托架机械加工工艺规程及夹具设计讲解

北方民族大学机械制造技术基础课程设计托架机械加工工艺规程及铳内孔夹具设计班级：机械131班姓名：海类旭学号： 20131941指导教师： 李红梅完成日期：2016年1月22日北方民族人学课程设U 第1页共1亍飞任务书一、设计题目：托架的机械加工工艺规程及铳宽3梢工艺装备设计二、原始资料TOC\o"1-5"\h\z（1）被加工零件的零件图 1张生产类型：（小批量生产）三、上交材料.所加工的零件图 1张.毛坯图 1张.编制机械加工工艺过程卡片 1套.编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套.绘制夹具装配图（A2） 1张.课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字）北方名族大学课程设计 第页共17页目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1托架的工艺分析及生产类型的确定 6\o"CurrentDocument"托架的用途 6\o"CurrentDocument"托架的技术要求 及工艺性审查 6\o"CurrentDocument"2、确定毛胚、绘制毛胚简图 7\o"CurrentDocument"选择毛胚 7\o"CurrentDocument"确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 7\o"CurrentDocument"3拟定托架工艺路线 8\o"CurrentDocument"表面加工方法的确定 8\o"CurrentDocument"加工阶段的划分 9\o"CurrentDocument"工序的集中与分散 9\o"CurrentDocument"工序顺序的安排 9机械加工工序 9确定工艺路线 10\o"CurrentDocument"4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 11\o"CurrentDocument"5、切削用量、时间定额的计算 11\o"CurrentDocument".夹具设计 12\o"CurrentDocument"提出问题 12\o"CurrentDocument"设计思想 12\o"CurrentDocument"夹具设计 12\o"CurrentDocument".总结 15\o"CurrentDocument"参考文献 161托架的工艺分析及生产类型的确定托架的用途托架的技术要求及工艺性审查该托架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)后端面IT1212.5小80内孔面IT116.3小10销孔IT71.6M10螺纹孔IT7小75内孔面0.03mmIT71.6左端面IT116.32、确定毛胚、绘制毛胚简图选择毛胚毛坯的结构工艺要求托架为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：①铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。②铸造圆角要适当，不得有尖角。③铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：①各加工面的几何形状应尽量简单。②工艺基准以设计基准相一致。③便于装夹、加工和检查。④结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。因托架零件比较复杂，选用铸件毛坯较为合适。零件的材料为HT100，零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，又是小 批量生产，选用砂型机铸造。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量公差等级由托架的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=9。2.2.2托架铸造毛坯尺寸工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备注后端面6生.326±2.3080内孔面4i2.274±2.2①70内孔面.3i0.823±0.8①10销孔3±0.3713±0.37其他地方不作要求，设其加工余量为1mm2.2.3绘制托架毛坯简图3拟定托架工艺路线基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对 支架这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的右端面和前端面作为粗基准。精基准的选择：根据基准重合原则，选取后端面及左端面 作为精基准。表面加工方法的确定加工方法选择的原则①所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。②所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。③所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。④加工方法要与生产类型相适应。⑤所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应根据托架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加工方案后端面IT1212.5粗铳小80内孔面IT76.3粗链小75内孔面IT111.6粗锋-半精锋-精锋小10销孔IT71.6钻-粗绞-精绞小13通孔钻孔小24沉孔物孔左端面IT116.3粗铳-半精铳、加工阶段的划分该托架加工质量要求高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。考虑到是小批量生产，所以尽可能保证精度和在一台机床上完成多道工序。 按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段：①粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需火紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12,粗糙度为Ra80~100um。②半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10o表面粗糙度为Ra10~1.25um。③精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度.精加工的加工精度一般为IT6~IT7,表面粗糙度为Ra10~1.25um。止匕外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。首先以后端面为粗基准，粗铳出前端面。以右端面为基准粗铳、精铳出左端面。然后将以 精基准(后端面)为基准；粗链、半精链、精链内孔， 然后以左端面为精基准钻、粗绞、精绞销孔，并物小24的孔和钻小13的孔。、工序的集中与分散确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：(1)工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。(2)工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装火中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。工序顺序的安排机械加工工序(1)遵循“先基准后其他 ”原则，首先加工精基准后端面及左端面作为精基准 。(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 前端面、后端面，冉镇小75和小80的内孔、力口工4*小13通孑L小24沉孑L及小10的销孔.

.热处理工序零件的加工过程通常包括机械加工工序，热处理工序，以及辅助工序在安排加工顺序时常遵循以下原则：见下表表1.2加工工序安排原则工序类别工序机械加工1）对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准2）按“先基准后其他”的顺序，首先加工精基准面3）在重要表面加工前应对精基准进行修正4）按“先主后次，先粗后精 ”的顺序5）对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后口工热处理退火与止火毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行时效为消除残余应力，对于尺寸大结构复杂的铸件，需在粗加工前、后各安排时效处理；对于一般铸件在铸造后或则粗加工后安排时效处理；对于精度高的铸件，在半精加工前、.后各安排一次时效处理淬火淬火后工件硬度提高，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行渗碳渗碳易产生变形，应安AE在精加工前渗氮一«安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前辅助工序中间检验一«安排在粗加工全部结束之后，精加工之前；花费工时较多和重要工序的前后特种检验荧光检验、磁力探伤主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工阶段。荧光如用于

检验毛坯的裂纹，则安耳卜在加工前表面处理电镀、涂层、发蓝等表面处理工序一般安排在工序的最后进行3.5.3.辅助工序在精加工后，安排 表面处理、 去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该 托架工序的安排顺序为：热处理一一基准加工一一粗力口工 半精力口工 精力口工0、确定工艺路线拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究,多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量表1.3（参考参数）加工表面加工方法表面粗糙度Ra表面光洁度公差等级公差等级加工余量说明粗车12.51~3IT12~IT111~101~5指尺、」化外6.34~5110~80.50~1.60直径180精车1.66~7IT10~IT98~70.2~0.5以下，长度细车0.87~8IT8~IT77~60.1~0.25在500以圆粗磨1.06~7IT6~IT570.25~0.85下,铸件的精磨0.48~9IT8~IT760.06直径余量研磨0.110~14IT6~IT54~50.10~0.03IT6~IT5内钻孑L251~3IT13~IT1100.3~0.5指孔径在扩孔6.34~518>1.8180以下，粗镇6.32~4IT10~IT99~81.0~1.8铸件直径1.65~6IT10~IT980.5~0.8的余量.精锋0.86~7IT9~IT870.1~0.3L/d<2细链0.29~10IT8~IT760.1~0.55L/d=2~10孔粗较3.25~6IT7~IT68~70.4~0.2时，加工误精饺1.66~7IT87~60.2~0.3差增加粗磨1.66~7IT770.2~0.51.2~2倍精磨0.2910IT860.1~0.2研磨0.110~14IT7~IT65~40.01~0.02IT7~IT6

平粗刨，粗铳12.51~3IT14~IT111~90.9~2.3指平而取精刨，精铳6.34~6110~90.2~0.3大尺寸500细刨，细铳0.87~8IT108~60.16以下的铸粗磨1.66~7IT9~IT68~60.05件的平闻面半精磨0.87~9IT97~50.03余量精磨0.87~9IT7~IT67~50.03研磨0.110~14IT7~IT6IT55~20.01~0.03在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了托架的工艺路线工序号工 序 内 容设备工 艺 装 备工时1铸造毛坯造型机砂2除去烧冒口、锋边及型砂老虎钳锤刀、铁棍3热处理（退火）高温电炉4铳前、后两侧端面，粗铳后端面表面粗糙度为 12.5微米卧式铳床X60高速钢铳刀，刀片采用YG8游标卡尺、专用夹具5粗镇480、475的内孔使480内孔粗糙度为 6.3微米，更换链刀，半精链、精链使。75内孔粗糙度为1.6微米卧式TGX4132B镇床粗、半精、精链刀、游标卡尺、专用夹具6铳左面，加工余量不大，故可在一次走刀内铳完卧式铳床X60硬质合金套式面铳刀，刀片采用YG8、游标卡尺、专用夹具7钻。10销孔，钻完换绞刀，半精绞、精绞至粗糙度为1.6微米Z512台式钻床麻花钻、游标k尺、专用夹具8勰。24沉孔钻M13通孔Z512台式钻床麻花钻、 平底专忽专用夹具9铳右端面半圆环卧式铳床X60高速钢铳刀，刀片采用YG8游标卡尺、专用夹具10去毛刺钳工台平锂11清洗清洗机

12 终检，入库12 终检，入库塞规、百分表、卡尺等4、加工余量、工序尺寸和工差的确定工序1和工序2——粗铳后端面和镇内孔（一）工序加工过程工序1：以后端面为粗基准，粗铳前端面。然后以前端面为精基准，粗铳后端面，保证后端面的粗糙度。工序2:以后端面为精基准1）粗链。75内孔，保证工序尺寸 p3,2）半精链小75内孔保证工序尺寸p2,.达到粗糙度为1.6的技术要求。（二）查找工序尺寸链，画出加工过程示意图查出全部工艺尺寸链，如下图。（三）求解各工序尺寸及公差5、切削用量、时间定额的计算直齿三面刃铳刀 63*3GB/T6119.1--1996铳刀参数：L=3D=63mmd=22mmd1=34ro=15°v=75mm/minao=12an=6Z=16因为加工余量不大，故可在一次走刀内铳完，则由于槽的深度为10mm,故一次走完，ae=10mmap=3mm根据X62型铳床说明书，其功率为为 7.5kw,中等系统刚度。根据表查出 fz=0.08mm/齿，则… 1000vn… 1000vns-：d379.13r/min二63按机床标准选取nw=375r/min二dnwv=二dnwv=100063375=74.18m/min1000当nw=375r/min时=fzznw=0.0816375=480mm/min按机床标准选取二按机床标准选取二480mm/r50 25 4 0.1645min=9.875s:10s=...ae(d-ae)(1~3)=*10(63-10)2=232=25mm=2~5=4mm6.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。提出问题(1)怎样限制零件的自由度；“一面两销”限制6个自由度。(2)怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。(3)怎样使夹具使用合理，便于装卸。设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间。本夹具主要用来对宽3mm槽进行铳削，槽尺寸精度要求为IT11,表面粗糙度Ra6.3,粗铳就可以满足其精度要求。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。夹具设计定位分析(1)定位基准的选择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。故铳宽3mm槽时，采用615mm沉628mm深3mm孔及8*82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一个面与两个销定位，两个销A型固定式定位销和 B型固定式定位销(既菱形销)。因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合，基准不重合误差ab=。，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。%=TdTd s=0.0600.0110.010=0.0811mmTd=0.060mmTd=0.011mms=0.010mm,」Td1.Td1. Td2Td2 .：S>：二-tan 2L140.0600.0110.0600.0110.0100.010二tan 2*40=0.1162.L=40mmTd1-0.060mmTd1-0.011mm.■-：Si=0.010mmTd2=0.060mmTd2=0.011mm=0.010mm切削力及夹紧力的计算①铳槽铳削力：查 《切削用量简明手册++第3版》P111表3.28,得铳削力计算公式：Fc=Cfc*apXFc*fYFc*VcZFC*kFcCfcCfc=30Xfc=1.0Yfc=0.72Zfc=1.10 Kfc=1.25Fc=CFc*apXFC*fYFC*VcZFC*kFc=30*31.0*60.72*1.230.83*1.25=516.1436N②求铳槽夹紧力理论夹紧力 Q′：_Fc_：516」436-825.9619Ntan320.6249考虑安全系数，粗加工，取K=3,则实际夹紧力 Q为Q=K*Q'=3*825.9619=2477.8857N2478NQ1=Q2=2478=1239N26.3.3夹具操作说明如前所叙述，在设计夹具时，应注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于快速夹紧而不用慢速夹紧。但所加工零件尺寸小壁厚小，夹紧力应较小，而且本工序加工，切削力较小，采用手动即可以满足夹紧需要,这样又可以简化机构减低成本，经过综合考虑，选取构形压板的手动螺旋夹紧机构。由于夹具体结构简单多为板状部分，故采用焊接制造以减小加工量，又可以达到一定位置精度。使用对刀块，便于对刀。定位元件：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。两个销定位，两个销A型固定式定位销和 B型固定式定位销（既菱形销）夹具装配图附图如下夹具体附图如下7.总结这次夹具设计与以往的机械设计有很大不同之处，我感觉这次课程设计设计即是对以往所学知识的实践，又是对大学三年