车床支架机械加工工艺及夹具设计

网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目： 车床支架机械加工工艺及夹具设计学习中心：陕西西安奥鹏学习中心2层 次： 专科起点本科 专 业：机械设计制造及其自动化 年 级： 2012 年 春 季 学 号： 121115311645 学 生： 于 杰 指导教师： 于 静 完成日期： 2013 年 12 月 29 日 车床支架机械加工工艺及夹具设计I内容摘要本篇论文中共涉及两个部分，第一，是车床支架的机械加工工艺；第二，是机床夹具的设计。在生产过程中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的过程，成为工艺过程。工艺过程是生产过程的重要组成部分。本篇论文完成了对年产 2000 件车床支架零件工艺规程的设计，并且填写车床支架零件的工艺过程卡片。选定钻孔和锪孔工序进行了夹具的总体装配和夹具体的设计。首先，结合零件的各项技术要求，拟订工件的定位、夹紧方案；然后根据夹具设计原则以及夹紧力和夹紧点的确定原则进行局部零部件和夹具体的设计；最后，校核该夹具的精度。关键词：机械加工；加工工艺；夹具；夹紧力车床支架机械加工工艺及夹具设计II目 录内容摘要 .I引 言 .11 绪论 .22 工艺规程设计 .32.1 年生产量和批量的确定 .32.2 零件分析 .32.3 毛坯余量和加工余量的确定 .52.4 定位基准的选择： .62.5 工艺方案的确定 .72.6 工艺路线的拟定 .83 夹具设计 .313.2 定位基准的选择 .343.3 定位元件选择 .343.4 夹紧元件的选择 .353.5 导向原件的选择 .353.6 支脚的设计 .363.7 定位方案分析 .363.8 定位误差计算 .363.9 夹紧力的计算 .37总结 .39参考文献 .40车床支架机械加工工艺及夹具设计1引 言在机械加工行业中车床被认为是所有设备的工作“母机” 。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，以圆柱体为主, 在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的。机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。普通机床经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。 在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。但是不管机床怎么发展，机械加工中仍然少不了夹具工装的使用。研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件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，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、 （FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度。车床支架机械加工工艺及夹具设计21 绪论机械加工工艺规程是指导生产的重要技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产效率及其产品所产生的经济效益，因此工艺规程编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证和主要依据，在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。夹具设计是为了保证产品的质量的同时提高生产效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本，所以，在大批量生产中，常常采用专用夹具。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等，因此，机床夹具在机械制造行业中占有十分重要的地位。在这次的毕业设计中，将会使用到这几年所学的所有知识，是这些知识的整合运用，也会使这些知识在这次设计中融会贯通，希望可以通过这次设计锻炼自己的分析、解决问题的能力，为义工的工作奠定良好的基础。本次设计的题目是“ 车床支架机械加工工艺及钻孔夹具设计” 。在做这个设计题目过程中，涉及了很多工艺规程设计方面的知识。本次的设计任务是：制定一给定的零件（车床支架）的机械加工工艺及就加工该零件的某一道工序（钻孔）的夹具设计。设计内容包括：毛坯零件综合图一张；夹具装配图 1 张；夹具体图 1 张；工序卡的编订、 绘制；论文 1 份；车床支架机械加工工艺及夹具设计32 工艺规程设计2.1 年生产量和批量的确定1）已知生产纲领：2000 件年， 年生产量=生产纲领 每台件数 （1%储备量） （1%废品率） 2000 1 （1+0.01） （1+0.01 ） = 2041 件月产量=年产量 12= 170 件（其中一个月生产 171 件）日产量=月产量 25.5= 7.56 = 8 件2）生产类型的确定：查工艺人员手册，年产量 2000 件的属于中批生产。3）批量的确定及生产间隔期在一个零件总的加工时间及最长工序时间确定的情况下，批量和生产间隔期相互制约，批量越大，生产间隔期越长，生产率高，但资金周转慢，批量越小，生产间隔期短，资金周转快，但生产率低，所以要同时兼顾二者。批量的确定：除了要考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库的面积，如批量大，则占用车间面积过大，资金投入大，周转慢，反之，如批量小，则毛坯的供给满足不了加工需要，则出现停工，以至于设备的闲置，工人的浪费。考虑到以上的种种因素，定的批量时间为 2 天。2.2 零件分析1 零件作用：本零件作为支架用零件如图一所示。2 零件材料：本零件材料为HT20-40。3 零件热处理要求：由于本零件为铸件，需要进行时效处理。4 零件技术要求：本零件需加工的表面为：A面、C 面、F 面、D 面、E 面、L孔、B 孔、G 孔、H 孔。其中 L 孔，车床支架机械加工工艺及夹具设计4图 2-1 车床支架零件示意图 B 孔不但本身尺寸精度、表面粗糙度有较高要求，而且位置精度也有一定要求。（详细见附图 2-2 车床支架毛坯零件综合图） 图 2-2 车床支架零件图5 零件结构特点：对称性较好。6 加工出该工件所用的加工方法主要有：铣削加工，钻、锪、扩、铰削加工。7 零件设计基准：分析得知，其设计基准是 A 面、C 面。2.3 毛坯余量和加工余量的确定1）毛坯的选择由于零件是中批生产，故优先考虑锻、铸件，可提高生产率，降低成本，又考虑到零件的力学性能、形状及大小，故采用铸件。2）毛坯余量和加工余量的确定加工余量的大小不仅直接影响毛坯尺寸，而且影响到工艺装备（夹具等）的尺寸，设备的调整，切削用量的选择，材料消耗工艺定额和加工工时定额等。如果余量留大了，既浪费材料又浪费工时、工具和动力；如果留小了，由于加工过程中的应力变形和热变形等影响，可能会由于余量不足而导致工件报废，因此，在设计工艺规程时确定合理的加工余量是十分重要的。车床支架机械加工工艺及夹具设计5机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差，称为毛坯余量，加工余量的大小，取决于各加工过程中各个工序应切除的金属层总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的偏差值。毛坯余量的确定：根据毛坯的铸造精度，铸件最大尺寸，该面的公称尺寸，及该面在砂箱中所处的位置，可由金属机械加工工艺人员手册中查出。但在本次设计中，毛坯余量由各工序切削余量计算出。每道工序中切去金属的厚度就是该道工序的加工余量。加工余量的确定可由机械加工余量手册中查出，其选用原则为：a. 应有充分的加工余量，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度；b. 决定加工余量时应考虑到零件的热处理时引起的变形，否则可能产生废品；c. 决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形；d. 决定加工余量时应考虑到被加工零件的大小，零件越大，则加工余量也越大，因为零件的尺寸增大后，由切削力，内应力等引起的变形的可能性也增加；e. 在考虑上述各项后，尽量采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。加工余量应包括：a. 上工序的表面粗糙度（R a）b. 上工序的表面破坏层（D a）c. 上工序的尺寸公差（ Ta）d. 需要单独考虑的误差（ a）e. 本工序的安装误差（ b）实际生产中的加工余量，很少采用计算法，而大多是由工厂经验估计和查阅一般的机械加工手册决定，而本工艺规程加工余量的制定则参照机械加工余量手册而定。在本工艺规程中，铸件采用机器造型，木模，精度等级选 7 级，查表 12-2 表 12-3 得：毛坯件侧面、顶面的加工余量为 4，而底面有 4高的一个台阶面，考虑铸造方便，故其底面余量取大一些，使其表面为一平面，底面加工余量为 8；孔均为钻出。绘制零件毛坯综合图零件毛坯综合图详细见图纸。车床支架机械加工工艺及夹具设计62.4 定位基准的选择：1.粗基准的选择：1） 保证工件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则：被加工零件上如有不加工表面应选不加工表面作粗基准，这样可以保证不加工表面对于加工表面具有较为精确的相对位置关系。2） 合理分配加工余量的原则：从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准。3） 便于装夹的原则：为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、粗糙、不允许有锻造飞边、锻造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支撑面积。4） 粗基准不得重复使用的原则： 在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次。2.精基准的选择原则：1） 基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。2） 统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相对位置关系。3） 互为基准原则 当工件上两个加工表面之间位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。4） 自为基准原则 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准。2.5 工艺方案的确定根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，设计了两种工艺路线来达到加工目的：方案一：工序粗铣半精铣 F 面粗铣半精铣精铣 AC1 面粗铣半精铣精铣 AC2 面工序