机械制造技术课程设计-分离叉的加工工艺及铣内侧面[保证尺寸80mm]夹具设计（全套图纸）

第 1 页 共 20 页 说明书说明书 题目： 分离叉的工艺规程及铣内侧面的工装 夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 第 2 页 共 20 页 摘 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。 分离叉加工工艺规程及其铣内侧面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。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 第 3 页 共 20 页 ABSTRCT The design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge. The hollow gear shaft processing procedure and the right end keyway milling fixture design includes parts machining process design, process design and fixture design in three parts. In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design the structure of the blank, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to decide all processes equipment and cutting parameters; then special fixture design, selection and design of a jig for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is produced when the positioning error of fixture structure, rationality and deficiency, and later in the design of improved. 第 4 页 共 20 页 Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 3 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5 2.5 确定切削用量及基本工时 6 三三 夹具设计夹具设计 7 3.1 问题的提出7 3.2 定位基准的选择7 3.3 切削力及夹紧力计算8 3.4 定位误差分析9 3.5 定向键和对刀装置设计10 3.6 夹具设计及操作简要说明12 总 结14 致 谢15 参考文献参考文献 16 第 1 页 共 20 页 第 1 页 共 16 页 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。 分离叉的加工工艺规程及其铣内侧面的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。 第 2 页 共 20 页 第 2 页 共 16 页 一、一、 零件的分析零件的分析 从分离叉的零件图上可以看出，它有五组加工表面，这五组 加工表面分别为 1. 38的两端面 2. 25的孔及其倒角C1 3. 工件内侧面 4. 24凸台面 5. M141.5螺纹 第 3 页 共 20 页 第 3 页 共 16 页 二二. 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 QT600-2，零件在工作过程中经常受到冲击性载 荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而 且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，铸造精度为 2 级，能保 证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是 应该的。 分离叉零件材料为 QT600-2，毛坯重约1Kg。生产类型为成 批生产，采用砂型铸造，2级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工 余量，对毛坯初步设计如下： 1. 38两端面，表面粗糙度Ra12.5 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得单边余量 Z=1.0mm 2. 25的孔及其倒角C1，因孔的尺寸不大，所以采用实心铸 造成型，不留余量。 3. 内侧面，表面粗糙度Ra6.3 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边 余量Z=1.0mm 4. 24的凸台面，表面粗糙度Ra12.5 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边 余量Z=1.0mm 5. M141.5螺纹，螺纹孔尺寸不大，采用实心铸造成型，不 留余量。 第 4 页 共 20 页 第 4 页 共 16 页 其它表面均为不加工表面，而且铸造出的毛坯表面就能满足 它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正 确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则， 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，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面 的精加工至关重要。分析零件图得知，应以38外圆面作为定位 粗基准。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与 工序基准不重合时， 应该进行尺寸换算， 这在以后还要专门计算， 此处不再重复。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 方案如下： 工序 01：备料。 工序 02：人工时效 工序 03：铣38 两端面，保证尺寸 96 工序 04：钻25 孔，倒角 C1 第 5 页 共 20 页 第 5 页 共 16 页 工序 05：铣内侧面，保证尺寸 80 工序 06：铣24 凸台面 工序 07：钻 M141.5 螺纹底孔11，攻丝 M14 工序 08：清洗去毛刺 工序 09：检验至图纸要求 工序 10：入库。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据上述原始资料及加工工艺， 分别确定各加工表面的加工 余量和工步如下： 1. 38两端面，表面粗糙度Ra12.5 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得单边余量 Z=1.0mm 2. 25的孔及其倒角C1，因孔的尺寸不大，所以采用实心铸 造成型，不留余量。 3. 内侧面，表面粗糙度Ra6.3 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边 余量Z=1.0mm 4. 24的凸台面，表面粗糙度Ra12.5 查机械制造工艺与机床夹具设计指导，表3-2得 ，单边 余量Z=1.0mm 5. M141.5螺纹，螺纹孔尺寸不大，采用实心铸造成型，不 留余量。 其它表面均为不加工表面，而且铸造出的毛坯表面就能满足 它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。 第 6 页 共 20 页 第 6 页 共 16 页 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序 05：铣内侧面，保证尺寸 80 1.择刀具 刀具选取三面刃铣刀，刀片采用 YG8, mmap0 . 1=，mmd130 0 =，min/75mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，精度要求不高，故可以一刀走完 mmap0 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X62W 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 min/2 .159 130 7510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 175min/r min/ 4 . 71 1000 175130 1000 m dn v w = = 当 w n 175r/min 时 rmmznff wzm /14017542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/150= 3）计算工时 切削工时： mml31 1 =，mml1 2 =，mml3 3 =则机动工时为 min0 . 1 2 . 0175 3131 321 = + = + = fn lll t w m 第 7 页 共 20 页 第 7 页 共 16 页 三、三、 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计第 05 工序铣内侧面的铣床夹 具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于铣内而面，精度要求不高，为此，只考虑如 何提高生产效率上，精度则不予考虑。我们以已加工的25 及其 端面作为定位主基准，另一侧面作为辅助基准，实现工件的完全 定位。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合 理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的 零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理， 或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位 置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零 件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高 的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考 虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。25 孔已 经加工好， 为了使定位误差减小， 选择已加工好的 25 孔及其端 面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以心轴和已加工好的 25 内孔配合，限制两个自由度，心轴的端面与 25 孔的端面 相配合限制三个自由度，另一侧面与两个可调支承钉相配限制一 个自由度，工件实现完全定位。 第 8 页 共 20 页 第 8 页 共 16 页 3.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用三面刃铣刀 机床： X62W 卧式铣床 由3 所列公式 得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= F C 83 . 0 = F q 0 . 1= F X 65 . 0 = F y 83 . 0 = F u 8= P a z=24 0= F w 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 4321 KKKK 其中： 1 K 为基本安全系数 1.5 2 K 为加工性质系数 1.1 3 K 为刀具钝化系数 1.1 4 K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF7 .1775= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()FKffN=+ 21 其中f为夹紧面上的摩擦系数， 取25 . 0 21 = ff F= z P +G G 为工件自重 第 9 页 共 20 页 第 9 页 共 16 页 N ff F N 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=10mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006= MPa B s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 MPa120= = 8 . 2 2 4 2 c H d F 满足要求 = MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 3.4 定位误差分析定位误差分析 （1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为两固定 V 型块和一档销 （2） 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不 完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误 差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 第 10 页 共 20 页 第 10 页 共 16 页 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造 成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm， ， = 96a。 04 . 0 1 2 sin 1 2 T DW d =）（ 已知孔的形状公差为 0.28， 根据经验公式，T 5 1 T 3 1 DW=易 知此结果符合。 3.5 定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计 定向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。通过定向键与铣床工作台 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。 根据 GB220780 定向键结构如图所示： o 图 3.1 夹具体槽形与螺钉图 根据 T 形槽的宽度 a=20mm 定向键的结构尺寸如下： 第 11 页 共 20 页 第 11 页 共 16 页 表 3.1 定向键数据表 B L H h D 1 h 夹具体槽形尺寸 2 B 2 h 公称 尺寸 允差 d 允差 4 d 公称尺 寸 允差 D 20 -0.014 -0.045 32 12 5 12 6.8 19 +0.023 6 对刀装置由对刀块和塞尺组成， 用来确定刀具与夹具的相对位置。 由于本道工序是内侧面进行加工，所以选用特制对刀块。 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标记 四周倒圆 图 3.2 平塞尺图 塞尺尺寸为： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公称尺寸 H 允差 d C 2 -0.006 0.25 第 12 页 共 20 页 第 12 页 共 16 页 3.6 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率 避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提 高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了心轴、螺母、 快换垫圈、垫圈等组成螺旋夹紧方式。本工序为铣切削余 量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的 要求。 夹具装配图附图如下夹具装配图附图如下 第 13 页 共 20 页 第 13 页 共 16 页 夹具体附图如下夹具体附图如下 第 14 页 共 20 页 第 14 页 共 16 页 总总 结结 课程设计即将结束了， 时间虽然短暂但是它对我们来说受益 菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论， 不再是纸上谈兵， 而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计， 使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我 们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各 种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的 基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够 的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢 老师给我们的