机械制造技术基础课程设计顶尖体加工工艺规程及铣上表面专用夹具设计

1、辽宁工程技术大学课程设计ii 辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：顶尖体加工工艺规程及铣上表面专用夹具设计 班级：机械08-5 姓名： 指导教师：魏永乐 完成日期：2011.6.27 辽宁工程技术大学课程设计12一、设计题目设计顶尖体加工工艺规程及铣上表面专用夹具设计二、原始资料(1)被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1绘制零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程综合卡片 1张4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1张5绘制夹具装配图（a0或a1） 1张6绘制夹具中1个零件图

2、（a1或a2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7编写课程设计说明书（约5000-8000字）。 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，熟悉题目阶段。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具总装图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答

3、辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 成 绩： 指导教师日期摘要机械制造基础课程设计是我们全部学完大学的机械制造基础课程以及部分专业课之后进行的。这是我们大学中进行的又一次的课程设计，它要求学生全面综合地运用本课程及有关理论实践知识进行工艺规程卡、工序卡、夹具设计，为以后做好毕业设计进行一次预备训练。这次设计的是顶尖体，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，我们必须了解重要的画图软件，如cad，caxa等，题目所给的零件是顶尖体。了解了顶尖体的作

4、用，参照指导书上根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定顶尖体的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。abstract machinery manufacturing foundation course design is we learned of the university machinery manufacturing base course, technology basic course and much of the professional class after. this is

5、 our university in the second course design, each class of graduation design, the design has a lot of help ，this design is the top body parts, a figure, blank figure, each a assembly drawings, machining process card and fixture design and the corresponding process to process card each one. first we

6、must be familiar with the parts, we must understand the important drawing software, such as cad, caxa etc. the topic is the top body parts. understand the role of the top body, according to the guiding book of the nature of the parts and parts according to figure on the end of the roughness of blank

7、 size and determined mechanical machining allowance. and then well according to the locating datum determine first pure benchmark, made after the thick benchmark, the last of the top body process worked for the road map, the clamping fixture, draw the assembly drawing.目 录1、顶尖体的工艺分析及生产类型的确定11.1、顶尖体的用

8、途11.2、顶尖体的技术要求：21.3、审查顶尖体的工艺性21.4、确定顶尖体的生产类型22、确定毛胚、绘制毛胚简图32.1选择毛胚32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量32.2.1公差等级32.2.2顶尖体铸造毛坯尺寸工差及加工余量42.2.3绘制顶尖体毛坯简图43、拟定顶尖体工艺路线43.1、定位基准的选择43.1.1精基准的选择43.1.2粗基准的选择53.2 、表面加工方法的确定53.3、加工阶段的划分53.4、工序的集中与分散63.5、工序顺序的安排63.5.1机械加工工序63.5.2热处理工序63.5.3辅助工序63.6、确定工艺路线64、加工余量、工序尺寸和工差的确定85.夹具

9、设计85.2设计思想95.3夹具设计95.3.1定位分析95.3.2切削力及夹紧力的计算105.3.3夹具操作说明106. 体会与展望10参考文献121、顶尖体的工艺分析及生产类型的确定1.1、顶尖体的用途1零件的作用本设计题目所给的零件是顶尖体，将25孔与顶尖体研配，主要作用是固定顶尖。将顶尖体安装在机床的尾体部分，圆柱体形部分有一个25的孔，顶尖穿过25的孔，将螺钉拧紧，这样就将顶尖固定，再利用顶尖完成对加工零件的固定。2零件的工艺分析该零件为顶尖支架，安装顶尖，形状一般，精度要求并不高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅附图1）由零件图可知，零件的孔、顶尖两个侧面及顶尖体的顶面有粗糙度要

10、求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。阶梯底座底面的精度为ra6.3，内孔的精度要求为ra3.2，顶尖体在工作时，静力平衡。1.2、顶尖体的技术要求：该顶尖体的各项技术要求如下表所示：加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)上端面40x106it72.525孔250+0.05it73.25孔5it83.2m12螺纹孔12it72.5顶尖体下端面106*28it102.5顶尖体的两侧面60*106it103.21.3、审查顶尖体的工艺性该顶尖体结构简单，形状普通，属一般的尾座类零件。主要加工25中钻5孔，要求其粗糙度

11、为3.2，其次就是；上端面106*4025和12.5孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。1.4、确定顶尖体的生产类型 已知此顶尖体零件的生产纲领为5000件/年，此零件不足15kg，属于轻型零件，查指导书第3页表1-4，可确定该顶尖体生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主， 采用专用工装。2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚零件材料为ht200，考虑零件在机床运行过程中所受冲

12、击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择木摸机械砂型铸件毛坯。根据表2-1 大批量生产的毛坯铸件的公差等级，选用铸件尺寸公差等级为ct10。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。由表2-3 铸件尺寸公差，得尺寸公差3.6mm，四舍五入，决定选用尺寸公差4mm。由表2-4 要求的铸件机械加工余量，加工余量等级选择f，机械加工余量选择1.5mm。2.2.1公差等级由顶尖体的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为ct=10。2.2.2顶尖体铸造毛坯尺寸工

13、差及加工余量项目机械加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm备注上下端面1.53.61061.8前后端面1.53.6661.8左右端面13.2401.62.2.3绘制顶尖体毛坯简图3、拟定顶尖体工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1精基准的选择按照精基准的选择原则，减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。根据零件图所示，故应选下表面为精基准，以此加工顶尖体上表面以及其它表面。3.1.2粗基准的选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面作粗基准。则选择下表面为粗基准。3.2 、表

14、面加工方法的确定 根据顶尖体零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度ra/um加工方案106*40上端面it72.5粗铣-精铣25孔it73.2钻-粗扩-精铰5孔it83.2钻-扩孔-精铰顶尖体的两侧面it103.2粗铣-精铣顶尖体的下端面两侧it102.5粗铣m12螺纹孔it72.5钻-粗扩-精铰3.3、加工阶段的划分该顶尖体加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣顶尖体上端面。在精加工阶段，完成顶尖

15、体左右端面的精铣加工和25孔的钻-粗扩-精铰加工及5孔等其他孔的加工。3.4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排顶尖体的加工工序。该顶尖体的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助 时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工顶尖体的各个要求加工的端面，再加工25孔。3.5.2热处理工序铸

16、造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该顶尖体在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.5.3辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该顶尖体工序的安排顺序为：在热处理基准加工粗加工精加工。3.6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了顶尖体的工艺路线工序号工 序 内 容设 备工 艺 装 备1粗铣出上表面并精铣卧式铣床x60圆柱铣刀、游标卡尺、专用夹具2以上表面为基准铣削左右两个端面。卧式铣床x60圆柱铣刀、游标卡尺、专用夹具3以上表面为基准铣出下表面及其两个台

17、阶面,距离下表面6mm、距离前后表面各6mm。卧式铣床x60圆柱铣刀、游标卡尺、专用夹具4前后面互为基准加工，保证前后厚度为40mm。卧式铣床x60圆柱铣刀、游标卡尺、专用夹具5加工左下方45斜面。卧式铣床x60圆柱铣刀、游标卡尺、专用夹具6以铣削过的上表面为基准，钻削出直径25mm、轴线距离上表面为9mm的孔。z550钻床麻花钻 、扩孔钻、游标卡尺、专用夹具7以钻削过的孔轴线为基准，加工m12的螺纹孔。z550钻床麻花钻 、丝锥、游标卡尺、专用夹具8以铣削过的直径25的孔的下母线为基准，钻削出直径为5深度为6的盲孔z550钻床麻花钻 、游标卡尺、专用夹具9以下台阶面为基准加工出直径为12.5

18、的两个通孔z550钻床麻花钻 、游标卡尺、专用夹具10以上表面为基准加工距离左端面12mm的直径为12mm的螺纹孔，再扩孔至13mm且深度至其一半z550钻床麻花钻 、丝锥、扩孔钻、游标卡尺、专用夹具11钻三个直径为3mm的通孔z550钻床麻花钻 、游标卡尺、专用夹具12去毛刺钳工台平锉13清洗清洗机14终检塞规、百分表、卡尺等4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定所要铣削的上表面的加工余量、工序尺寸和公差。由表2-35 平面粗加工加工余量可查得，其加工余量为4mm。查表1-19铣床加工的经济精度可查得，平面度为0.02mm、加工面对基面的平行度为0.03mm、加工面相互间的垂直度为0.

19、02/100mm。5.夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。5.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；六点定位原理。（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。5.2设计思想为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度

20、，需要设计专用夹具，我主要设计主视图铣削上表面的夹具。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，面精度不是主要考虑的问题。本夹具主要用来对上表面进行加工，其表面粗糙度ra2.5，铣可以满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。5.3夹具设计5.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故铣削上表面时，采用顶尖体底面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为三个支承钉，因为该定位元件的工序基准为上表面，而

21、定位基准是下表面，所以存在基准不重合位差b=td=0.03。假定定位基准面比较平整光滑，则不会产生基准位移误差，及j=0。于是定位误差为0.03mm。5.3.2切削力及夹紧力的计算铣削力：查机床夹具设计手册p70表3-6，得铣削力计算公式： =2795x3x22.4x36.86 x 0.001=6923n =1940x3x16x36.86 x0.001 =3432n =2880x3x8x36.86=2548n=6923n+0.1 x (3432+2548) n=7521 n夹紧力：手动。 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。5.3.3夹具操作说明采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件

22、。定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。6. 体会与展望通过这次机械制造技术基础课程设计，我经历了一次完整的将二维图纸上的图形曲线化为在国家工业生产中可以使用的真正零件的设计过程。也是我们学完机械制造技术基础后的综合应用，通过这事设计，使我较全面的了解我我们如何进行设计，以及设计步骤要有序，不能盲目的进行。该课程设计所涉及的问题是一个机械专业的大学生所必须掌握的，使我们脱离了纸上谈兵。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型