飞锤支架加工工艺及夹具设计【车床夹具】（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 常州机电职业技术学院 毕业设计（论文）说明书 作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 飞锤支架加工工艺及夹具设计 指导者： 评阅者： 年 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 业设计（论文）中文摘要 本设计是基于飞锤支架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计，加工外圆及孔的车夹具设计。飞锤支架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，本设计遵循先面后孔的原则。并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。基准选择以 顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工 序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用机床。 关键词 飞锤支架，零件， 加工工艺，专用夹具，设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 业设计（论文）外文摘要 is on is a of In of to of to to in of as a as a of is to of In to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 录 1零件分析 . 件作用 . 1 件工艺分析 . 1 . 2 . 2 准的选择 . 2 定工艺路线 . 2 艺路线确定 . 3 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 4 4 加工外圆及孔车夹具设计 . 11 床夹具设计要求说明 . 11 床夹具的设计要点 . 11 位机构 . 13 紧机构 . 13 件的车床夹具的加工误差分析 . 13 定夹具体结构尺寸和总体结构 . 14 件的车床专用夹具简单使用说明 . 15 总 结 . 16 致 谢 . 17 参 考 文 献 . 18 全套图纸加 Q 401339828买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 1零件分析 件作用 设计题目所给零件是飞锤支架。它是飞锤调速器上的一个零件，用来连接支撑调速飞锤，以使飞锤平稳转动，达到改变转动惯量来调节转速的目的。飞锤支架是对称结构，通过其中心孔 7套于转轴上，而一对飞锤对称装于两对 6孔中，随支架一起转动。当转速改变时，飞锤与转轴夹角也改变，从而改变转动惯量来调节转速。所以，飞锤支架的加工质量将影响调速器的调速精度。 件工艺分析 零件图如图 1括来讲，飞锤支架有两组加工表面。一组是以 孔为中心加工表面 ,均为回转体表面，包括外圆面 11, 15, 以及端面 有垂直度要求 , 公差为 外圆面与孔 有圆跳动要求，公差为 一组就是余下的加工表面，包括两个 对共四个 孔，以 及一些平面。其中， 孔端面不仅与 孔自身有垂直度要求，公差为 且与第一组中 孔有平行度要求，公差为 0 5 . 0 3 1 8+ 0 . 5+ 0 . 23 03 34 - 6+ 0 . 1 2- 0 . 0 4R 0 . 0 1 2 1 4 5 0 . 0 5 0 5 31 . 61 . . 51 2 . 57+ 6 . 5 锪 平 1 1 0 0 . 1R 0 . 0 5 外两个 孔有圆度要求，公差为 对 孔之间有同轴度要求，公差为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 由以上分析可知，对这两组加工表面而言，可先加工第一组回转体表面，且应先加工孔 ，以获得各回转体表面的公共精基准，便于定位及保证有关表面位置关系。而后再加工另一组表面，并保证各有关表面的位置关系。 合理选择毛坯类型，使零件制造工艺简单、生产率高、质量稳定、成本降低。飞锤支架零件材料为球墨铸铁。因为零件为成批生产，所以为提高生产率采用 金属砂型铸造。要求球墨铸铁金相组织基体为 85%以上的球光体，球化率应大于 80%，不允许有片状石墨存在。 零件材料为 虑到飞锤支架运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此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。 准的选择 （ 1）粗基准的选择 一般而言，对回转体加工表面，一毛坯外圆作为粗 基准是合理的。但对本零件来说，若以孔 的外圆做粗基准定位先加工出孔 。再以孔 内圆表面为精基准难以定位加工外圆面以及端面，因为孔 直径太小了，我们在紧接着加工出一个端面来作为基准，在选端面是考虑到加工经济精度所以选通槽先加工，由于毛坯采用金属砂型铸造，毛坯表面精度较高，加工余量较小。所以，经分析，决定采 用四爪单动卡盘夹持零件小圆 的外表面的大圆，划线找正以其为粗基准，先加工出孔 和孔 2- 样在后面的工序中就能用到 这个统一的精基准，也符合粗基准选用原则。 （ 2）精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑统一基准和基准重合的问题。有前述分析，用首先加工出来的孔 和通槽。 定工艺路线 我们大体的设计思路是：我们在考虑加工时先粗加工后精加工，充分加工经济精度，用精加工保证工件最终尺寸要求。采用四爪单动卡盘夹持零件小圆 的外表面的大买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 圆，划线找正以其为粗基准，先加工出孔 和孔 2- 样在后面的工序中就能用到 这个统一的精基准。然后加工出 通槽，之后把加工通槽右侧平面和 的外圆时在车床上一次加工出来，通过精车通槽右侧平面这一精加工来保证尺寸 而不是通过铣通槽来保证，这样更符合加工的经济精度，加工外圆时没有再次装夹造成的装夹误差，从而保证 相对设计基准的尺寸要求，在同一工序中粗精加工分开还能保证在车外圆时不会破坏通槽右侧平面，接下来再钻孔 4- 时，根据他的设计基准，安排在车大端面的后面，另外在加工孔 4- 的端面是在他的所有设计基准加工好的前提下在加工的，所以放在最后加工，这样就能保证定为基准与设计基准重合。 加上以上的分析，并且由于是成批生产，故采用通用机床配以组合夹具。并尽量使工序集中来保证各加工表面间的相互位置精度要求。这样也可以提高机床的生产率，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。同时我们的零件相对很小，加工量很小。可以不考虑加工中的热变形。 艺路线确定 工序 10：铸造 (金属型 ) 工序 20：热处理，正火，硬度 工序 30：粗车，半精车最外端的外圆端面。车大端面，切槽，车外圆到满足图纸标准 工序 40：粗铣，半精铣 50 18 的槽。 工序 50：半精铣槽。 工序 60：半精车外圆柱面大端面，小端面。 工序 70：精车外圆柱面和大端面。 工序 80：钻，扩，铰孔 ，并倒角。 工序 90：钻 2 ，并锪平 12 。 工序 100：钻，扩 46 ，并倒角。 说明：之所以把最右端端面和大端面分开在两个工序中进行加工，主要是因为夹紧力的作用面发生了变化。在工序中，夹紧力的作用面是大端面，采用的是压板夹紧；而在工序中夹紧力的作用面是右端面，采用的是螺栓夹紧。定位圆柱销旁边再伸出一段长度的螺栓，右端用螺母夹紧。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 壳体零件材料为 量为 1 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、 飞锤支架的端面面 由于壳体底面要与其他接触面接触，同时又是 7孔的中心线的基准。粗糙度要求为 相关资料知余量留 较合适。 3、飞锤支架的孔 毛坯为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于 照参数文献， 定切削用量及基本工时 工序 车 19， 15， 11回转面及其端面 工件材料： b=220 模铸 加工要求：车削 100车 机床： 刀具：采用刀片的材料为 杆尺寸 16K=90 ,0=15 , 0=12 ,=计算切削用量 (1) 粗 车 191) 已知毛坯长度方向的加工余量为 3+0.0 。 7虑的模铸拔模斜度，) 进给量 f 根据实用机械加工工艺手册中表 刀杆尺寸为 16 25 5及工件直径为 100时， f =r 按 切削手册）取 f =r 3) 计算切削速度，按切削手册表 削速度的计算公式为 (寿命 T=60买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 m/其中：42, m=正系数削手册表 所以 c 4258.6(m/4)确定机的主轴转速 04r/机床说明书 (见工艺手册 表 与 504r/80r/选取80r/ 所以实际切削速度 v=110r/ 5) 切削工时，按工艺手册表 =19, 1l =22l =0, t m= 19=其余的车端面和车外圆的切削用量及基本工时的计算与上相似，在此不再累述， 工序 ，扩，铰 7的孔 钻孔 6 选择 6工艺手册表 6） 0 /f m m r机 （切削表 艺表 16） 1 5 / m （切削表 度 200 217 m in/ 06x 15 0 0 0 0 按机床选 取 r/n（工艺表 5） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 实际切削速度： m in/ 0 0 5 8 0 0 0 机1 机机工艺表 5） 扩孔 选择 工艺表 8） 由切削表 . 7 0 . 8 /f m m r ，并由工艺 表 16取 0 /f m m r机扩孔钻扩孔时的切削速度 11()23c 钻由切削表 4 / m ，故： 1 1 1 1( ) ( ) 1 4 7 4 . 7 ( / m i n )2 3 2 3 m 钻m i n )/1000n c （ ）（ 按机床选取 168 0 0 0 0 机机基本工时： 314 机铰 7 选择 7工艺表 17） 由切削表 . 0 1 . 5 /f m m r ， 0 . 1 5 0 . 2 5pa m m， 4 8 / m i 工艺表 16 得 1 /f m m r 77 841 0 0 0D 0 0n ）（ 按机床选取 机m in/0 16 87 机V 基本工时： 185 1 机机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 工序 精车 19外圆及其端面 半精车 191) 切削深度 单边余量为 Z=) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=r 3) 计算切削速度 中：42, m= 所以 60 342 6m/) 确定机床主轴转速 91 961000 1609r/ 1609r/750r/选取750r/ 所以实际切削速度 000 m 0 60 019 m5)切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=191l =4 2l =0tm=i=工序 V：钻 4孔，锪孔 12 钻 12孔 (1)钻 机床： 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花钻 4. 1)进给量 取 f=r 2)切削速度 V=2434m/取 V=30m/文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 3)确定机床主轴转速 01000 1469r/ 1469r/450r/选取012r/ 所以实际切削速度000 m m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=51l =4 2l =3tm=(2) 扩 12刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花钻 6. 1) 进给量 查机械加工工艺师手册表 28取 f=r 2) 切削速度 V=2434m/取 V=30m/) 确定机床主轴转速 12 301000 786r/ 796r/50r/选取50r/ 所以实际切削速度 000 m 0 75 012 m5) 切削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=21l =4 2l =0tm=买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 工序 4孔 (1) 4机床： 刀具： 根据机械加工工艺手册表 10取高速钢麻花钻 ) 给量 查机械加工工艺师手册表 28取 f=r 2) 削速度 根据机械加工工艺手册表 10 10得 V=30m/3) 定机床主轴转速 01000 1061r/与 1061r/012r/选取012r/ 所以实际切削速度 000 m 0 10 129 m5) 削工时，按工艺手册表 tm=i ;其中 l=61l =4 2l =3tm=0=由于有四个孔所以切削工时为 4 序 宽 181. 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 p ， 00 ， 50 ， 4z 。 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 其功率为为 等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 z ，则 m 3647015010001000 rd vn s 按机床标准选取1450 r m 450701000 w 当1450r/1 1 6 01 4 5 按机床标准选取 12003） 计算工时 切削工 时： l=50 1 ， 2 ，则机动工时为 m 5 0 350921 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 4 加工外圆及孔车夹具设计 床夹具设计要求说明 车床夹具主要用于加工外圆及孔车夹具设计 。 因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴 。 （ 1） 安装在车床主轴上的夹具 。 这类夹具很多，有通用的三爪卡盘 、 四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常 可分为心轴式 、 夹头式 、 卡盘式 、 角铁式和花盘式 。 这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动 定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构 。 角铁式车床夹具 在车床上加工壳体 、 支座 、 杠杆 、 接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具 。 这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具 。 花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个 装定位元件 、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔 。 这类夹具不对称，要注意平衡 。 （ 2） 安装在托板上的夹具 。 某些重型 、 畸形工件，常常将夹具安装在托板上 。 刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动 。 由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴 。 而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具 。 床夹具的设计要点 （ 1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求 当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点 。 当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要 求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。 工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。 （ 2）夹具与机床主轴的连接 车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车 床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。 心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。 根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式： 1)对于径向尺寸 D 140 D (2 3)d 的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图 1种连接方式定心精度较高。 2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。 图 1示的过渡盘，其上有一个 定位圆孔按 H7/ H7/主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按 H7/ H7/配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。 对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图 1渡盘在其长锥面上配合定心，用 活套 在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。 图 1渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有 螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 图 1 车床夹具与机 床主轴的连接 过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸 。 过渡盘的材料通常为铸铁 。 各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册 位机构 由零件图分析孔 F 的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下： 选择定位元件为：支承板，支撑钉，定位销，上下盖板。支撑板限制了 X,Y,Z 方向的移动自由度， X,Y 方向的转动自由度，支撑钉限制了 Z 方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。 紧机构 选择工件的 夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下： 要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。 3夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。 4机构应尽量简单，制造、维修要方便。 分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。 件的车床夹具的加工误差分析 工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差 D 、 夹具误买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 14 差J、 夹具在主轴上的安装误差 A 和加工方法误差G的影响 。 如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述： （ 1）定位误差 D 由于 是定位基准，基准不 重合误差 B 为零 。 工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差 Y 为零 。 因此，尺寸的定位误差 D 等于零 。 （ 2）夹具误差J夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面 （ 3）安装误差 A 因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可 以忽略不计 。 （ 4）加工方法误差G如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差 、 主轴的径向跳动 、 车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等 。 它的大小取决于机床的制造精度 、 夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素 。 一般取 G= K /3=件的车床夹具总加工误差是： 22 2 精度储备： 故此方案可行 。 定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体设计的基本要求 （ 1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 15 具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。 （ 2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和 振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。 （ 3）应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。 （ 4）应便于排除切屑 在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的 情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。 （ 5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。 确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。 件的车床专用夹具简单使用说明 （ 1）夹具的总体结构应力力求紧凑 、 轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴 。 （ 2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量 、 刀具的寿命 、 机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大 。 因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求 。 平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔 。 在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作 。 （ 3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外 。 因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 16 总 结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 我们踏入社会打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也 非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 17 致 谢 这次课