机械制造技术课程设计-托架零件的加工工艺及铣30 x50上端面的夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目：制定托架零件的加工工艺及铣 30x50 上端面的夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级：机电三班 姓 名： 指导教师： 完成日期：2013 年 7 月 2 日 2 机械自造工艺及夹具课程设计任务书机械自造工艺及夹具课程设计任务书 一：设计题目：制定托架零件的加工工艺，设计铣 30x50 上端面的铣床 夹具设计。 设计要求：中批量生产 气动夹紧 通用工艺装备 设计时间： 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，熟悉题目阶段。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械 加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在 其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具总装图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 设计内容：1、熟悉零件图； 2、绘制零件图（一张） ； 3、绘制毛坯图（一张） ； 4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张） ； 5、绘制夹具总装图； 3 6、绘制夹具零件图； 7、说明书 指导教师评语：指导教师评语： 4 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 摘要摘要 机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它 关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精 度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水 平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也 向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。 机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。 为了达到提劳动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床 的工艺范围，改善操作的劳动条件，如何设计好夹具则成了 机械制造的一项重要任务。 机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使 被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力 的影响。使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹 具两种。 由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位 老师给予指教。 5 abstract machinery industry is a basic industry, for our country, it is related to the beneficial to the peoples livelihood aspects. in recent years the field of machinery industry towards high precision, high quality, high efficiency, low cost direction, digitization, automation level is increasing day by day. at the same time as the development of machinery industry, other industries are also facing high depth forward, becomes more and more important to the development of machinery industry. mechanical manufacturing process and testing, inspection, will use a lot of fixture. in order to achieve the labor efficiency, improve processing accuracy, reduce scrap, expand the scope of technology of machine tools, improve labor condition, how to design the fixture has become an important task of mechanical manufacturing. machine tool fixture fixture in a, be fixed to the machine, can be processing tool and the tool to maintain the correct relative position, and overcome the influence of cutting force. make processing smoothly. machine tool fixture is divided into general fixture and special fixture two. because of the limit of personal ability, the design there are many deficiencies, hope that the teacher for advice. 6 目 录 目 录 一、零件的工艺分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 二、工艺规程设计 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 (一)确定毛坯的制造形式 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （二）基面的选择 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （三）制定工艺路线 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 4 （五）确立切削用量及基本工时 . 4 三、夹具设计： 5 （一）、设计时注意的问题 5 （二）、夹具设计 6 参考资料： 8 7 （一）零件的分析 （一）（一）.零件的作用零件的作用 题目所给的零件是机床托架， 主要在车细长杆时 起辅助支撑作用. （二）零件的工艺分析（二）零件的工艺分析： 机床主轴箱齿轮共有三组加工表面， 其间有一定位置要求。 分述如下： 1. 以直径为 35 为中心的加工表面 这一组加工表面包括：直径为 35 的孔。 2 以直径为中心加工端面和右侧面 3 托架上面 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式。 零件的材料为为 ht200， 考虑到零件的几何形状比较 简单。所以用铸造的方法来做毛坯。 8 （二） 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选 择得正确与合理可以使加工质量得到保证， 生产率得以提 高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会 造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。 （1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工 表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以 与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基 准。根据这个基准选择原则，现选取托架上面的面作为粗 基准。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问。因为 工件的端面和外圆都与内孔的中心线，有严格的技术要 求，因此因此要以内院为精基准，来加工上面，侧面和端 面， 制定工艺路线制定工艺路线 方案一 工序一： 铸造 工序 2： 时效处理 工序 3：以上面为基准粗加工直径为 55 的下端面 工序 4：以直径为 55 的下端面为基准加铣上端面， 9 工序 5： 以直径为 55 的下断面为基准钻直径为 35 的孔，绞孔 工序 6： 以孔和下端面为基准铣 30x50 的面 工序 7： 以直径为 35 的孔和 30x50 的面定位系直径为 55 的外圆 的侧面。 工序 8： 铣 r6x3 的槽两个 工序 9： 钻 2- m8 的两个底孔，攻丝 工序 10： 质检，入库 方案二：方案一 工序一： 铸造 工序 2： 时效处理 工序 3：以上面为基准粗加工直径为 55 的下端面 工序 4：以直径为 55 的下端面为基准加铣上端面， 工序 5： 以直径为 55 的下断面为基准钻直径为 35 的孔，绞孔 工序 6： 以孔和下端面为基准铣 30x50 的面 工序 7： 。铣 r6x3 的槽两个 工序 8：以直径为 35 的孔和 30x50 的面定位系直径为 55 的外圆 的侧面 工序 9： 钻 2- m8 的两个底孔，攻丝 工序 10： 质检，入库 工艺路线方案的比较工艺路线方案的比较 10 工艺方案二与方案一的不同在于方案一，在铣了工艺方案二与方案一的不同在于方案一，在铣了 30x50 的面之后 直接铣 的面之后 直接铣 r6x3 的两个槽，节省了时间，提高了效率，而方案二 的方法则是工序过于分散，因此选择方案二。 的两个槽，节省了时间，提高了效率，而方案二 的方法则是工序过于分散，因此选择方案二。 （四）（四） 机械加工量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量，工序 尺寸及毛坯尺寸的确定如下： （五） 、（五） 、 确定确定切削切削用量及用量及基本基本工时工时 切削用量及基本工时的确定：铣直径为切削用量及基本工时的确定：铣直径为 55 的下端面，选用机 床： 的下端面，选用机 床：x51 立式铣床，选用高速钢圆柱形铣刀，齿数立式铣床，选用高速钢圆柱形铣刀，齿数 z=6 第第一一次走刀次走刀： 0.25/ z fmm z= 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.5( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 0 375 13 15.31(/min) 10001000 c d n vmm p p = 机 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = 第第二二次走刀次走刀： 15/min c vm= 查 11 0 10001000 15 367.55( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = v yx p m v c k fat c v vv =(m/min) 其中： v c=342, v x=0.15, v y=0.35, m=0.2。修正系数 v k见切 削手册表 1.28,即 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 v xx vc 35 . 0 15 . 0 2 . 0 5 . 0460 342 =x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns= w d 1000 c v = x100 6 . 1581000 504r/min 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近的机 床转速为 480r/min 及 600r/min。现选取 w n=480r/min。 所以实际切削速度 v=110r/min/。 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1 12 l= 2 20100- =40mm , 1 l=2mm, 2 l=0, 3 l=0 tm = fn l w 321 lll+ = 0.9480 240 + =0.098(mi 1） 加工工时 nf l tm= 其中 d+=yll mml80= 由表22 mmy10=+d 所以 stm 1 . 25 6 . 478 . 0 1080 = + = 扩孔：fd 21.7 rmmf/1 . 1= st2400= sm fat dc v v v yxv p mm z v /125 . 0 601 0 = - sr d v n n s /61. 1 7 . 2414 . 3 125 . 0 10001000 = = p 按机床取 srnw/67 . 1 = 所以实际切削速度 smv/124 . 0 1000 61 . 1 7 . 24 = = p 工 时 ： 切 入 d+=yll mml80= mmy10=+d 所以 s fn l t w m 49 1 . 167 . 1 1080 = + = 铣直铣直径为径为 55 的的上端上端面，选用机面，选用机床床：x51 立式立式铣，选用高铣，选用高速钢圆柱形速钢圆柱形 铣铣刀刀，齿数齿数 z=6 第第一一次走刀次走刀： 13 0.25/ z fmm z= 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.5( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 0 375 13 15.31(/min) 10001000 c d n vmm p p = 机 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = 第第二二次走刀次走刀： 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.55( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = 钻钻直径为 35 的孔 3、工序 2 钻直径为 33 的孔，扩直径为 35 (1) 钻33 孔 14 a/加工条件：机床：z525 钻床. . 刀具：麻花钻 其中 d=33 .b/计算切削用量： p a=20mm 由机械加工工艺手册表 15- 53，表 15- 37 可知： .f=0.36mm/r v=0.35m/s . 确定主轴转速： n= 0 1000v dp =.334r/min . 按机床选取： 392/ m in w nr= 实际机床选取： v=0.41/ 1000 n m s p a = 切入 1 5lmm= 切出 2 3lmm= l=80mm 切削工时： 12 0.62min m w lll t nf + + = + . （2）扩35 a/加工条件：机床：ca6140 车床. . 刀具：扩孔钻 其中 d=32mm .b/计算切削用量： p a=2mm 由机械加工工艺手册表 15- 53，表 15- 37 可知： .f=081mm/r v=0.14m/s 确定主轴转速： n= 0 1000v dp =.121.5r/min . 按机床选取： 140/ m in w nr= 实际机床选取： v=0.16/ 1000 n m s p a = 15 切削工时： 12 0.78min m w lll t n f + + = . 以内孔和端以内孔和端面面为基准为基准铣铣托架托架的的上端上端面，选用机面，选用机床床：x51 立式立式 铣铣床床，选用高，选用高速钢圆柱形速钢圆柱形铣铣刀刀，齿数齿数 z=6 第第一一次走刀次走刀： 0.25/ z fmm z= 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.5( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 0 375 13 15.31(/min) 10001000 c d n vmm p p = 机 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = 第第二二次走刀次走刀： 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.55( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = 16 v yx p m v c k fat c v vv =(m/min) 其中： v c=342, v x=0.15, v y=0.35, m=0.2。修正系数 v k见切 削手册表 1.28,即 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 v xx vc 35 . 0 15 . 0 2 . 0 5 . 0460 342 =x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 ns= w d 1000 c v = x100 6 . 1581000 504r/min 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近的机 床转速为 480r/min 及 600r/min。现选取 w n=480r/min。 所以实际切削速度 v=110r/min/。 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1 l= 2 20100- =40mm , 1 l=2mm, 2 l=0, 3 l=0 tm = fn l w 321 lll+ = 0.9480 240 + =0.098(mi 2） 加工工时 nf l tm= 其中 17 d+=yll mml80= 由表22 mmy10=+d 所以 stm 1 . 25 6 . 478 . 0 1080 = + = 扩孔：fd 21.7 rmmf/1 . 1= st2400= sm fat dc v v v yxv p mm z v /125 . 0 601 0 = - sr d v n n s /61. 1 7 . 2414 . 3 125 . 0 10001000 = = p 按机床取 srnw/67 . 1 = 所以实际切削速度 smv/124 . 0 1000 61 . 1 7 . 24 = = p 工 时 ： 切 入 d+=yll mml80= mmy10=+d 以内圆和上端以内圆和上端面面为基准为基准铣直铣直径为径为 35 的的右侧右侧面，选用机面，选用机 床床：x51 立式立式铣铣床床，选用高，选用高速钢圆柱形速钢圆柱形铣铣刀刀，齿数齿数 z=6 第第一一次走刀次走刀： 0.25/ z fmm z= 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.5( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 0 375 13 15.31(/min) 10001000 c d n vmm p p = 机 机 18 工作台进给量：工作台进给量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本工时：基本工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = 第第二二次走刀次走刀： 15/min c vm= 查 0 10001000 15 367.55( /min) 13 c v nr dpp = 查 查 按按机机床床选选取取375 /minnr= 机 工作工作台进给台进给量：量：0.25 6 37556.25(/min) fz vf znmm= 机 基本基本工时：工时： 43 10 0.94(min) 56.25 f l t v + = v yx p m v c k fat c v vv =(m/min) 其中： v c=342, v x=0.15, v y=0.35, m=0.2。修正系数 v k见切 削手册表 1.28,即 mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , bv k=0.97。 所以 v xx vc 35 . 0 15 . 0 2 . 0 5 . 0460 342 =x1.44x0.8x1.04x0.81x0.97=158.6(m/min) 4)确定机的主轴转速 19 ns= w d 1000 c v = x100 6 . 1581000 504r/min 按机床说明书(见工艺手册表 4.2-8),与 504r/min 相近的机 床转速为 480r/min 及 600r/min。现选取 w n=480r/min。 所以实际切削速度 v=110r/min/。 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1 l= 2 20100- =40mm , 1 l=2mm, 2 l=0, 3 l=0 tm = fn l w 321 lll+ = 0.9480 240 + =0.098(mi 3） 加工工时 nf l tm= 其中 d+=yll mml80= 由表22 mmy10=+d 所以 stm 1 . 25 6 . 478 . 0 1080 = + = 扩孔：fd 21.7 rmmf/1 . 1= st2400= sm fat dc v v v yxv p mm z v /125 . 0 601 0 = - sr d v n n s /61. 1 7 . 2414 . 3 125 . 0 10001000 = = p 按机床取 srnw/67 . 1 = 所以实际切削速度 smv/124 . 0 1000 61 . 1 7 . 24 = = p 工 时 ： 切 入 d+=yll mml80= mmy10=+d 20 钻 m8 的底孔 6.8 3、钻直径为 6.8 的孔， (1) 钻33 孔 a/加工条件：机床：z525 钻床. . 刀具：麻花钻 其中 d=6 .b/计算切削用量： p a=20mm 由机械加工工艺手册表 15- 53，表 15- 37 可知： .f=0.36mm/r v=0.35m/s . 确定主轴转速： n= 0 1000v dp =.334r/min . 按机床选取： 392/ m in w nr= 实际机床选取： v=0.41/ 1000 n m s p a = 切入 1 5lmm= 切出 2 3lmm= l=80mm 切削工时： 12 0.62min m w lll t nf + + = + . （2）手动攻丝。. 三、三、 夹具夹具设计设计 为为了提高了提高劳动生产劳动生产率，率，保证保证加工加工质质量，量，降低劳动强度降低劳动强度，需需要要 设计设计专专用的用的夹具夹具。 有老有老师分师分配配的的任务任务， 我被我被要要求求设计设计铣铣 30x50 的的上端上端面面这道这道工工 21 序，本夹具采用内孔定位，压板手动压紧结构。这种结构操作 简单，装卸方便，非常适合大批量生产。 序，本夹具采用内孔定位，压板手动压紧结构。这种结构操作 简单，装卸方便，非常适合大批量生产。 1、问题提出、问题提出 本夹具主要用来铣本夹具主要用来铣 30x50 面，因为本面是油孔没有什么特殊 的要求，因此主要考虑提高生产率上， 面，因为本面是油孔没有什么特殊 的要求，因此主要考虑提高生产率上， （二）夹具设计（二）夹具设计 1 切削力和夹紧力计算切削力和夹紧力计算 (1)刀具：刀具： 采用高速钢端面铣刀采用高速钢端面铣刀 机床：机床： x51 由由3 所列公式所列公式 得得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 = 查表查表 9.48 得其中得其中： 修正系修正系数数0 . 1= v k 30= f c 83 . 0 = f q 0 . 1= f x 65 . 0 = f y 83 . 0 = f u 8= p a z=24 0= f w 代入代入上式上式，可得可得 f=889.4n 因在计因在计算算切削切削力力时，时，须把安须把安全全系系数数考虑考虑在在内内。 安安全全系系数数 k= 4321 kkkk 其中其中： 1 k为基本为基本安安全全系系数数 1.5 2 k为为加工加工性性质质系系数数 1.1 22 3 k为刀具钝化系数为刀具钝化系数 1.1 4 k 为断续切削系数为断续切削系数 1.1 所以所以 nkff7 .1775= (2)夹紧力的计算夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机选用夹紧螺钉夹紧机 由由()fkffn=+ 21 其中其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取为夹紧面上的摩擦系数，取25 . 0 21 = ff f= z p+g g 为工件自重为工件自重 n ff f n 4 . 3551 21 = + = 夹紧夹紧螺钉螺钉： 公称公称直直径径 d=8mm，材料材料 45 钢钢 性能级性能级数为数为 6.8 级级 mpa b 1006=s mpa b s 480 10 8= s s 螺钉疲螺钉疲劳劳极限极限：mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 = - ss 极限应力幅极限应力幅：mpa k kkm a 76.51 1lim = - s e s s m 许许用用应力幅应力幅： mpa sa a a 3 . 17 lim = s s 螺钉螺钉的的强度强度校核校核：螺钉螺钉的的许许用用切切应力应力为为 s s s t= s=3.54 取取s=4 得得 m