机械制造技术课程设计-脚踏零件加工工艺及夹具设计.doc

目 录序言21零件图分析31.1计算生产纲领，确定生产类型31.2零件作用41.3零件的工艺性分析和零件图的审查42 工艺过程设计52.1选择毛坯52.2定位基准的选择52.3零件表面加工方法的选择62.4工艺路线的选择62.5 工艺方案的经济技术比较72.6加工设备和工艺装备的选择82.6.1机床的选择82.6.2选择夹具夹具有82.6.3选择夹具82.6.4选择量具82.7确定工序尺寸83 专用夹具的设计163.1确定设计方案163.2夹紧机构的确定173.3夹紧力的确定173.4定位基准的选择183.5定位误差的计算193.6夹具设计及操作的简要说明194 总结20参考文献21全套图纸加扣3012250582 序言对于机械加工，什么叫工艺规程，就是对需要的产品或者零部件怎么造出来的来说明的文件，写出各个部分的工艺还有整个操作的流程。工艺规程怎么定，首先要确保达到样图上提出的技术条件，不但生产的效率要够高，技术不能落后，收到的利益也要高，生产时候的条件还不能差。工艺规程设定的顺序：先写纲要，用什么类型来生产围绕产品的装配图全方位的分析，相关零部件的图样怎么定选毛坯的种类、确立形状、尺寸的大小以及精度等级决定好工艺的路线设立操作的每道工序，定好加工余量、求出切削的用量、工序的尺寸公差都要一一确认，选哪种工艺装备，确定好时间的额定长短等。现在的社会，各种技术都在飞速发展，人们不断提出新的概念、理论，发现新的工艺方法，对于机械工艺方面，用来生产各种装备的机械都在更新换代。在机械加工过程里面，机床的夹具是一种不能少的部件，作用很重要。我们的机床技术在不断提升，相应的各种夹具也会往速度高、效率高方面去延伸，从精密程度、智能等级、还有环保等等方面都会有对应的提升。对于机床的夹具，它主要是把工件紧紧夹住，固定到机床上，让刀具加工起来的位置更准，让加工出来的面满足工序提出的条件。我们把工件定位好，再紧紧夹牢，加工的时候有很多力作用，切削力、重力、离心力等等，都要保证工件不会移动。每个行业提的要求不一样，所以夹具的型号也很多，各种精度的各种档次的各种价格的都有。常见的可以用找正法来装或者用专用的夹具，前一种方法主要是在单一的、生产数量不大的时候用，生产的数量多或者另有要求的话就用专用的夹具。机械设计与制造、夹具设计是对大学四年学习的全面系统的回顾，理论与实践结合了四年。毕业前的模拟培训是我们走向工作的良好基础。工业过程调节是指导生产的重要技术文件。它直接关系到产品的质量、生产率和加工产品的经济效益。因此，工艺规程的编制是产品生产质量保证的重要依据。必须保证过程的合理性、科学性和完善性。为保证产品质量，设计了夹具，可提高生产效率，增加工人的劳动强度，降低生产成本。因此，中批量生产经常使用专用夹具。这样的设计，难免会有很多问题，请指导老师给予帮助，我希望通过这次设计，能够锻炼分析问题和解决问题的能力，为以后的工作打下良好的基础。1零件图分析1.1计算生产纲领，确定生产类型一 :按照零件的技术要求，工件的材料选择HT200，。.1计算生产纲领，确定零件生产的类型零件生产纲领的大小对组织生产以及工件加工的工艺过程当中起着非常重要的作用，它也决定了各个工序所需要的专业化以及自动化的要求程度，以及所选择的工艺的方法与工艺的装备的合理性。工件的生产纲领可以按下面公式来计算。N等于Qn（1+a%）（1+b%） 参照资料当中生产纲领和生产类型以及工件的大小和零件复杂程度的关系，来确定其生产的类型。 零件。其零件备品率是25%，机械加工当中废品率是0.2%，每台产品当中这个零件选用的数量是1件，来拟定本工件的机械加工的工艺规程。 N=Qn（1+a%）（1+b%） =10000乘以1乘以（1+25%）（1+0.2%） =15000件每年工件的年产量是15000件每年，参照零件生产的类型以及生产纲领的关系，参照参考资料 ，确定零件生产的类型是大批量的生产。1.2零件作用：踏脚零件是机械中常见的一种零件，它在车辆上面应用范围很广。该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的孔、零件由内孔、外圆、端平等表面构成。由零件图可知，该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用铸造毛坯。由于该零件的两个20孔要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通常对其尺寸要求较高。一般为IT5-IT7。加工时两20孔的同轴度应该控制在0.01mm。38外圆的尺寸它直接影响孔在空间的位置，加工时可以将其加工精度降低，通过装配来提高精度。1.3零件的工艺性分析和零件图的审查：1.孔径精度：两20孔的孔径的尺寸误差和形状误差会造的配合不良，因此对孔的要求较高，其孔的尺寸公差为IT72.主要平面的精度：由于38外圆接影响联接时的接触刚度，并且加工过程中常作为定位基面，则会影响孔的加工精度，因此须规定其加工要求。2 工艺过程设计2.1选择毛坯 考虑到踏脚工作时的作用，要求材料要有很高的强度，并且该零件结构较为复杂，故选用铸造毛坯材料为HT200。毛坯余量确定由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯加工余量为3，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.4.毛坯零件合图草图 2.2定位基准的选择：精基准的选择：选择踏脚底面与两38外圆作定位基准，因为38外圆柱面 ，及底面是装配结合面，且踏脚底面又是空间位置的设计基准，故选择踏脚底面与外圆作定位基准，符合基准重合原则且装夹误差小。粗基准的选择：以踏脚上端面和踏脚支撑外圆定位加工出精基准。2.3零件表面加工方法的选择左端大平面工艺路线基本尺寸工序余量经济精度工序尺寸铸773770.5粗铣75212.5（IT11）75半精铣85.51.56.3（IT9）85.520孔工艺路线基本尺寸工序余量经济精度工序尺寸铸146141.4钻1736.3（IT11）17扩19.52.53.2（IT9）19.5铰200.51.6（IT7）200.012.4工艺路线的选择： 踏脚零件加工顺序为先面后孔，这样可以用加工好的平面定位再来加工孔，因为踏脚孔的精度要求较高，加工难度大，先加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样即能为孔的加工提供稳定可靠的精基准，同时可以使孔的加工余量较为均匀 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容1铸造铸造，清理2热处理时效3钻钻铰22孔4钻钻铣6孔5铣铣12mm槽6铣铣16mm左端大平面铣60两平面7去毛刺去各部分锐边毛刺8终检终检 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容1铸造铸造，清理2热处理时效3铣铣16mm左端大平面4铣铣60两平面5钻钻铰22孔6铣铣12mm槽7钻钻铣6孔8去毛刺去各部分锐边毛刺9终检终检2.5 工艺方案的经济技术比较工艺路线从哪边出发，主要考虑零件的外形、尺寸大小以及位置之间的精度条件这些方面，要满足要求。假设是大批量的生产，就选通用的机床加上专用的工夹具，尽量把每个工序集中一点，这样生产的效率才高。当然也要看成本，越低越好，这样效益就高。最不一样的地方是第二种把钻孔先处理，第一种方法就比较靠后，那么如果是把钻孔后+加工出来的话，这样之后的环节就可以用这个孔当成定位的基准，接下来的加工更省时间，夹具也可以更简单，所以我们选第二种方案。2.6加工设备和工艺装备的选择2.6.1机床的选择所用的设备有： CA6140、X62W、T618、Z4012、检验台、钳工台。2.6.2选择夹具夹具有：镗20孔专用夹具、钻20底孔专用夹具、铣左端大平面夹具。2.6.3选择夹具刀具有：90度车刀、硬质合金铣刀、平板锉、开式自锁夹紧镗刀、8钻头、17钻头、20钻头、圆锉刀2.6.4选择量具量具有：游标卡尺、专用塞规。2.7确定工序尺寸工序，铣16mm左端大平面（1）粗铣16mm左端大平面从所给出的条件可以知道：脚踏待加工件的材料指定200，毛胚可以铸件生产。使用X62W形式的铣床来对工件进行加工。根据查阅的资料7里面的表31.36选择硬质合金的材料制造的铣刀， ，选择，为粗型齿状的铣刀。加工时的切削的余量为： 深度切削制造：每一个齿的吃刀量：根据查阅的资料3里面的表2.4.71，使用制造时后的速度：根据查阅的资料7 里面的表32.23，使用。铣床主轴加工脚踏时时的转动速度： 根据公式（3.1）公式中 加工时的速度； 铣刀的直径。根据公式2.5铣床主轴加工脚踏时的转动的速度：根据查阅资料书中的4里面的表3.1.75 故加工时的的速度实际得：制造过程中的走刀量： 制造时每分钟的走刀量： ：根据查阅资料书中的7 里面的表2.3.81,（2）精铣16mm左端大平面从所给出的条件可以知道：脚踏待加工件的材料指定200，毛胚可以铸件生产。使用X62W形式的铣床来对工件进行加工。根据查阅资料书中的7里面的表31.36选择硬质合金的材料制造的铣刀：， ，使用12齿的，这个铣刀的类型为细齿的。精细加工16mm的右平面切削时的余量： 深度切削制造加工：每一个齿的吃刀量：根据查阅资料书中的7 里面的表30.31，使用制造时后的速度：根据查阅资料书中的7 里面的表22.31，使用铣床主轴加工脚踏时的转动的速度，按照里面的公式（2.5）可以的出：根据查阅资料书中的7 里面的表3.1-33 每一个齿的吃刀量：制造过程中的走刀量，根据查阅资料书中的里面的表（1.7）知：制造时每分钟的走刀量： 加工这个步骤所要的时间脚踏制造的宽度：根据脚踏毛坯件的图纸 知道， 所用刀具制造的宽度： 所用刀具制造的宽度：知道切削1次可以完成制造所使用的时间：根据查阅资料书中的5 里面的表2.1.44能够计算出辅助费时加工所花费的时间切削层的宽度：根据脚踏毛坯件的图纸 知道 所用刀具制造的宽度：精细加工铣刀切出制造时的宽度：计算知道切削1次可以完成制造所花费的时间：根据查阅资料书中的5 里面的表2.4.45能够计算出辅助费时制造这道工序所花费时间： +钻铰22孔：工序 钻扩右端52孔（1）钻孔20刀具：麻花钻头19.7进给量：根据表5-22，取切削速：参照表5-22，取机床主轴转速：， 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：，选取2走刀次数为1机动时间：（2）铰20孔进给量：根据表5-29，取切削速度：参照表5-29，取机床主轴转速：， 扩孔的切削时间计算按照如下式式中被切削层长度：本次按照切削的深度为刀具切入长度：查询表5-46得知，本次的背吃刀量为，切入长度为0.1mm刀具切出长度：，查询表5-46走刀次数为1机动时间：工序：钻攻26孔 选择麻花钻，钻螺纹孔 1）切削加工深度的确定 按照参考书籍12附表3.124，得出 2）进给量的确定 按照参考书籍12附表9.127，得出 根据Z4012钻床的说明书，按照参考书籍11附表4.1.11）得出 3）切削加工速度的确定 根按照参考书籍123.116，选择 得 所以 根据Z4012钻床的说明书，选择 4）切削加工的工时： 攻丝M6 选择M6丝攻 1）切削加工的深度的确定 按照参考书籍122.128，得出 2）进给量的确定 根按照参考书籍124-121，选择 按Z4012钻床说明书（工艺手册表4.1.2）选定 3）切削加工速度的确定 按照参考书籍123.127，选择 得 所以 根据Z4012钻床的说明书，选择 4）切削加工的工时： 工序：铣12mm槽（1）粗铣12mm键槽1.加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241机床：X62W铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,故根据切削用量简明手册（后简称切削）取刀具直径do=80mm，根据切屑选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。2.切削用量1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=3mm，一次走刀即可完成所需长度。2）每齿进给量根据X62W型铣床说明书，机床功率为7.5KW。查切削表3.5，f=0.140.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表3.7，后刀面最大磨损为1.01.5mm。查切削手册表3.8，寿命T=180min4）计算切削速度和每分钟进给量V 查切屑表3.16，当d=80mm，z=10，ap=2mm，f zPcc，所选用切屑用量可用。最终确定 ap=2mm，n=375r/min,Vf=375mm/s，V c=94.2m/min，f z=0.1mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。故该工序工时为精铣12mm槽1. 加工条件工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,机床：X62W型铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度apPcc，故已选切削用量可用。最终确定 ap=0.5mm，n=475r/min,Vf=375mm/min，V c=119.3m/min，f z=0.08mm/z。6）计算基本工时tmL/ Vf=(32+80)/375=0.297min。3 专用夹具的设计3.1确定设计方案本夹具主要用来铣踏脚钻6孔夹具。由于加工本道工序的工序简图可知。钻6孔时，粗糙度要求，踏脚大平面与上平面有平行度要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对踏脚进行加工。因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2夹紧机构的确定夹紧装置采用移动的压头来夹紧工件，采用的移动压柱的好处就是加工完成后，可以将压板松开，然后退后一定距离把工件取出。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图如上所示。3.3夹紧力的确定铣削力与夹紧力计算本夹具是在铣床上使用的，用于定位压头螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对压头施加一定的夹紧力。由计算公式 Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) 式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献6其回归方程为 FjktTs其中Fj螺栓夹紧力(N)； kt力矩系数(cm1) Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =52000=10000N根据参考文献11夹具U型槽的结构如图3.8所示。图3.8 U型槽主要结构尺寸参数如下表3.5所示。表3.5 U型槽的结构尺寸螺栓直径12143020由于本道工序是完成踏脚平面尺寸为螺纹孱人加工，所以选用钻模套导向刀具。根据GB224380直角对到刀块的结构和尺寸如图3.9所示。3.4定位基准的选择由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有平行度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面与外圆，设计基准也是要求保证孔应与上,下两平面的垂直度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的垂直度，便可保证垂直度的要求。在本工序只需保证下平面放平就行，保证大平面与两定位板正确贴合就行了。为了提高加工效率，现决定用铣刀垂直的方孔面同时进行粗精铣加工。同时进行采用手动夹紧。定位元件的设计本工序选用的定位基准为一平面两销定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面与定位销。因此进行定位元件的设计主要是对定位块和压紧螺栓进行设计。3.5定位误差的计算本夹具选用的定位元件为一面与定位块定位,不存在定位误差.可见这种定位方案是可行的。3.6夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式铣床上加工踏脚，工件以与此相垂直的下平面为及其侧面和水平面底为定位基准，在定位块与底板实现定位。采用转动压头夹紧工件。当加工完一边，可松开手柄来加工另一边。如夹具装配图所示。4 总结课程设计是对我们所学课程知识的总结。通过课程设计可以体现出我们在校期间的学习程度。从而对我们所学专业知识做出有力判断。从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间。为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只有侧面的了解。但是同过