毕业设计（论文）固定钳身零件的工艺规程及铣工字型通槽的工装夹具设计说明书

毕业设计说明书题目固定钳身零件的工艺规程及铣工字型通槽的工装夹具设计学生学号专业班级指导老师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。固定钳身零件的加工工艺规程及其铣工字型通槽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。ABSTRCTTHISDESIGNCONTENTHASINVOLVEDTHEMACHINEMANUFACTURECRAFTANDTHEENGINEBEDJIGDESIGN,THEMETALCUTTINGMACHINETOOL,THECOMMONDIFFERENCECOORDINATIONANDTHESURVEYANDSOONTHEVARIOUSKNOWLEDGETHEREDUCTIONGEARBOXBODYCOMPONENTSTECHNOLOGICALPROCESSANDITSTHEPROCESSING140HOLEJIGDESIGNISINCLUDESTHECOMPONENTSPROCESSINGTHETECHNOLOGICALDESIGN,THEWORKINGPROCEDUREDESIGNASWELLASTHEUNITCLAMPDESIGNTHREEPARTSMUSTFIRSTCARRYONTHEANALYSISINTHETECHNOLOGICALDESIGNTOTHECOMPONENTS,UNDERSTOODTHECOMPONENTSTHECRAFTREDESIGNSTHESEMIFINISHEDMATERIALSTHESTRUCTURE,ANDCHOOSESTHEGOODCOMPONENTSTHEPROCESSINGDATUM,DESIGNSTHECOMPONENTSTHECRAFTROUTEAFTERTHATISCARRYINGONTHESIZECOMPUTATIONTOACOMPONENTSEACHLABORSTEPOFWORKINGPROCEDURE,THEKEYISDECIDESEACHWORKINGPROCEDURETHECRAFTEQUIPMENTANDTHECUTTINGSPECIFICATIONSTHENCARRIESONTHEUNITCLAMPTHEDESIGN,THECHOICEDESIGNSTHEJIGEACHCOMPOSITIONPART,LIKELOCATESTHEPART,CLAMPSTHEPART,GUIDESTHEPART,TOCLAMPCONCRETEANDTHEENGINEBEDCONNECTIONPARTASWELLASOTHERPARTSPOSITIONERRORWHICHCALCULATESTHEJIGLOCATESWHENPRODUCES,ANALYZESTHEJIGSTRUCTURETHERATIONALITYANDTHEDEFICIENCY,ANDWILLDESIGNINLATERPAYSATTENTIONTOTHEIMPROVEMENTKEYWORDSTHECRAFT,THEWORKINGPROCEDURE,THECUTTINGSPECIFICATIONS,CLAMP,THELOCALIZATION,THEERROR目录序言1一零件分析211零件作用212零件的工艺分析2二工艺规程设计321确定毛坯的制造形式322基面的选择传523制定工艺路线524机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定825确定切削用量及基本工时8三夹具设计1831问题的提出1832定位基准的选择1833切削力及夹紧力计算934定位误差分析2135定向键和对刀装置设计2136夹具设计及操作简要说明25总结27致谢28参考文献29序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。固定钳身零件的加工工艺规程及其铣工字型通槽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。一、零件的分析11零件的作用固定钳身零件的作用，待查12零件的工艺分析从固定钳身的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间没有位置要求，现将这两组加工面分述如下1以底面为中心的加工面这一组加工面包括底面，213孔，左右端面，倒角3X45宽60长180的槽，工字型通槽2以25（00330）孔中心的加工面这一组加工面包括25（00330）孔，18（00270）孔，2M67H的螺纹二工艺规程设计21确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到拖拉机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。固定钳身零件材料为HT150，硬度选用260HBS，毛坯重约1KG。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下1底面底面的粗糙度为125，进行一次粗铣即可满足要求，查机械设计工艺分析及工装夹具设计参考书，表213，得Z15MM2213，18，25，2M67H因孔最大的直径才有25MM大，不容易铸造成型，所以才用实心3左右端面左右端面的粗糙度为125，进行一次粗铣即可满足要求，查机械设计工艺分析及工装夹具设计参考书，表213，得Z15MM460X180的槽，工字型通槽其粗糙度为125，63，最高才为63，进行一次铣削即可满足要求，机械设计工艺分析及工装夹具设计参考书，表33得Z10MM因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图2“固定钳身”零件毛坯简图。22基面的选择的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，固定钳相对比较规则，所以粗基准比较容易选择。我们选用220的外圆面作为粗基准，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。工件被放在两个支承钉和支撑板上，限制三个自由度；工件的一个20外圆和一个固定V型块配合，限制两个自由度，另一个20外圆和一个可调V型块配合，限制一个自由度，这样工件的六个自由度被完全限制，也就是完全定位。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。23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。方案一工序准备铸件毛坯工序洗去上面的砂粒及尘土工序在固定钳身表面上漆工序铣底面工序钻213孔工序铣工件左端面工序铣工件右端面，倒角3X45工序钻，铰25（00330）孔工序钻，铰18（00280）孔工序X钻2M67H的螺纹底孔51，攻丝M6工序XI铣底面宽60长180的槽工序XII铣工字型通槽工序XIII检验合格后，交付装配方案二工序准备铸件毛坯工序洗去上面的砂粒及尘土工序在固定钳身表面上漆工序铣底面工序铣工件左端面工序铣工件右端面，倒角3X45工序钻，铰25（00330）孔工序钻，铰18（00280）孔工序钻213孔工序X钻2M67H的螺纹底孔51，攻丝M6工序XI铣底面宽60长180的槽工序XII铣工字型通槽工序XIII检验合格后，交付装配我们对上面两种方案进行比较，发现方案一将钻213孔的加工放在了前面，这样做为我们的后道工序加工提供了基准，因工件的精度不高，且相互之间没有位置度要求，这样做是合理的，且降底了后序加工的难度，节约了成本，提高了生产效率；而方案二则是把钻213孔的加工放在了后面，这样加工的基准和方案不容易选择，专用夹具的生产，增加了成本，所以我们选用方案一，具体的加工路线如下工序准备铸件毛坯工序洗去上面的砂粒及尘土工序在固定钳身表面上漆工序铣底面工序钻213孔工序铣工件左端面工序铣工件右端面，倒角3X45工序钻，铰25（00330）孔工序钻，铰18（00280）孔工序X钻2M67H的螺纹底孔51，攻丝M6工序XI铣底面宽60长180的槽工序XII铣工字型通槽工序XIII检验合格后，交付装配24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量和工步如下1底面底面的粗糙度为125，进行一次粗铣即可满足要求，查机械设计工艺分析及工装夹具设计参考书，表213，得Z15MM2213，18，25，2M67H因孔最大的直径才有25MM大，不容易铸造成型，所以才用实心3左右端面左右端面的粗糙度为125，进行一次粗铣即可满足要求，查机械设计工艺分析及工装夹具设计参考书，表213，得Z15MM460X180的槽，工字型通槽其粗糙度为125，63，最高才为63，进行一次铣削即可满足要求，机械设计工艺分析及工装夹具设计参考书，表33得Z10MM因其它表面均为不加工表面，而且砂型机器造型铸造铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。25确定切削用量及基本工时工序I工序准备铸件毛坯工序II洗去上面的砂粒及尘土工序III在固定钳身表面上漆工序IV铣底面1选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,，。MAP51D350MIN/10V4Z2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MAP52）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75KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZIN1364510RDVNS按机床标准选取1450WN/MIN/319031VW当1450R/MIN时NRZFWM/160452按机床标准选取MF3）计算工时切削工时L203，则机动工时为ML201L32IN445321XFNLTWM工序V钻213孔1、加工条件加工材料HT150，硬度200220HBS，铸件。工艺要求孔径D13MM。通孔，精度H12H13,用乳化液冷却。机床选用Z525钻床和专用夹具。2、选择钻头选择高速钢麻花钻头（如图3所示），其直径D13MM钻头几何形状为（根据切削用量手册表21及表22）标准钻头，后角，横25120,KR0150刃长度，弧面长度。BM5LM3选择切削用量（1）选择进给量F按加工要求决定进给量根据切削用量手册表27，当铸铁硬度200H有。RMF/3901（2）计算切削速度根据切削用量手册表215，当铸铁硬度200220HBSB时，,时，。04/FR02D18/MINCV切削速度的修正系数为，01TVK8MV075SVK01TV故CK81/MIN135/INM0VNDRX/13453307R/MM根据Z525型钻床技术资料（见简明手册表4212）可选择N375R/MM，。1306/MINCV4计算基本工时根据公式NFLTM式中，L20MM，入切量及超切量由切削用YL量手册表229查出，计算得，6ML（206）MM26MM故有T01733MININ4037526X总的时间T2T0347MIN工序VI铣工件左端面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,，。MAP51D80MIN/125V4Z2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MAP51）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75KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZIN48631510RDVNS按机床标准选取750WN/MIN/31407581VW当750R/MIN时NRZFWM/607542按机床标准选取MF2）计算工时切削工时，则机动工时为L74L91ML32IN405321XFNTWM工序VII铣工件右端面，倒角3X45与工序VI相似，在此就不多做说明工序VIII钻，铰25（00330）孔工步一钻孔至23确定进给量根据参考文献表27，当钢的F，时，。MPAB80MD230RMF/47039由于本零件在加工23孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数075，则RF/350297504390根据Z525机床说明书，现取RMF/切削速度根据参考文献表213及表214，查得切削速度所以MIN/18VIN/152380RDVWS根据机床说明书，取，故实际切削速度为I/7RNMIN/9810521VW切削工时，则机ML34L1L32动工时为IN05217921FNLTWM工步二铰（00330）孔25根据参考文献表225，RMF/402，得MIN/18VMIN/6524819RNS查参考文献表422，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度RMF/350I/RW。IN/9V切削工时，则机动L4ML91L32工时为IN6403519821FNLTWM工序IX钻，铰18（00280）孔与工序VIII相似，在此就不多做说明工序X钻2M67H的螺纹底孔51，攻丝M6工步一钻2M67H的螺纹底孔51选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表316）M15由切削表27和工艺表4216查得028/FR机（切削表215）16INCV查016/MIN85CNRD查查9991R/MINI/1CW按机床选取1100R/MINWN176M/MINMIN/105DNVWC基本工时00504MINI280532WFLT总的工时T2T0101MIN工步二攻丝M6选择M6MM高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即FP125/FMR75/MINCV机107598/INCNRD查3981R/MINI/6CW按机床选取MIN/425RNW75/ICV机基本工时00253MININ25140321WFNLT总的工时T2T0051MIN工序XI铣底面宽60长180的槽1刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。MAP01D120MIN/75V4Z2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MAP012）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15KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZIN3981510RDVNS按机床标准选取425WN/MIN/610425VW当425R/MIN时NRZFWM/34025按机床标准选取MF3）计算工时切削工时，则机动工时为L180L12IN9I4251XFNLTWM工序XII铣工字型通槽1选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。MAP01D50MIN/7V4Z2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MAP02）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15KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZIN495110RDVNS按机床标准选取1450WN/MIN/8210VW当1450R/MIN时NRZFWM/160452按机床标准选取MF3）计算工时切削工时，则机动工时为L180L602IN34I621XFNLTWM工序XIII检验合格后，交付装配三、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，决定设计工序XII铣工字型通槽的铣床夹具。31问题的提出本夹具主要用于工序XII铣工字型通槽，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。我们选用已经加工的213孔和底面来定位，也就是经典的“一面两销”定位32定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。13的孔已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的13孔和底面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两销和已加工好的13孔及底面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的铰链压板作为夹紧机构。33切削力及夹紧力计算（1）刀具采用立铣刀5MMZ4机床X51立式铣床由3所列公式得FVZWQUEYXPFNDAFC0查表948得其中修正系数01VK3F83FQFXZ24650Y0UPA0FW代入上式，可得F8894N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K4321K其中为基本安全系数151K为加工性质系数112为刀具钝化系数113为断续切削系数114K所以NF715（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由FKF21其中F为夹紧面上的摩擦系数，取2501FFGG为工件自重ZPNFFN435121夹紧螺钉公称直径D8MM，材料45钢性能级数为68级MPAB106MPABS4801螺钉疲劳极限B926321极限应力幅PAKMA751LI许用应力幅MPASA317LIM螺钉的强度校核螺钉的许用切应力为SS354取S4得MPA120满足要求824CHDFPANC1532经校核满足强度要求，夹具安全可靠，使用铰链压板的夹紧机构快速人工夹紧，调节夹紧力的调节装置，即可指定可靠的夹紧力34定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面，一圆柱销，一削边销（2）本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。01230267DYZTD式中定位副间的最小配合间隙（MM）；工件圆孔直径公差（MM）；D定位销外圆直径公差（MM）。TD图32定位销水平放置时定位分析图35定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示O图33夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度A25MM定向键的结构尺寸如下表31定向键数据表夹具体槽形尺寸B2B2H公称尺寸允差D允差4LHHD1公称尺寸允差D1400140045208310571300423对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是铣工字型通槽，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示图34对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示标记四周倒圆图35平塞尺图塞尺尺寸为表32平塞尺尺寸表公称尺寸H允差DC2000602536夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了铰链压板的夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点