机械制造技术课程设计-接头工艺规程及铣面专用夹具设计

题目铣面专用夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u2823摘要 325701第一节设计意义及任务 4233841.1设计的意义及目的 4122301.2设计任务 432602第二节、零件的分析 632761第三节工艺规程设计 7282223.1

确定毛坯的制造形式 7226463.2基面的选择 7108543.3制定工艺路线 8132483.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9182773.5、选择加工设备和工艺设备 9137733.6机械加工余量、工序尺寸及工时的确定 1017093第四节铣底面的专用夹具设计 12211824.1问题的提出 12221624.2夹具定位基准的选择 121164.3确定夹具结构，确定夹紧机构方案 1224600总结 176082参考文献 18

摘要本次设计的是接头的加工工艺及铣接头左边面Ra6.3的夹具设计，主要采用铣床铣削加工来的完成工艺加工。在数控加工中利用数控机床来加工，使得产品加工的质量能够保持一致性，保证接头零件的加工精度和接头零件效率，在这些方面均比普通铣床加工高出很多有点，尤其是针对一些轮廓轮廓不规则的零件的加工、在零件上有哦复杂的曲线或不规则的曲面、需要要到多工艺复合，工序加工和零件的高精度要求的产品零件的加工时，最突出的优点是传统机床，在加工的时候所无法比达到这一的要求。本此设计的夹具是接头零件，结构属于接头类、接头零件有复杂的装夹难度、车削加工的装夹难度较大。在设计中，可以假定不同种切实可行的工艺流程，以及加工装夹工艺装备的设计。在接头零件产品的加工过程中，接头零件工件在夹具内的定位方式设计和接头零件的夹紧方式设计显得相对重要。必须根据接头零件六点定位，对接头零件产品进行夹具装夹的合理的定位分析，欠定位分析、装夹的完全定位，还是接头零件的装夹过定位，都须根据接头零件实际的生产加工的过程决定。本次的夹具是涵盖了从接头零件加工到接头零件的组装，提升接头零件的加工生产的有效效率.关键词：工艺装备锻造车削数控第一节设计意义及任务1.1设计的意义及目的机制工艺学课程设计是机械类专业学生的一次十分重要的实践性教学环节。该课程设计对于学生巩固、扩展和应用已学的知识有着重大的意义；同时也为后续的设计鉴定基础。通过该课程设计，学生可以得到工装设计和工艺规程编制等工艺工作方面的技能训练。机制工艺学课程设计中，学生将通过对某一典型零件的分析、工艺规程的编制及工艺装备的设计达到以下目的：1.提高综合运用所学知识编制工艺规程的能力应用机制工艺学课程的基本理论，合理安排工艺路线，正确解决零件在加工中的定位问题、夹紧问题以及工序尺寸的计算问题。2.提高工艺装备结构的设计能力掌握根据零件某一工序的技术要求设计合理的夹具及其他工装的方法，设计的夹具应能保证零件的加工质量、且具有较低的加工成本和较高的生产效率。3.学会各种图表、手册等设计资料的使用，能熟练使用各种设计资料，正确查阅所需数据，为今后的工作打下基础。4.扩展工艺知识面，学会将所学各门课程的知识融会贯通。1.2设计任务设计下图所示零件加工工艺与夹具，45如下零件图铣左边面Ra6.3的夹具

第二节、零件的分析本次设计的是接头，接头是机械设计基础上一个用来起到支撑的构件，起定位、夹紧的作用的零件。接头是一种可以接受综合载荷的加工、使得构造特别的大型和特大型的接头，接头的设计有以下优点“设计的构造紧凑、结构回转灵敏”。接头在加工使用过程中需要引起以下几点注意内容：（1）接头的材料选择一般都是用45锻造，现有使用的再好的接头也都有它们使用层度的极限性，就比如使用时候温度对接头的影响。（2）接头在加工工艺上，开始加工生产的过程中，必须对接头进行热处理等预热后再开始工艺加工，防止45锻造对零件的加工精度造成有影响。通过对零件图的分析，由零件图的结构可以看出，该接头的整体结构不是很复杂，公差要求不多，只有一个台阶接头面的公差精度较高，加工表面大部分可以镗孔完成，别的接头表面的加工精度要求也不是太大，但主要注意是上端面面上的台阶的加工和销孔的位置关系的公差要求，这些在加工工艺上是比较难的地方。通过零件的结构形式可以量该接头面分为三个主要的加工部分，详细内容查看图纸相应尺寸要求。由接头零件图可以了解到本次，接头以加工表面特征分成面、孔的加工特征：面的加工特征包括接头的上下和槽以及台阶端面。这些表面要求左右端面粗糙度要求为Ra6.3，铣削端面加工为Ra3.2。（2）接头的加工特征包括接头Φ16j7，表面粗糙度要求Ra1.6，粗精车加工。通过以上对接头的加工分析可知，加工的表面，在加工的时候可以选择其中一组，这组表面可以作为粗基准进行接头的加工，然后再以接头的加工过的表面，作为精基准再加工接头其他各组表面。

第三节工艺规程设计3.1

确定毛坯的制造形式零件为45锻铁，当接头在工作时，接头要经常实现支撑的作用，接头与其他零件的接触表面之间经常受摩擦作用，所以接头零件在装配中的工作过程中，所能受到交变载荷以及受到的冲击载荷力的作用，所有对接头的要求有较高的材质强度要求。接头零件的45锻造毛坯图如图所示。毛坯的45锻造要求，（1）接头零件45锻件必须进行调质热处理；（2）接头零件45锻件未注图纸要求圆角R1-R2，未标注的倒角C1；（3）接头零件45锻件在锻造过程中图纸技术要求不许有表面裂纹、内部气孔、材质疏松等缺陷。（4）接头零件的加工表面加工精度，满足零件图纸技术的尺寸要求，注重接头零件图纸公差以及形位公差的要求，以及相对应的图示技术要求位置度的标注情况。加工满足图纸设计的检验技术要求。3.2基面的选择接头零件基面选择是接头零件加工工艺规程，加工设计的中的重要考量的内容工作之一，接头零件加工工艺基面选择是否正确与合理，可以使接头零件加工质量能否得到保证，接头零件生产率能否得以提高。基准的选择不但使接头零件加工工艺过程中的问题出现，更有可能因为选择不当，还会造成接头零件大批报废，使接头零件生产无法正常得到很好的进行。接头零件粗基准的选择：对于接头零件的加工而言，粗基准的选择是否合理，对后面的接头零件精加工至关重要。为了保证Φ16j7在精度以及相对应的位置精度的要求，这个基准的加工底非常重要的，一个基准的加工可以确定能否保证后面工序的加工精度要求。针对接头零件的结构分析，再加个精基准的时候，需要以不加工面为粗基准，来完成精基准的加工，可以选择一段台阶部分，通过专用夹具来装夹后直接车削完成基准部分的加工。对于接头零件的精基准的可靠性选择而言，主要需要考虑的问题是，在加工的时候接头零件基准能否重合的问题，当设计接头零件基准与接头零件工序基准不重合时，应该进行接头零件尺寸换算，这在以后还要专门对接头零件进行加工分析计算，不再重复说明。3.3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。生产类型的确定：接头零件在设计加工工艺生产中，生产纲领设定为为：N=Q·n（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，接头产品年产量Q为台/年,每台接头产品中该零件的数量为n件/台，接头零件备品率为a%，接头零件废品率为b%。从加工公寓的初始资料和设计的夹具计算结果可知，该接头零件为中批生产。生产纲领4000件/年，接头备品率为2%，接头废品率为0.5%，因此接头年产量：Q＝接头生产纲领×接头每台件数×(1+接头备品率)×(1+接头废品率)Q＝4000x1x（1+0.02）x（1+0.005）Q＝4101日产量＝Q÷260=16(件)日产量(一天2班)＝日产量÷Days=8件/天查阅相关的生产工艺手册，接头属于轻型零件的生产特性：中批500～5000大批5000～50000在设计的时候需要考虑到保证接头产品的加工能够按时定量的完成，接头生产该零件的的每一道工序的单件生产的接头核算时间必须小于接头制造生产的节拍，若接头加工大于生产节拍，就会造成完不成年产量。确定加工工艺路线：工序号工名序称工序内容车间1锻造按照毛坯图下料圆棒Φ42x52mm；2热处理调质；3车车端面，带光即可；粗车Φ42mm外圆面，至Φ17mm，长度尺寸28mm，车退刀槽；精车外圆Φ16f7至图纸尺寸要求，保证公差及表面精度要求Ra1.6；金工4铣铣底平面至尺寸36mm，保证表面精度要求；金工5铣铣上端平面至尺寸30mm，保证表面精度要求；金工6铣铣前平面34.5mm，保证表面精度要求；金工7铣铣后平面至尺寸27mm，保证表面精度要求；金工8铣粗铣台阶面及槽12mm，保留1mm精洗余量；精洗台阶面及槽面至图纸尺寸12（0,+0.24）,保证表面精度等级要求Ra1.6；金工9铣铣上端斜角4x10mm尺寸至图纸尺寸要求；金工10铣铣下端斜角尺寸至图纸尺寸要求；金工11铣铣上端面至图纸尺寸要求保证表面精度Ra6.3；金工12钳工去毛刺，清洗；金工13终检检验各尺寸是否符合要求；14入库3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺，查询《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-24的平面加工余量，本次的接头大锻造面的平面的表面粗糙度要求为Ra1.6，要经过粗、精加工达到完成，厚度范围属于27-42mm，得知粗加工余量单边为4.0mm，精加工余量单边为2.0mm。3.5、选择加工设备和工艺设备主要表面可能采用的终加工方法，按照精度要求，Ra1.6µm应为精车或磨削。按照零件材料，批量大小，现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用铣削加工面及槽等端面。铣削采用数控铣床，车削加工采用数控车床。数控铣床的主要参数如下：型号：X52K功率：1.5kW主接头转速：30-900转/分数控车床的主要参数如下：型号：CA6140功率：7.5kW主接头转速：100~1360转/分3.6机械加工余量、工序尺寸及工时的确定铣面：1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金三刃面盘铣刀,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度根据X52K型铣床说明书。根据表查出，则按机床标准选取＝26当＝26r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，则机动工时为车削切削用量本工序为粗车（车端面、外圆及车内孔）。已知加工材料为45钢，σ=670Mp，铸件，有外皮；机床为CA6140，工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车外圆的切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位刀具。查参考文献选择切削深度a=2mm（双边余量）/2=1mm.确定进给量f。查参考文献，硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面进给量表1.4，在粗车钢料，车刀刀杆尺寸为16×25mm，a≤3mm,工件直径为20-68mm，f=0.4-0.7mm/r，查参考文献，查的CA6140车床进给量选择f=0.61mm/r。计算切削力F=4269N。选择车床磨钝标准及耐用度。查阅参考文献，后刀面最大磨损量取1mm，可转位车刀耐用度为T=60min。确定切削速度v。查参考文献，表1.0，用YT15硬质合金切削速度，选择109m/min。查切削速度的修正系数得v=109×0.80×0.65×0.81×1.15=52.8m/min。n=1000v/(πd)=1000×52.8/(π×44）=382.2r/min根据CA6140车床的转速，选择400r/min,实际切削速度为55.26m/min。(5)校验机床功率。根据切削过程中切削功率计算公式，求得切削功率P=2.25KW.CA6140主电机功率7.5kw，故所选切削用量合适。最后的切削用量为a=1mm,f=0.61mm,n=400r/min,v=55.26m/min。车端面a=1.5mm，主轴转速n=400r/min，f=0.61mm/r。半精车：确定该工序的加工余量。所选刀具为YT15硬质合金刀具，车刀刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。查参考文献得半精车加工余量为1.5，切削深度a=0.75mm，将工件车至∅90mm，需两次半精车，第一次半精车a=0.75,第二次半精车切削深度a=1.3/2=0.65mm。确定进给量。根据参考文献，查得CA6140进给量选择f=0.3mm/r，由于半精车加工，切削力较小，故不需要校验机床进给机构强度。选择车刀磨钝标准及耐用度。查参考文献最大磨钝标准为0.4mm。耐用度为60min,确定切削速度。查参考文献，切削速度为156m/min，V=156×0.81×1.15=145.3m/minn=1000×145.3÷3.14÷30=1411r/min查CA6140主轴转速选择n=1400r/min，实际切削速度v=131.88m/min。半精加工机床功率可不校验。最后确定切削用量为a=0.75mm，f=0.3mm/r，n=1400r/min，v=131.88m/min。工序9车加工，改工序为普通端面的车销加工，其加工时间切削确定可按照以上工序为基础来加工，故不再做详细计算。

第四节铣底面的专用夹具设计通过理论力学在具有六个自由度，平移和旋转的三个接头的，沿X，Y，Z围绕三个接头，即钢体的自由状态的理解，在该空间，如图所示。与X，Y，Z和X，Y，Z分别沿运动的三条接头线和围绕自由的三个接头的旋转。在夹具上，用6锚与工件分别适当接触，并限制六度工件的自由的原则，称为6定位原理。4.1问题的提出在夹具定位工件，通常以避免“过度定位”，但在某些条件下，“过度定位”，但良好的结果可以得到一个合理的使用。此刚性弱，高精度航天，仪表工件更显著。我们都熟悉的安装转动长接头，工件进定位柱支架和支座支持的尖端另一端的长接头结束的时候。这是一个“过度定位”定位。刚好在所述工件能够定位不同的基准和工具（夹具）严格控制的缺点的定位可以省略的形式和位置误差。工件支撑件的刚性的，因为被增强，以支持帮助实现工件以便易于安装的一个稳定的，可靠的定位，加工质量和效率大大提高。4.2夹具定位基准的选择为了提高加工效率和加工的方便，决定选择高速钢材料，制备手动夹紧。由接头如图所示：定位，夹紧方案是：选择带有夹紧位置的平面定位柱结构夹紧轮的底部和侧面简单，通用性较强的板块夹紧螺钉机制。

通过比较分析符合要求，孔的接头线之间的孔具有其加工和尺寸公差，选择外和横向支撑来定位钉，从而保证了它的尺寸公差，为了达到所要求的范围内的定位误差，这样的定位是结构简单，操作方便。4.3确定夹具结构，确定夹紧机构方案1．夹紧装置的组成夹紧装置组成如下：

1）动力装置：产生锁模力单位。

2）夹持元件：直接元件用于夹持工件。

3）在中间传力指：在一定尺寸的方向上的驱动力，并传递到夹紧元件的机构。

夹紧方式要求：

1）不得损坏工件装夹过程中占有夹位置的位置。

2）夹紧力是合适的，这是必要的，以确保工件定位的过程中的稳定性，同时也防止在工件表面的损坏或过度夹紧变形过大的夹紧力。

3）操作安全，省力。

4）的结构应该是简单且易于制造，便于维修。

典型夹紧机构

1.楔夹紧机构

楔形夹紧机构是最基本的形式中，它是时产生的坡道夹紧工件，在和夹具常用的运动的力。在手动夹紧，楔通常用于与其它机构结合使用。

缺点楔紧机制夹紧小中风，不方便手动操作。在和夹紧装置中使用楔形夹紧机构，那么楔形夹紧机构不要求自锁。

2.螺丝夹紧机构因为螺旋角是小的，自锁性能螺钉夹紧机构，夹紧力和夹紧冲程是在手动夹具更大，更多的应用。螺钉夹紧机构可以被看作是缠绕在倾斜面的圆筒面，扩大它相当于一个楔子。

3.定位柱结构夹紧机构

定位柱结构夹紧机构是楔形夹紧机构，它是直接由定位柱结构夹紧工件或与其他元件，夹紧工件组合的变体。通常使用的圆形定位柱结构和曲线，定位柱结构夹紧机构具有结构简单，快速夹紧的优点;合模行程，但它小，功率因数小幅增加，不良自锁性能，所以一般只抓到紧面尺寸变化不大，并在切割过程中震动较小的场合。

4.定心夹紧机构定心夹紧机构元件与所述工件定位的基座表面接触，这两个定位部件，而且所述夹紧元件。

5.铰链夹紧机构

铰链夹紧机构是一个升压装置，其具有激励因素是更大，更小的摩擦损耗被广泛应用于夹具。本次铣锻造端面，选择使用螺杆夹紧结构方式。

4.4设计接头夹具装配图据“钳手册”知道定位基准应与过程作为参考重合，在同一块的每个过程中，并应使用相同的定位基准进行处理。因此，我们应该根据叉图的技术要求，从，以保证视加工精度叉，定位基准的合理选择。这个数字不分叉更高的技术要求，也没有更高的并行性和对称性的要求，所以我们应该考虑如何提高工作效率，减轻了劳动强度，提高加工精度。选择定位精度加工端面作为基准来设计夹具此过程的端面已加工作为定位夹具。

4.5切削力及夹紧力的计算刀具：合金立铣刀。则接头向力：对照Mr.ChenWenliang主编的由ChinaMachinePress出版的《机械加工工艺师手册》知道表28.4F=Cdfk……3.1式中：C=420，Z=1.0,y=0.8,f=0.35k=(F=420转矩：T=Cdfk式中:C=0.206,Z=2.0,y=0.8T=0.206功率P=K=KKKK式中K—1.5;K—加工性质系数，1.1;K—1.1;K—1.1则F=KF=1.5提高劳动生产率的重要途径。该过程夹具上的夹紧的选择。因此，首先降低切削力。目前有三个措施：一是提高制造精度，使切割的最大深度，以减少降低切削力;第二个是，选择一个理想的杆夹持机构。4.6误差分析与计算为了满足工序的加工要求，要满足以下尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献[5]可得：=1\*GB2⑴定位误差：其中：，，，⑵夹紧误差：其中接触变形位移值：查[5]表1～2～15有。⑶磨损误差：要小于⑷夹具相对刀具位置误差：取误差总和：经分析，所设计的夹具完全能满足接头要求的加工精度要求。夹具装配图如下图所示：

总结在此设计中，一个工件的加工线相当正确定位夹具夹紧机构可以实现定位和夹紧的目的，以确保工件的精度。遇到了很多的设计问题，如工艺路线的出现不合理，或者甚至不能