机械制造技术课程设计-尾座体支架B加工工艺及铣尺寸3mm铣床夹具设计【全套图纸】.pdf

学院本科毕业设计（论文） 尾座体支架尾座体支架 b 加工工艺及加工工艺及 铣尺寸铣尺寸 3mm 铣床夹具设计铣床夹具设计 姓 名： 学生学号： 院（系） ： 机械动力工程学院 年级专业：2010 级机械设计与制造及其自动化 指导教师： 2013 年 9 月 13 日 i 摘 要 本课题主要是设计某机床尾座体支架 b 的加工工艺及夹具的设计， 在设计中 采用先设计该尾座体支架 b 的加工工艺在根据加工工艺来选取夹具的设计的方 案和夹具的具体设计；而设计的重点是夹具的设计。由于工件的孔 17 和 14 都要 以底面做为基准加工，故首先得做出底面的加工夹具。由于孔 17 的精度要求高， 和定位尺寸误差小， 为保证孔的位置和加工准确性我们一定在加工底面的时间通 过画线找出底面的加工余量。这样就可以更好的保证孔 17 的位置和加工精度！ 加工孔 14 的夹具其实就是在加工底面夹具的基础上加了一个 45 度斜度板。 加工 孔 17 的时间为保证相对于 a 和 b 面的平行度我们就得要准确的设计出以 a 和 b 面定为的夹具！还考虑到工件的圆度和圆柱度的误差小，我们设计的夹具就具有 对孔 17 的夹具定位准确，和加工时间的震动小，那就得在孔 17 的附近找个定位 加紧点！ 关键词 加工工艺，夹具，尾座体支架 b，设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 目 录 摘摘 要要 1 绪论绪论1 2 零件分析零件分析 2 2.1 零件的特点零件的特点2 2.2 工艺分析工艺分析2 3 工艺规程设计工艺规程设计4 3.1 确定毛坯的制造形成确定毛坯的制造形成4 3.2 基面的选择基面的选择4 3.3 制定工艺路线制定工艺路线4 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定8 3.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时12 4 夹具设计夹具设计 28 4.1 问题的提出问题的提出28 4.2 夹具设计夹具设计 28 总结总结 33 参考书目参考书目 34 致谢致谢 35 1 1 绪 论 机械设计制造及其夹具设计是对我们完成大学四年的学习内容后进行 的总体的系统的复习，融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合。在 毕业前进行的一次模拟训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基 础。 机械加工工业规程是指导生产的重要的技术性文件，它直接关系到产品 的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程的编制的好坏是生 产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科 学性、完善性。 夹具设计是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳 动强度、降低生产成本，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。 这次毕业设计，难免会有许多的问题，恳请各位指导教师给予帮助，希 望通过这次设计能锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为以后 参加工 作打下良好的基础。 2 2 零件分析 题目所给的零件是机床尾座体支架 b，尾座安装在机床的右端导轨上， 尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端（即顶持工件的中心 孔） 、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙 套螺纹工具加工内、外螺纹。尾座可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压 下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶 紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。 2.1 零件的特点 由图可知，该零件为不太规则的部件，其主要技术特点如下： 1.铸件需要消除毛刺和砂粒、并作退火处理 2. 17h6 要求圆度为 0.003 3. 17h6 要求圆柱度 0.004 4. 17h6 与导轨面的平行度为 0.005 5. 17h6 与燕尾面的平行度为 0.005 6. 17h6 的孔轴心线与导轨面的位置度误差为 00.1 7. 17h6 的孔与燕尾面的位置度误差不超过 0.15 8.各面的粗糙度达到需要的要求 9. 17h6 的孔需精加工、研配 10.导轨面配刮 1013 点/2525 2.2 零件工艺分析 根据零件图可知、主要进行导轨面的加工、孔加工和表面加工、钻孔、 攻丝，孔的精度要求高。该零件年生产 5000 件属大批量生产，在加工是为 3 了提高劳动效率、降低成本，设计加工零件需要设计专用夹具。 4 3 工艺规程设计 3.1 确定毛坯的制造形成 由于该零件的形状较复杂，因此不能用锻造，只能用铸件，而且年生产 批量为 5000 件已达成批生产的水平，采用批量造型生产。根据零件主要的 加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献查参考文献2 机械 加工工艺手册 ，以后有计算在此就不重复了。 3.2 基面的选择 基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面的选择的正确与合理可 以使加工的质量得到保证、生产效率得到提高；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：对于象机床尾座这样的零件来说，选择好粗基准是至关 重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工 面互为基准完全合理；但对于本零件来说，如果以 17 的孔为粗基准可能造 成位置精度不达标， 按照有关粗基准的选择原则 （即当零件有不加工表面时， 应以这些不加工面作为粗基准）现在选择不加工 35 的外圆表面和外表不加 工面作为粗基准，利用一组两个锥套夹持两端作为主要定位面以消除五个不 定度，再用一个支承板、支承在前面用以消除一个不定度，达到完全定位。 用来加工工件的底面。 对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的底 面为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后 面对此有专门的计算这里就不重复了。 3.3 制定工艺路线 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。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可 以考虑采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此 之外，还应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降： 5 3.3.1 工艺路线方案一工艺路线方案一 工序.铣削17h 的孔的两端面（粗铣、半精铣） 工序.扩17h 的孔。 工序.倒角 o 451 工序.铣削孔14 的端面、 铣削 m6 的端面、 粗铣最底面、 粗铣导轨面、 铣工艺面、铣削 22 的退刀槽、精铣导轨面、精铣燕尾面 工序.铣削28 的端面 工序.钻14 的孔、扩孔 工序.镗削28 的沉降孔 工序.钻 m6 的孔、攻丝 工序.精加工17 的孔、研配 工序.精加工导轨面配刮 1213 点/2525 3.3.2 艺路线方案二艺路线方案二 工序.铣削17h 的孔的两端面（粗铣、半精铣） 工序.粗刨导轨面 工序.粗刨燕尾面 工序.刨削导轨面的工艺台阶面 工序.铣削 22 的退刀槽 工序.精刨导轨面 工序.精刨燕尾面 工序.扩17 的孔 6 工序.铣削14 的孔的端面 工序.镗28 的孔 工序.研配17 的孔 工序.导轨配刮 3.3.3.工艺方案的比较分析工艺方案的比较分析 上述两方案的特点在于：方案一是先加工孔，然后以此孔为基准加工其 它各处，而方案二是以导轨面为基准加工其它面，可以看出以先加工孔，以 孔作为定位基准加工时位置精度较易保证，并且定位装夹等都比较方便，但 是方案一中的一次装夹多道工序除了可以选用专用夹具设计的组合机床（但 在成批生产是在普通机床上能保证精度的情况下，应尽量不选用专用机床） 以外，只能选用多工位万能铣床加工。而目前万能铣床的加工精度还不能加 工导轨面的精度要求，因此决定将方案二中的工序 移入方案一， 由于铣削时不能很好地加工燕尾处的 0 75的斜面，因此在导轨面和 燕尾的加工都采用刨削。具体工艺过程如下： 工序 1.粗铣削17h6 的孔的两端面 工序 2.精铣削17h6 的孔的两端面 工序 3.钻17h6 的孔 工序 4.扩17h6 的孔 工序 5.惚 o 451 的倒角 工序 6.粗铣14 的孔的端面 工序 7.半精铣14 的孔的端面 工序 8.铣削 m6 的端面 工序 9. 粗刨燕尾底面 7 工序 10.粗刨轨面 工序 11.铣刨导轨面的工艺面 工序 12.铣削 22 的退刀槽 工序 13.精刨燕尾面 工序 14.精刨导轨面 工序 15.磨燕尾面 工序 16.磨导轨面 工序 17.钻14 的孔 工序 18.扩14 的孔 工序 19.钻 m6 的螺纹孔 工序 20.攻丝 工序 21.镗削28 的沉降孔 工序 22.镗削 17 的孔 工序 23.镗削 14 的孔 工序 24.导轨面配刮 工序 25.精加工17h6 的孔研配 工序 26.人工时效 工序 27.终检 但考虑工序集中和铸件不适合热处理取消工序 26，而且考虑工序集中， 集中同一中加工的粗精加工。具体的工序如下： 工序 1. 导轨面加工（粗、半精铣削导轨面及刨削导轨面的工艺面、精 刨导轨面） 工序 2.燕尾面加工（粗刨、精刨燕尾面） 工序 3. 铣削17h6 的孔的两端面（粗、精铣） 8 工序 4.孔加工（钻、扩、绞17h6 的孔） 工序 5. 铣削14 的孔的端面 工序 6.14 的孔加工（14 的孔钻、扩） 工序 7.铣削 m6 的端面 工序 8.钻孔（钻 m6 的螺纹孔） 工序 9. 惚 o 451 的倒角 工序 10. 磨削（导轨面、燕尾面） 工序 11. 镗削（镗削28 的沉降孔） 工序 12. 攻丝 工序 13. 导轨面配刮 工序 14. 珩磨：mmh617 工序 15. 精加工 17h6 的孔研配 工序 16. 终检 以上过程详见后面的工艺卡 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 “尾座体支架 b”零件的材料为 ht200，生产类型为成批生产。采用自 由的砂型,3 级精度（成批生产） 。 根据上述原始质料及加工工艺，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如下： 3.4.1 孔孔17的端面的的端面的 不平度：mrz240=、缺陷度：m250= 缺 t查参考资料4 机械制 造工艺与夹具设计指导 9 空间偏差：m1700= 毛 根据参考资料4 机械制造工 艺与夹具设计指导 铸造公差：mt2200= 查参考资料4机械制造工艺与夹具设计指 导 ，按铸件宽度 mmb12= 查得的宽度公差 （1）粗铣余量 加工精度：it12，公差mmmt35035 . 0 =查参考资料4 机械制造 工艺与夹具设计指导 加工表面粗糙度：3 . 6 r查参考资料4 机械制造工艺与夹具设计指导 铸件的加工余量为mmy6 . 2 1 =， （2）精铣余量 加工精度及表面粗糙度：要求达到mr 3 . 6，公差mmt005. 0=，见图 纸要求。精加工的余量为mmy1 2 =。 所以总的加工为 )(2 21 yyma+= 式（3.1） mm3 . 7) 16 . 2(2=+= 3.4.2 内孔内孔mmh717 毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度要求为6it，参考资料4机械制造 工艺与夹具设计指导确定工序尺寸及加工余量为： 钻孔：mm15 扩孔：mm16 mmz12 1 = 查参考资料4机械制造工艺与夹具设计 指导 精镗：mm 9 . 16 mmz81 . 0 2 2 = 查参考资料4机械制造工艺与夹具设 10 计指导 细镗： mm09.16 mmz08 . 0 2 3 = 查参考资料4机械制造工艺与夹具 设计指导 珩磨： mmh617 mmz09 . 0 2 4 = 查参考资料4机械制造工艺与夹 具设计指导 表 2.3- 51 总的加工余量为： mmzzzzz2 4321 =+= + 。 式（3- 2） 3.4.3 燕尾面加工燕尾面加工 考虑其加工长度为 mm90 ，与其联结的为导轨面，其精度相对较高，要 进行粗加工、半精加工和精加工。 粗加工： 加工精度 12it 、铸件粗加工的余量 mmz0 . 6 1 = 根据参考资料4机械 制造工艺与夹具设计指导 。 半精加工： 加工长度 mmb90= 、加工宽度 mm100fj 需。 30 夹具的夹紧装置和定位装置 1 2 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； （x）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z轴旋转， 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。 查参考文献51226 可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 螺旋夹紧时产 生的夹紧力按以下公式计算有： )( 21 0 + = tgtg ql w z 式中参数由参考文献5可查得： 6.22 = 2.76 z r = o 90 1 = 059 2 = o 2 29 = o 其中：33()lmm= )(80 nq = 31 螺旋夹紧力： 0 4748.2()wn= 该夹具采用螺旋夹紧机构， 由上述计算易得： kk ww 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用 手动螺旋夹紧机构。 3.3 定位误差的分析定位误差的分析 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公 差。 gwj + 与机床夹具有关的加工误差 j ，一般可用下式表示： mjjjwdadzwj += 由参考文献5可得： 定位误差 ： 11 1mind wdd =+ 1122 1min2min . 2 dddd j w arctg l + = 其中： 1 0.052 d mm=， 2 0 d mm= 1 0.011 d mm=， 2 0.023 d mm= 1min 0mm=， 2min 0.034mm= 夹紧误差 ：cos)( minmax yy jj = 其中接触变形位移值： 1 ()() 19.62 n hbz yrazaz kn krc hbl =+ 查5表 1215 有 1 0.004,0.0016,0.412,0.7 razhb kkcn= =。 cos0.0028 j jy mm = = 磨损造成的加工误差： mj 通常不超过mm005. 0 32 夹具相对刀具位置误差： ad 取mm01. 0 误差总和：0.0850.3 jw mmmm + = 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.4 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时 速度要求快。本夹具设计，用芯轴夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用 2 个螺旋调整支撑钉定位最后一个转动自由度。 33 5 总 结 通过这次毕业设计，使我对产品设计过程有了进一步的认识，对结构设 计有了更进一步的了解，也加深了对大学四年中所学的基础知识的学习和理 解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑 到方方面面的问题， 在理论上正确无误的设计， 在实际中往往存在各种问题。 这样，在设计时就必须考虑，所设计的机构是否合理在实际运用中能否正常 工作。毕业设计使我学会了从实际出发设计产品，而不仅仅考虑理论上的可 行性。 在本次课程设计的制作过程中，我深深的体会到一个看似简单的机构其 实并不像我们想象中的那么简单，它所要考虑的东西还很多。要完善一个产 品首先应该对其功能作用有充分的了解，然后对实现这些功能的结构进行分 析，考虑哪种结构能够实现这种功能，哪种结构更加合理、有效、简便。根 据了解的类似结构进行仔细分析，再进行适当的改进、创新，争取用最低的 成本实现最先进的功能。最后再根据结构设计出各个零件，应当考虑到零件 的加工、材料、成本等问题。 在设计过程中，卢宗彪老师给予了我悉心指导，提出好的建议，使我获 益良多。同学之间互相研讨，共同解决问题，互相帮助，互相学习，使我体 会到了团队的可贵，懂得了团队精神的重要性。 毕业设计是我在学校的最 后一次答卷，我也把它看成是我迈向社会的第一步。 34 参 考 文 献 1 东北重型机械学院， 洛阳农业机械学院， 长春汽车厂工人大学。 机床夹具设计手册 。 上海科学技术出版社，1984。 2 李洪。机械加工工艺手册 。北京出版社，1996。 3 李庆寿。机床夹具设计 。机械工业出版社，1991。 4 张进生。