机械制造技术课程设计-支座零件的工艺规程及铣顶面夹具设计【全套图纸】 .pdf

课程设计说明书 题目：支座零件的工艺规程及车铣的工装夹具设计支座零件的工艺规程及车铣的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 目目 录录 摘 要1 序 言3 一. 零件分析 4 1.1 零件作用 4 1.2 零件的工艺分析 4 二. 工艺规程设计4 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确立切削用量及基本工时7 三 铣夹具设计17 3.1 问题的提出17 3.2 定位基准的选择17 3.3 切削力及夹紧力计算17 3.4 定位误差分析19 3.5 定向键和对刀装置设计19 3.6 夹具设计简要操作说明23 总 结26 致 谢27 参考文献 28 摘摘 要要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 支座加工工艺规程及其车铣的夹具设计是包括零件加工的工 艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要 首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并 选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各 个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备 及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个 组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的 连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分 析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 支座的加工工艺规程及车铣的夹具设计是在学完了机械制 图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设 计之后的下一个教学环节。 正确地解决一个零件在加工中的定位， 夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹 具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新 能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在 设计中既要注意基本概念、 基本理论， 又要注意生产实践的需要， 只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 支座的作用，装轴承，保证轴承的旋转精度。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 支座有 2 组加工面他们有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 支座有 2 组加工面他们没有有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 1， 以底面为基准的加工面， 这组加工面包括 4- 8 孔， 锪孔15， 2- 5 销孔， 2： 以 2- 8 孔和底面为基准的加工面，这组加工面主要是其24 的端面和内孔，15 孔端面和螺纹孔及36 圆周均布的 8-m4 螺 纹孔 。 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 ht200，根据生产纲领以及零件在工作过程中 所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则， 加工工艺过程中会问题百出。 粗基准的选择：支座这样的零件来说，选择好粗基准是至关 重要。我们选择不加工的底面为粗基准。 精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设 计基准要和工艺基准重合。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣底面 工序：钻 4- 8 孔，锪孔15 工序：钻 2- 5 销孔 工序：铣42 端面 工序：镗24 孔， 工序：钻 8-m4 螺纹孔 工序：铣15 端面 工序 x：钻顶端螺纹孔 工序 xi;检验，入库 方案二 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣下底面 工序：铣42 端面 工序：镗24 的孔 工序：钻 4-8 孔，锪孔15， 工序：钻 2-5 销孔 工序：铣15 端面 工序：钻顶端螺纹孔 工序 x：钻36 圆周上的 8-m4 螺纹孔。 工序 xi：检验，入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工底面，然后以 加工 好的底面定位，加工 4-8 孔，这样后续的工序，我们可以 用已经加工好的其中的 2 个 2-8 孔作为定位基准加工后面的工 序，这样能很好的保证加工质量，提高加工效率，综合考虑我们 选择方案一 具体的工艺路线如下 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣底面 工序：钻 4- 8 孔，锪孔15 工序：钻 2- 5 销孔 工序：铣42 端面 工序：镗24 孔， 工序：钻 8-m4 螺纹孔 工序：铣15 端面 工序 x：钻顶端螺纹孔 工序 xi;检验，入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 支座零件材料为 ht200， 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、支座的上端面 因为轴承座的上下和左右端面没有精度要求， 粗糙度要求也不高， 其加工余量为 2.5mm。 2、支座的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 2.5 2.5 确立切削用量及基本工时确立切削用量及基本工时 工序 一：铣下底面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd40 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/39.1137 40 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/35.159 1000 145040 1000 m dn v w = = 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1160= 3）计算工时 切削工时：mml75=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min1747 . 0 475 3575 21 = + = + = fn lll t w m 工序二：钻8 孔，锪孔15 钻9 孔的切削用量及基本工时 (1)钻 9mm 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 8 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 8 301000 1194r/min 与 1194r/min 相近的机床转速为 1450r/min。现选取 w n =1450r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/ 3 . 25 1000 14508 m= 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=13mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.131450 3413 + =0.1601min) (工步二：锪孔 15mm 孔 根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削 速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 钻 ff)8 . 12 . 1 (= 钻 vv) 3 1 2 1 (= 式中的 钻 f、 钻 v 加工实心孔进的切削用量. 现已知 钻 f=0.36mm/r (切削手册)表 2.7 钻 v =42.25m/min (切削手册)表 2.13 1) 给量 取 f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取 0.5mm/r 2) 削速度 v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 15 9 .161000 271.8r/min 与 271.8r/min 相近的机床转速为 275r/min。现选取 w n =275r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/ 4 . 17 1000 27515 m= 5) 削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=2mm; 1l=6mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.5275 8 =0.058(min) 工序 iii 钻 2-5 的切削用量及基本工时的计算 (1)钻 5m 孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 5 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 5 301000 2388r/min 与 2388r/min 相近的机床转速为 2012r/min。现选取 w n =2012r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/ 3 . 25 1000 20125 m= 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 t m = fn l w 21 ll + i ;其中 l=5m; 1 l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.132012 3413 + =0.07646 工序 iv：铣42 端面的切削用量及基本工时的计算 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd50 0 =，min/75mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/477 50 7510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 475min/r min/202.52 1000 47535 1000 m dn v w = = 当 w n 52r/min 时 rmmznff wzm /37547542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/375= 6）计算工时 切削工时：mml50=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min122 . 0 475 3550 21 = + = + = fn lll t w m 工序 v：车24 孔 机床：卧式车床 ca6140 刀具：高速钢刀具vcw r418 （1） 、车24 孔 切削深度 p a：mmap2= 进给量f：根据机械加工工艺手册表 2.4- 66，刀杆伸出 长度取mm200，切削深度为mm2。因此确定进给量rmmf/6 . 0= 切削速度v：参照机械加工工艺手册表 2.4- 66，取 min/15/25. 0msmv= 机床主轴转速n：min/5 .60 4014. 3 1510001000 0 r d v n = ，取 min/60rn = 实际切削速度 v ：sm nd v/25 . 0 601000 604014 . 3 1000 0 = 工作台每分钟进给量 m f ：min/36606 . 0mmfnfm= 被切削层长度l：mml19= 刀具切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 刀具切出长度 2 l：mml53 2 = 取mml4 2 = 行程次数i：1=i 机动时间 1 j t：min65. 11 36 44 . 550 21 1 + = + = m j f lll t 工序 vi：钻 8-m4 螺纹孔的切削用量及基本工时的计算 钻 m4 纹底孔3 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当 钢的mpa b 800，mmd3 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工mm3孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系 数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 min/ 6 . 1061 3 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/965rnw=，故实际切削速度为 min/ 3 . 16 1000 9653 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml12=，mml7 1 =，mml0 2 =，则机动工时为 min7875 . 0 25 . 0 965 0712 21 = + = + = fn lll t w m 工步二：攻丝 m4 攻螺纹 m4 。 mmmv/15= min/217rns= 按机床选取min/195rnw=，则mmrv/4 .13= 机动时 mml10=，mml5 1 =，mml0 2 = 攻 m4 min7692 . 0 1 . 0195 )0510()( 21 = + = + = nf lll tm 工序 vi：铣顶15 端面的切削用量及基本工时的计算 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd40 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/39.1137 40 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/35.159 1000 145040 1000 m dn v w = = 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1160= 9）计算工时 切削工时：mml15=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min04842 . 0 475 3515 21 = + = + = fn lll t w m 工序 vii：钻顶端 m8 螺纹孔 钻 m8 螺纹底孔6.8 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当 钢的mpa b 800，mmd8 . 6 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。 由于本零件在加工mm8 . 4孔时属于低刚度零件，故进给量应乘 以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 min/ 6 . 1061 8 . 6 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/965rnw=，故实际切削速度为 min/ 3 . 16 1000 9658 . 6 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml12=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min09948 . 0 25 . 0 965 3912 21 = + = + = fn lll t w m 工序：攻丝 m10 攻螺纹 m10mm 。 mmmv/15= min/217rns= 按机床选取min/195rnw=，则mmrv/4 .13= 机动时 mml12=，mml5 1 =，mml3 2 = 工时计算 min0256 . 1 1 . 0195 ) 3512()( 21 = + = + = nf lll tm 三、三、 铣夹具设计铣夹具设计 3.1 问题提出问题提出 本夹具主要用来铣宽15mm 端面，和其他面没有任何位置度要 求，因此我们主要提高生产效率上。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 我们采用已经加工好的底面和其中的对角的 2- 8 孔作为定位基 准，采用移动压板组成的铰链压板压紧，2- 8 孔，我们分别采 用圆柱销和削边销定位，底面因为不能和夹具体直接接触，因此 我们采用 2 个 a 型支撑板定位底面，2- 8 孔，我们分别采用一 圆柱销和一削边销定位，底面靠支撑板限制 3 个自由度，圆柱销 限制 2 个自由度，削边销限制最后一个旋转方向的自由度，这样 空间的 6 个自由度， 我们都已经限制完了， 既可以开始加工工件。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 （1）刀具： 采用高速钢圆柱铣刀, 机床： x51 立式铣床 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= f c 83 . 0 = f q 0 . 1= f x 65 . 0 = f y 83 . 0 = f u 8= p a z=24 0= f w 代入上式，可得 f=889.4n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 k= 4321 kkkk 其中： 1 k 为基本安全系数 1.5 2 k 为加工性质系数 1.1 3 k 为刀具钝化系数 1.1 4 k 为断续切削系数 1.1 所以 nkff7 .1775= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()fkffn=+ 21 其中f为夹紧面上的摩擦系数， 取25 . 0 21 = ff f= z p +g g 为工件自重 n ff f n 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=8mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 mpa b 1006= mpa b s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 mpa120= = 8 . 2 2 4 2 c h d f 满足要求 = mpa d n c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装 置，即可指定可靠的夹紧力 3.4.定位误差分析定位误差分析 2 一面两销定位误差 (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 xdd+= （式 5-5） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 d 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合 间隙 代入（式 5-5）得： yj min111 xdd+=0.00900.016+ =0.025mm (2) 转角误差 l xddxdd tg 2 min222min111 + = （式 5-6） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 d 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合 间隙 2 d 削边销孔的最大偏差 2 d 削边销孔的最小偏差 2min x 削边销定位孔与定位销最小配合 间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 x x lglx += 则代入（式 5-6）得： 0.00900.0160.00900.004 0.0000622 2 305.29 tg + = 则： 0.00006219 = 3.5 定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离 尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 t 形槽的配合，使 夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位 置。 根据 gb220780 定向键结构如图所示： 图 3.3 夹具体槽形与螺钉图 根据 t 形槽的宽度 a=12mm 定向键的结构尺寸如下： 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对 位置。 由于本道工序是完成后轴承座 40mm 侧面的铣加工，所以选 用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示： 图 3.4 对刀块图 查机床夹具标准件可知具体的尺寸 如下 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标记 四周倒圆 图 3.5 平塞尺图 塞尺尺寸为： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公称尺寸 h 允差 d c 1 -0.006 0.25