机械制造技术课程设计摇臂支架加工工艺及钻Φ6.1孔夹具设计【全套图纸】

1、设计说明书题目：摇臂支架零件的工艺规程及钻6.1孔夹具设计摘 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。摇臂支架加工工艺规程及钻孔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

2、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。全套图纸，加153893706abstrctthis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.the reduction gear

3、box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components,

4、understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decid

5、es each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other pa

6、rts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目录序

7、言1一 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的工艺分析2二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择42.3制定工艺路线52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.5 确定切削用量及基本工时7三 夹具设计153.1问题的提出153.2定位基准的选择153.3切削力和夹紧力的计算153.4定位误差分析163.5夹具设计及操作的简要说明16总 结17致 谢19参 考 文 献2020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

8、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。摇臂支架的加工工艺规程及其钻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

9、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1.1零件的作用摇臂支架在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，支架材料一般采用高强度碳钢和合金钢；该摇臂支架采用45钢。 耳朵表面要求高频淬火处理，硬度为5256hrc。1.2零件的工艺分析分析零件图可知，该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削，车削，钻床的粗加工就可以达到加工要求。主要工作表面加工精度虽然相对较高，但在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量的加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。加

10、工表面尺寸及偏差(mm)公差/mm及精度等级表面粗糙度ra/m形位公差/mm摇臂支架底面20it113.2摇臂支架耳朵端面54it76.3摇臂支架耳朵表面12it80.8 0.1100 d3mm孔3it1212.54mm孔 0.018，it86.310.5mm孔10.5it1212.56.1mm孔6.1it1212.5摇臂支架外圆表面20it126.30.05 d二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法

11、。由于摇臂支架在工作过程中要成熟冲击载荷，为增强其强度和韧性，且根据生产纲领为大量生产，毛坯选用锻件。为提高生产率和锻件的精度，采用模锻方法来制造毛坯。2.2基面的选择定位基准有粗基准和精基准之分。通常先确定精基准，后确定粗基准。1.精基准的选择根据该摇臂支架的技术要求和装配要求，选择摇臂支架的底面和摇臂支架耳朵的端面作为精基准。零件上的很多表面都可以采用它们作为基准来进行加工。即遵循了“基准统一”的原则。摇臂支架的底面是设计基准，选用其做精基准定位加工10.5mm孔和.mm孔以及摇臂支架的外圆20mm。摇臂支架耳朵的端面做为精基准，可以钻3mm孔和4mm孔。这样就实现了设计基准和工艺基准的重

12、合。同时也保证了被加工表面的平行度要求。2.粗基准的选择 选择粗基准，要注意表面是否平整，有没有飞边，毛刺或者其他缺陷。我选择摇外圆20mm的外圆面做粗基准。2.3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。 1.机械加工顺序（1）遵循“先基准后其他”的原则。首先加工精基准摇臂支架的底面。（2）遵循“先粗后精”的原则。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。（3）遵循“先主后次”的

13、原则。先加工主要表面摇臂支架的底面、摇臂支架耳朵端面、摇臂支架耳朵表面。（3）遵循“先面后孔”的原则。首先加工各个端面和表面，后加工各个孔。2.热处理工序模锻成型后切边，进行调质。调制硬度为241285hbs，并进行酸洗，喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面印脱碳而对机械加工带来的不利影响。摇臂支架前臂表面在精加工之前需要进行局部淬火，提高它的耐磨性和在工作中成熟冲击载荷的能力。3.辅助工序在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中检工序。综上所述，该摇臂支架的安排顺序为：基准加工主要加工表面粗加工以及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要

14、表面加工热处理主要表面精加工。摇臂支架的工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1铣摇臂支架底面立式铣床x51高速钢套式面铣刀游标卡尺2铣摇臂支架顶面立式铣床x51高速钢套式面铣刀游标卡尺3车12左端面，外圆，台阶面，退刀槽卧式车床ca6140端面车刀，切槽刀游标卡尺4车12右端面，外圆，台阶面，退刀槽卧式车床ca6140端面车刀，切槽千分尺5钻直径为10.5的空立式钻床z525麻花钻千分尺6钻直径为6.1的孔立式钻床z525麻花钻游标卡尺7钻直径为3 的孔，扩直径为4的孔深4立式钻床z525麻花钻卡规深度游标卡尺8钻3mm孔立式钻床z525麻花钻卡尺、塞规9钻2-2孔立式钻床

15、z525麻花钻卡尺、塞规10专用夹具磨直径为12的左端外圆外圆磨床m2110砂轮卡尺、塞规11专用夹具磨直径为12右端外圆外圆磨床m2110砂轮游标卡尺13去毛刺钳工台平锉14热处理耳朵表面局部淬火淬火机15清洗清洗机16压入钢球4，孔口收口17终检塞规、百分表等2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定由表2-10表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量，应该先确定一下各个因素。1.公差等级由摇臂支架的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.锻件重量计算后，摇臂支架的重量约为0.23kg，初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.4kg.3.锻件形状复杂系数对零件图金星分析

16、计算，可大致确定锻件外廓包容提的长度、宽度、高度。即l=54mm，b=32mm，h=53mm。由公式（2-3）和（2-5）可计算出该锻件的形状复杂系数s=0.526。属于s级。4.锻件材质系数摇臂支架的材料为45钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢。所以该锻件的材质系数属于m级。5.锻件分模线形状根据该零件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于直分模线。6.零件表面粗糙度由零件图可知，各个加工表面的粗糙度ra大多数都大于等于3.2m。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表如下锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级0.40.7

17、6sm普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注厚度321.52.0 (取2.0)1.4表2-11表2-13宽度541.52.0 (取2.0)1.6表2-11表2-13宽度251.52.0 (取2.0)1.2表2-10表2-132.5 确定切削用量及基本工时工序：铣30x32底面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 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2） 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7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标

18、准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序ii：铣20x25顶面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用yg8,，。2. 决定铣削用量4） 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5） 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7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序iii：车12左端面，外圆，台阶面，退刀槽车12mm外圆柱面，同时应检验机床功率及进给机构强度1) 切削深度，单边余量z=1mm,一次切除。2) 进给量，根据机械加工工艺手

19、册取f=0.9mm/r3)计算切削速度62m/min4)确定机床主轴转速 ns= 1645r/min 与1645r/min相近的机床转速为1750r/min现选取1750r/min 所以实际切削速度= 5) 检验机床功率其中2985，1.0，0.65，-0.15， =0.63 =0.61 =29851.00.51500.630.89=1122.4(n) 切削时消耗功率2.81(kw) ca6140主电机功率为7.5kw.转速为480r/min时主轴传递的最大功率为4.5kw.所以机床功率足够，可以正常加工。6) 校验机床进给系统强度已知主切削力1122.4n.径向切削力其中1940，0.9，0

20、.6，-0.3，=0.59=0.5 所以 =19401.50.51500.590.5=203(n) 而轴向切削力 其中2880，1.0，0.5，-0.4，=0.34=1.17 轴向切削力 =28801.50.51500.341.17=442(n) 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1,则切削罗在纵向进给方向对进给机构的作用力为f=+(+)=442+0.1(1122.4+203)=442+132.5=574.5n 而机床纵向进给机床可承受的最大纵向力为3530n(见切削手册表1.30)故机床进给系统可正常工作。7)切削工时t=其中l=10mm =4mm =2mm 所以t=0.0146min工序

21、iv的切削用量及基本工时和工序iii相同工序v：钻10.5 的孔机床：z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻9.1) 给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得v=30m/min.3) 定机床主轴转速ns= 1061r/min,与1061r/min相近的机床转速为1012r/min。现选取=1012r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=53mm; =4mm; =3mm; t= =0.456(min)工序vi：钻6.1的孔切削用量

22、及基本工时刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻6.1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度v=2434m/min. 取v=30m/min3) 确定机床主轴转速ns= 1592r/min与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=53mm; =4mm; =3mm; t= =0.3237(min)工序vii：钻直径为3的孔，扩孔4深4个钻3孔，扩4孔(1)钻3mm孔机床：z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-

23、61选取高速钢麻花钻4.1)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度v=2434m/min. 取v=24m/min3)确定机床主轴转速ns= 2469r/min与2469r/min相近的机床转速为2012r/min。现选取=2012r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=48mm; =4mm; =3mm; t= =0.2103(min)(2) 扩4mm孔 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻6.1) 进给量 查机械加工工艺师手册表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度v=2434m/min. 取v=24m/min3

24、) 确定机床主轴转速ns= 1910r/min与1910r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1 t=i ;其中l=48mm; =4mm; =3mm; t= =0.2967(min)工序ix：磨直径为12的左端外圆(1) 磨12mm外圆柱面机床mq1350a轻型外圆磨床1)选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料a46kv6p 35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272)切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-4

25、2有工件速度18m/min纵向进给量 0.5b20mm(双行程)切削深度0.0157mm/st 3)切削工时式中d-被加工直径 b-加工宽度z-单边加工余量k-系数v-工作台移动速度-工作台往返一次砂轮轴向进给量-工作台往返一次砂轮径向进给量0.55(min)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。由指导老师的分配第8道工序的钻6.1孔的钻床夹具。3.1问题的提出 本夹具主要用于钻6.1孔，精度要求不高，和其他面没有任何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2定位基准的选择本道工序加工6.1孔，精度不高，因此我们采用支撑钉和挡销定

26、位，因为孔径自身较小，切削力较小，因此不在采用其他的辅助定位，手柄的压紧力即可以满足要求。3.3切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4定位误差分析工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出

27、孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： td=dmax-dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用支撑钉和挡销定位，工件始终靠近挡销的一面，故应当能满足定位要求。3.5夹具设计及操作的简要说明使用支撑钉和挡销定位，手柄的压紧力即可指定可靠的卡紧力。同时我们采用固定钻套，保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效率，适合于大批量生产。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床

28、概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所