分度盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计 (1).doc
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课程设计
题目：
分度盘零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
20**年7月1日
V
一、设计题目
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
大批大量生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程卡片（参附表1）1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（4）夹具装配图1张
（5）夹具体图1张
（6）课程设计说明书（5000～8000字）1份
说明书主要包括以下内容（章节）
①目录
②摘要（中外文对照的，各占一页）
③零件工艺性分析
④机械加工工艺规程设计
⑤指定工序的专用机床夹具设计
⑥方案综合评价与结论
⑦体会与展望
⑧参考文献
列出参考文献（包括书、期刊、报告等，10条以上）
课程设计说明书一律用A4纸、纵向打印.
四、进度安排（参考）
（1）熟悉零件,画零件图2天
（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天
（4）编写说明书3天
（5）准备及答辩2天
摘 要
本课程设计是重要的实践教学环节之一。
通过对“分度盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，完成了从毛坯到零件的机械加工工艺过程。
本课程设计的主要内容包括：
绘制“分度盘”的零件图、毛坯图，编制机械加工工艺过程综合卡片和机械加工工序卡片，以及6×32mm孔加工夹具设计。
本次课程设计实现了所学理论与生产实践的结合，通过设计使学生具有了制定工艺规程的初步能力，设计专用夹具的初步能力，进一步提高了查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力。
通过设计全过程，熟悉了工艺计算方法，学会了进行工艺设计的程序和方法，对于培养独立思考和独立工作的能力大有裨益。
关键词：
分度盘；夹具
Abstract
Thiscoursedesignisanimportantaspectofthepracticeofteaching.Throughthe"sub-setof"partsofthemachiningprocessplanningandprocessequipmentdesign,completedtheroughmachiningpartstotheprocess.Thedesignofthemaincoursesinclude:
Drawing"sub-setof"partsofthemap,roughmap,machiningprocessofthepreparationofintegratedcardandthecardprocessingmachinery,and6×32mm-processingfixturedesign.Thecurriculumdesignachievedbythetheoryandpracticeofcombiningproduction,throughthedesignsothatstudentswiththedevelopmentoftheinitialcapacityofapointoforder,apreliminarydesignforthefixturecapacity,furtherimprovetheaccesstoinformation,skilleduseofDesignManual,referencematerials,etc.Thecapacity.Throughthewholeprocessofdesign,calculationmethodsarefamiliarwiththeprocess,learnhowtoprocessdesignproceduresandmethodsforcultivatingindependentthinkingandtheabilitytoworkindependentlyofgreatbenefit.
Keywords:
Graduation；Fixture
目录
1零件的工艺性分析 1
2机械加工工艺规程设计 1
2.1分度盘的工艺分析及生产类型的确定 1
2.1.1分度盘的用途 1
2.1.2分度盘的主要技术要求 1
2.1.3审查分度盘的工艺性 3
2.1.4确定分度盘的生产类型 3
2.2确定毛坯绘制毛胚图 3
2.2.1毛坯选择 3
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 3
2.2.3绘制分度盘锻造毛坯简图 4
2.3拟定分度盘工艺路线 5
2.3.1定位基准的选择 5
2.3.2表面加工方法的确定 6
2.3.3加工阶段划分 6
2.3.4工序集中与分散 6
2.3.5工序顺序的安排 6
2.3.6确定工艺路线 7
2.4工序25—加工余量、工序尺寸和公差的确定 8
2.5切削用量、时间定额的计算 9
2.5.1切削用量的计算 9
2.5.2时间定额的计算 12
3孔加工夹具设计 15
3.1夹具设计任务 15
3.2定位方案确定 16
3.3刀具导向方案确定 16
3.4夹紧方案确定 16
3.4.1夹紧机构的选择 16
3.4.2夹紧力的计算分析 16
3.5夹具体的设计 17
3.6分度装置设计 17
3.7定位误差分析与计算 18
4方案综合评价与结论 18
4.1方案评价 18
4.2结论 19
5体会与展望 19
5.1体会 19
5.2展望 19
参考文献 20
30
1零件的工艺性分析
1）该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。
因此，锻造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以改善材料的切削性能。
2）工序安排以台阶面和Φ100g6的外圆表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。
3）分度盘大端面对Φ35H7mm孔中心线有垂直度要求；外圆台阶面对Φ100g6mm外圆轴心线有垂直度要求；Φ100g6mm外圆与Φ35H7mm孔有同轴度要求；6×M12螺纹与和6×Φ32mm孔对100g6mm外圆轴心线有位置度要求，可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。
2机械加工工艺规程设计
2.1分度盘的工艺分析及生产类型的确定
2.1.1分度盘的用途
分度盘是一种高精度的分度定位元件。
主要用于需要高精度分度定位的金属切削机床和专用夹具上。
2.1.2分度盘的主要技术要求
按表1-1形式将该分度盘的主要技术要求列于表6-1中。
表2-1分度盘零件的主要技术要求
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差及精度等级
表面粗糙度Ra/μm
形位公差/mm
大端面
Φ180
IT12
12.5
⊥
0.02
C
外圆台阶面
1.6
⊥
0.01
D
小端面
Φ100g6
IT6
12.5
大外圆
Φ180
IT12
12.5
小外圆
Φ100g6
IT6
1.6
◎
Φ0.01
C
6×Φ32孔
6×Φ32H7
IT7
12.5
Φ0.25
D
Φ35孔
Φ35H7
IT7
3.2
Φ36孔
Φ36
IT13
12.5
Φ21孔
Φ21
IT13
12.5
螺纹孔
6×M12-6H
IT6
3.2
Φ0.25
D
6×Φ12孔
6×Φ12±0.05
IT10
3.2
Φ0.1
D
Φ10销孔
Φ10H7
IT7
3.2
Φ12孔底面
10
IT13
3.2
Φ32孔底面
20
IT13
12.5
弧形槽底面
10
IT13
3.2
2.1.3审查分度盘的工艺性
1）零件材料45钢，切削加工性良好。
2）分度盘Φ100g6mm外圆与Φ35H7mm孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。
3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。
2.1.4确定分度盘的生产类型
依设计题目可知生产类型为：
大批大量生产
2.2确定毛坯绘制毛胚图
2.2.1毛坯选择
根据材料45钢，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选择模锻件。
毛坯的拔模斜度5°。
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
1）公差等级
由分度盘零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。
2）锻件重量
根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为=7.50kg。
3）锻件复杂系数
对分度盘零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径d=Φ180mm，高H=60mm。
由公式S==7.50kg/12.0kg≈0.63。
由此可确定该分度盘零件的复杂系数为级。
4）锻件材质系数
由于该分度盘零件材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数为级。
5）锻件分模线形状与零件表面粗糙度
根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。
由零件图可知，该分度盘零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6μm。
根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2-2中。
表2-2分度盘锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量
锻件重量/kg
包容体重量/kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
7.3
11.9
普通级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
Φ180外圆
表2-14
2.0
表2-10
Φ100外圆
表2-14
2.6
表2-10
高度60
表2-11
2.0
表2-13
高度25（台阶面）
表2-11
2.0
表2-13
注：
根据表2-10的表注，将此表中所有公差按±1/2分配。
2.2.3绘制分度盘锻造毛坯简图
由表2-2所得结果，绘制毛坯简图如图2-1所示。
图2-1
2.3拟定分度盘工艺路线
2.3.1定位基准的选择
3.1.1精基准的选择
根据该分度盘零件的技术要求和装配要求，选择分度盘大端面为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。
分度盘35H7mm的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工分度盘100g6mm外圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度和同轴度要求。
在钻削均布圆周孔时采用100g6mm的轴心线作为精基准，做到了设计基准与工艺基准的统一。
3.1.2粗基准的选择
作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。
此处选择分度盘100g6mm轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。
2.3.2表面加工方法的确定
根据分度盘零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。
表2-3分度盘零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度
Ra/μm
加工方案
备注
大端面
IT11
12.5
粗车
表1-8
外圆台阶面
IT6
1.6
粗车—半精车—精车
表1-8
小端面
IT11
12.5
粗车
表1-8
大外圆
IT10
12.5
粗车—半精车
表1-6
小外圆
IT6
1.6
粗车—半精车—精车
表1-8
6×Φ32孔
IT13
12.5
钻—扩
表1-7
Φ35孔
IT7
3.2
钻—粗镗—
半精镗—精镗
表1-8
Φ36孔
IT13
12.5
粗车
表1-8
Φ21孔
IT13
12.5
钻
表1-7
螺纹孔（6个）
IT6
3.2
钻—攻螺纹
表2-39
6×Φ12孔
IT9
3.2
钻—铰
表1-7
Φ10销孔
IT7
3.2
钻—粗铰—精铰
表1-7
弧形槽底面
IT13
3.2
铣
Φ10圆锥形孔
IT12
12.5
钻
表1-7
2.3.3加工阶段划分
该分度盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。
2.3.4工序集中与分散
采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。
2.3.5工序顺序的安排
1）机械加工工序
遵循”先基准后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。
2）热处理工序
因模锻件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行正火处理，软化硬皮；零件Φ100g6mm外圆面和台阶面需进行淬火，由于零件壁厚小，易变形，加之加工精度要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处理。
3）辅助工序
在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。
2.3.6确定工艺路线
在 综合考虑上述工序安排原则基础上，表2-4列出了分度盘的工艺路线。
表2-4分度盘工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
正火
2
粗车大端面
C620
偏刀
游标卡尺
3
粗车大外圆
C620
偏刀
游标卡尺
4
钻大端孔
立式钻床
Z550
麻花钻
游标卡尺
5
粗车小端面
C620
偏刀
游标卡尺
6
粗车小外圆
C620
偏刀
游标卡尺
7
粗车台阶面
C620
偏刀
游标卡尺
8
钻Φ21孔
立式钻床
Z550
麻花钻
卡尺、塞规
9
中间检验
塞规、百分表、卡尺等
10
调质处理硬度230～250HB
11
半精车大端面
C620
偏刀
游标卡尺
12
粗镗—半精镗—精镗
卧式镗床
镗刀
内径千分尺、塞规
13
车内槽
C620
内槽车刀
游标卡尺
14
半精车小外圆
C620
偏刀
游标卡尺
15
半精车台阶面
C620
偏刀
游标卡尺
16
车削退刀槽
C620
切槽刀
游标卡尺
17
钻—铰6×Φ12孔
立式钻床Z550
钻头复合铰刀
卡尺、塞规
18
铣弧形槽
立式铣床X51
键槽铣刀
游标卡尺
19
钻—粗铰—精铰Φ10销孔
立式钻床Z550
麻花钻、铰刀
内径千分尺
20
中间检验
塞规、百分表、卡尺等
21
热处理—淬硬40～45HRC
淬火机等
22
精车小外圆
C620
偏刀
外径千分尺
23
精车台阶面
C620
偏刀
外径千分尺
24
钻—攻螺纹孔
立式钻床Z550
麻花钻、丝锥
卡尺、塞规
25
钻—扩孔6×Φ32孔
立式钻床Z550
麻花钻、扩孔钻
卡尺、塞规
26
去毛刺
钳工台
平锉
27
清洗
清洗机
28
终检
塞规、百分表、卡尺等
2.4工序25—加工余量、工序尺寸和公差的确定
1）钻孔余量=10.0mm
2）由于需要保证Φ10圆锥形孔的尺寸要求，所以不能继续使用麻花钻进行扩孔，而采用多次扩孔的方法达到Φ32mm孔的尺寸要求。
查表2.5-48（《机械加工工艺手册》李洪）可得扩孔工步余量：
=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=1.5mm=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=2.0mm；=1.0mm。
3）查表1-20可确定各工序尺寸的加工经济精度等级分别为：
IT12、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11、IT11。
根据以上结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：
0.15mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.11mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.13mm、0.16mm。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔：
mm：
扩孔：
mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、mm、、mm、mm、mm。
2.5切削用量、时间定额的计算
由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具强度允许的情况下，选择较大的切削用量和进给量。
2.5.1切削用量的计算
1）钻孔工步
背吃刀量的确定取=10.0mm。
进给量的确定由表5-21，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。
切削速度的计算由表5-21，按工件材料为45钢的条件选取，切削速度v可取为20m/min。
由公式（5-1）n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n=636.9r/min，参照表4-9所列Z550立式钻床主轴转速，取转速n=735r/min。
再将此转速带入公式（5-1），可求出该工序的实际切削速度v=πnd/1000=23.1m/min。
2）扩钻工步
扩孔工步分13次进行，切削速度可根据公式n=1000v/πd和v=πnd/1000确定。
第一次扩孔
背吃刀量=1.5mm
进给量f=0.6mm/r
切削速度取v=42m/minn=1000v/πd≈1163.1r/min
取n=996r/minv=πnd/1000≈36.00m/min
第二次扩孔
背吃刀量=1.5mm
进给量f=0.6mm/r
切削速度取v=42m/minn=1000v/πd≈1028.9r/min
取n=996r/minv=πnd/1000≈40.66m/min
第三次扩孔
背吃刀量=1.5mm
进给量f=0.6mm/r
切削速度取v=42m/minn=1000v/πd≈955.4r/min
取n=996r/minv=πnd/1000≈45.35m/min
第四次扩孔
背吃刀量=1.5mm
进给量f=0.7mm/r
切削速度取v=40m/minn=1000v/πd≈796.2r/min
取n=735r/minv=πnd/1000≈36.93m/min
第五次扩孔
背吃刀量=1.5mm
进给量f=0.7mm/r
切削速度取v=40m/minn=1000v/πd≈727.9r/min
取n=735r/minv=πnd/1000≈40.39m/min
第六次扩孔
背吃刀量=1.5mm
进给量f=0.7mm/r
切削速度取v=43m/minn=1000v/πd≈720.8r/min
取n=735r/minv=πnd/1000≈43.85m/min
第七次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=0.8mm/r
切削速度取v=46m/minn=1000v/πd≈697.6r/min
取n=735r/minv=πnd/1000≈48.47m/min
第八次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=0.8mm/r
切削速度取v=46m/minn=1000v/πd≈639.9r/min
取n=500r/minv=πnd/1000≈36.11m/min
第九次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=0.8mm/r
切削速度取v=45m/minn=1000v/πd≈573.2r/min
取n=500r/minv=πnd/1000≈39.25m/min
第十次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=1.0mm/r
切削速度取v=45m/minn=1000v/πd≈530.9r/min
取n=500r/minv=πnd/1000≈42.39m/min
第十一次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=1.0mm/r
切削速度取v=45m/minn=1000v/πd≈494.2r/min
取n=500r/minv=πnd/1000≈45.53m/min
第十二次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=1.0mm/r
切削速度取v=47m/minn=1000v/πd≈482.8r/min
取n=500r/minv=πnd/1000≈48.67m/min
第十三次扩孔
背吃刀量=2.0mm
进给量f=1.0mm/r
切削速度取v=47m/min
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