机械制造技术课程设计-支架零件的工艺规程及钻扁孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

设计说明书设计说明书 题目：支架零件的工艺规程及钻扁孔夹具设计题目：支架零件的工艺规程及钻扁孔夹具设计 摘 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。 支架加工工艺规程及钻孔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：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 processing hole 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 目目 录录 序 言 . 1 一.零件的分析 2 1.1 零件的作用 2 1.2 零件的工艺分析 . 2 二. 工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择 3 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 . 7 2.5 确定切削用量及基本工时 . 7 三 夹具设计 . 13 3.1 问题的提出 13 3.2 定位基准的选择 13 3.3 切削力和夹紧力的计算 13 3.4 定位误差分析 14 3.5 夹具设计及操作的简要说明 15 总 结 . 16 致 谢 . 18 参 考 文 献 . 19 第 1 页 共 24 页 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。 支架的加工工艺规程及其钻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。 第 2 页 共 24 页 一一.零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 支架的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 支架有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣上端面，钻扩 铰22h7 和18h7 孔。 2：以22h7 和18h7 孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣 顶端面，钻 r6 扁孔工艺孔，铣 r6 扁槽，钻 2-m8 孔，钻 m6 孔， 铣高 18mm 的侧面和台阶面。 第 3 页 共 24 页 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 零件材料为 ht150，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击 性载荷， 采用这种材料零件的强度也能保证。 由于零件成批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型， 铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保 证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 第 4 页 共 24 页 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的，先选取下端面作为定位基准， 。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的22 和18 孔和一端面为定位精基准，加 工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工 序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专 门的计算，在此不再重复。 第 5 页 共 24 页 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。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣上端面 5 钻 钻，扩，铰22 和18 孔 6 铣 铣顶端面 7 钻 钻 r6 扁孔工艺孔 8 铣 铣 r6 扁槽 9 钻 钻 2-m8 孔 10 钻 钻 m6 孔 11 铣 铣高 18mm 的侧面和台阶面 12 检 验 检验 第 6 页 共 24 页 方案二 1 铸造 铸造 2 时效处 理 时效处理 3 钻 钻，扩，铰22 和18 孔 4 铣 铣下端面 5 铣 铣上端面 6 铣 铣顶端面 7 钻 钻 r6 扁孔工艺孔 8 铣 铣 r6 扁槽 9 钻 钻 2-m8 孔 10 钻 钻 m6 孔 11 铣 铣高 18mm 的侧面和台阶面 12 检验 检验 工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工端面再加工 孔，而方案二是先加工孔再加工端面，违背了先面后孔的原则， 综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣上端面 5 钻 钻，扩，铰22 和18 孔 6 铣 铣顶端面 7 钻 钻 r6 扁孔工艺孔 第 7 页 共 24 页 8 铣 铣 r6 扁槽 9 钻 钻 2-m8 孔 10 钻 钻 m6 孔 11 铣 铣高 18mm 的侧面和台阶面 12 检 验 检验 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 支架零件材料为 ht150 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、支架的端面 由于支架底面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留 2.5 比 较合适。 3、支架的孔 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 2mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序：铣下端面 1. 选择刀具 第 8 页 共 24 页 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd60 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，一次加工完成 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/48.663 60 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75060 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml50=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min44 . 0 2 . 0750 3954 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：铣上端面 1. 选择刀具 第 9 页 共 24 页 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd35 0 =，min/150mv =，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 mmap1= 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/1364 35r d v ns= = 按机床标准选取 w n 1450min/r min/ 3 . 159 1000 145035 1000 m dn v w = = 当 w n 1450r/min 时 rmmznff wzm /1160145042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/1200= 6）计算工时 切削工时：l=75 mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min3 . 0 2 . 01450 3759 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：铣顶端面 第 10 页 共 24 页 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 50dmm=，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，一次加工完成 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/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 50 750 117.15/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 9）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 工序：钻 r6 扁孔工艺孔 机床：z525 立式钻床 第 11 页 共 24 页 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 12 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=15m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 15 12 398r/min 与 398r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 400r/min 。 现 选 取 w n =400r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 12 400 15.072/ min 1000 =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=60mm; 1l=4mm; 2 l=3mm; tm= fn l w 21 ll + = 6043 400 0.13 + =1.28min 工序：钻 2-m8 螺纹孔 钻孔 6mm： 选用mm4高速钢锥柄麻花钻（ 工艺表 3.16） 由切削表 2.7 和工艺表 4.216 查得mm/r28 . 0 f= 机 min/m8vc=（ 切削表 2.15） c 1000v1000x16 849r / min dx6 n= 机 机 第 12 页 共 24 页 按机床选取900 / minnr= 机 dn x6x900 16.96m/ min 10001000 c v= 机 机 基本工时： 12 2033 0.103 f900 0.28 lll t nx + + = 机 机 min 攻螺纹 m8mm： 选择 m8mm 高速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ，即1.25/fmm r= 7.5/min c vm= 机 10001000 7.5 298( /min) 8 c v nr d = 查 按机床选取272 /minnr= 机 6.8/min c vm= 机 基本工时： 12 1033 0.05(min) 272 1.25 lll t n f + + = 机 第 13 页 共 24 页 三三 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配第 7 道工序的钻 r6 工艺孔的钻床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻 r6 工艺孔， 精度要求不高， 和其他面没有 任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不 予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 本道工序加工 r6 工艺孔， 精度不高， 因此我们采用端面和已 加工好的22 孔和18 孔定位， 采用圆柱销和削边销定位限制空 间的六个自由度，同时采用移动压板压紧工件即可开始加工。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切 削手册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26hbdff = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10hbfdt = 式（5-3） 式中：6dmm= ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 hbhbhbhb= 第 14 页 共 24 页 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 f26x8x0.20x1742256n= 190.80.6 t10x26 x0.20x17448562n.m= 本道工序加工孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进 行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度 适当即能满足加工要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 (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 第 15 页 共 24 页 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 = 经检验合格 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用圆柱销和削边销定位限制空间六个方向的自由度，同时 我们采用快换钻套，当导向的钻套磨损后，我们松开螺钉可以快 速地换下钻套。 保证导向的精度， 这样就大大的提高了生产效率， 适合于大批量生产。 第 16 页 共 24 页 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设 计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到 更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论 与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很 多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了 理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远