夹具设计说明书终稿.doc

机械制造工艺课程设计说 明 书设计题目： “摇臂轴座”的机械加工工艺规程及夹具设计姓名： 宋逸婷 学号： 30311318班 级： 车辆113同组设计者： 任其远、田丹丹 、王露阳指导老师： 聂信天 史立新 朱有志评定成绩：设计日期： 2014 年 6月8日至 6月20日目录一、序言二、零件分析三、工艺规程设计（一） 制定工艺路线（二） 确定毛坯尺寸及机械加工余量、工序尺寸（三） 确定切削用量及基本工时四、 专用夹具设计（一） 夹具设计（二） 夹具说明五、 课程设计心得体会六、参考文献一、序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。二、零件的分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是摇臂轴坐需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：轴座有两组加工平面，他们之间有一定的位置要求，这几组加工表面主要有：（1） 、以平面为主的有： 1、下底面，其表面粗糙度为Ra6.3 2、上端面，其表面粗糙度为Ra6.3 3、右端面，其表面粗糙度为Ra6.3 4、左端面，其表面粗糙度为Ra6.3（2） 孔系加工有：1、2X10.5mm的通孔，表面粗糙度为Ra6.3 2、16通孔，其表面粗糙度为Ra5.0 （3）槽的加工：1、厚度为1.5mm的轴向槽位置要求：1、16的孔与左右两端面有0.08的垂直度要求。2、16的孔与上下两端面有0.10的平行度要求 三、工艺规程设计(一)制定工艺路线制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用夹具。首先根据图纸的要求，再辅以加工经济精度，设计工艺方案。 方案一工序01 以30的圆面外圆为粗基准同时粗铣，半精铣上下两面；工序02 以加工的下基准平面为基准同时粗铣，半精铣30的圆面；工序03 以下底面为精基准，钻，扩16的孔；工序04 以下底面和16的孔为精基准，一次钻，扩出两个10.5的孔；工序05 以下底面为精基准平面，采用一面两孔定位铣削1.5mm的轴向槽；工序06 倒角，去尖角毛刺；工序07 终检。 方案二 工序01 以下底面为粗基准，粗铣，半精铣上底面；工序02 以上底面为精基准，粗铣，半精铣下底面；工序03 以下底面为平面基准，一次钻，扩出两个10.5；工序04 以下底面为平面基准，一次铣出前后两个30的圆面；工序05 以下底面为基准平面，一面两孔定位，钻，扩16的孔；工序06 以下底面为基准平面，一面两孔定位，铣1.5mmd的轴向槽；工序07 倒角并去尖角毛刺；工序08 终检。方案比较与分析方案一中依照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短，减少工件的装夹次数，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时产量也较高。同时遵循先加工面再加工孔的原则组织安排加工工艺过程。方案二中，上下底面分开加工增加了工件的装夹次数，不利于加工效率的提高，而且没有遵循“先面后孔”的原则，10.5孔的位置无法保证 对比两种方案，因为零件的尺寸基本没有及精度要求，表面质量要求也不高，故这里以工序集中，提高工件的生产效率为主要原则。因此方案一的工艺路线更适合摇臂轴座的加工。（二）确定毛坯尺寸及机械加工余量、工序尺寸2.1毛坯的选择常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素： （1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。 （2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较复杂的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。 （3）依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。 （4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。 本次课程设计的摇臂轴座的材料为HT200，故金属膜铸造成型。2.2确定毛坯种类：零件材料HT200，硬度190HBS-240HBS。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件外形结构比较简单，生产类型为中批生产，故选择金属膜铸造。2.3确定铸件加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸（1）45上下表面此表面的余量为双边余量，厚度为58mm。根据工件表面粗糙度、公差等级以及综合考虑经济度，上下端面的最佳加工方案为：粗铣半精铣。得到各个端面粗铣的经济度为IT12得到工件的各个工序的表面粗糙度。查表可得到各个公差等级的数值，以此可以得到工序尺寸公差。（2）30的左右端面 此表面的余量也是双边余量厚度为31mm。得总余量为6mm。(3）计算根据工序间的余量和零件的基本尺寸，可以算得工序基本尺寸；根据经济精度和工序基本尺寸，可以标注工序的尺寸公差。数据汇总如下表：加工表面工序号工序名称工序间余量/mm工序基本尺寸/mm经济度/mm表面粗糙度/m上，下端面（双边）毛坯01粗铣1.5IT1212.563半精铣1IT96.35830处前后端面（双边）毛坯 35粗铣1.3IT1212.533半精铣0.7IT93.231孔16处上下端面（单边）毛坯 钻15IT12 6.315精扩1IT95.016 10.5孔毛坯 钻 10.5IT12 10.5 槽毛坯粗铣1.5IT1212.5 1.5（三）确定切削用量及基本工时1、加工条件：加工材料：HT200，硬度190HBS240HBS加工要求：一次钻出两个10.5的孔 钻床 ：Z3025摇臂钻床 功率：2.2KW 工作台尺寸：550mmX400mm 主轴行程:200mm 转速：50-2000r/min 2、选择刀具：钻头选取直径为10.5mm的莫氏锥柄麻花钻。3、切削用量（1）、确定钻削用量：、确定进给量本工序为一次钻出两个10.5的孔，并倒角。麻花钻的直径为10.5mm，铸铁HBS小于200，根据机械加工工艺手册第二卷（高速钢钻头钻孔的进给量），可知f在0.52-0.64mm/r之间，取f=0.6mm/r；、确定切削速度v、轴向力F、转矩T及切削功率Pm:根据机械加工工艺手册第二卷（高速钢钻头钻削灰铸铁时的切削速度、轴向力、转矩及切削功率）可知v表=12m/min, F表=3765N, T表=13.93N.m, Pm表=0.52kW.但是实际加工条件与上表所给的条件不完全相同，所以应对所得结果进行修正。根据机械加工工艺手册（钻、扩、铰孔条件改变时切削速度的修正系数）可知，kMv=1.0,klv=0.75。所以v=12m/min1.00.75=9m/min,n=272.8r/min,根据机械制造技术基础课程设计指南,查得，实际n=250r/min,实际切削速度为v=8.25m/min. 根据机械加工工艺手册（钻孔条件改变是轴向力及转矩的修正系数）可知，kmf=ktf=1.06。F=37651.06=3990N, T=13.931.06=14.77N.m.、校验机床功率 切削功率Pm=Pm表（250/272.8）kmm=0.50KW,机床有效功率PE有=2.20.81=1.78KWPm,故选用的切削用量可用。及d=10.5mm,f=0.6mm/r,n=250r/min,v=8.25m/min,相应的，F=3990N，T=14.77N.m，Pm=0.5KW. (2)、基本时间根据钻削机动时间的计算公式可知，Tf=L=56mm, L1=(13)=2mm, L1=(13)=2mm, f=0.6mm/r, n=250r/min所以Tf=2=0.8min四、专用夹具设计(一) 夹具设计本夹具是工序一次钻出两个10.5的孔的专用夹具。所设计的夹具装配图及拆装零件图另附图纸。夹具的有关说明如下：（1）定位方案：工件以左侧圆盘和中心孔为定位基准，采用定位圆柱销、挡销和左侧面“一面两销”定位方案，共限制了6个自由度。（2）夹紧机构：根据生产率要求及工件结构要求，采用移动压板作为压紧机构，采用对称夹紧结构，防止产生倾覆和振动，有效地提高了生产效率。（3）导向装置：夹具上安装有固定钻套，作为钻孔的导向装置。（4）夹具与机床连接元件：采用两个标准定位键，固定在夹具体底面的同一直线位置的键槽中，用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置，并保证定位键的宽度与机床工作台T形槽相匹配的要求。（5）使用说明：安装工件时，将两个移动压板的螺母松开，将移动压板向夹具外移动，工件的中心孔对准削边销，将工件放在支承板上，使两个定位插销顶在工件上，然后将移动压板向内移动，对准工件压上，并拧紧螺母，便可以将工件安装完毕。（6）结构特点：该夹具结构简单，操作方便，能够快速准确地将零件装夹完毕，有利于提高生产效率。（二）切削力和夹紧力的计算 刀具：高速钢锥柄麻花钻根据机械加工工艺手册2 表10.411钻孔的轴向力：由钻头材料可查得： 由表10.4-12（钻孔条件改变时轴向力及转矩的修正系数）铸铁在200HBS230HBS 之间，所以； 所以钻孔的转矩： 由钻头材料可查得： 所以由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： 其中： 基本安全系数；取1.3 加工性质系数；取1.2 刀具钝化系数；取1.2 夹紧力的稳定性；手动夹紧取1.0 （三）、定位误差分析定位基准的选择：工件以中心孔16以及左侧圆盘端面为基准面。保证了位置精度，与设计基准重合，消除了定位不重合误差。 五、课程设计小结经过了两个星期的努力，终于完成了机械制造课程设计，这次课程设计使我有了一次接近实战的经历。在这两个星期中，有遇到问题时的烦恼，也有解决问题后的喜悦。就是在这种一次次遇到问题，一次次解决问题后，才使我领会到在课程设计中的丰富收获。我在这次课程设计中锻炼出了具有设计零件机械加工工艺规程的能力，掌握了加工方法及其机床、刀具、切削用量的选择与应用，还学会了使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准，以及学会了绘制工序图、制作工艺卡片。可以说这是对机械制造这门课的一次总结和升华。这次课程设计的课题是柴油机摇臂轴座的工艺过程及夹具设计，由于之前接触的这方面的知识并不多，在课设伊始多少有点迷茫，尽管接了很多手册，资料，但是不知道从哪些方面着手。虽然本学期学习了机械制造工艺学这门课，但是平时没有多夹具具体设计的训练，所以对夹具设计一无所知，通过与小组同学的讨论，参阅各种书籍以及网上资料以及老师的指导，渐渐明白了要领。在和同学的交流中也发现了自己设计的不足，不断地改进设计方案。同时也明白了而且在机械制造方面经验的重要性。我们对以前所学的课程掌握的不够，不能把它们很熟练的运用起来，还有我们分析问题，解决问题的能力还有待提高，在今后的学习中要注意所学内容和实际工程运用的联系，带着实际问题进行学习。于此同时，此次课设不但让我系统的复习了以前关于机械制图，机械设计，材料成型与基础，机械制造工艺学和制图软件的操作，而且让我逐渐克服了自己眼高手低的缺点，增强了自己理论联系实际的能力。此外通过这次设计我深刻体会到学习方法的重要性。在设计过程中我们借鉴了很多前人的经验教训，参考了一些作品，手册，资料。对比自己之前学过的知识，吸取精华，去除糟粕，学会