端盖大尺寸4孔钻模设计.docx
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端盖大尺寸4孔钻模设计
课程设计说明书
题目：
端盖（大尺寸）4孔钻模设计
指导老师：
学生姓名：
学号：
所属院系：
机械工程学院
专业：
机械工程及自动化
班级：
完成日期：
2015年3月25日
摘 要
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。
首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。
了解了端盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
4.1夹具工程图……………………………………………10
5.工艺规程设计………………………………………………11
端盖零件图
1端盖的工艺分析及生产类型的确定
1.1端盖的用途
端盖主要用于零件的外部，起密封，阻挡灰尘的作用。
故其在机器中只是起辅助作用，对机器的稳定运行影响不是很大，其在具体加工的时候，精度要求也不是很高，加工起来也十分容易。
本章主要介绍了加工工艺的分析，可以确定定位元件的机构模型和设计参数以及定位元件的选定和各个工序的介绍。
1.2端盖的技术要求：
该端盖的各项技术要求如下表所示：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度（um）
形位公差（mm）
端盖左端面
210
—
6.3
0.03
B
端盖右端面
210
—
6.3
0.03
B
方形端面
460×460
—
6.3
0.03
B
端盖中心孔
φ500+0.03
IT8~IT9
3.2
φ40孔
φ40
IT8~IT9
6.3
φ32孔
φ32
IT8~IT9
6.3
φ28孔
φ28
IT8~IT9
6.3
φ14孔
φ14
IT8~IT9
6.3
φ150外表面
φ280-0.106+0.O43
IT8~IT9
3.2
R132弧
R132
IT9
6.3
1.3审查端盖的工艺性
该端盖结构简单，形状普通，属一般的盘盖类零件。
主要加工表面有端盖左、右端面，方形端面，要求其端面跳动度相对中心轴线满足0.03mm，其次就是φ50孔及φ32孔，φ50孔的加工端面为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；另外φ32孔的加工表面虽然在圆周上，但通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。
该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。
由此可见，该零件的加工工艺性较好。
2.确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，毛胚选用铸件即可满足工作要求。
该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，故采用砂型铸造。
确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量
由表可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。
1.公差等级
由端盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。
2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
方形端面460×460
1.5*2=3
2.5
460.25-1.251.25
厚度210
0.5*2=1
2
210-11
方形断面厚度50
0.5
1.6
50.3-0.80.8
φ280外圆面
1*2=2
2.2
280.1-1.11.1
φ280外圆长度20
0.5
1.6
20.3-0.80.8
φ50孔
0.5*2=1
1.7
50.15-0.850.85
2.3绘制端盖毛坯简图
3.拟定端盖工艺路线
3.1定位基准的选择
3.1.1精基准的选择
根据该端盖零件的技术要求，选择端盖左端面和φ50孔作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。
φ50孔的轴线是设计基准，选用其作竟基准定位端盖两端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的端面跳动度要求。
选用端盖左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作设计基准。
3.1.2．粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。
这里选择端盖右端面和φ200外圆面作为粗基准。
采用φ200外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用端盖右端面作为粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。
3.2表面加工方法的确定
根据端盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
φ280端面
IT8
3.2
粗铣-精铣
460x460端面
IT9
6.3
粗铣-精铣
φ200端面
—
—
粗铣-精铣
φ50孔
IT8
3.2
钻-扩-铰
φ32孔
IT9
6.3
钻-铰-精铰
4xφ28孔
IT13
6.3
钻
φ14孔
IT13
6.3
钻
4xφ40孔
IT13
6.3
钻-扩
φ280外圆面
IT9
3.2
粗车-半精车
3.3加工阶段的划分
该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（端盖左端面和φ50孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣端盖右端面、方形端面、车φ280外圆、2×45°倒角。
在半精加工阶段，完成端盖右端面的精铣加工和φ32孔的钻-铰-精铰加工及φ40孔等其他孔的加工。
3.4工序的集中与分散
选用工序集中原则安排端盖的加工工序。
该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。
3.5工序顺序的安排
1．机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——端盖左端面和φ
500+0.03mm孔。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工φ50孔。
2．热处理工序
铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。
该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。
3．辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该端盖工序的安排顺序为：
在、热处理——基准加工——粗加工——精加工。
3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了端盖的工艺路线。
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
热处理——退火
2
粗铣端盖左右端面、方形端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
3
精铣端盖左右端面、方形端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
4
粗车、半精车φ280外圆
CA6140
外圆车刀
游标卡尺
5
车2×45°倒角
CA6140
端面车刀
6
钻-扩-铰φ50孔
四面组合钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
7
钻φ14孔
四面组合钻床
麻花钻
卡尺、塞规
8
钻-铰-精铰φ32孔
四面组合钻床
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
9
钻φ28孔
四面组合钻床
麻花钻
卡尺、塞规
10
钻-铰-精铰φ40孔
四面组合钻床
麻花钻、铰
卡尺、塞规
11
铣R132圆弧
数控铣床
立铣刀
游标卡尺
12
去毛刺
钳工台
平锉
13
清洗
清洗机
4.机床夹具的设计
夹具的定义及分类
在机械制造工业中，为了达到保证产品质量、改善劳动条件、提高劳动生产率及降低成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。
它包括夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。
因此，广义地说，夹
具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。
不同的夹具，其
结构形式、工作情况、设计原则都不同，但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。
所谓机床夹具就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。
所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置。
夹具形式很多，可以按照各种不同的特点进行分类。
夹具的合理分类是为了适应技术管理工作的需要。
在统计工艺装备系数，估计设计制造工作量，进行资料分类保管，便于技术总结及业务建设等方面，有着重要作用。
使刀具定位、夹紧并实现某种特定切削运动的辅助设备成为辅助工具，也成为刀具用的夹具。
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。
在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。
正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。
同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
设计机床夹具的方法和过程
机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。
在设计过程中，应深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制造出合理的设计方案，在进行具体设计。
4.1夹具工程图
4.2提出问题
（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，短圆柱销限制2个自由度，削边销限制1个自由度。
（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧配合V形块夹紧工件，定位块起支撑工件的作用。
（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。
（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。
4.3设计思想
设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。
本夹具主要是对φ40孔进行加工，孔的尺寸精度要求为GB/T1804-m表面粗糙度6.3，钻、粗锪、精锪可以满足其精度要求，所以要在满足其精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。
4.4夹具设计
4.4.1、定位分析
（1）定位基准的选择
据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。
故加工φ50孔时，采用端盖底面为定位基准。
（2）定位误差的分析
定位元件尺寸及公差的确定。
，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合△b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。
△j=（TD+Td+△S）/2
TD=0.018mm
Td=0.011mm
5.工艺规程设计
5.1零件的三维模型
5.2UG夹具设计过程
在端盖4个孔钻模设计中我们需要先定位后夹紧，所以我选择了底座，定位销，钻模板，螺母，钻套，短销，螺栓垫圈等几个卡具零件。
1.底座首先设计底座，由于要加工的零件长度宽度均为460cm，要设计的底座要比所要加工的零件要大，钻孔时才能使零件更加平稳，以至于不会掉下来。
底板上有Φ50的孔，以便在装夹过程中与轴更好的接触。
2定位销然后再底座上面安装定位销，定位销的位置在底座和被加工零件之间。
这种定位销的使用，固定零件，不让零件松动。
3.短销为了不让零件乱转动在钻模板在安装个短销，短销有夹紧作用。
能够引导刀具在工件上钻孔。
短销的长度与钻模板和工件之间的距离长度相同，短销连接在钻模板和工件之间，刚好接触工件，不会损坏工件。
这种短销的使用，固定钻模板，不让钻模板松动，而且会使钻模板更易装卸。
4.钻模板然后再安装加工零件，然后为了准确的钻端盖四个孔再安装钻模板，钻模板要比所要钻孔的零件要大。
在加工时为了避免钻模板移动或掉下来。
钻模板不能设计的很厚，太厚会导致钻不到要钻的空，使钻刀在钻模板上空转。
设计的钻模板有定位作用。
5.螺旋螺旋有定位的作用，把钻模板、零件和底座连接在一起。
防止零件在底座上移动。
螺旋要有足够的刚度和强度，以免在钻孔时发生断裂。
6.衬套裹住阀杆，磨损了，可以方便更换。
如果不用衬套，磨损后，更换的是零件。
所以换成是更换衬套。
因其加工方便，更换成本低，也易换。
当然，还有导引作用等，是其次的。
7.垫圈垫圈使用的是普通的垫圈，在钻孔过程中起到对螺母起到防松的作用，在垫圈的作用下螺母不会松动。
起到防松紧固的作用。
8.螺母螺母使用的是普通六角螺母，整个工件会夹的非常紧，不会在钻孔时发生松动，以影响要钻孔的质量。
为了不能松动我共用了三个螺母，两个薄螺母一个厚螺母。
9.钻套钻套在零件的孔类加工中可起到引导钻头对中，保证产品的精度，提高生产率，降低工人要求等作用。
10.装配图：
（正装）
反装
切削力及夹紧力的计算
刀具：
Φ的麻花钻，Φ18的锥度铰刀。
2、夹紧力的计算
钻孔夹紧力：
查《机床夹具设计手册》P70，工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：
式中φ───螺纹摩擦角
───平头螺杆端的直径
───工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16
───螺杆直径
───螺纹升角
Q───手柄作用力
L───手柄长度
则所需夹紧力
=600N
根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。
夹具操作说明
此次设计的夹具夹紧原理为：
通过φ50孔和底面为定位基准，定位元件：
定位元件是用以确定正确位置的元件。
用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。
该设计用定位销定位。
定位销、实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。
采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。
.确定导向装置
本工序要求对被加工的孔依次进行钻、铰的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用可换钻套作为刀具的导向元件。
6.参考文献
1、机械制造技术基础黄健求主编机械工业出版社2005.11
2、机械制造技术基础方子良主编上海交通大学出版社2005.1
3、机械制造技术基础课程设计指南崇凯主编化学工业出版社2007.2
4、机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.12
5、机械制造技术基础课程设计指导教程邹青主编机械工业出版社2004.8
6、机床夹具设计（第二版）肖继德、陈宁平主编机械工业出版社2000.5
7、机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.12
8、机械精度设计与检测技术李彩霞主编上海交通大学出版社2006.
9、机床夹具设计秦宝荣主编中国建材工业出版社1998.2
10、机床夹具的现代设计方法秦国华、张卫红主编航空工业出版社2006.11
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