夹具设计课程设计--设计“传力杆”零件的机械加工工艺规程及工艺装备

机械制造工艺与机床夹具 课程设计说明书 设计题目：设计“传力杆”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备（生产纲领： 10000件） 班 别： 设 计 者： 指导教师： 设计日期： 2015年 1 月 12日至 2015 年 1 月 16日 目 录 序 第一部分零件的分析 （一） 零件的作用 （二） 零件的工艺分析 第二部分工艺规程制定 （一） 确定毛坯的制造形式 （二） 基面的选择 （三） 制定 工艺路线 （四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定 （五） 确定切削用量的基本工时 第三部分专用夹具设计 （一） 对加工件的工艺分析 （二） 定位方案设计 （三） 导引方案设计 （四） 夹紧方案设计 （五） 其他装置设计 （六） 夹具体设计 （七） 技术条件制定 （八） 夹具工作原理简介 参考文献 机械制造工艺课程设计任务书 设计题目：设计“传力杆”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备（生产纲领： 10000件） 设计内容： 1.产品零件图 1 张 2.产品毛坯图 1 张 3.机械加工工艺过程卡片 1 份 4.机械加工工序卡片 1 套 5.夹具设计装配图 1份 6.夹 具设计零件图 12 张 7.课程设计说明书 1份 班 别： 设 计 者： 指导教师： 2015 年 1 月 12日 序 机械制造工艺课程设计是在我们完成了全部技能实训课（钳工实训、车工实训、金工实训）、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在现阶段对所学各课程的一 次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的演练，因此，它在我们三年的学习生活中占有重要的地位。 通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼： 一、能熟练运用机械制造工艺与夹具中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，做到“定位准确 夹紧可靠”、以及工艺路线安排、工艺尺寸制定等问题，保证零件的加工质量。 二、提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。 三、学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处 、能够做到熟练运用。 我个人希望能够通过本次课程设计，能够将所学之基础知识，融会贯通。将机械设计基础，机械制造装备设计，机械工程材料，金属切削原理与刀具等基础理论知识合理运用到本次设计当中，熟练运用各、查阅各种计资料、手册、和国家标准等。并能巩固和加深所学知识，且能在本次设计课程中学到课堂上学不到的知识。 本说明书主要是传力杆的有关工艺规程的设计说明以及专用夹具设计。第一部分零件的分析由小组共同完成，第二部分工艺规程制定由邹俊峰完成，第三部分专用夹具设计由刘言完成。由于学生本人及小组成员能力 水平有限，设计存在许多错误和不合理之处，恳请伍老师给予指正和帮助，谢谢！ 中物院工学院 13 数控 2 班 邹俊峰 刘言 2015 年 1 月 13 日 第一部分 零件的分析 （一）工艺分析 该零件为传力杆。材料为 HT250，年生产量 10000 件。本工序要 求铣削加工 12mm 的直通槽，设计手动铣床专用夹具。 工件已加工过的大小孔径分别为 12 018.00mm和 26 021.00mm，两孔中心距为 46 0.03 mm,厚度为26 03.003.0mm。 在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求： 1.1、加工槽的宽度为 12mm，且两个侧面相对于中心面 A对称度为 0.1mm； 1.2、加工槽的深度为 34 0.3mm。 第二部分 工艺规程设计 （一）确定毛坯的制 造形式 零件材料为 HT250。因为零件为大中批量生产综合考虑制造成本以及加工要求而且零件轮廓尺寸不大，故应该选用锻件作为毛坯。这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。 （二）基面的选择 根据加工槽两侧面相对于中心面对称要求，需要限制工件 X方向转动自由度、 Y 方向转动自由度和 Z 方向转动自由度；根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件 X 方向移动自由度和 Z 方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。 工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合 的原则应选 A 面作为定位基准，但 A 面实际不存在，故可选工件的两侧面 M 或 N 的任一面作为定位基准，限制三个不定自由度，此为第一定位基准。 （三）制定工艺路线 制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本 1.工艺路线方案 工序 1：下料 毛坯尺寸 84x29x22。 工序 2：铣 N 面 保证粗糙度 12.5。 工序 3：以 N 面 为基准 铣 M 面 保证厚度 26 0.03。 工序 4：划线找正 26 021.00圆心 O1，钻孔 26 。 工序 5：划线找 12 018.00圆心 O2，钻孔 12 ； O1： O2 确保定位尺寸 R46 0.03。 工序 6：以 O1 为基准，铣 R18008.0； 以 O2 为基准，铣 R14。 工序 7：铣 R18008.0， R14008.0外切切线。 工序 8：使用 专用夹具铣 12mm 直通槽。保证槽壁位置公差要求。 工序 9： 检验 （四）机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的确定 “传动杆”零件材料为 HT250，硬度为 209HB，中批量加工采用砂型铸造毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 毛坯尺寸 为 84x29x22 考虑大中批量铸造毛坯，为简化铸造工艺，采用实心毛坯。 2. 基准面 N 对面 M 面 N 面为设计基准，制造基准，专用夹具定位基准 要求精加工。但考虑表面粗糙度为 Ra12.5 粗加工既能保证其要求，此时的长度方向余量应 该 3mm 3. 26 021.00、 12 018.00毛坯为实心，不铸造出孔。两孔精度介于IT7IT8 之间，表面粗糙度为 Ra1.6 后期专用夹具定位基准面故参照教材确定工序尺寸及余量为： 钻孔 2Z=12mm 扩孔 2Z=2mm 铰孔 2Z=0.2mm 4. 圆弧 R18008.0， R14008.0采用铣削方式。由于没有粗糙度要求故取Ra25,加工余量为 2Z=3mm 第三部分 专用夹具设计 （一）对加工件进行工艺分析 为了劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度故决定设计第 8 道工序 -铣削 mm12 直通槽，手动铣床专用夹具。 在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求： 1.加工槽的宽度为 mm12 ，且两个侧面相对于中心面 A 对称度为 mm1.0 。 2.加工槽的深度为 mm3.034 。 （二）定位方案设计 根据槽的加工要求 1.个侧面相对于中心面 A 对称度的要求 ，需要限制工件 X 方向转动自由度、 Y 方向转动自由度和 Z 方向转动自由度；根据 2.加工槽宽度和深度要求，需要限制工件 X 方向移动自由度和 Z 方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。 工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合的原则应选 A 面作为定位基准，但 A 面实际不存在，故可选工件的两侧面 M 或 N 的任一面作为定位基准，限制三个不定自由度，此为第一定位基准。 方案： 可以选择孔 O1及 O2 为第二和第三定位基准，通过图中所示的固定式圆柱 销及菱形销实现定位。 经分析，以孔 O1及 O2 为第二和第三定位基准，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位，无重复定位，方案可取。 1.计算定位误差 现选取工件上两孔与两定位销的配合均为 6/7 gH ，则圆柱销的直径尺寸为 mm006.0017.012 ,菱形销的圆弧部分直径尺寸为 mm007.0020.026 。圆柱销与菱形销之间的中心距为 mm03.046 。 工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的3151，为此 需对每一项工序加工要求逐一进行分析。 1.1、 对加工槽深尺寸 A 进行分析 加工槽的深度尺寸的工序基准为工件小孔外圆面的上母线，定位基准为圆柱销中心线，则： 075.004.0035.0 不重位置定位 A因 定位（ A） 值小于工序尺寸公差值 mm6.0 的51，故能满足工序加 工要求。 1.2、 对加工槽两侧面对中心面 A 对称度进行分析 加工槽的位置精度 对称度的工序基准是中心面 A，而定位基准为第一基准平面，这里忽略基准的位移误差，则： mm03.003.00 不重位置对称度定位 因 定位（对称度） 值小于工序位置精度要求的公差值 mm1.0 的31，故能满足工序加工要求。 （三）导引方案设计： 对此方案，我们采用每加工一批工件，只安装调整一次夹具，通过试切数个工件来对刀的，此种方案对导引方案的要求很高，如右图所示： 我们要保证的第一个精度是槽的宽度 mm12 关于工件厚度方向上的对称中心的对称性如 ，第二个精度为槽的深度即尺寸 A。 所以对导引元件初步设计方案为一个方形的块如右图所示，用于安装在夹具体上。正确的安装方法见夹具装配图。 （四）夹紧方案设计： 对此工件的铣削加 工，我们所采用的是一面和两个定位销的原理，而且我们拟定采用的是手动夹紧，为了节约成本，我们采用一个压块，一个螺母对其压紧根据工件上大孔的尺寸、菱形销、螺杆的尺寸大小，我们选用 10m 的压紧螺母，对压块的尺寸我们拟定为厚度mm5 ，直径为 mm36 。 计算切削力 刀 具 ： 高 速 钢 直 齿 三 面 刃 铣刀18,80 Zmmd 。 83.065.0383.03081.9 dZafaF pzec mmamma ep 8,16 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 67.04321 KKKKK NKFF c 2448 校核定位销： M P aNrFAF 016.21062248 422 45根据公式：201 2/)( tgrdtgLQW 可知直径为 mm10 的螺杆和 10m 的螺母能满足夹紧力的要求。 夹紧力：由于工作状 态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。 （五）其它装置设计： 铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台上平面及 T 型槽相连接，以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。为了减小安装时的偏斜角 的误差，安装定向键时应当使它们靠向 T 型槽的同一侧。 对定向键的设计方案如右图所示（局部图）： 对定向键的直角部分都倒 o45*2 的倒角，在夹具体与定 向键的连接部分中的直角开出凹槽，如图中的小凹槽。定向键与夹具体采用螺钉连接，至于定向键的大小要根据铣床工作台是具体情况而定，在此我们就不对定向键的尺寸大小进行说明。 （六）夹具体设计： 在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行大体上的定位，而且要设置导引装置的安装位置，对各个面的要求见零件图，（右图为夹具体的立体图）夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。 此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定， 工艺性好，实用安全。 （七）技术条件制定： 1、定 位元件 mm12 和 mm26 相对于夹具底平面的平行度公差在100mm 上为 0.03mm。 2、夹具上与短销凸肩接触的垂直面相对于夹具底平面的垂直度公差在全长上为0.03mm。 （八）夹具工作原理(操作 )简介： 对此夹具各个零件的装配关系见下图，下面我们来分析与说明它的工件原理：短销通过夹具体上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。菱形销也是能过同样的方法与夹。 具体连接而得到固定，菱形销上设置一长螺纹 用于压紧螺母对工件的夹紧。在夹具体的底平面上安装定向键用于与铣床工件台面的连接与定位。工件时，只要把压紧螺母、压块卸下，即可把工件套上