靠背侧板机械加工工艺及夹具设计

1、说明书摘要：本文是年产量为5000件的背靠侧板的机械加工工艺的步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。该课题所设计的背靠侧板为航空座椅上一个常见的支撑零件，此零件由金属模铸造毛坯，然后用钻床、数控铣床对毛坯进行精加工所得。在设计背靠侧板机械加工工艺过程时通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，同时根据互为基准、反复加工，先粗后精，先面后孔等原则，确定加工工艺，选择合理的加工工艺路线， 合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩等用来提高加工精度，保证其加工质量。从而制定出机械加工工艺规程，同时设计出专用夹具。目录一、 零件的工艺分析及生产类型的确定.3二、 选择

2、毛坯、确定毛坯尺寸，设计毛坯图.4三、 选择加工方法，制定工艺路线.5四、 工序设计.8五、 确定切削用量及基本时间.11六、 夹具设计.12七、 设计总结.15八、 参考文献.16九、 附录.17一、零件的工艺分析及生产类型的确定1.零件的作用背靠侧板由优质材料ZL401，通过钢模铸造的方法一次性锻造出毛坯，然后经过精加工制造而成。侧板载荷均匀分布、总体应力水平较低，弹性变形的可能性较小。侧板无焊缝，完全排除焊接热应力造成侧板变形和开裂的可能。侧板没有疏松，缩孔及裂纹等缺陷，有较高的强度，能够起到很好的支撑作用。2.零件的生产类型为年产量为5000件的大批量生产3.零件的工艺分析该零件航空座

3、椅侧板，铸造等级为8级，加工余量等级为F级，精度要求不高，零件主要技术要求分析如下：由图可知， 5个零件内部的尺寸要求只要通过金属模锻造就可达到，而该侧板的五个面精度要求为Ra3.2，经过粗铣、半精铣、精铣即可，用数控铣床铣外形斜面及R18和台阶面就能满足精度要求为Ra3.2技术要求，孔30H7只需粗镗、半精镗、精镗即可达到精度要求为Ra0.8，然后用钻床钻四个孔10.5和两个腰形孔就能满足精度要求Ra6.3，再钻5个5.1的孔，再对其攻丝为5孔M6即可完成整个加工流程.二、选择毛坯、确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.选择毛坯根据零件要求，该零件的材料为ZL401，且为大批量生产，为使零件有较好的力

4、学性能，保证零件工作可靠，故需要采用金属模锻造毛坯，效率高，同时保证了毛坯尺寸，便于加工。2.确定机械加工余量上、下两面和R18的外圆的加工余量分别为 2.2+1.0+0.6=3.8mm （粗铣+半精铣+精铣）右端面的加工余量为 2.2+1.5+0.6=4.3mm （粗车+半精车+精车）前后两面的加工余量分别为 2.2+1.0+0.8=4mm （粗车+半精车+精车）30孔的加工余量为 1.5+1.5+1.0=4mm （粗镗+半精镗+精镗）剖面C-C的加工余量为 2.2+1.0+0.8=4mm （粗铣+半精铣+精铣）3.毛坯尺寸（mm）项目总长度上下两端面距离前后面厚度半圆形孔外端半径通孔直径C

5、-C面毛坯尺寸444.387.63821.826284.设计毛坯图铸造方法：金属模铸造确定圆角半径根据零件图纸要求，铸件外轮郭未注圆角半径为7mm，内轮廓未注圆角半径为2mm,其余圆角半径见图纸要求，圆角尺寸能保证各表面的加工余量。确定拔模斜度 查表2-8得：外表面斜度为0°30，内表面斜度为1°。铸件浇铸位置及分型面的选择 为保证铸件没有气孔，砂眼，缩松，裂纹等缺陷，根据简单铸件的分型面应尽量选在铸件的最大端面上原则，选取上下两端面作为分型面三、选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择粗基准的选择：按基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；

6、若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。遵循“基准重合”“互为基准”原则，采用加工表面为精基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，尽可能地用加工过的表面为精基准，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则2.零件表面加工方法l 上、下端面：表面粗糙度为Ra3.2，应该采取需要进行粗铣，再进行半精铣，再进行精铣。l 前后端面：表面粗糙度为Ra3.2，应该采取需要进行粗铣，再进行半精铣，再进行精铣。l 右端面：表面粗糙度为Ra3.2，应该采取需要进行粗铣，再进行半精铣，再进行精铣。l 斜面及R18：表面粗糙度为Ra3.2，用数控铣床加工l

7、1.5的台阶：用数控铣床加工l 30的孔：表面粗糙度为Ra0.8，用镗床进行粗镗，再进行半精镗，再进行精镗l 4×10.5的孔：表面粗糙度为Ra6.3，用数控钻床钻孔加工l 两个腰形孔：表面粗糙度为Ra6.3，用数控钻床钻孔加工l 5×M6：表面粗糙度为Ra6.3，用数控钻床钻孔，然后攻丝l 侧板为R5的圆弧：表面粗糙度为Ra3.2，用钳工进行加工l 侧板为R50的圆弧：表面粗糙度为Ra3.2，用钳工进行加工以上加工工艺路线参考表2-9,2-10 3.制定工艺路线工序1：粗铣端面（前端面）工序2：粗铣端面（后端面）工序3：半精铣端面工序4：半精铣端面工序5：精铣端面工序6：

8、精铣端面工序7：粗铣端面（上端面）工序8：粗铣端面（下端面）工序9：半精铣端面工序10：半精铣端面工序11：精铣端面工序12：精铣端面工序13：粗铣端面工序14：半精铣端面工序15：精铣端面工序16：精铣斜面及R18外圆弧工序17：精铣1.5 的台阶工序18：铣C-C面:工序19：粗镗孔30工序20：半精镗孔30工序21：精镗孔30工序22：钻两个腰形孔工序23：钻4×10.5的孔工序24：钻5×5.1的孔工序26：攻丝5-M6工序27：钳工对R50和2个R5的圆弧进行打磨加工工序28:剔除毛刺四、工序设计1.选择加工设备与工艺装备工序号设备工艺装备工序1X5032立式铣床

9、高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序2X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序3X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序4X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序5X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序6X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序7X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序8X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序9X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序10X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序11X5032立式

10、铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序12X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序13卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序14卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序15卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序16卧式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序17X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序18X5032立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具工序19TK611B立式镗床镗刀、内径千分尺、专用夹具工序20TK611B立式镗床镗刀、内径千分尺、专用夹具工序21TK611B立式镗床镗刀、内径千分尺、专用夹具工序

11、22Z525型立式钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具工序23Z525型立式钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具工序24Z525型立式钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具工序25Z525型立式钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具工序26Z525型立式钻床麻花钻、游标卡尺、专用夹具工序27钳工圆锉、平挫等工序28钳工圆挫、平挫等2.确定工序尺寸表面工序尺寸本零件的表面工序尺寸表见下表：加工表面工序单边余量工序尺寸及公差Ra粗半精精粗半精精精前后两端面2.21.00.838±0.2533.6±0.131.6±0.23.2右端面2.21.50.684.3±0.2582.1±

12、0.180.6±0.13.2上下端面2.21.00.687.6±0.2583.2±0.181.2±0.13.2本零件各圆柱表面的工序加工余量，工序尺寸及公差，表面粗糙度见下表加工表面工序余量工序尺寸及公差Ra粗半精精粗半精精精R18外圆弧2.21.00.621.8±0.2519.6±0.118.6±0.13.230H7孔1.51.51.026±0.2527.5±0.129±0.10.81.5的台阶3.2两个腰形孔6.34-10.5四个孔10.5±0.256.35-M6孔5.1±

13、;0.256.3五、确定切削用量及基本时间 切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。 专用夹具用于钻5-5.1的通孔，如下为钻5.1通孔的基本时间的确定1.切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 工序为钻五个5.1的通孔。已知加工材料为ZL401，机床为Z525立式钻床，工件装卡在专用夹具中，所选刀具为标准高速钢直柄长麻花钻。 钻5.1通孔 确定背吃刀量由于加工余量为5.1mm，故背吃刀量=2.55mm。 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表5-64，查得本工序进给量=0.270.33，由Z5125A立式钻床的进给量，选择=0.27mm/r。切削速度根据表5-66，当用标准高速钢直柄长麻

14、花钻加工ZL401，=2.55mm、=0.27mm/r时，切削速度=75m/min。故 n=1000v/d=1000×75/5.1=4683r/min(2) 基本时间根据公式 1fn2=Tb=fniLl+l+l确定工件的工时定额。其中l为孔深， l 1=（D/2）cotKr+（12）， l 2=14，D为孔径，Kr为主偏角（标准麻花钻Kr=59°）。由此可确定l=30mm，l 1=（5.1/2）cot59°+1.5=3mm，l 2=2mm=（30+3+2）mm/(0.27 mm/r×4683 r/min) ×60s=1.66s计算出基本时间，然

15、后根据一定的比例，分别计算出aT、sT、rT各个参数，其中(15%20%)aT bT= (2%7%)sT bT= (2%4%)rTbT=单件钻15通孔工时为：· =2+aT+sT+rT=3.654s3.8346s六、夹具设计经过对零件的研究和分析，这块靠背侧板我们选择为侧面的5个螺丝孔设计专用夹具，来进行定位和夹紧。（1） 定位基准的选择 根据零件我们发现，要从侧面打孔和攻丝，靠背侧板的表面有垂直度公差的要求，因而可以选择垂直挡块进行定位，限制3个自由度；竖直方向用水平挡块进行定位，限制2个自由度；用一个斜面来与靠背侧板斜面接触，限制一个自由度。最后用夹具的夹紧机构，夹紧零件。（2）

16、 工件的夹紧 定位方式确定后，选择合适的夹紧机构方案把工件的位置固定下来。选择夹紧方案的原则是夹的稳、夹的牢、夹的快。所以压紧选用压板进行，采用气动压紧装置。（3） 定位误差分析 夹具主要选用的两块挡板，所以两块挡板分别有垂直度和水平度的误差。在设计夹具的时候分别对垂直度和水平度及钻模板上钻套轴线对水平面垂直度进行限制，来尽量减小误差。七、设计总结通过两周紧张而充实的课程设计，我们在宋老师的指导下，完成了年产量为5000件的靠背侧板的机械加工工艺规程及典型夹具的设计 ，绘制出了毛坯图、机械加工工艺过程卡、所设计夹具对应工序的机械加工工序卡以及总装配图等，基本掌握了一个零件由设计到生产的基本流程，实现了由理论到实践的过渡。在这两周里我学到了很多东西，学会了使用机械加工工艺手册，对一些基本夹具也有所理解，对一些新型的夹具有了一些认识，当最终完成全部设计时，体会到了作为设计者的那种快乐，在整整两周的课程设计中，宋老师每天早上都会为我们解答设计过程中遇到的各种问题， 并将自己多年总结的经验与我们分享，为我们即将迈入工作岗位打下了一定的基础，在此表示对宋老师的感谢。通过自己动手设计并取得成功，让我充分体会到了在设计过程中探索的艰难和成功时的喜悦。在整个设计中我学会了团队合作，学会了自我学习和独立思考