摆动臂机械加工工艺及钻孔夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕 业 设 计（论 文） 论文题目： 摆动臂 加工工艺与工装设计 所属系部 ： 指导老师： 职 称： 学生姓名： 班级、学号 : 专 业： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 动臂 零件 的工艺规程及夹具设计 【 摘要 】 摆动臂 零件加工工艺及夹具设计 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 is of In of of to of a of of is to of a of as a of of to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1 绪论 . 1 2 零件的分析 . 2 件的形状 . 2 件的工艺分析 . 2 3 工艺规程设计 . 4 定毛坯的制造形式 . 4 面的选择 . 4 定工艺路线 . 4 艺路线方案一 . 4 艺路线方案二 . 4 艺方案的比较与分析 . 5 择加工设备和工艺装备 . 5 床选用 . 6 择刀具 . 6 择量具 . 6 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 定切削用量及基本工时 . 7 4 钻孔夹具设计 . 14 具的夹紧装置和定位装置 . 14 具的导向 . 15 孔与工件之间的切屑间隙 . 15 模板 . 16 位误差的分析 . 16 套、衬套、钻模板设计与选用 . 17 定夹具体结构和总体结构 . 19 具设计及操作 的简要说明 . 20 结 论 . 21 参 考 文 献 . 22 致 谢 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1绪论 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工 、 热处理 、 装配 、 焊接和检测等工艺过程中 。 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具 。 在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度 、 劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位 。 机床夹具设计是一项重要的技术工作 。 “ 工欲善其事，必先利其器 。” 工具是人类文明进步的标志 。 自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺 自动化都有了长足的发展 。 但工具（含夹具 、 刀具 、 量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著 。 机床夹具对零件加工的质量 、 生产率和产品成本都有着直接的影响 。 因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备 。 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向 。 （ 1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置 。 如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置 。 （ 2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削 。 导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模 。 镗床夹 具（镗模）也具有导向功能 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 零件的分析 件的形状 题目给的零件是 摆动臂 零件，主要作用是 起连接作用。 零件 的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单 。具体尺寸，公差如下图所示 2 图 2动臂 零件 图 件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。 摆动臂 零件主要加工表面为： 1. 粗铣底面、半精铣，表面粗糙度.2 m 。 2. 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 粗铣、半精铣上端面，表面粗糙度.2 m 。 4. 钻 内孔，及表面粗糙度.2 m 。.3 m 、 12.5 m ，面粗糙度.3 m 。 摆动臂 零件 共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1) 底部端面的加工表面： 这一组加工表面包括： 端面， 倒角 钻孔。这一部份只有端面有 要求并不高，粗 铣 后半精 铣 就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。 (2) 这一组加工表面包括：端面，粗糙度为 端面，并带有倒角 。其要求也不高，粗 铣 后半精 铣 就可以达到精度要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 3 工艺规程设计 本 摆动臂 零 件假设年产量为 10万台，每台 铣 床需要该零件 1个，备品率为 19%，废品率为 每日工作班次为 2班。 该零件材料为 虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择 焊接 。依据设计要求 Q=100000 件 /年， n=1 件 /台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和 入公式得该工件的生产纲领 N=2+ )（ 1+ )=238595件 /年 定毛坯的制造形式 零件材料为 产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用型材 ，这从提高生产效率，保证加工精度，减 少生产成本上考虑，也是应该的。 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择，对像 摆动臂 零件这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则 (即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与 加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准 ) 3。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 艺路线方案一 10 铸造 铸 造 20 时效 时效 30 铣 铣 22上端面 40 铣 铣 22下端面 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 50 钻 钻铰 1260 铣 铣 70 车 车 80 钻 钻 3孔并进行孔口倒角 90 去毛刺 清洗去毛刺 100 验收 验收 110 入库 入库 艺路线方案二 10 铸造 铸造 20 时效 时效 30 铣 铣 22上端面 40 铣 铣 22下端面 50 钻 钻铰 1260 车 车 70 车 车 80 钻 钻 3孔并进行孔口倒角 90 去毛刺 清洗去毛刺 100 验收 验收 110 入库 入库 艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便。方案二采用镗床加工，需要要及时更换刀具，因为有些工序在 铣 床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。因此综合工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下： 10 铸造 铸造 20 时效 时效 30 铣 铣 22上端面 40 铣 铣 22下端面 50 钻 钻铰 1260 铣 铣 70 车 车 80 钻 钻 3孔并进行孔口倒角 90 去毛刺 清洗去毛刺 100 验收 验收 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 110 入库 入库 择加工设备和工艺装备 床选用 、和精 铣 。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用 铣 床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 用 择刀具 床上加工的工序 ,一般选用硬质合金 铣 刀和 镗刀。加工刀具选用 硬质合金 铣 刀，它的主要应用范围为普通 低碳钢 、冷硬 低碳钢 、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性 ,可选用可转位 铣 刀 ( 考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表 4。 择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可 。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 摆动臂 零件” 零件材料为 机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表 种 低碳钢 的性能比较，灰 焊接 的硬度 43 269，表 焊接 的物理性能， 度 =3，计算零件毛坯的重量约为 2 表 3械加工 铣 间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 （零件重 2000 中型 （零件重1002000 轻型 （零件重 100 单件生产 5以下 10 以下 100以下 小批生产 5100 10200 100500 中批生产 100300 200500 5005000 大批生产 3001000 5005000 500050000 大量生产 1000以上 5000 以上 50000以上 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于 30 50，毛坯重量2100轻型，确定为大批生产。 根据生产纲领，选择 焊接 类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查工艺手册表 种 焊接 的类别、特点和应用范围，再根据表 种 焊接 方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件 5。 表 3批和大量生产铸件的尺寸公差等级 焊接 方法 公差等级 焊接 砂型手工造型 1113 砂型机器造型及壳型 810 金属型 79 低压 焊接 79 熔模 焊接 57 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯 尺寸。 定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册（第三版，艾兴、肖诗纲编， 1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别 6。 工序 30： 铣 22上 端面 机床：铣床 具：面铣刀 (硬质合金材料 )，材料： 15 100D ，齿数 5Z 。 单边余量： Z=1铣面余量： Z=削深度 每齿进给量 取 0 /fa m m Z ：取铣削速度 V m s 每齿进给量 取 f /取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i 1 4 1 0 0 (3按照文献，取 475 / m 实际铣削速度 v ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s (3进给量 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i m m s m m a ： ,取 0 切削工时 被切削层 l ：由毛坯可知 141l ， 68l 刀具切入 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a (3220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 刀具切出 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1211 4 1 1 2 2 0 . 3 6 m i 7 . 5j ml l lt f (3机动时间 1 1216 8 1 2 2 0 . 1 9 m i 7 . 5j ml l lt f (3所以该工序总机动时间 11 0 . 5 5 m i nj j jt t t 工序 40： 铣 22下 端面 机床：铣床 具：面铣刀 (硬质合金材料 )，材料： 15 100D ，齿数 5Z 。 精铣面余量： Z=削深度 每齿进给量 取 0 /fa m m Z ：取铣削速度 V m s 每齿进给量 取 f /，取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i 1 4 1 0 0 (3按照文献，取 475 / m 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s (3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 进给量 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i m m s m m a ：取 0 切削工时 被切削层 l ：由毛坯可知 141l ， 68l 刀具切入 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 (3刀具切出 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1211 4 1 1 2 2 0 . 3 6 m i 7 . 5j ml l lt f (3机动时间 1 1216 8 1 2 2 0 . 1 9 m i 7 . 5j ml l lt f (3所以该工序总机动时间 11 0 . 5 5 m i nj j jt t t 工序 50： 钻铰 12孔并孔口倒角 机床：立式钻床 具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。 切削深度 6pa 给量 f ： 取 。 切削速度 V 取 V m s 。 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 0 . 4 8 6 0 5 3 9 . 5 3 / m i 1 4 6 . 3 5 （ 3 按照文献，取 630 / m 所以实际切削速度 v ： 3 . 1 4 6 . 3 5 6 3 0 0 . 5 6 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s （ 3 切削工时 被切削层 l ： 42l 刀具切入 1l ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 1 17( 1 2 ) 1 2 0 1 5 . 9 622c t g k c t g m m m m （ 3 刀具切出 2l ： 12 取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1 4 2 6 3 0 . 2 5 m i 3 3 6 3 0j Lt （ 3 工序 60： 铣 机床：铣 床 具：铣刀 (硬质合金材料 )，材料： 15 精铣面余量： Z=削深度 每齿进给量 取 0 /fa m m Z ：取铣削速度 V m s 每齿进给量 取 f /，取铣削速度 V m s 机床主轴转速 n ： 1 0 0 0 1 0 0 0 2 . 4 7 6 0 4 7 1 . 9 7 / m i 1 4 1 0 0 (3按照文献，取 475 / m 实际铣削速度 v ： 3 . 1 4 1 0 0 4 7 5 2 . 4 9 /1 0 0 0 1 0 0 0 6 0m s (3进 给量 0 . 1 8 5 4 7 5 / 6 0 7 . 1 2 /a Z n m m s 工作台每分进给量 7 . 1 2 / 4 2 7 . 5 / m i m m s m m a ：取 0 切削工时 被切削层 l ：由毛坯可知 141l ， 68l 刀具切入 1l ： 221 0 . 5 ( ) ( 1 3 )l D D a 220 . 5 ( 1 0 0 1 0 0 6 0 ) ( 1 3 ) 1 2 (3刀具切出 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间 1 1211 4 1 1 2 2 0 . 3 6 m i 7 . 5j ml l lt f (3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 机动时间 1 1216 8 1 2 2 0 . 1 9 m i 7 . 5j ml l lt f (3所以该工序总机动时间 11 0 . 5 5 m i nj j jt t t 工序 70 粗 车 圆以及 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表 于 床的中心高为 200表 故选刀杆尺寸 = 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何 形状为卷屑孔带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 可在一次走刀内完成，故 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时系数为.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给 力，故所选 f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 刀后刀面最大磨损量取为 车刀寿命= 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 15质合金刀加工硬度 200 219铸件，pa f ，切削速度 V = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 切削速度的修正系数为.0，表 故： 0V=tV 3 （ 3 m n =1000 =127100048=120 （ 3 根据 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手 册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： = 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 工序 80： 钻 3 孔并进行孔口倒角 （ 1）、钻孔 切削深度给量 f ：根据机械加工工艺师手册表 28 ( 0 . 2 2 0 . 2 8 ) /f m m r 由 于 本 零 件 在 加 工 孔 时 属 于 底 刚 度 零 件 ， 故 进 给 量 应 乘 系 数 则( 0 . 2 0 0 . 2 8 ) 0 . 7 5 / ( 0 . 1 6 5 0 . 2 1 ) /f m m r m m r 根据机械加工工艺师手册表 28 0 /f m m r 取切削速度 24 / m 取 V =24, 0d=9 代入公式（ 2 机床主轴转速 n ：01 0 0 0 1 0 0 0 2 4 8 4 9 / m i 1 4 4 . 2 ，根据机械加工工艺师手册表 9 772 / m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 实际切削速度 V ： 0 3 . 1 4 4 . 2 7 7 2 2 1 . 8 / m i 0 0 1 0 0 0 被切削层长度 l ： 48l 刀具切入长度 1l ： 8l 刀具切出长度 2l ： 3l 走刀次数为 1 取 48l ，1 8l ，2 3l , , 772n 代入公式（ 2： 机动时间21 4 8 8 3 0 . 3 8 m i 2 0 . 2 0j l l lt 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 112 2 0 . 3 8 0 . 7 6 m i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 4 钻孔夹具设计 具的夹紧装置和定位装置 在本次夹具设计中，设计 钻 12夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定 位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、 生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： （ 1）结构简单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好； （ 4）行程不受限制； （ 5）夹紧动作慢 。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ， 在此套夹具中 ， 中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧 ， 通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。 工件通过定位销的定位限制了绕 通过螺栓夹紧移动压板 ， 实现对工件的夹紧 。 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 ， 通过精确的圆弧定位 ， 实现定心 。 此套移动压板制作简单 ， 便于手动调整 。 通过松紧螺栓实现压板的前后移动 ， 以达到压紧的目的 。 压紧的同时 ， 实现工件的定心 ， 使其定位基准的对称中心在规定位置上 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 具的导向 在钻床上加工孔时 ， 大都采用导向元件或导向装置 ， 用以引导刀具进入正确的加工位置 ， 并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移 ， 提高刀具的刚性 ， 从而保证零件上孔的精度 ， 在钻床上加工的过程中 ， 导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等 ， 因此 ， 导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用 。 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。 在这套钻床夹具上用的导向套是钻套 。 钻套按其结构可分为固定钻套 ， 可换钻套 ， 快换钻套及特殊钻