车床支架工艺及钻孔夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

目     录

内容摘要 I
引   言 1
1  绪论 2
2  工艺规程设计 3
2.1年生产量和批量的确定 3
2.2零件分析 3
2.3毛坯余量和加工余量的确定 4
2.4定位基准的选择： 5
2.5工艺方案的确定 6
2.6工艺路线的拟定 7
3  夹具设计 30
3.1 定位基准的选择 31
3.2定位元件选择 31
3.3 夹紧元件的选择 32
3.4夹紧力的计算 32
参考文献 34

引   言

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。
车床支架机械加工工艺规程及其钻锪孔的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：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

1  绪论

本次设计的题目是“车床支架机械加工工艺及钻孔夹具设计”。这个题目是传统的机械设计课题，在做这个设计题目过程中，涉及了很多工艺规程设计方面的知识。
本次的设计任务是：制定一给定的零件（车床支架）的机械加工工艺及就加工该零件的某一道工序（钻孔）的夹具设计。
设计内容包括：
毛坯零件综合图一张；
    夹具装配图1张；
    夹具体图1张；
    工序卡的编订、 绘制；
    论文1份；

2  工艺规程设计
2.1年生产量和批量的确定
1）已知生产纲领：2000件/年，
年生产量=生产纲领  每台件数  （1%储备量）（1%废品率）
2）生产类型的确定：
查工艺人员手册，年产量2000件的属于中批生产。
3）批量的确定及生产间隔期
在一个零件总的加工时间及最长工序时间确定的情况下，批量和生产间隔期相互制约，批量越大，生产间隔期越长，生产率高，但资金周转慢，批量越小，生产间隔期短，资金周转快，但生产率低，所以要同时兼顾二者。
批量的确定：
除了要考虑生产间隔期外，还要考虑车间毛坯仓库的面积，如批量大，则占用车间面积过大，资金投入大，周转慢，反之，如批量小，则毛坯的供给满足不了加工需要，则出现停工，以至于设备的闲置，工人的浪费。
考虑到以上的种种因素，定的批量时间为2天。
2.2零件分析
1．零件作用：本零件作为支架用。
2．零件材料：本零件材料为HT20-40。
3．零件热处理要求：由于本零件为铸件，需要进行时效处理。
4．零件技术要求：
     本零件需加工的表面为：A面、C面、F面、D面、E面、L孔、B孔、G孔、H孔。其中L孔，B孔不但本身尺寸精度、表面粗糙度有较高要求，而且位置精度也有一定要求。（详细见工件零件图）
5．零件结构特点：对称性较好。
6．加工出该工件所用的加工方法主要有：铣削加工，钻、锪、扩、铰削加工。
7．零件设计基准：分析得知，其设计基准是E面、  F 面。
2.3毛坯余量和加工余量的确定
1）毛坯的选择
由于零件是中批生产，故优先考虑锻、铸件，可提高生产率，降低成本，
又考虑到零件的力学性能、形状及大小，故采用铸件。
2）毛坯余量和加工余量的确定
加工余量的大小不仅直接影响毛坯尺寸，而且影响到工艺装备（如锻模、夹具等）的尺寸，设备的调整，切削用量的选择，材料消耗工艺定额和加工工时定额等。如果余量留大了，既浪费材料又浪费工时、工具和动力；如果留小了，由于加工过程中的应力变形和热变形等影响，可能会由于余量不足而导致工件报废，因此，在设计工艺规程时确定合理的加工余量是十分重要的。
机械加工中毛坯尺寸与其零件尺寸之差，称为毛坯余量，加工余量的大小，取决于各加工过程中各个工序应切除的金属层总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的偏差值。
毛坯余量的确定：根据毛坯的铸造精度，铸件最大尺寸，该面的公称尺寸，及该面在砂箱中所处的位置，可由《金属机械加工工艺人员手册》中查出。
但在本次设计中，毛坯余量由各工序切削余量计算出。每道工序中切去金属的厚度就是该道工序的加工余量。加工余量的确定可由《机械加工余量手册》中查出，其选用原则为：
a.应有充分的加工余量，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度；
b.决定加工余量时应考虑到零件的热处理时引起的变形，否则可能产生废品；
c.决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形；
d.决定加工余量时应考虑到被加工零件的大小，零件越大，则加工余量也越大，因为零件的尺寸增大后，由切削力，内应力等引起的变形的可能性也增加；
e.在考虑上述各项后，尽量采用最小的加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。
加工余量应包括：
a. 上工序的表面粗糙度（Ra）
b. 上工序的表面破坏层（Da）
c. 上工序的尺寸公差（Ta）
d. 需要单独考虑的误差（ρa）
e. 本工序的安装误差（εb）
实际生产中的加工余量，很少采用计算法，而大多是由工厂经验估计和查阅一般的机械加工手册决定，而本工艺规程加工余量的制定则参照《机械加工余量手册》而定。在本工艺规程中，铸件采用机器造型，木模，精度等级选7级，查表12-2表12-3得：毛坯件侧面、顶面的加工余量为4㎜，而底面有4㎜高的一个台阶面，考虑铸造方便，故其底面余量取大一些，使其表面为一平面，底面加工余量为8㎜；孔均为钻出。
绘制零件—毛坯综合图
零件—毛坯综合图详细见图纸。
2.4定位基准的选择：
1.粗基准的选择：
    1） 保证工件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则：被加工零件上如有不加工表面应选不加工表面作粗基准，这样可以保证不加工表面对于加工表面具有较为精确的相对位置关系。
    2） 合理分配加工余量的原则：从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准。
    3） 便于装夹的原则：为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁、不允许有锻造飞边、锻造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支撑面积。
    4） 粗基准不得重复使用的原则： 在同一尺寸方向上粗基准只允许使用一次。
  2.精基准的选择原则：
   1） 基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。
   2） 统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相对位置关系。
   3） 互为基准原则 当工件上两个加工表面之间位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。
   4） 自为基准原则 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准。
2.5工艺方案的确定
根据工件材料性质和具体尺寸精度、粗糙度的要求，设计了两种工艺路线来达到加工目的：
方案一：
工序Ⅰ
粗铣—半精铣F面
粗铣—半精铣—精铣AC1面
粗铣—半精铣—精铣AC2面
工序Ⅱ
以A、C面为精基准，
粗铣—半精铣D面
粗铣—半精铣E面
工序Ⅲ
钻—扩—铰B孔
工序Ⅳ
钻—扩—铰L孔
工序Ⅴ
钻H孔，锪G孔
工序Ⅵ
清除毛刺
方案二：
工序Ⅰ
以互为基准原则，
粗铣—半精铣D面
粗铣—半精铣E面
工序Ⅱ
以D面为主要基准，
粗铣—半精铣F面
粗铣—半精铣—精铣AC1面
粗铣—半精铣—精铣AC2面
工序Ⅲ
以D面为主要基准，
钻H孔，锪G孔
工序Ⅳ
以D面为主要基准，
钻—扩—铰B孔
工序Ⅴ
以D面为主要基准，
钻—扩—铰L孔
工序Ⅵ
清除毛刺
方案选择：
在工艺路线拟定中根据机加工工序的安排原则：
1  先基准后其它原则
2  先粗后精原则
3  先面后孔原则
4  先主后次原则
综合考虑，选择方案二更好。
2.6工艺路线的拟定
在拟定工艺路线时，必须同时确定各工序所采用的机床，刀具，辅助设备及工艺装备，切削用量的选择和生产节拍的符合设计。机床和工装的选择应尽量做到合理，经济，使之与被加工零件的生产类型，加工精度和零件的形状尺寸相适应。