尾座體課程設計
尾座體課程設計,尾座體,課程設計
一、機械制造工藝學課程設計任務書
題目: “尾座體”機械加工工藝規(guī)程制訂及“精磨? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Φ17H6孔”工序專用夾具的設計
內容:(1)毛坯圖、零件-毛坯合圖各? 1張
(2)關鍵機械加工工藝卡片? ? 1張
(3)夾具總裝圖? ? ? ? ? ? ? 1張
(4)夾具零件圖? ? ? ? ? ? ? 1張
(5)課程設計說明書? ? ? ? ? 1份
? ? ? ? ? (6)夾具3D效果圖? ? ? ? ? ? 1張
班級:? ? ? ? ? ?
? ? ? ? 學生:? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? 指導教師:? ? ? ?
年? ? ? 月? ? ? 日
? ? ? ? ? ?
二、設計的目的和要求
1，? ? 目的
機械制造工藝課程設計是在全部學完機械制造工藝學及機床夾具設計課程，并進行了生產(chǎn)實習的基礎是進行的一個教學環(huán)節(jié)。它要求學生全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐知識進行工藝及結構的設計，也為以后搞好畢業(yè)設計進行一次預備訓練。其目的在于：
（1）? ? 培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程（工程材料與熱處理、機械設計、互換性? ? ? ? ? 與測量技術、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等）的知識，結合生產(chǎn)實踐中學到的知識，? ? 獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
（2）? ? 能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會，擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效、省力、經(jīng)濟合理并能保證加工質量的專用夾具的能力。
（3）? ? 培養(yǎng)學生熟悉并運用有關手冊、標準、圖表等技術資料的能力。
（4）? ? 進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。
2，? ? 要求
本次設計要求編制一個中等復雜程度零件的機械加工工藝規(guī)程，按教師的指定設計其中的一套工序的專用夾具，并撰寫設計說明書。學生應在教師的指導下，認真、有計劃地按時完成設計任務。學生必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術決定、數(shù)據(jù)和計算結果，注意理論與實踐的結合，以期使整個設計在技術上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)中是可行的。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 三、設計說明
? 在各種主要的課程學習完成之后，來一次《機械制造工藝》的課程設計，不僅檢驗了我們的學習質量，還讓我們重新翻起了這些久未閱讀的課本。為了這次設計，來回圖書館與教室便成了必然。
俗話說，實踐是檢驗真理的唯一標尺。那么，這次的夾具設計能幫助我們認識到自己學習上的不足與缺陷，這對我們以后有很大的益處。我希望我能在這次的設計中提升自己，加強分析、解決問題的能力，為社會主義建設貢獻自己的一份綿力。
最后，要感謝各位教師的大力指導。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 四、零件的分析
1，? ? 零件的作用
題目所給定的零件是工具磨床上的“尾座體”（見附圖1），Φ17H6的孔與頂尖研配，底面和75°斜面與磨床工作臺相連，通過Φ14mm孔用螺栓將“尾座體”緊固在工作臺上。主要作用是固定頂尖。圓柱體形的部分有一個Φ17H6孔，并且有一個M6的螺紋孔，頂尖穿過Φ17H6孔，將螺釘擰緊，這樣就將頂尖固定。
2，? ? 零件的工藝分析
“尾座體”共有三組加工表面，其中兩組有位置度要求。
（1）? ? 以Φ14mm孔為中心的加工表面。這一組表面包括Φ14mm孔以及Φ26×1的沉頭孔和粗糙度Ra=12.5μm的凸臺面。
（2）? ? 以基準面A為中心的加工表面。這一組表面包括Ra=6.3μm的基準面A和基準面B，Ra=12.5μm的凹槽底面和Ra=6.3μm的右端面。
（3）? ? 以Φ17H6孔為中心的加工表面。這一組表面包括Φ17H6孔以及1×45°的倒角，左右端面和M6的螺紋孔。其中主要加工面為Φ17H6孔內壁。
第二組和第三組加工表面有位置度要求，如下：
Φ17H6孔圓度公差為0.003mm；
Φ17H6孔圓柱度公差為0.004mm；
Φ17H6孔中心線與基準面A平行度公差的要求為0.005mm；
Φ17H6孔中心線與基準面B平行度公差的要求為0.005mm；
? ? ? ? ? ? ? 由以上分析，可以先加工第二組加工表面。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 五、工藝規(guī)程的設計
1，? ? 確定毛坯的制造形式
? ? ? ? ? ? ? 零件材料為HT200，硬度為170-241HB?？紤]到零件的形狀，由于零件年產(chǎn)量為6000件，已達到大批量生產(chǎn)水平，故可以采用砂型鑄造。這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質量有幫助。
? ? ? ? ? ? ? ? ?
2，? ? 基準的選擇
（1）? ?? 粗基準的選擇。對于本零件，選擇Φ17H6孔的外壁作為粗基準會造成加工余量不均勻，因此，選擇底部的四個端面做為粗基準是合理的。這樣限制了 ,x⌒ , ,y⌒和z⌒這五個自由度,再用一個螺釘之類的緊固件卡在Φ17H6孔下方的表面上用來限制 方向的自由度.那么,就一共限制了6個自由度,達到完全定位。
(2) 精基準的選擇。精度高的基準面A和基準面B自然就成了精基準, Φ17H6孔兩個端面。
? ? ?
3，? ? 制訂工藝路線
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應降低生產(chǎn)成本。
（1）? ? 工藝路線方案一：
? ? 工序1：鉆Φ15mm孔
? ? 工序2：粗銑基準面A與底部Ra=12.5μm的凹槽面
? ? 工序3：粗銑2×2的槽
? ? 工序4：粗銑基準面B
? ? 工序5：鉆Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉頭孔
? ? 工序6：粗銑凸臺面
? ? 工序7：鉆孔，擴孔和攻M6的螺紋
? ? 工序8：粗銑圓柱體左右端面
? ? 工序9：粗銑右端面
? ? 工序10：粗、精磨Φ17H6孔
? ? 工序11：精銑基準面A
? ? 工序12：精銑基準面B
? ? 工序13：精銑2×2的槽
? ? 工序14：半精銑圓柱體左右端面
? ? 工序15：半精銑右端面
? ? 工序16：車Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺
? ? 工序17：檢查
（2）工藝路線方案二：
? ? 工序1：粗銑基準面A與底部Ra=12.5μm的凹槽面
? ? 工序2：粗銑2×2的槽
? ? 工序3：粗刨基準面B
? ? 工序4：鉆Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉頭孔
? ? 工序5：粗銑凸臺面
? ? 工序6：鉆Φ15mm孔
? ? 工序7：車M6螺紋
? ? 工序8：粗銑圓柱體左右端面
? ? 工序9：粗銑右端面
? ? 工序10：粗、精磨Φ17H6孔
? ? 工序11：精銑基準面A
? ? 工序12：精刨基準面B
? ? 工序13：精銑2×2的槽
? ? 工序14：半精銑圓柱體左右端面
? ? 工序15：半精銑右端面
? ? 工序16：車Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺
? ? 工序17：檢查
（3）工藝方案的比較與分析
? ? 上述兩個方案的特點在于：方案一是先加工Φ17H6孔，然后加工基準面A；而方案二是先加工基準面A和B，后加工Φ17H6孔。經(jīng)比較，方案一能保證Φ17H6孔中心線到基準面A和B的距離，符合位置度的要求。方案二就不會確保Φ17H6孔到基準面A和B的距離，因此不滿足位置度要求。所以，可以知道，方案一優(yōu)于方案二。但是，方案一中有許多不合適的工序，比如，鉆孔之前要先銑端面，還有，基準面B 要刨。凸臺面先加工，然后鉆孔等等。所以，修改后確定工藝如下：
工序1：粗銑圓柱體左右端面。以底面為粗基準，選用X63臥式銑床。
工序2：鉆Φ15mm孔。以工序1加工的左右端面作為粗基準，選用Z525立式鉆床。
工序3：粗銑基準面A與底部Ra=12.5μm的凹槽面。Φ17H6孔為定位粗基準，選用X63臥式銑床。
工序4：粗銑2×2的槽。以基準A為粗基準，選用X63臥式銑床。
工序5：粗刨基準面B?；鶞拭鍭為定位粗基準，選用B6035牛頭刨床。
工序6：粗銑右端面。基準面A為定位粗基準，選用X63臥式銑床。
工序7：粗銑凸臺面。以基準面A為定位粗基準，選用X63臥式銑床。
工序8：鉆Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉頭孔。以尾座體端面定位，選用Z525立式鉆床。
工序9：鉆孔，擴孔和攻M6的螺紋。以Φ17H6孔為粗基準，選用Z525立式鉆床。
工序10：粗磨Φ17H6孔。基準面A和B為定位粗基準，選用M2110內圓磨床。
工序11：半精銑圓柱體左右端面。以Φ17H6孔為精基準，選用X63臥式銑床。
工序12：半精銑右端面?；鶞拭鍭為定位精基準，選用X63臥式銑床。
工序13：精銑基準面A。以Φ17H6孔為精基準，選用X63臥式銑床。
工序14：精銑2×2的槽。以Φ17H6孔為精基準，選用X63臥式銑床。
工序15：精刨基準面B。基準面A為定位精基準，選用B6035牛頭刨床。
? ? 工序16：精磨Φ17H6孔?；鶞拭鍭和B,右端面與Φ17H6孔兩端面為定位精基準，選用M2110內圓磨床。
? ? 工序17：車Φ17H6孔1×45°倒角，去毛刺。以Φ17H6孔為精基準，選用C620-1臥式。
工序18：檢查。
? ? 以上工藝過程詳見附表(機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片)。
4,? 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
? ? “尾座體”零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂模鑄造。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）? ? ? 尾座體基準面A。據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》（以下簡稱《人員手冊》）表5-6，鑄件偏差±1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。參照《實用金屬切削加工工藝手冊》（以下簡稱《切削手冊》）第414頁可知，加工余量為：粗銑：Z=3.5mm，精銑：Z=0.5mm。粗銑削的加工精度IT11級，因此偏差±0.11。精銑削偏差即為零件偏差：? 。
? ? （2）? ? Ra=12.5μm的底面。只要求粗加工。參照《切削手冊》第414頁可知，加工余量：Z= 5mm。
? ? （3）? ? 基準面B。Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。參照《人員手冊》表5-72，粗刨Z=3mm,精刨Z=1mm。刨削公差即為零件公差： 0.3mm。
? ? （4）? ? 右端面。Ra=6.3μm。要求粗加工和半精加工。參照《切削手冊》第414頁可知，粗銑Z=3mm，半精銑Z=1mm。
? ? （5）? ? 凸臺面。Ra=12.5μm。只要求粗加工。參照《切削手冊》第414頁可知，加工余量Z=5mm。
? ? （6）? 圓柱體形左右端面。Ra=6.3μm。要求粗加工和半精加工。參照《切削手冊》第414頁可知，粗銑Z=3mm，半精銑Z=1mm。
? ? （7）? Φ17H6孔。粗磨和精磨。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm（見《互換性與測量技術》表1-8），所以，偏差 。
? ? ? 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大和最小之分。
? ?
?
?
本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式予以確定。
? ? ? 基準面A與Φ17H6孔的中心線之間的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖如下：
? ? ?
? ? ? ? ? ? ? 基準面A與Φ17H6孔的中心線之間的尺寸公差分布圖(調整法)
? ? ? ? ? 由圖可知：
? ? ? ? ? 毛坯名義尺寸：105+4=109（mm）
? ? ? ? ? 毛坯最大尺寸：109+1=110（mm）
? ? ? ? ? 毛坯最小尺寸：109-1=108（mm）
? ? ? ? ? 粗銑后最大尺寸：105+0.61=105.61(mm)
? ? ? ? ? 粗銑后最小尺寸：105.61-0.22=105.39(mm)
? ? ? ? ? 精銑后尺寸即達到105 (mm)。
? ?
? ?
? ?
? ?
整理成下表?！拔沧w”的毛坯圖見附圖2。
? ? ?
? ? ? 工? 序
加工尺寸及公差? ? 鑄 件 毛 坯
(Φ17H6孔中心與基準面A之間的尺寸105
粗? 銑? ? ?
精? 銑
加工前尺寸? ? 最大? ?? ? ? ? ?? 110? ? 105.61
? ? 最小? ?? ? ? ? ? 108? ? 105.39
加工后尺寸? ? 最大? ?? ? ? 110? ? 105.61? ?? 105.1
? ? 最小? ?? ? ? 108? ? 105.39? ? 105
加工余量(單邊)? ?? ? ? 3.5? ? 最大? ? 4? ? 0.5?
? ? ? ? 最小? ? 2? ?? ? 0.38
加工公差(單邊)? ?? ? ? ?
-0.22? ?? -0.12
? ? ? ? ?
5，? ? 確定切削用量及基本工時(關鍵工序)
? 工序16：精磨Φ17H6孔。選用機床：M2110內圓磨床。
(1)? ?? 選用砂輪。見《工藝手冊》第３章各表，結果如下：
WA46KV5P10×90×5
? ? ? ? ? 其含義為：砂輪磨料為白剛玉，粒度為46號，硬度為中軟１級，陶瓷結合劑，５號組織，平型砂輪，其尺寸為10×90×5（Ｄ×Ｂ×d）。
(2)? ?? 切削用量的選擇。砂輪轉速n砂＝18000r/min。(見《工藝手冊》表4.2-31)
背吃刀量ap=0.25mm
v砂＝9.42m/min
主軸轉速n＝600r/min。(見《工藝手冊》表4.2-31)
? ? 軸向進給量fa＝(0.25～0.4)bs,式中bs－砂輪的寬度。
∴fa＝0.3×90=27mm/r。 (見《金屬切削原理與刀具》表11-7)
徑向進給量fr=0.002mm/雙行程。(見《工藝手冊》表4.2-31)
(3)? ? 切削工時。
t=2lZbk/nfrfr? ? ? ? (見《工藝手冊》表6.2-8)
? ? ? ? ? 式中：Zb－單面加工余量
l－加工長度
k－修磨系數(shù)? ? ? ? ? (見《工藝手冊》表6.2-９，表6.2-10)
n－主軸轉速
fa－軸向進給量
fr－徑向進給量
∴t=2×82×0.25×1.1/(600×27×0.002)=1.4(min)
? ? ? ?
? 六、專用夾具設計
為了提高勞動生產(chǎn)效率,保證加工質量,降低勞動強度,需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導教師協(xié)商,決定設計第16道工序－精磨Φ17H6孔。本夾具用M2110內圓磨床。刀具為WA46KV5P10×90×5,對內圓進行精磨。
1，? ? 問題的提出
本夾具主要用來精磨Φ17H6孔。精磨后，內孔要達到H6的精度要求,表面粗糙度Ra=0.4μm,圓度為0.003mm,圓柱度0.004mm,與基準面A和基準面B的平行度為0.005mm。為了達到這些要求,應考慮如何增加夾具精度,在達到要求的前提下,降低勞動強度,提高勞動生產(chǎn)效率。
2，? ? 夾具設計
(1)? ? 定位基準的選擇。因為Φ17H6孔對基準面A和B都有平行度要求,因此,應以基準面A和B。還有, Φ17H6孔的兩個端面和工件右端面也應該作為夾具裝夾的基準。
采用手動夾緊。
(2)? ? 切削力的計算。
n主軸=600r/min? ∴v主軸=0.5m/s。
fa=27mm/r
fr=0.002mm/雙行程
由《人員手冊》表10-229可知,切削功率P=1.48kw
∴切削力 Fc=P/ v工件=1.48×103/0.5=2960N
? ? ? ? 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),K=K1K2K3K4
? ? ? ? ? ? ? 式中: K1-基本安全系數(shù);1.5
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? K2-加工性質系數(shù);1.1
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? K3-刀具鈍化系數(shù);1.1
? ? ? ? ? ? K4-斷屑切削系數(shù);1.1
? ? 則切削力Fc′=FcK=2960×1.1×1.1×1.1=6021。由夾緊裝置可知,加緊力完全可以達到要求。
(3)? ? 定位誤差的分析。
定位誤差就是各基準面的加工誤差,只要基準面的誤差在要求之內,就可使定位誤差,就可以使定位誤差符合要求.定位誤差的來源主要有兩個方面:一,由于工件的定位表面或是夾具的定位元件制作不準確引起的定位誤差,稱為基準位置誤差;二,由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差,稱為基準不重合誤差。
①? ? 定位元件公差。夾具定位端面加工方式為銑,精銑公差0.08mm。(《人員手冊》表4-33)
②? ? 計算最大轉角。定位元件本應與Φ17H6孔中心線垂直,現(xiàn)在因為定位誤差。使得定位元件端面與中心線不成直角。那么,這個轉角就是最大轉角。定位元件與工件的最大問題。
△? ? bmax=0.08mm,
因此,引起的最大轉角α=arctan△bmax/D=arctan0.08/17=0.270。
③? ? 計算Φ17H6孔與基準面A的最大平行度誤差。
? ? Φ17H6孔與水平線間的最大間隙△max=Dsinα=80×sin0.270=0.376,
又∵工件Φ17H6孔長80mm,
? ? 則上述間隙引起的最大平行度誤差為△max/80=0.0047mm。
? ? 由于,最大平行度誤差0.0047mm＜0.005mm。
(4)? ?? 夾具設計及操作的簡要說明。
本夾具采用手動夾緊方式,比起其他機動夾緊方式,生產(chǎn)率不高,但是生成成本比較低,結構不復雜。本工序是精加工,工件轉速高,砂輪主軸轉速也很高,造成切削力比較大。因此,夾具的壁厚要適當厚一點。夾緊螺釘要有鎖緊螺母。夾具可采用45鋼鑄造,然后通過焊接方式連成一個整體。
具體的夾具零件的形狀和尺寸及精度要求見附圖3和4。
夾具與零件的裝配圖見附圖5。
七、設計總結
? ? 設計人員都是以一個個簡單基本的設計開始成長的,他(她)每次能力的提升,都離不開自身的努力與每次的設計任務。我作為一個學機械社與制造的，就要在設計中獲取技能?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”，這句名言告訴我們要身體力行。在這次設計中，我汲取了很多養(yǎng)料。從事設計的原則就是要設計簡單，易用，成本低和效率高的機器或者是零件。不要追求復雜，能用簡單的夾具裝夾一個零件，就覺對不要為了花俏而追求夾具的漂亮和新意。一個新型夾具不一定比原來工廠所具有的夾具優(yōu)良。應該首先考慮工廠原有夾具的設計，參考這些原有的夾具形式，也許能獲益不少。夾具本來就是給普通工人使用的，因此，沒必要設計太復雜的夾具，易用成了設計原則。工人用起來才會得心應手，有能提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟因素是值得重視的，工廠生產(chǎn)產(chǎn)品的目的在于獲取利潤。當你設計的夾具的費用比較昂貴的時候，這個夾具設計是失敗的。沒人愿意做虧本生意。還有，你工作的單位有很多比較拿手的工藝（對于他們說），對于某些工藝不一定在行（不熟悉）。因此，盡量避免這些你單位不拿手的工藝。也許，你的單位所擁有的機床種類不多。工藝流程中就不能要求使用那些沒有的機床，要適宜的該用其它設備。
? 總的來說，設計算是成功的，不僅要有寬廣的知識，還要有富于創(chuàng)新意識，當然要基于原有的知識。這次任務關鍵是設計合理實用的夾具。我設計的是“尾座體”的機械加工工藝規(guī)程中的工序16，既工序：精磨Φ17mm內孔。該Φ17H6孔對基準面A和基準面B的平行度有很高的要求，而且，自身的圓度與圓柱度也有比較高的要求。因此，怎樣保證這些位置度的要求就是我的夾具設計中最應該予以重視的了。當然，還要機床保證這些位置度。設計過程是挺辛苦的，不僅查閱了好多手冊，而且重新翻閱了以前的教材。當這些知識一下子匯集在一起的時候，好象知識變成了一個大的體系，在腦海中鞏固了。
? ? 這個設計對將來的工作有很大的幫助，相信我們會很好的勝任這項工作，不僅是為了我們自己，而且為了中國經(jīng)濟的更好的發(fā)展貢獻自己的才能，為了中國實現(xiàn)富強而奮斗。當然，現(xiàn)在只要好好學習，做好手頭的工作就行了。做完之后，覺得很有成就感。
? ? ? ? ? ? ? ?
八、參考文獻
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