推动架零件的机械加工工艺及夹具设计论文

摘 要 本设计的内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。首先，通过分析 解到推动架在 床加工中的作用。运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决推动架在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。其次，依据推动架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的推动架加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和 方法，拟定夹具设计的方案，设计出高效、省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。 夹具设计的主要内容是铣床夹具和钻床夹具，分别加工 50 和 35 端面和 16 孔。第一套夹具是通过利用一个大端面和一个定位销与一个挡销来完成定位，利用浮动压紧机构对零件进行夹紧；再配合两个定位块进行铣端面。有支承板与底面的平行度误差和中心孔轴线与底面的垂直度误差。第二套夹具是通过液压装置来进行夹紧，通过短心轴进行中心孔定位，定位方式与上一套类似。此夹具存在的误差与上一套夹具的误差情况相同。 关键词 机械加工、工艺规程、专用夹具、 推动架 he of be a of of 60656065 of of in to up of so on a of of to of a of in of of of of up to of of is 50 35 16 of is of a a a to of of of a of is a of a of To 目 录 摘要 1 章 引 言 1 械加工工艺规程制订 2 械加工工艺规程的种类 3 订机械加工工艺规程的原始资料 3 第 2 章 零件的分析 4 件的作用 4 件的工艺分析 4 第 3 章 工艺规程设计 5 定毛坯的制造形式 4 面的选择 6 定工艺路线 7 械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 7 立切削用量及基本工时 8 第 4 章 夹具设计 16 16孔的钻床夹具 16 槽端面铣床夹具 23 孔 6 23 24 结论 25 致谢 .考文献 27 第 1 章 引 言 机械制造业是国民经济的 支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。 在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。 本文是有关推动架工艺步骤的具体 阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线，以确保零件的加工质量。 据资料所示，推动架是牛头刨床进给机构中的小零件，其主要作用是把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕其轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。 在设计推动架机械加工工艺过程时要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩等用 来提高加工精度，保证其加工质量。 产过程与机械加工工艺过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。 机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。 机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。 规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件， 称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下： 据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。 行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。 据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。 机械加工工艺过程 卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。 机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。 机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料： 括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。 艺人员应研究毛坯图，了解毛坯 余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。 了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。 括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。 第 2 章 零件的分析 据资料所示，可知该零件是 牛头刨床进给机构的中小零件， 32近 32左端处一棘轮，在棘轮上方即 16 16通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕 32时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。 推动架共有二组加工表面，其相互有一定关联要求。分析如下： 以 32为中心的一组加工表面 这一组加工表面包括： 45、 60、 16孔 16孔为中心的一组加工表面 这一组加工表面包括： 40、 25、 66孔、 经过分析，为了保证加工精度和降低加工成本，将 32孔和 16 作为定位基准，以他为工艺基准能很好保证其他各个尺寸要求，完全可以达到图纸要求。 由上面分析可知，加工时应先加工第一组表面，再以第一组加工后表面为精基准加工另外一组加工面。 第 3 章 工艺规程设计 定毛坯的制造形式 零件材料为 虑零件受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。 根据零件材料确定毛坯为灰铸铁，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为 产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于 32孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。 由参考文献可知，差得该铸件的尺寸公差等级 10级，加工余量等级 级，故 0级， 级。 表 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 27的端面 92 H 面降一级，单侧加工 16的孔 16 H 面，孔降一级，双侧加工 50 的外圆端面 45 G 侧加工（取下行值） 32的孔 32 H 降一级，双侧加工 35的两端面 20 G 侧加工（取下行值） 16的孔 16 H 降一级，双侧加工 表 参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表： 主要加工表面 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 27的端面 92 6 16的孔 16 6 10 50 的外圆端面 45 5 50 32的孔 32 26 35的两端面 20 5 25 16的孔 16 6 10 263 2 5 2 . 55 0 2 . 543+0?35 零件毛坯图 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，使生产无法正常进行。 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。 基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。为了使基准统一，先选择 32孔和 16孔作为基准 . 定工艺路线 制定工艺路线得出发点 ,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 ,在生产纲领已确定的情况下 ,可以考虑采用通用机床配以专用工夹具 ,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，以便使生产成本尽量 下降。 艺路线方案一 工序一 备毛坯 工序二 热处理 工序三 铣面 A、 B、 C （见工艺卡片 ） 工序四 铣面 E、 F （见工艺卡片） 工序五 扩孔 32，孔口倒角 工序六 车端面，钻孔 10，车孔 16，孔口倒角 工序七 钻扩铰 16孔 工序八 钻孔 6，锪孔 工序九 钻 工序十 铣槽 66序十一 检查 工序十二 入库 工艺路线方案二 工序一 备毛坯 工序二 热处理 工序三 铣面 A、 B、 C （见工艺卡片） 工序四 铣面 E、 F （见工艺卡片） 工序五 扩孔 32，孔口倒角 工序六 车端面，钻孔 10，车孔 16，孔口倒角 工序七 铣槽 66序八 钻扩铰 16孔 工序九 钻孔 6，锪孔 工序十 钻 工序十一 检查 工序十二 入库 工艺路线分析比较 工艺路线一与工艺路线二的差别在于对 16销孔和铣槽 66艺路线一将 16销孔基准，加工槽 66统一，能很好的保证槽 66要求，所以此次设计依据工艺路线一来开展设计。 机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 推动架，零件材料 为 产类型大批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 内孔和外圆的加工余量及公差 查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表 32 内孔单边加工余量为 2. 铣削加工余量为 ： 粗铣 铣 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 工序三 铣面 A、 B、 C （见工艺卡片） 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：高速钢圆柱铣刀 ,深度 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=z。 计算基本工时 2n*x(100+60)/ 工序四 铣面 E、 F （见工艺卡片） 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：高速钢圆柱铣刀 ,深度 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c=z。 计算 基本工时 2n*x(50+35+60)/ 工序五 扩孔 32，孔口倒角 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：扩孔麻花钻，倒角车刀 . 切削用量 查切削手册 所以， 按钻头强度选择 按 机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 命 切削速度 查切削手册 10修正系数 10故 15 。 m 51 0 0 01 0 0 00vn s 查切削手册机床实际转速为 52 故实际的切削速度 0 00 校验扭矩功率 c 73 m 所以 M 验成立。 3计算工时 m 04022 m 序六 车端面，钻孔 10，车孔 16，孔口倒角 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：选择高速钢麻花钻钻头， 10头采用双头刃磨法，后角 o 120，45度车刀。 2. 钻孔切削用量 查切削手册 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 命 切削速度 查切削手册 10修正系数 10故 15 。 m 51 0 0 01 0 0 00vn s 查切削手册机床实际转速为 52 故实际的切削速度 0 00 校验扭矩功率 c 73 m 所以 M 验成立。 3计算工时 m 2 1026 nf m 序七 钻扩铰 16 孔 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：选择高速钢麻花钻钻头， 14高速钢麻花钻、 16高速钢标准铰刀，钻头采用双头刃磨法，后角 o 120。 2. 切削用量 查切削手册 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 命 切削速度 查切削手册 10修正系数 10故 15 。 m 51 0 0 01 0 0 00vn s 查切削手册机床实际转速为 52 故实际的切削速度 0 00 校验扭矩功率 c 73 m 所以 M 验成立。 3计算工时 m 2 102033 m 序八 钻孔 6，锪孔 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：选择高速钢麻花钻钻头， 6 高速钢麻花钻，钻头采用双头刃磨法，后角 o120。 2. 切削用量 查切削手册 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 命 切削速度 查切削手册 10修正系数 10故 15 。 m 51 0 0 01 0 0 00vn s 查切削手册机床实际转速为 52 故实际 的切削速度 0 00 校验扭矩功率 c 73 m 所以 M 验成立。 3计算工时 m 2 1010 nf m 序九 钻 孔 1. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：选择高速钢麻花钻钻头， 速钢麻花钻，钻头采用双头刃磨法，后角 o 120。 2. 切削用量 查切削手册 所以， 按钻头强度选择 按机床强度选择 最终决定选择机床已有的进给量 经校验m a F f 校验成功。 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切削手册）为 命 切削速度 查切削手册 10修正系数 10故 15 。 m 51 0 0 01 0 0 00vn s 查切削手册机床实际转速为 52 故实际的切削速度 校验扭矩功率 c 73 m 所以 M 验成立。 3计算钻工时 m 2 1010 nf m 工序十 铣槽 66. 加工条件 工件材料： 造。 机床： 刀具：高速钢圆柱铣刀 ,深度 校验合格。 最终确定 75r/75mm/s， V c= z。 3 计算基本工时 4n*x(27+6)/ 第 4 章 夹具设计 钻 16孔的钻夹具 题的提出 在给定的零件中，对本序加工的主要考虑尺寸 60，应导师的要求将该套夹具设计为自动夹具，故选用液动夹紧装置 原理：液动夹紧所采用的油缸结构和工作原理基本与气动相同，只是工作介质不同。前者是用液压油，后者是用空气。由于油压比气压高（一般可达 6加上油压的不可压缩性，因此当产生同样大小的作用力时，油缸尺寸比气缸小的多，而且液动夹紧刚度比气动夹紧刚度大得多，工作平稳，没有气动 夹紧时那种噪音，劳动条件好。 具设计 1 定位 出于定位简单和快速的考虑，选择孔 100的心轴和孔 100和孔 16的大端面定位，在孔 16的后面加定位销辅助定位，使工件完全定位。再使用液压增压器用油缸夹紧。 2 夹紧 应导师的要求，本套夹具使用了液动夹紧装置：液压增压器用油缸，结构如图 液动夹紧装置的优点：液动夹紧所采用的油缸结构和工作原理基本与气动相同，只是工作介质不同。前者是用液压油，后者是用空气。由于油压比气压高（一般可达 6加上油压的不可压缩性，因此当产生同样大小的作用 力时，油缸尺寸比气缸小的多，而且液动夹紧刚度比气动夹紧刚度大得多，工作平稳，没有气动夹紧时那种噪音，劳动条件好。 液压增压器用油缸的工作原理：液压油从左边的进油孔进油，轴受到向下的力向下运动压紧弹簧，工件被压紧；出油时弹簧所受压力减小，弹簧松开，取出工件。 2 切削力和卡紧力计算 本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ： 扭矩 紧力为 f 取系数 2=4=实际卡紧力为 F =2*4*F=用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 3 定位误差分析 本工序采用孔 100 和大端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，能很好的保证定位的精度。 4钻套 由于工厂生产是批量生产，所以选择快换钻套。下图是标准快换钻套结构，它除在其边缘铣有台肩以供防旋转螺钉压住外，同时还铣出一个削边平面。当此削边平面转至钻套螺钉位置时，便可向上快速取出钻套。为防止直接磨损钻模板，也必须配有衬套。 钻套高度： 钻一般的螺钉孔、销子孔，工件孔距精度在 +是自由公差时钻套的高度 H=（ d，钻套内径采用基轴制 公差。 钻套与工件的距离： 钻套与工件间应留有一定的距离 h，如果 h 太大，会增大钻头的倾斜量，使钻套不能很好的导向。 H 过小，切屑排出困难，不仅会增大工件加工面的粗糙度，有时还可能将钻头折断。加工铸铁时， h=（ d。 5钻模板 钻模板是供安装钻套用的，要求有一定的刚度和强度，以防由于变形而影响钻套的位置精度和导 向精度。本套夹具选择的是铰链式钻模板。 即钻模板与夹具体为铰链连接，如图所示，铰链钻模板用铰链轴与夹具体连接在一起，铰链钻模板可绕铰链轴翻转，翻转后用经过淬火的平面支钉限位。钻模板与夹具体间在铰链处的轴向间隙，以及两者的轴向位置要求，利用垫片来调整，钻模板的另一端铣有开口槽，加工过程中用菱形螺钉，与开口槽对准或成 90，钻模板便可翻合或固紧。钻模板翻起后，利用钻模板铰链处上部的凸缘，与夹具体边缘相接触，以便于钻模板搁置在稍大于垂直面的适当位置上， 而不致翻转过大，影响快速操作。铰链轴与夹具体的配合为 N7/钻模板铰链孔配合为 G7/ 使用铰链钻模板，装卸工件方便。但铰链处必然有间隙，因而加工孔的位置精度比固定式钻模板低。钻模以及钻套的结构如下： 6夹具装配图 100和 70上端面的 铣床夹具 题的提出 在给定的零件中，对本序加工的主要考虑对刀位置。 铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而加工时的冲击和振动也较严重。所以设计这类夹具时要特别注意工作定位稳定性和夹 紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自锁性能；夹具上各组成元件的可靠性要高。为此，要求铣床夹具的结构比较粗壮低矮，以降低夹具重心，增加刚度、强度，夹具体的高度和宽度之比取 H/8=应合理加强筋和耳槽。夹具体较宽时，可在同一侧布置两个耳槽的距离要与所选择铣床工作台两 槽的大小要与 铣削的切屑较多，夹具上应有足够的排屑空间，应尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能做出清除排屑和排出冷却 液的出口。 粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因振动时偏心夹紧容易松开。 铣床夹具的对刀 夹具在机床上安装完毕，在进行加工前，尚需进行夹具的对刀，使刀具相对夹具定位元件处于正确位置。 对刀的方法有三种：单件试切；每加工一批零件安装一次夹具，通过试切个数来对刀；用对刀块对刀。第三种方法只需在制造样件或调整对刀装置时才需要试切，而在每次安装夹具时不需要试切，这是最简便的方法。由于夹具制造时已经保证对刀块对定位元件定位面的位置尺寸，因此只需将刀具对准到离对刀块表面距离时，即认为夹具相对位置已准确。铣刀与对刀块表 面之间留有间隙，并用塞尺进行检查，是为了避免刀具与对刀块直接接触而造成两者的擦伤，同时也便于测量接触情况、控制尺寸。间隙一般取 1、 2或3 对刀装置对刀时影响对准精度的因素有： （ 1） 测量调整误差。 （ 2） 定位元件定位面相对对刀装置的位置误差。 具设计 1 定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择孔 100的心轴和孔 100和孔 16的大端面定位，在孔 16的后面加定位销辅助定位，使工件完全定位。使用浮动夹紧机构夹紧进行卡紧。 2切削力和卡紧力计算 本步加工按铣削估算卡紧力。实际效果可以保证 可靠的卡紧。 铣削轴向力 ： 扭矩 02 0 紧力为 f 取系数 2=4=实际卡紧力为 F =2*4*F= 定位误差分析 由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。 4夹具设计装配图 孔 6，锪孔的钻床夹具 题的提出 在给定的零件中，对本序加工的主要考虑孔 6与孔 32的端面的位置尺寸 15. 具设计 1 定位基准的选择 出于定位简单和快速的考虑，选择一端面和孔 32以及 16为定位基准，保证加工基准和设计基准重合，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 2 切削力和加紧力的计算 本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ： 扭矩 092.紧力为 f 取系数 2=4=实际卡 紧力为 F =2*4*F=用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 3 定位误差分析 由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。 4 夹具设计及操作的简要说明 夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。 钻 题的提出 在给定的零件中，对本序加工的主要考虑 具设计 1 定位基准的选择 出于定位简单和快速的考 虑，选择一端面和孔 32和孔 32为定位基准面，保证加工基准和设计基准重合，再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。 2 切削力和卡紧力计算 本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。 钻削轴向力 ： 扭矩 02 0 紧力为 f 取系数 2=4=实际卡紧力为 F =2*4*F=用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调 节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。 3 定位误差分析 由于加工基准和设计基准重合，所以能很好的保证了加工精度。 4 夹具设计及操作的简要说明 夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。 结论 这次毕业设计时间虽短暂，但收获颇多。这次的设计使我的专业知识得到了巩固和升华，并且还学到了很多以前没有接触过的东西，使我将所学的理论知识与实践联系起来。 （ 1） 通过分析零件的用途，以及零件的技术要求，确定零件的生产类型， 计算出零件的年生产纲领为中批生产。 （ 2） 分析零件图，根据零件的加工表面的要求选择定位基准，而后拟定工艺路线， 编制工艺文件。了解差速器壳体的加工流程，熟悉了差速器壳体加工中所使用的机床、刀具、以及夹具。 （ 3） 利用 件对差速器壳体夹具二维装配图进行绘制，更加熟练了软件的使用，解决了许多