机械制造技术课程设计-圆周支座的工艺规程及铣底面夹具设计（全套图纸） .pdf

设计说明书 题目：圆周支座的工艺规程及铣底面夹具设计题目：圆周支座的工艺规程及铣底面夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 圆周支座加工工艺规程及铣底面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。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言1 第一章 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 第二章 工艺规程设计 3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择3 2.3 制定工艺路线 5 2.4 确定切削用量及基本工时8 第三章 夹具设计13 3.1 问题的提出13 3.2 定位基准的选择13 3.3 切削力及夹紧力计算14 3.4 定位误差分析15 3.5 夹具设计及操作简要说明16 总 结18 致 谢19 参考文献 20 1 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 圆周支座的加工工艺规程及其铣底面的工装夹具设计是在学 完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等 进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加 工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并 设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己 的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识 面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生 产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的 完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 2 第一章第一章 零件分析零件分析 1.1.零件的作用零件的作用 圆周支座主要起支撑作用。零件图如下： 1.2.零件的工艺分析零件的工艺分析 该零件加工内容及要求如下: 1. 以下端面为定位基准，钻 4-7 孔和 4-15 孔，铣高 15mm 台阶面，钻，扩，铰13 孔 2. 36 外圆和端面作为定位基准，加工13 孔和17 孔 3 第二章第二章 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht20- 40,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性 及减振性,适应于承受较大应力,要求耐磨的零件。 此零件为铸造件, 生产要求是小批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,加工要求不是 很高,所以加工不是很方便。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 4 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。对于圆周支座来说，把下端面作为基准，先 加工出一个孔，再以这个孔和其端面为基准，或者以孔和原来的 基准平面为基准， 加工其它交错孔。 所以我考虑先用底平面定位， 来加工 a 面，一个面限制三个自由度。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。 当设计基准不 重合时，应该进行尺寸换算。 5 2.3 制定工艺线路制定工艺线路 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。在生产纲领确定为 小批量生产的条件下，为了尽量让工序集中来提高生产效率，除 此以外，还应该考虑经济效果，以降低生产成本。 工序方案一： 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 以底面，36 外圆为定位基准，粗精铣前后端面 4 铣 以36 端面和外圆为定位基准，粗精铣底端面 5 铣 以底面，36 外圆为定位基准，粗精铣高 15mm 台阶 面 6 钻 以底面和侧面为基准钻 2-4 孔和钻 4-7 孔，锪孔 15 深 3 7 钻 以底面，36 端面和外圆为定位基准，钻，扩，铰 13 孔 8 镗 以底面和13 孔为定位基准，粗精镗13 和17 孔 9 钻 以13 孔，底面为定位基准，36 端面，钻一端 面 3-m4 孔 10 钻 以13 孔，底面为定位基准，36 端面，钻另一端面 3-m4 孔 11 检验 检验，入库 工艺方案二： 6 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 以底面，36 外圆为定位基准，粗精铣前后端面 4 铣 以36 端面和外圆为定位基准，粗精铣底端面 5 铣 以底面，36 端面和外圆为定位基准，钻，扩，铰 13 孔 6 钻 以底面，36 外圆为定位基准，粗精铣高 15mm 台阶 面 7 钻 以底面和侧面为基准钻 2-4 孔和钻 4-7 孔，锪孔 15 深 3 8 镗 以底面和13 孔为定位基准，粗精镗13 和17 孔 9 钻 以13 孔，底面为定位基准，36 端面，钻一端 面 3-m4 孔 10 钻 以13 孔，底面为定位基准，36 端面，钻另一端面 3-m4 孔 11 检验 检验，入库 工艺路线一和路线二的区别在于方案二把 4- 7 孔放在13 孔后 面加工，而方案一把 4- 7 孔放在前面，因为 4- 7 孔属于工艺 孔，先加工出来，为了方便后面工序的加工提供定位基准，这样 能提高加工精度， 提高生产效率， 因此综合考虑我们选择方案一： 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 7 2 时效 处理 时效处理 3 铣 以底面，36 外圆为定位基准，粗精铣前后端面 4 铣 以36 端面和外圆为定位基准，粗精铣底端面 5 铣 以底面，36 外圆为定位基准，粗精铣高 15mm 台阶 面 6 钻 以底面和侧面为基准钻 2-4 孔和钻 4-7 孔，锪孔 15 深 3 7 钻 以底面，36 端面和外圆为定位基准，钻，扩，铰 13 孔 8 镗 以底面和13 孔为定位基准，粗精镗13 和17 孔 9 钻 以13 孔，底面为定位基准，36 端面，钻一端 面 3-m4 孔 10 钻 以13 孔，底面为定位基准，36 端面，钻另一端面 3-m4 孔 11 检验 检验，入库 2.4 确定切削用量确定切削用量 工序：铣前后端面工序：铣前后端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 20dmm=，50/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 50 796 / min 20 s v nr d = 按机床标准选取 w n 800min/r 20 800 50/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 800r/min 时 0.2 4 800640/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取640/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：65lmm=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 6553 2 ()2 ()0.22min 640 m w lll txx n f + = 工序：铣底端面工序：铣底端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 46dmm=，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 9 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 865 / min 46 s v nr d = 按机床标准选取 w n 900min/r 46 900 13.18/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 900r/min 时 0.2 4 800640/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取rmmfm/1160= 6）计算工时 切削工时：mml110=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 11053 2 ()2 ()0.26min 900 m w lll txx n f + + = 工序：铣高工序：铣高 15mm 台阶面台阶面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 15dmm=，25/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8）决定每次进给量及切削速度 10 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 25 530 / min 15 s v nr d = 按机床标准选取 w n 500min/r 25 500 39.25/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 500r/min 时 0.2 4 500400/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取400/ m fmm r= 9）计算工时 切削工时：46lmm=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 4653 2 ()2 ()0.216min 500 m w lll txx n f + + = 工序：钻工序：钻 2-4 孔和钻孔和钻 4-7 孔，锪孔孔，锪孔15 深深 3 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=25m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 25 7 1137r/min 与 1100r/min 相近的机床转速为 1100r/min。现选取 w n =1100r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 7 1100 24/ min 1000 m = 11 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=15mm; 1l =4mm; 2l =3mm; tm= fn l w 21 ll + = 1543 1100 0.13 + =0.015（min) 工序：钻，扩，铰工序：钻，扩，铰13 孔孔 1)进给量 取 f=0.15mm/r 2)切削速度 v=1830m/min. 取 v=22m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 22 13 538r/min 与 538r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 600r/min 。 现 选 取 w n =600r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn = 13 1100 24.5/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=50mm; 1l =4mm; 2l =3mm; tm= fn l w 21 ll + = 5043 600 0.15 + =0.63（min) 工序：钻工序：钻13 和和17 孔孔 查简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 v =25mm/min m f =0.07mm/z 12 p a =9.6mm 10001000 25 612 / min 3.143.14 13 v nr d = 根据标准，取 w n =600 r/min 切削工时：l=50mm 50 1.19min 600 0.07 m f l t v = 工序：钻一端面工序：钻一端面 3-m4 孔孔 工步一：钻 m4 螺纹底孔3.2 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当 钢的mpa b 800， 0 3.2dmm=时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。 由于本零件在加工 3.2mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘 以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度12/ minvm=所以 10001000 12 1194 / min 3.2 s w v nr d = 根据机床说明书，取1200 / min w nr=，故实际切削速度为 3.2 1200 12/ min 10001000 ww d n vm = 13 切削工时：14lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为： 12 1493 0.086min 1200 0.25 m w lll t n f + = 工步二：攻丝 m5 攻螺纹 m4mm mmmv/15= min/217rns= 按机床选取min/195rnw=，则mmrv/4 .13= 机动时 12lmm=，mml5 1 =，mml3 2 = 攻 m6 孔 12 ()(1253) 1.03min 195 0.1 m lll t nf + + = 工序：钻另一端面工序：钻另一端面 3-m4 孔孔 钻另一端面 3-m4 孔与工序 9 钻螺纹孔的切削用量及基本工 时的计算如上，在此不再累述 14 第三章第三章 夹具设计夹具设计 3.1 问题的提出问题的提出 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要 用专用夹具.经过老师的考虑,决定设计的工序是铣底面。 3.2.定位基准的选择定位基准的选择 本夹具主要用来加工底面, 采用36 外圆定位，一个采用固 定 v 型块定位，侧面处用挡销定位，这样我们的端面限制工件的 3 个自由度，固定 v 型块限制工件的 2 个自由度，挡销限制工件 的 1 个自由度，这样空间的 6 个自由度都已经限制完了，在工件 中间采用 2 个移动压板夹紧，这样就实现了完全定位，我们就可 以开始加工工件。 3.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 切削力及夹紧力计算 铣时受力最大， 选用高速端面铣刀 刀具：高速钢端面铣刀，46mm。 铣时的轴向力 查文献表 15-31， 0 1.00.8 9.81 42.7,1.0,0.8,1.0 9.81 42.7460.31.0720 ff zy ff ffff fc dfk czyk fn = = = 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直， 为防止工件 在切削力作用下沿90mm 段较小平面侧边倾斜， 使工件离开 基面所需的夹紧力 lhf kl q + = 1 81 . 9 ， 摩擦系数 1 f 查4表 3-19， 1 f=0.25。 15 安全系数 54321 kkkkkk =， 式中 k1基本安全系数 1.5； k2加工状态系数 1.2； k3刀具钝化系数 1.5，由文献4表 3-20 查得； k4切削特点系数 1.0； k5考虑加紧动力稳定性系数 1.3。 l=20mm, h=42mm, l=34mm 9.81 1.5 1.2 1.5 1.0 1.3 720 20 10247 0.25 4234 qn = + 查文献4表3-26， 知d=12mm的螺栓许用加紧力11258q= 许 ， 因 此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 夹具的主要定位元件为固定 v 型块和挡销，该固定 v 型块是根 据零件定位方案设计的专用件，定位精度较高，同时铣面时，面 自身没有精度要求，因此定位误差可以不予考虑。 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是 怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了移动压板压紧的 方式。由于本夹具是对工件进行铣底面，因此在铅直方向受到很 大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。 并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操作和快速的切换 工件。 夹具体上用36 外圆定位，固定 v 型块定位，加挡销限制 2 个 自由度，靠铣削时的里来限挤进工件，即满足定位要求又能增加 16 定位稳定性。夹紧装置使用移动压板，操作方便。夹具体也是由 定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹 具方案能够满足生产要求。 装配图附图：装配图附图： 夹具体附图：夹具