镜架的加工工艺与夹具设计论文

机械制造与自动化 毕业设计 设计题目 : 镜架加工工艺及夹具设计 姓名： 班级 学号： 院（系）： 机械工程系 专业： 机械制造及自动化 指导教师 ： 20 年 5 月 2 【摘要】机械 工业是国民经济的装备部，无论是传统产业还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称 ，我们大学期间对机械的学习，很重要的就是对工艺的认识， 遇到一个工件能够知道它是怎么制造出来的，能够编写出工艺，并设计出重点工序的专用夹具，力求简单而高效。 机械加工 工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求 ,企业对夹具的设 计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 本次毕业设计， 通过 对镜架的加工，可以 将 工艺 夹 具 相关的 所有知识 ， 如加工工艺路线的拟定，工序尺寸的换算与确定，夹具定位与夹紧方案的确定，加工精度误差分析和计算 ， 机床刀具量具 的选择 ， 进行梳理总结， 尤其是对工件的工艺分析与对加工工序相应夹具的设计进一步深化理解。 检验三年来对知识的掌握和理解，对我们即将结束的大学生活， 是一段美好的告别与祝福语，愿我们所学的知识，费尽精力所学的知识，以后能够用到，不枉所学，对老师，对自己，都是一个很好的交代。 【关键词】 工艺 专用夹具 夹紧方案 定位方案 工序尺寸 误差分析 尺寸链 精度 校核 3 目 录 第一章 序言 5 第二章 零件 工艺 分析 一 零件材料 分析 6 二 零件 工艺 分析 7 三 零件图及 各加工表面 编号 7 第三章 工艺规程的设计 一 定位基准的选择 （ 1） 定位基准选择的有关知识 9 （ 2） 工件 定位基准 的确定 10 二 工艺路线的拟定 （ 1）表面加工方法的选择 10 （ 2）加工顺序安排原则 10 （ 3）编制工件加工路线 11 （ 4）各加工表面余量 13 （ 5） 加工设备及工具的选择 18 （ 6） 解工艺尺寸链 21 第四章 专用夹具设计 一 夹具基本知识 （ 1）夹具的定义 22 （ 2）专用夹具的基本要求 22 （ 3）专用夹具设计步骤 23 二 镗床夹具设计 （ 1）对该工序的分析 23 （ 2）定位方案 24 （ 3）夹紧方案 24 （ 4）定位元件的设计 24 （ 5）对夹具体的要求 25 （ 6）镗夹各主要部件的设计 25 4 （ 7）工序卡的填写 27 （ 8） 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 28 （ 9） 工件的加工 精度分析 31 三 铣床夹具设计 （ 1）对该工序的分析 35 （ 2）定位方案 35 （ 3）夹紧方案 35 （ 4）对刀方案 36 （ 5）夹具体的定位与安装 36 （ 6）工序卡的填写 36 （ 7）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 37 （ 8） 工件的加工精度分析 38 第五章 参考文献 39 第六 章 总结 体会 40 第七章 附 一，零件图 二， 镗夹装配图 三 ，铣夹装配图 5 第一章 序言 机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。 机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为 已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着 新的问题。 加快产品上市的时间，提高质量，降低成本，加强服务是制造业追求的永恒主题。 而 机械制造自动化技术始终是机 械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20 年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度 机械 制造 过程中，夹具的设计和使用是其中必不可少的 组成部分， 专用夹具 是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹 具，好的夹具可以方便又高精度的加工工件。 其特点是结构紧凑，操作迅速 、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 本次设计的 主要内容是对镜架 加工工艺路线的拟定及专用夹具的设计 。其中包括 各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、 辅具、量具的选择，基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定， 工序尺寸的换算和确定，加工精度误差分析和计算， 以及镗交叉孔 、 铣平面中所使用专用 夹具的设计。 设计 的主要目的在于 使加工过程简单、 加工难度 降低 ， 制造精度提高， 从而 提高工件加工效率。 这次毕业设计 ，要用到我们三年来学到的所有知识，是对它们的大综合，这能检验我们对知识的掌握，也是提升夹具设计能力的机会。 6 第二章 零件工艺分析 一，零件材料 分析 1， 零件材料 成分，碳含量 硅 锰 氧 V0.3 m/V0.4 m/里要加工的孔 26 28精度都是 度较高，而且较小， 因此可以以较低的速度达到较高的精度。粗镗，半精镗，精镗速度选择为125r/60 r/00 r/公式 10n=20镗套内径，计算出摩擦面线速度分别为 s,m/s,m/s。由于其均小于 0.3 m/s，因此选择固定式镗套。 F 浮动接头 双支承镗模镗杆均采用浮动接头与机床主轴连接， 拨销与浮动接头联接，当安装在镗床主轴孔中，即可带动镗杆回转。使用浮动接头 可以将主轴的震动或精度误差减为最小。 （ 7）工序卡的填写 在 实际 加工车间中，每一个加工工序都要有工序卡， 上面必要的加工数据，方便工人加工 。 主轴转速 n，选择镗套时已经进行了选择，分别为 125r/60 r/00 r/ 切削速度 公式 10n 为 26， 28，可以分别计算得出。加工 28的孔切削速度为 14.1 m/7.6 m/工 26的孔切削速度为 13.1 m/3.6 m/ 进给量 f,由查表得出，粗镗进给量大于半精镗，大于精镗。查表得出数据范围，取其值分别为 r,0.1 mm/r,mm/r。 背吃刀 量 这里加工孔是每步在直径方向上的余量，加工 28的孔，背吃刀量分别为 加工 26 的孔， 28 （ 8） 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 夹具最大轮廓尺寸 003268 影响夹具定位精度的尺寸和公差 计心轴直径 30，及心轴与夹具体的配合 15H7/轴与工件孔的配合 30H7/防转销与定位销在夹具长度方向上的距离 28. 影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差 影响夹具精度的尺寸和公差 支承板与工件 26 的孔间距离 20工件 26 的孔与 28 的孔间距 20 夹具总图上标注的尺寸公差和位置公差均直接影响工件加工精度，取夹具总图上尺寸公差或位置公差为 J=（ 1/2 1/5） K， K 为相应的工件尺寸公差和位置公差】 ；凸台与底面的平行度 装后 镗模支架 凸台的高度 3+3+镗套与衬套的配合 25H6/套与镗模支架的配合 30H7/套 20 的孔与底面的平行度 100:套 20的孔与找正基面的平行度 100:后相对镗套孔的同 轴度 工的两交叉孔所用镗套垂直度 100: I 用修配法求 ： 加工 28 时 ，安 装 右镗模支架的 凸台（ 补偿环 ）尺寸和偏差 29 工件两交叉孔距离 0 因组成环凸台 非标准件，便于刮研修配，故选 C 确定各组成环公差 根据各组成环所采用的加工方法的经 济精度确定其公差。 5 为铣削加工，取 T= T= 20 标准件 ，不分配公差 。 D 计算补偿环 用公式可得 10)=确定除补偿环以外各组成环的极限偏差 根据入体原则， 偏差按对称分布，即 60 5的尺寸及 极限偏差 判别补偿环 0的影响 从结构示意图中可知，越修配补偿 闭环 “越修越小”情况。 计算补偿环尺寸及极限偏差 用 公式 L00 A0行计算，代入数值并整理后可得 01+320+0+20+3+为 T=以 +实际生产中，为提高接触精度还应考虑凸台表面在总装时留有一定额刮研量。由求出的 最大刮研量为 ， 符合要求，但最小刮研量为 0时就不符合总装要求，故必须将 凸台，最小刮研量可留 应加大 +I 用修配法求加工 26孔，安右镗模支架的凸台（补偿环）尺 30 寸和偏差 工件两交叉孔距离 0 因组成环凸台 为非标准件，便于刮研修配，故选 C 确定各组成环公差 根据各组成环所采用的加工方法的经济精度确定其公差。 4 为铣削加工，取 T=铣削加工，取 T= T=标准件，不分配公差。 D 计算补偿环 用公式可得 6)=确定除补偿环以外各组成环的极限偏差 根据入体原则， 偏 差按对称分布，即 60 凸台 为 夹具体为 20 4的尺寸及极限偏差 判别补偿环 0的影响 从结构示意图中可知，越修配补偿 闭环 “越修越小”情况。 计算补偿环尺寸及极限偏差 用公式 L00 A0行计算，代入数值并整理后可得 01+331 =20+0+3+20+为 T=以 +实际生产中，为提高接触精度还应考虑凸台表面在总装时留有一定额刮研量。由求出的 最大刮研量为 ，符合要求，但最小刮研量为 0时就不符合总装要求，故必须将 凸台，最小刮研量可留 应加大 + 其他重要尺寸： 浮动杠杆孔与活结螺栓，铰链支座的配合 12D9/ 需标注的技术要求： 保证夹具精度 别是过盈配合尺寸及相关精度进行复查 得有毛刺、 飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、油污、着色剂和灰尘等 . 螺钉需交叉、对称、逐步、均匀拧紧。 （ 9） 工件的加工精度分析 加工交叉孔 26与 28的工序中，形位公差要求： 26面 平行度要求不大于 306 286 这些要求较高，应该进行精度分析，其他加工要求未注公差或公差很大，可不进行精度分析。 26面的平行度要求不大于 32 A 定位误差 D， 由于平行度的工序基准是 位基准也是该平面，限位 基准也是 以不存在定位误差 D B 安装误差 A 镗夹安装在机床上精确定位，是靠找正基面来保证的。找正基面与底面的垂直度 100: C 对刀误差 T 由于镗套壁厚较薄，可以只计算镗杆位移引起的误差。镗套导向孔尺寸 20 200+镗杆尺寸为 20 平行度对刀误差为镗杆与导向孔的最大间隙 T= 夹具误差 J 夹具支承板 与底面的平行度 镗套导向孔的同轴度 者都影响夹具精度，但是它 们在公差上兼容，只 需计算其中较大的一项即可。夹具误差 J = E 加工方法误差 G 加工方法误差 与机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统受力、受热变形等因素有关，因该误差影响因素多，又不便于运算，根据经验为他留出工件公差的 1/G = /3= 总加工误差 = （ =种加工误差见表，经计算可知，对孔轴线与底面 K 的平行度加工，不仅可以保证加工精度，还有一定的精度储备。 加工要求 代号 平行度 D 0 A 100:T J G c 33 306 A 定位误差 D， 由于垂直度的定位基准为 K 面 和 30孔， 30孔与 K 面的 垂直 度 公差 位误差即 夹具总图上标注的尺寸公差和位置公差均直接影响工件加工精度，取夹具总图上尺寸公差或位置公差为 J=（ 1/2 1/5） K， K 为相应的工件尺寸公差和位置公差） 。 B 安装误差 A 该垂直度与夹具的安装误差没有关系。 C 对刀误差 T 由于镗套壁厚较薄，可以只计算镗杆位移引起的误差。镗套导向孔尺寸 20 200+镗杆尺寸为 20 垂直度 对刀误差为镗杆与导向孔的最大间隙 T= 夹具误差 J 夹具凸台与底面的平行度 者都影响垂直度，但是他们在公差上兼 容，只需计算其中较大的一项即可。夹具误差 J = E 加工方法误差 G 加工方法误差与机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统受力、受热变形等因素有关，因该误差影响因素多，又不便于运算，根据经验为他留出工件公差的 1/G = /3= 总加工误差 = （ =种加工误差见表，经计算可知，对孔轴线与底面 K 的平行度加工，不仅可以保证加工精度，还有一定的精度储备。 加工要求 代号 垂直度 D A 0 T J G 34 c 286 此尺寸是由两镗杆垂直度相保证，与 定位误差 D， 安装误差 A， 无关，与 对刀误差 T ， 夹具误差 J 有关，因此只计算对刀误差和夹具误差。 A 对刀误差 T 由于镗套壁厚较薄，可以只计算镗杆位移引起的误差。镗套导向孔尺寸 20 200+，镗杆尺寸为 20 镗杆与导向孔的最大间隙 T= 夹具误差 J 两镗套导向孔的同轴度 加工方法误差 G 加工方法误差影响因素多，又不便于运算，根据经验为他留出工件公差的 1/G = /3= 总加工误差 = （ =种加工误差见表，经计算可知， 28轴线对 26仅可以保 证加工精度，还有一定的精度储备。 代号 加工要求 垂直度 T J G c 35 三 铣床夹具设计 （ 1）对该工序的分析 为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度， 镜架有些加工 工序，需要设计专用夹具。 本次设计的夹具为第 30 道工序：粗 铣 C平面 。由图纸要求粗糙度为 需要在磨床上磨削，在下一工序加工。 这次要在铣床上加工平面 C C，除粗糙度要求很高外，这两个平面还有 很高的平行度要求，平行度 保证如此高的平行度，需要两个平面一起加工，需要 卧式铣床 （ 2）定位方案 为保证技术要求，找好定位基准非常重要， 另外 还要提高效率，方便快捷的使用该夹具。由零件图及设计好的工艺加工路线可知，在工序 30 加工之前，大平面 0的孔已经加工好 。 平面 度很高，是唯一一个可作为定位，安装基座的大平面 ，用支承板 3 点定位； 30的孔粗糙度 度也很高，和要加工的两平面中心线相交且垂直，也可用做定位基准，用一个心轴2 点定位；再用一个防转销钉， 1 点定位，这样 共 6 点， 6 个自由度完全限制，稳定可靠。 （ 3）夹紧方案 夹紧装置必须稳定可靠，克服一切外力将工件紧固在夹具体上。夹紧力要足够大，而且夹紧力方向朝向主限位面，使工件在切削力轴向力的作用下仍然保持定位时的状态不变。 夹紧力的作用点应正对定位元件或落在定位元件的支撑范围内，以保证零件的定位可靠。夹紧力的作用点应处在零件方便可靠的地方。 本工序的夹紧有点麻烦。在中间夹紧，支承件会与刀具的运动产生干涉，只有在两边压紧，避开铣刀。放定位销的一端是 40的外圆面，外圆面压紧用 活动 V 形块用压板控制，用螺母拧紧；另 一端 用移动压板，如果压在 限制压板的大小，只能用 配套螺柱，因此用高为 40 的面压紧，虽 36 然这两个小平面压点很小，但可以选大压板，以保证夹紧力足够。两端压紧装置设计为采用联动 ，两个相对的压板 之 间用浮动杠杆连接，一个压板用双螺母锁死，另一个用球面螺母，控制球面螺母，拧紧或拧松，另外一个压板也会受到控制同时行动。拧松球面螺母，压板沿调节支承向后滑动，让开空间，就可以安装工件。加工后，压板沿调节支承向前滑动，压板与工件充分接触后，拧紧球面螺母，就夹紧工件了。 （ 4）对刀方案 对刀装置由对刀块和塞尺组成， 用来确定刀具与工件及夹具体的相对位置。 因为要同时加工两个面 C C，在夹具体右壁上安装两个侧装对刀块， 来使铣刀对刀。对刀块上装塞尺，减少铣刀对对刀块的磨损。 （ 5）夹具体的 定位与 安装 为使夹具体与工作台有精确的位置关系，两者之间用定位键 来定位。 定位键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定位键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。 为使夹具体紧固在铣床工作台上，可以在夹具体两端各设计一个耳座，工作台 T 形槽与耳座用螺栓紧定。 （ 6）工序卡的填写 在实际加工车间中，每一个加工工序都要有工序卡，上面必要的加工数据，方便工人加工。 因为用的是硬质合金铣刀，因此查资料，加工铸铁时进给量，加工 铣精铣就在这个范围内取。 主轴转速 n，该机床共 12级转速，从 40 到 1800，粗铣时选择低速 880 r/铣选高速 1240r/在这里背吃刀量就是切削总余量。 37 （ 7） 夹具 总图上的尺寸、公差和技术要求 夹具最大轮廓尺寸 为 7622620 影响工件定位精度的尺寸和公差 设计心轴直径 30轴与防转销在加工直线垂直方向上的距离 8计心轴与工件孔的配合尺寸 30H7/ 影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差 为定位键与铣床工作台8形槽为 18 影响夹具精度的尺寸和公差 设计心轴轴线对夹具体底面 刀块的位置尺寸 21+。 对刀块的位置尺寸 h 为限位基准到对刀块表面的距离。计算时，要考虑定位基准在加工尺寸方向的最小位移量。 如图所示的尺寸链，将各环转换为平均尺寸（对称偏差的基本尺寸），算出后取工件相应尺寸公差的 1/2到 1/5作为 可确定对刀块的位置尺寸和公差。 塞尺厚度 s=2铣平面的尺寸 以对刀块水平方向的位置尺寸为 H=本尺寸 ) 取工 件相应尺寸公差 （ 定位基准在加工方向上的最小位移量 i 工件以圆孔在心轴上定位 ，且可以任意方向上移动 i D+ d+=以对刀块水平方向的位置尺寸为 38 h= i 1+刀块垂直方向上，因为加工的平面是没有底面边界的，可以超过加工面下表面线， 取超过 1对刀块在垂直方向上到夹具体距离 偏差。 影响对刀精度的尺寸和公差 尺厚度尺寸 2 夹具总图上应标注下列技术要求： B. 两个侧面应该一起加工以保证平行度 C. 与对刀块相配的表面要进行研磨 D. 同一零件用多件螺钉紧固时，各螺钉需交叉、对称、逐步、均匀拧紧 E. 零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、油污和灰尘等 (8)加工精度分析 铣镜架双侧面 C C工序中，两侧面 C C的平行度要求很高，应进行精度分析，其他加工要求未注公差或公差很大，可不进行精度分析。 两侧面 C C的平行度要求为 证该精度的方法是两铣刀同时加工，（不是加工完一个平面后再加工另一个平面） 铣刀之间的距离、平行度直接影响这两个侧面的加工。 而两平面又没有对称度要求， 即该平行度是由铣刀保证，与定位误差 D、 安装误差 A、 对刀误差 T、 夹具误差 J 没有关系 。 39 第五章 参考文献 陈宏钧 机械工业出版社 2008 年 4 月 手册 钻削扩削铰削加工 王先奎 机械工业出版社 2008年 6 月 王启平 哈尔滨工业大学出版社 1996 年 2 月 孟宪栋 机械工业出版社 1999 年 12 月 郑修本 机械工业出版社 1999 年 5 月 陈于萍 高等教育出版社 2002 年 7 月 张龙勋 机械工业出版社 1999年 11 月 肖继德 机械工业出版社 2000 年 5 月 速查手册 王健石 机械工业出版社 2007 年 5 月 王晓莉 张兴亮 科学出版社 2006 年 8 月 朱耀祥 蒲林祥 机械工业出版社 2010 年 2 月 郑惠萍 化学工业出版社 2005 年 2 月 机械工业标准化技术服务部 1992 年 2 月 陆剑中 机械工业出版社 2005 年 1 月 吴国梁 凤凰出版传媒集团 2007 年 1 月 黄 如林 化学工业出版社 2010 年 1 月 孟少农 机械工业出版社 1991 年 9 月 40 第六章 总