机械制造技术课程设计-轴机械加工工艺规程及铣床夹具设计

1、 PAGE PAGE 1课程设计说明书课 程 名 称 机制工艺与夹具设计 设 计 课 程 工艺及夹具设计 专 业 机械设计与制造 班 级 学 号 姓 名 2018年 12月6日目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc531873603 绪论 PAGEREF _Toc531873603 h 1 HYPERLINK l _Toc531873604 1.机械设计制造的概述 PAGEREF _Toc531873604 h 1 HYPERLINK l _Toc531873605 2.设计目的 PAGEREF _Toc531873605 h 1 HYPERLINK l _To

2、c531873606 1. 零件的分析 PAGEREF _Toc531873606 h 2 HYPERLINK l _Toc531873607 1.1 零件的分析 PAGEREF _Toc531873607 h 2 HYPERLINK l _Toc531873608 1.2 确定零件的生产类型 PAGEREF _Toc531873608 h 3 HYPERLINK l _Toc531873609 2. 确定毛坯 PAGEREF _Toc531873609 h 3 HYPERLINK l _Toc531873610 2.1 毛坯的选择 PAGEREF _Toc531873610 h 3 HYPE

3、RLINK l _Toc531873611 3. 基准的选择及方案的确定 PAGEREF _Toc531873611 h 3 HYPERLINK l _Toc531873612 3.1 基准的选择 PAGEREF _Toc531873612 h 3 HYPERLINK l _Toc531873613 3.1.1 精基准的选择 PAGEREF _Toc531873613 h 3 HYPERLINK l _Toc531873614 3.1.2 定位方案的比较分析与确定 PAGEREF _Toc531873614 h 4 HYPERLINK l _Toc531873615 3.2 选择加工方法 PA

4、GEREF _Toc531873615 h 4 HYPERLINK l _Toc531873616 4. 夹紧机构的设计 PAGEREF _Toc531873616 h 4 HYPERLINK l _Toc531873617 4.1 夹紧力的方向、作用点 PAGEREF _Toc531873617 h 4 HYPERLINK l _Toc531873618 4.2 选择夹紧机构，确定夹紧方案 PAGEREF _Toc531873618 h 4 HYPERLINK l _Toc531873619 4.3 计算夹紧力 PAGEREF _Toc531873619 h 5 HYPERLINK l _T

5、oc531873620 4.4 选择导向装置 PAGEREF _Toc531873620 h 6 HYPERLINK l _Toc531873621 4.5 夹具体 PAGEREF _Toc531873621 h 9 HYPERLINK l _Toc531873622 5. 误差分析 PAGEREF _Toc531873622 h 10 HYPERLINK l _Toc531873623 6. 绘制夹具装配图 PAGEREF _Toc531873623 h 10 HYPERLINK l _Toc531873624 6.1制图比例1：1 PAGEREF _Toc531873624 h 10 HY

6、PERLINK l _Toc531873625 6.2夹紧、导向，夹具体 PAGEREF _Toc531873625 h 10 HYPERLINK l _Toc531873626 6.3夹具装配图上标注的尺寸 PAGEREF _Toc531873626 h 12 HYPERLINK l _Toc531873627 6.4夹具装配图上应标注的技术要求 PAGEREF _Toc531873627 h 12 HYPERLINK l _Toc531873628 7. 方案设计论证 PAGEREF _Toc531873628 h 13 HYPERLINK l _Toc531873629 致谢 PAGER

7、EF _Toc531873629 h 13 HYPERLINK l _Toc531873630 参考书籍 PAGEREF _Toc531873630 h 14 PAGE PAGE 16洛阳理工学院绪论全套图纸加V信153893706或扣 33463894111.机械设计制造的概述机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术

8、资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。本设计的内容为机床专用夹具设计。首先，通过对铣床的分析，了解小轴在铣床加工中的作用。运用机械制造设计技术及相关课程的知识，解决小轴在加工中的定位、加紧等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件加工质量。其次，依据小轴毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定切实可行的小轴加工的定位方案。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及有关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出省力、高效、经济合理并且能保证加工质量的夹具。由于是初学者能力所

9、限，经验不足，设计中有许多不足之处，希望老师多加指导。2.设计目的（1）.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识，分析和解决工艺问题的能力，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。（2）.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。（3）.培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。（4）.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。1. 零件的分析 1.1 零件的分析零件图如下：加工要求：加工12的端面,一次加工1件,装夹1件,设计铣

10、的夹具设计。 图1-1工件零件图由零件图可知，其材料为45，该材料为45钢，其具有优良的锻造性能、耐磨性、消振性，较低的缺口敏感性和良好的切削加工性能，并能承受较大载荷。 对零件进行初步的工艺分析：1.先加工左右端面。2.再加工外圆。3.然后铣槽。1.2 确定零件的生产类型企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。零件的年生产纲领公式如下：N=Qn(1+%)(1+%)式中 N零件的年生产纲领（件/年） Q产品的年产量（台/年） n每台产品中，该零件的数量（件/台） %备品率 %废品率该零件为中批或大批量生产.2. 确定毛坯2.1 毛坯的

11、选择该零件是一个结构较相对简单的零件，要求材料易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用锻铁材料45，锻铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。鉴于零件的结构，需要先根据零件图，进行锻造，结合零件和经济的考虑，最好用模锻锻造的方法。3. 基准的选择及方案的确定3.1 基准的选择3.1.1 精基准的选择在选择精基准时应考虑如何时“基准重合”，这样可以避免基准不重合而引起的基准不重合误差。为了实现基准统一，先选择以下两

12、种方式。3.1.2 定位方案的比较分析与确定 上图给出了定位原理方案，仔细分析本工序的工序内容及加工要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和元件，要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。方案一:以底平面限制3个自由度，外圆限制3个自由度，属于完全定位。3.2 选择加工方法由于生产类型为大批生产，故加工设备以立式铣床机床为主，其生产方式为专用夹具为，工件在各机床上的装卸

13、及各机床间的传送均由人工完成。了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的，根据所给零件图可知，本道工序的内容是铣槽。4. 夹紧机构的设计4.1 夹紧力的方向、作用点夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，防止工件在夹紧力的作用下产生变形，导致工件报废。夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置，确保工件定位准确、不变形。4.2 选择夹紧机构，确定夹紧方案在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构，确定夹紧

14、机构要注意以下几方面的问题：夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，确保工件夹紧牢固。手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度。夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率。根据所给工件的形状、尺寸，选用螺旋杠杆式加紧机构来夹紧工件。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，要选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，并最终确定最佳设计方案。由于工件大批量生产，宜用简单的手动装置。前侧面采用夹紧螺钉与后侧面的定位螺钉保证前后方向的定位稳定，然后在工件的筋板侧面上采用手柄夹紧工件，属于单个螺旋夹紧机构。4.3 计算夹紧力（1）刀具： 采用端铣刀 50mm z

15、=24机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠

16、，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.4 选择导向装置对刀原件是用来确定刀具与夹具的相对位置的元件，对刀件已经标准化了，常见的对刀原件有 圆形对刀块 用于加工单一的平面，方形对刀块，用于调整组合铣刀位置时候对刀 直角对刀块，用于加工相互垂直面或铣槽时候对刀，侧装对刀块，用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铣槽时对刀，具体结构如下图圆形对刀块高度对刀装置，主要用于加工平面，选用圆形对刀块(JB/T 8031.1-1999)方形对刀块用于调整组合铣刀位置时候对刀 直角对刀块，用于加工相互垂直面或铣槽时候对刀直角对刀块主要供盘状铣刀及圆柱立铣刀铣槽时

17、对刀用。可选用直角对刀块(JB/T 8031.3-1999)或侧装对刀块(JB/T 8031.4-1999)侧重对刀块用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铣槽时对刀塞尺的设计对刀时，铣刀不能与对刀块的工件表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，而应通过塞尺来校准他们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块工作表面之间，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀位置，常用的塞尺有2种标准，一是对刀平塞尺，S=1-5mm 公差取h8 另外是对刀圆柱塞尺，d=3-5mm 公差取h8，具体结构尺寸参阅 夹具手册，平塞尺结构圆柱塞尺结构4.5 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。

18、具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，所以形位公差有较严格的要求。5. 误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。EQR(2，3) EQR(,123) EQR 6. 绘制夹具装配图6.1制图比例1：1把工件视为透明体，用双点划线画出零件轮廓，作出定位面、夹紧

19、面和加工的孔，无关的定位表面可以省略。6.2夹紧、导向，夹具体画出定位元件和导向元件，按夹紧状态画出夹紧元件或夹紧机构，画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的联结，使夹具形成一体，标注必要的尺寸，配合和技术条件。对零件编号，填写标题栏和零部件明细表。其中还要在定位，导向完成后进行定位精度的定性分析。（1）总装配图应按国家标准尽可能按比例1：1绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的工作原理和结构；（2）视工件为透明体，用双点画线画出主要部分（如轮廓，定位以及夹紧面和加工孔）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置和各支撑的位置；（3）按照

20、夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构；（4）画出夹具体及其他联接用的元件（联接体、螺钉、螺母等），将夹具各组成元件组合成一体；（5）标注必要的尺寸、配合、公差等。夹具的外形尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸；夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头的引导所需要的配合尺寸要求。 夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。 各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。（6）标注技术条件。定位元件的定位面间相互位置精度。定位元件的定位表面与夹具安装底面的位置精度。 定位表面与导向元件间的位置精度。 导向元件工作面间的位置精度。 （7）对零件编号，填写标题栏

21、和零件明细表。每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意：不能遗漏加工工件和标准件、配套件等。第二章配图上应标注的尺寸和技术条件夹具装配图上应标注必要的尺寸和技术要求，主要目的是为了检验本工序零件加工表面的形状，位置和尺寸精度在夹具中是否可以达到，为了设计夹具零件图，也为了夹具装配和装配精度的检测。6.3夹具装配图上标注的尺寸（1）夹具外形轮廓尺寸，如长、宽、高。（2）夹具与机床工作台或主轴

22、的配合尺寸，以及固定夹具的尺寸等。（3）夹具与钻头的联系尺寸，如钻模套对钻头引导所需要的距离。（4）各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间装配后的位置尺寸及公差应满足要求。上述联系尺寸和位置尺寸的公差，一般取工件的相应公差的1/31/5大小。6.4夹具装配图上应标注的技术要求应标注的技术要求包括：相关元件表面间的位置精度，主要表面的形状精度，保证装配精度和检测的特殊要求，以及调整、操作等必要的说明。通常有以下几方面：（1）定位元件的定位表面间相互位置精度。（2）定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。（3）定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。（4）各导

23、向元件的工作面间的相互位置精度。（5）夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出该夹具的具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类夹具的图样资料等。7. 方案设计论证（1）首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用立式钻床加工比较合理。（2）其次工件主要定位部分为:以底平面限制3个自由度，外圆限制3个自由度，即完全定位。故此工件就采用这种方法进行定位。（3）固定V型块和活动V型块把工件定位后，用丝杆，螺母组成的压紧机构加紧。这样工件的定位加紧就完成了。最后调整对刀装置，对位铣刀

24、，保证加工尺寸。致谢 这次设计让我收益匪浅，做这个设计过程中，我获得的心得和体会，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。通过这次毕业设计，我学会了遇到问题，通过自己查阅资料，请教老师，请教同学快速解决问题的能力，让我深深的明白了，天下并没有难 的事情，只要敢于攀登和克服就没有解决不了的问题。所谓天下事 会者不难，难者不会也。同时他也更深刻的让我明白，系统的知识对解决问题的重要性，知识不系统看问题就容易一点带面，以偏概全，以小盖大，通过对这些知识系统的学习和掌握，让我了解到做任何事情都要多查资料，多读书，系统的掌握相关的知识，然后才能做出正确的判断和选择，这些心得和体会也必将以后带到我今后的