机械制造技术课程设计-KCSJ-14曲柄工艺及铣B面夹具设计.docx

摘要错误!未定义书签。ABSTRACT错误!未定义书签。第1章绪论2第2章加工工艺规程设计42.1 零件的分析42.1.1 零件的作用42.2 曲柄加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施52.2.1 孔和平面的加工顺序52.2.2 孔系加工方案选择52.3 曲柄加工定位基准的选择52.3.1 粗基准的选择52.3.2 精基准的选择62.4 曲柄加工主要工序安排62.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）93铳B端面夹具设计183.1研究原始质料183.2定位、夹紧方案的选择183.3切削力及夹紧力的计算193.4误差分析与计算203.5对刀块设计与选用213.6确定夹具体结构尺寸和总体结构223.7夹具设计及操作的简要说明23总结24参考文献25第1章绪论机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铳床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。制订工艺规程的步骤D计算年生产纲领，确定生产类型。2）分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。3）选择毛坯。4）拟订工艺路线。5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。6）确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。7）确定切削用量及工时定额。8）确定各主要工序的技术要求及检验方法。9）填写工艺文件。在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。“工欲善其事，必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80医左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：D能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。2）能装夹一组具有相似性特征的工件。3）适用于精密加工的高精度机床夹具。4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。6）提高机床夹具的标准化程度。第2章加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是曲柄。曲柄的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，曲柄是一个重要的零件，曲柄是用来转换机器运转速率的零件,在传递力矩的过程中其要承受很强的冲击力。2.1.2 零件的工艺分析曲柄图由曲柄零件图可知。曲柄是一个连杆类零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：(1)以B端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：B端面的铳削加工(2)以18H82-巾10H9的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：1个4>18H8、2个<i>10H9孔；尺寸为17的前后端面；、3-Wt的孔。(3)以e9凸台面为主要加工平面的加工面。2.2 曲柄加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该曲柄零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于曲柄来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1 孔和平面的加工顺序曲柄类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工曲柄上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。曲柄的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。曲柄零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2 孔系加工方案选择曲柄孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据曲柄零件图所示的曲柄的精度要求和生产率要求，当前应选用在钻床上用钻孔较孔较为适宜。2.3 曲柄加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入曲柄的零件与壁厚有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以曲柄的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2 精基准的选择从保证曲柄孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。精基准的选择应能保证曲柄在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从曲柄零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是曲柄的装配基准，但因为它与曲柄的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2.4 曲柄加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。曲柄加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到曲柄加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于曲柄，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此,实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在80-90。C的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于200mg.根据以上分析过程，现将曲柄加工工艺路线确定如下：工艺路线一：10铸造铸造20时效处理时效处理30粗铳粗铳端面B保证厚度工序尺寸为2240粗铳粗铳端面B面的反面保证厚度工序尺寸为1950精铳精铳端面B保证厚度工序尺寸为1860精铳精铳端面B面的反面保证厚度工序尺寸为1770钻扩钱钻扩较（M8H8孔80钻扩钱钻扩钱2-10H9孔90粗铳粗铳“9端面，保证尺寸11100粗铳粗铳另外一处e9端面，保证尺寸11110粗铳粗铳4端面，保证尺寸16120钻孔钻径向孔小4130钻孔钻另一径向孔小4孔140钳去毛刺150检检验入库工艺路线二：10铸造铸造20时效处理时效处理30粗铳粗铳端面B保证厚度工序尺寸为2240粗铳粗铳端面B面的反面保证厚度工序尺寸为1950精铳精铳端面B保证厚度工序尺寸为1860精铳精铳端面B面的反面保证厚度工序尺寸为1770粗铳粗铳“9端面，保证尺寸1180粗铳粗铳另外一处“9端面，保证尺寸1190粗铳粗铳“4端面，保证尺寸16100钻扩钱钻扩钱18H8孔110钻扩钱钻扩钱2-<M0H9孔120钻孔钻径向孔巾4130钻孔钻另一径向孔64孔140钳去毛刺150检检验入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铳削加工定位基准不足，特别"9端面凸台工序。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片。综合选择方案一：工艺路线一：10铸造铸造20时效处理时效处理30粗铳粗铳端面B保证厚度工序尺寸为2240粗铳粗铳端面B面的反面保证厚度工序尺寸为1950精铳精铳端面B保证厚度工序尺寸为1860精铳精铳端面B面的反面保证厚度工序尺寸为1770钻扩钱钻扩钱H8H8孔80钻扩钱钻扩钱2-10H9孔90粗铳粗铳巾9端面，保证尺寸11100粗铳粗铳另外一处e9端面，保证尺寸11110粗铳粗铳巾4端面，保证尺寸16120钻孔钻径向孔小4130钻孔钻另一径向孔64孔140钳去毛刺150检检验入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“曲柄”零件材料采用HT250制造。材料为HT250,硬度HB为HB235-HB255,生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。(1)端面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铳加工。各工步余量如下：粗铳:参照机械加工工艺手册第1卷表3223。其余量值规定为2.73.痴加,现取3.0相机-表3.2.27粗铳平面时厚