾個問題；所設(shè)計的專用夾具，應(yīng)當(dāng)既能確保工序的加工精度又能確保工序的生產(chǎn)節(jié)拍。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工的基本時間和輔助時間。夾具的操作要方便、省力和安全。若有條件，盡量采用氣動、液壓以及其它機械化自動化